DENEYSEL SPORTİF AMAÇLI İKİ KİİLİK HAFİF HAVA ARACI ... · Kanat poliüretan köpük...

DENEYSEL SPORTİF AMAÇLI İKİ KİŞİLİK

HAFİF HAVA ARACI TASARIMI

OKTAY DÖNMEZ 1

Takdim Planı

• Deneysel Hafif Hava Aracının Tanımı

• Tasarım Yöntemi

• Tasarım Girdilerinin Tespiti

• Kanat Tasarımı

• Kanat Malzemelerinin Seçimi

• Üretim

• Test

2

Deneysel Hafif Hava Aracının Tanımı Bu çalışmada;

İki kişilik,

Eğitim, eğlence ve spor maksatlı,

İki zamanlı bir motoru ve iki palli pervanesi olan,

Kompozit gövdeden oluşan,

deneysel hafif hava aracının SHGM yönetmeliklerine uygun şekilde çok

disiplinli tasarım tekniklerinden faydalanarak kavramsal tasarımı

amaçlanmıştır.

3

Deneysel(experimantal) uçak nedir?

Deneysel kategorideki uçaklar; bir uçak fabrikasının seri üretimine

geçmeden önce ürettiği prototip hava aracı olmakla birlikte, havacılığa

ve uçuşa ilgi duyan amatör kişilerin evlerinin bahçesinde ya da

atölyelerinde bir plan dahilinde yapabilecekleri uçaklardır.

4

Deneysel(experimantal) uçak nedir?

5

Sportif Hafif Uçaklar(Light Sport Aircraft) Hangileridir?

Eğlence ve spor maksatlı kullanılan herhangi bir ticari faaliyette

kullanılmayan hafif hava araçlarıdır. Özellikle A.B.D ve Avrupada çok

yaygın olmakla birlikte son zamanlarda ülkemizde de ilgi odağı

olmuştur. Yapımı ve uçuş izni tıpkı ticari amaçlı uçaklarda olduğu gibi

sivil havacılık otoritelerinin kurallarına tabidir. LSA lar için farklı

havacılık otoriteleri tarafında benzer kurallar çerçevesinde tanımları

yapılmıştır.

6

Sivil Havacılık Otorilerinin LSA Tanımları FAA EAA / EASA SHGM

Max. Gross Takeoff Weight

Azami kalkış ağırlığı 1,320 lbs 1,320 lbs 600 kg

Max. Gross Weight

Azami Boş Ağırlığı 660 lbs Belirtilmemiş Belirtilmemiş

Max. Stall Speed

Azami Stall Hızı 51 mph / 45 knots CAS 51 mph / 45 knots CAS 45 Knot

Max. Speed in Level Flight

Azami Seyir Hızı 138 mph / 120 knots CAS 138 mph / 120 knots CAS Belirtilmemiş

Seats

Ekip Sayısı Two (max.) Two (max.) Maksimum 2 kişi

Engines

Motor One (max. if powered.) One (max. if powered.) Türbinli olmayan tek motor

Propeller

Pervane

Fixed-pitch or ground

adjustable

Fixed-pitch or ground

adjustable Belirtilmemiş

Cabin

Kabin Unpressurized Unpressurized Basınçlandırılmamış

Landing Gear

İniş Takımları Fixed Fixed Belirtilmemiş

7

Deneysel Hafif Hava Aracı Üretimi Sertifikasyonu

• SHT - HHA-S: Hafif Hava Araçlarının Sertifikasyonu Talimatı

• SHT - AS : Amatör Yapım Hava Aracı Sertifikasyonu Talimatı

• TR-UL : Çok Hafif (Ultra Light) Hava Araci Sertifikasyon Şartnamesi

• AC 20-27 : FAA’in amatör yapım hava araçlarının sertifikasyonuna yönelik rehber dökümanı,

• AC 90-89 : FAA’in amatör yapım hava araçlarının test uçuşlarına yönelik rehber dökümanı,

• Revised Listing Of Amateur-built Aircraft Kits : FAA’in onaylı kit listesi

8

Amatör Yapım Hava Aracının İmalatına Başlamadan Önce Uygulanacak Adımlar

Hazır KİT Özgün/yeni bir Tasarım Hazır Plan

Genel Müdürlük

OKL’de yer

alıyor mu? Hayır Hayır

Genel Müdürlük

OKL’de yer

alıyor mu?

Evet

Evet

Planda

değişiklik

yapılması

Gerekli düzeltmeler

yapılır.

Yeterlilik ve uygunluk

kontrolü için Genel

Müdürlüğe

Hayır

Evet

Proje imalat sürecinde nezaret edecek

denetçinin atanması talep edilir.

Hayır Yeterlilik onayı verildi mi?

OKL: Onaylı

Kit Listesi 9

Hazır Kit/ Ready To Fly

Zenith Stol CH 750

10

Hazır Plan

Fighter ultralight

11

Özgün/Yeni Tasarım

12

Popüler LSA Örnekleri

13

Tasarım Yöntemi

Tasarıma gereksinimlerin belirlenmesiyle

başlayıp, şekildeki yol izlenilmektedir.

Tasarım gereksinimleri

belirlenmesi

Kavramsal tasarım

Detay tasarım ve analiz

Üretim

Test ve iyileştirme

Tasarım güvenilir ve tatmin

edicimi? Tecrübelerle tasarımı

değiştir

14

Tasarım Gereksinimlerinin Belirlenmesi

Boş Ağırlık <400 kg <881,85 lbs

Dolu ağırlık <600 kg <1322,77 lbs

Kalkış Mesafesi <150 mt <492,13 ft

İniş Mesafesi <150 mt <492,13 ft

Seyir Hızı 75 km/h 46,6 mph

Vne Hızı 130 km/h 80,78 mph

Stall Hızı 45 km/h 27,96 mph

Motor gücü 55 Hp 41 kw

• Yüksek kanat açıklık oranlı,

• Kompozit gövdeli,

• Üretim maliyeti düşük,

• Taşınmasının kolay olması

gerekmektedir.

15

Tasarım Parametrelerinin Belirlenmesi

Hangi kanat profili?

yüksek kanat açıklık oranlı hafif hava araçlarında kullanımı yaygın olan

Wortmann FX 63-137 13,7% smoothed , FX 61-168 %16.8 smoothed

profilleri…

16

Tasarım Parametrelerinin Belirlenmesi

Neden Wortmann profilleri?

Yüksek performasnlı Wortmann profillerinin genel karakteristikleri:

• firar kenarında belirgin bir aşağı yönlü kıvrım olması,

• pek çok düşük hız profillerine nazaran daha ince olması,

• daha keskin bir hücum kenarı eğrisine sahip olmasıdır.

60 serisi profillerin 1960’lı yıllarda geliştirildiğini, takip eden rakamlar

ise profilin kalınlık oranını belirtmektedir.

17

Kanat Açıklığı ve Açıklık Oranı

Seçmiş olduğumuz kanat profilleri L/D maks değerine yaklaşık 2⁰ lik

hücum açısında ulaşmakta ve bu hücum açısında CL = 1,2 değerini

almaktaydı. Bütün bu verileri göz önünde bulundurarak CL ort = 0.9 seçip

b =16m ve AR=25 değerlerini başlangıç hesaplarımız için seçebiliriz.

18

Kanat Alanı

Bu durumda gerekli olan toplam kanat alanı S = 10.24 m2 olarak

hesaplanır. Daha önceki çalışmalar göstermiştir ki perdövites

karakteristikleri açısından en iyi kanat planformu, kanat yarı açıklığının

2/3 ünden başlayarak sivrilik oranı 0.4 olacak şekilde uca doğru kanadın

daralması ve bu daralan uç kısımda -3⁰ lik bir burulma açısının

bulunduğu durumdur.

19

Kanat Yüklemesi Hesabı

Kanat Açıklığı (m) Kanat Açıklık Oranı (AR) Kanat Alanı (m2) Kanat Yüklemesi(daN/m2)

16 14 18,29 34,87

16 16 16,00 39,85

16 18 14,22 44,83

16 20 12,80 49,82

16 22 11,64 54,8

16 24 10,67 59,78

16 26 9,85 64,76

16 28 9,14 69,74

16 30 8,53 74,72

16 32 8,00 79,71

20

Kanat Açıklığına Bağlı Değişkenlerimiz

21

Kanat Malzemelerinin Seçimi

Kanat poliüretan köpük üzerine cam elyaf takviyeli epoksi lamine kabuk

kaplanarak imal edilecektir. Bu kaplama iki ayrı kabuktan üretilecektir.

Dış Kabuk ;

• 5 katman halinde 0.127mm kalınlığında ve kanat eksenine ±45° açı yapacak

şekilde,

• Z-8-009 silane emdirilmiş 181 tipi cam elyaf,

22

İç Kabuk ;

• 2 katman halinde 0.127mm kalınlığında ve kanat eksenine ±45° açı

yapacak şekilde,

• Z-8-009 silane emdirilmiş 181 tipi cam elyaf,

23

Üretim

Projemize benzer bir çalışma 1997 yılında Varşova Politeknik

Üniversitesi Havacılık Fakültesinde yapılmış olup hava aracının üretim

ve test aşamaları gösteren resimler şekillerdeki gibidir.

24

Test

Kanat üzerine gelen pozitif ve

negatif “G” yükleme testleri,

iniş takım kırılma testleri, rule

ve fren kontrolleri bu aşamada

yapılacaktır. Ayrıca yerde

yapılan motor testleri ile uçak

itki gücü ve performansı

değerlendirilecektir.

25

Teşekkürler…

26