Pervanelerin İtki Üretimi

pervaneler nasıl itki üretir

Pervanelerin itki üretimi hakkında bir fikriniz olabilir, ama tam olarak nasıl oluyor? Cevap nispeten basit ve her şey liftin nasıl oluşturulduğuna ve yönlendirildiğine geri dönüyor.

Pervanelerin itki üretimi NASA’nın sözleriyle şu şekildedir: “Dönen bir pervane, önündeki serbest akımdan daha düşük bir basınç oluşturur ve arkasındaki serbest akıştan daha yüksek bir basınç oluşturur. Diskin aşağısında, basınç serbest akış koşullarına dönüşür. Ancak çıkıştaki hava hızı, pervane hava akışı üzerinde thrust (itki) ürettiği için serbest akıştan daha büyüktür. Bernoulli denklemini pervanenin önünde ve pervanenin arkasındaki havaya uygulayabiliriz. ”

Uçaklar hakkında temel düzeydeki bilgileri şu makalemden okuyarak bu metni daha kolay anlayabilirsiniz: Uçakların Terminolojisi.

Pervane Twist Açısı

Pervaneler, kanatlara benzer şekilde şekillendirilmiş bir airfoilden oluşur. Fakat dikey yönde lift üretmek yerine, pervaneler thrust olarak adlandırdığımız ileri bir yönde lift üretirler. (Aşağıda bunu daha derin bir şekilde inceleyeceğiz.)

pervane çekiş yönü

Tıpkı kanatlar gibi, pervanelerin önde ve arkada kenarlarına ek olarak camber ve chord çizgileri vardır. Bir pervaneye yakından bakarsanız, twist angle (bükülme açısının) kökten uca değiştiğini de farkedeceksiniz.

Pervane krank mili etrafında döndüğünde, pervane kanatlarının hızı ucunda en yüksek ve kökünde en yavaştır. Tam bir dönüş sırasında, bıçağın ucu aynı zamanda bıçağın kökünden daha fazla mesafe kat etmelidir. Bu nedenle bıçak açısı kökte en büyük ve uçta en küçüktür. Bıçağı “bükerek” tüm pervane bıçağında nispeten eşit bir angle of attack elde edersiniz.

Twist angle pervane boyunca tekdüze olsaydı, thrust ve basınç, kökten uca geniş varyasyonlar gösterebilirdi. Kökte negatif bir angle of attack ve uçta blade stall olabilirdi. Değişik bıçak açısının, bıçak boyunca geniş bir angle of attack ve basınç farklılıklarını önlemek için bu kadar önemli bir rol oynamasının nedeni budur.

pervane bıçakları

Pervaneler Basınç Farkını Nasıl Oluşturur?

Pervanenin amacı basitçe, motorun beygir gücünü thrusta dönüştürmektir. Tıpkı kanatlar gibi, pervaneler kavisli yüzeylerin üzerindeki hava akışını da hızlandırır. Havanın yüksek hızı, pervanenin önünde daha düşük bir statik basınca yol açarak, kanat profilini öne doğru çeker.

pervane basınç farkı

Peki İvme Nasıl Değişir?

Bir uçağı hızlandırmak için, thrustın dragdan daha büyük olması gerekir. Motor gücü ve pervane devirlerini (RPM) artırarak, bıçaklar boyunca hava giderek hızlandırılır ve uçağı öne doğru çekerek daha güçlü bir basınç farkı oluşturulur. Bu, uçağı hızlandırır, ancak motorun itme kuvveti ile sınırlıdır. L / D max’dan daha hızlı uçtuğunuzda, artan parasite dragı telafi etmek için daha fazla güç gerekir. Hızlandıkça drag da artar. Bu nedenle, hızlanma için daha yüksek hava hızlarında daha fazla güç gerekir.

Pervane verimliliği de hızlanmada büyük rol oynar. % 80 verimlilik noktasında, ileri atalet hızındaki herhangi bir artış, sabit pervanelerin verimliliğinde bir kayıpla sonuçlanır. Yüksek hava hızlarında bu verim eksikliği de mevcut itmeyi azaltır.

thrust available pervane

Pervane Çapı

İdeal bir dünyada, değişen çaplı bir pervane, düşük hava hızları için büyük bir çap ve yüksek hava hızları için daha küçük bir çap ile en verimli olurdu. Yapısal, kontrol ve ağırlık sorunları nedeniyle değişken çaplı pervaneler pratik değildir. Bunun yerine, çoğu pervanenin çapı, yavaş ve hızlı hava hızı hareketi arasında “happy-medium” bir açı oluşturacak şekilde boyutlandırılır.

Sonuç

Pervaneler, havayı hızlandırarak ve pervanenin önünde düşük basınç farkı oluşturarak motor beygir gücünü thrusta dönüştürürler. Hava doğal olarak yüksek basınçtan alçak basınca doğru hareket ettiğinden, pervane dönerken, ileriye doğru çekilirsiniz.

 

Kaynak:

http://www.boldmethod.com/learn-to-fly/systems/how-a-propeller-works-and-generates-thrust/

Yazar: Osman Veysel Özdemir

Necmettin Erbakan Üniversitesi Uçak Mühendisliği bölümü öğrencisi. Mühendisliğin, dersleri yüksek notlarla geçmekten ibaret olmadığını ve gerekirse aynı dersin 3 kez alınabileceğini savunan adam. Ayrıca bilgisayarlara ve kodlamaya dair özel bir ilgisi var. "Forget Bernoulli Theorem". #NecmettinErbakan #AbbasibnFirnas #MilliGörüş #%0.7 #AGD #UGSAM #AeronauticalEngineer #UçakMühendisi

2 thoughts on “Pervanelerin İtki Üretimi

    zekayi

    (11 Temmuz 2018 - 02:01)

    pervane şaftına uygulanacak gücü hesaplamak için Pşaft=n^3*Pi^3*(D/10)^5*(4*Rho)*2*Activite Factor*Cd
    bu formüldeki sürükleme katsayısı Cd nasıl hesaplanır Veya daha pratik bir formül varmıdır?

    Osman Veysel Özdemir

    (16 Ağustos 2018 - 01:04)

    Geç cevap verdiğim için kusura bakmayın…
    Pervaneler üzerindeki itki hesaplanırken 4 farklı yöntem kullanılır. Bunlar Momentum Theory, Blade Element Theory, CFD(Bilgisayar destekli) ve Deneysel olarak hesaplamadır. Bu yöntemlerden Momentum Theory çok basittir, kanat şeklini ve airfoil karakteristiğini hesaba katmaz. Blade Element Theory ise kanadı dipten uca parçalara bölerek airfoil karakteristiğini hesaba katarak hesaplama yapar. Bu yöntem twist açısını ve değişen airfoili de hesaba katar. Bu iki yöntemin hesabını da inceledim fakat verdiğiniz formülü göremedim.

    Yine de eğer cd değeri ile ilgileniyorsan, airfoile karakteristiğine bakarak bulabilirsin. Yapılmış deneyler airfoiller hakkında cl-alpha ve cd-alpha vs. grafiklerini bize sağlarlar. Yani aradığın şey bir airfoilin cd değeri ise bunu airfoiltools.com sitesine girerek seçtiğin airfoilin grafiklerine bakarak bulabilirsin. Eğer oradaki veriler yeterli gelmezse XFLR5 programını kullanabilirsin.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir