Gökyüzünde uçan tüm canlıların ve nesnelerin aerodinamik performansı en çok kanat şeklinden etkilenmektedir. Bu nedenle, tasarım yapılırken en kritik aşama aerodinamik verimliliği yüksek bir kanat tasarlamaktır. Bu süreçte oluşturulan tasarımların yüksek kaldırma kuvvetine, düşük rüzgâr direncine ve dengeli bir uçuşa sahip olmaları beklenmektedir. Bu çalışma kapsamında, amaçlanan tasarıma ulaşabilmek için Biyomimetik bilim dalından faydalanılmış ve doğada aerodinamik performansı en yüksek olan albatros, martı, akbaba ve güvercin kuş türlerinin kanat yapılarına benzetilerek yeni kanat tasarımları oluşturulmuştur. Tasarımlar oluşturulurken aerodinamik performans kıyaslaması yapılabilmesi için kanat geometrisinde, kullanılan malzemede ve seçilen kanat kesitinde Cessna 172 uçak kanadı referans alınmıştır. Üç boyutlu akış analizinde Biyomimetik kanat tasarımları ile Cessna 172 uçağının kanadı, XFLR5 programında -8° ve 8° hücum açısı aralığında 63 ms-1 seyir hızında incelenmiştir. Albatrosa benzetilerek oluşturulan kanat tasarımının aerodinamik veriminin diğer tasarımlara göre daha yüksek olduğu görülmüştür. Akış analizleri sonucunda albatros kanat Cessna 172 uçak kanadına göre kaldırma katsayısında 6,26%, sürüklenme katsayısında 15,73%, süzülme oranında 15,16% iyileşme sağlamıştır. Ayrıca kanat ucunda oluşan girdaplı hava akışında da iyileşme olduğu gözlemlenmiştir. Aynı malzeme kullanılarak oluşturulan tasarımlarda, albatrostan esinlenerek oluşturulan kanat ağırlığının Cessna 172 uçağının kanat ağırlığına göre 34,156% oranında daha az olduğu görülmüştür. Yapılan çalışma, biyomimetik bilim dalından faydalanılarak doğadaki canlıların günümüz mühendislik sorunlarına nasıl çözüm ürettiğine ve tasarım iyileştirmelerine nasıl katkıda bulunduğuna dair örnek teşkil etmektedir.
Anahtar Kelimeler: Biyomimetik, Kanat Tasarımı, Kanat Kesiti, Akış Analizi
|
