Alan kuralı

Transonik alan kuralı olarak da adlandırılan Whitcomb alan kuralı, bir uçağın transonik ve süpersonik hızlarda, özellikle Mach 0.75 ve 1.2 arasında sürüklenmesini azaltmak için kullanılan bir tasarım tekniğidir.

Mach 0.75 ve 1.2 arası hızlar modern ticari ve askeri sabit kanatlı uçakların en önemli çalışma hızı aralıklarından biridir; ayrıca transonik hızlanma, savaş uçakları için önemli bir performans ölçütü olarak kabul edilir ve mutlaka transonik sürüklemeye bağlıdır.

Açıklama

Yüksek ses altı uçuş hızlarında hava akışının yerel hızı, akışın uçak gövdesi ve kanatları çevresinde hızlandığı bölgelerde ses hızına ulaşabilir. Bu durumun meydana gelme hızı uçaktan uçağa değişir ve kritik Mach sayısı olarak bilinir. Ses hızında akış gerçekleşen noktalarında oluşan şok dalgaları, dalga sürüklemesi adı verilen sürtünmede ani bir artışa neden olabilir. Bu şok dalgalarının sayısını ve gücünü azaltmak için, aerodinamik şeklin kesit alanı mümkün olduğunca yumuşak şekilde değişmelidir.

Alan kuralı, aynı boylamasına kesit alanı dağılımına sahip iki uçağın, alanın yanal olarak nasıl dağıldığından (örneğin gövdede veya kanatta) bağımsız olarak aynı dalga sürüklemesine sahip olduğunu söylemektedir. Ayrıca güçlü şok dalgalarının oluşumunu önlemek için bu toplam alan dağılımı düzgün olmalıdır. Sonuç olarak, uçağın kanatların olduğu yerde gövdenin daraltılacağı veya "belinin inceleceği", böylece toplam alan çok fazla değişmeyeceği şekilde dikkatle tasarlanmalıdır. Bir balon kanopinin ve belki de kuyruk yüzeylerinin bulunduğu yerde benzer ancak daha az belirgin gövde inceltmesi kullanılır.

Alan kuralı ses hızını aşan hızlarda da geçerlidir, ancak bu durumda gövde düzenlemesi tasarım hızı için Mach hattına göre yapılır. Örneğin, Mach 1.3'te uçağın gövdesinden oluşan Mach konisinin açısının yaklaşık μ = arcsin (1 / M) = 50.3 ° (μ Mach konisinin açısı veya sadece Mach açısı, M Mach sayısı) olacaktır. Bu durumda "mükemmel şekil" arkaya doğru meyillidir; bu nedenle, yüksek hızlı seyir için tasarlanmış uçakların genellikle kanatları arkaya doğrudur.^[1] Böyle bir tasarımın klasik bir örneği Concorde'tur. Transonik alan kuralı uygulanırken, kesiti tanımlayan düzlemin Mach açısı μ'de uzunlamasına ekseni karşılaması koşulu artık M = 1 tarafından verilen 90 ° dışında μ için benzersiz bir düzlem öngörmemektedir. Doğru prosedür, kesişen düzlemin olası tüm yönelimlerini ortalamaktır.

Sears – Haack gövdesi

İlgili bir diğer kavram, belirli bir uzunluk ve belirli bir hacim için minimum dalga sürüklemesine izin veren Sears – Haack gövdesi şeklidir. Bununla birlikte, Sears-Haack gövdesi şekli, düşük türbülanslı süpersonik akışları yöneten Prandtl – Glauert denkleminden başlayarak türetilir. Ancak bu denklem alan kuralının uygulandığı transonik akışlar için geçerli değildir . Bu nedenle, Sears – Haack gövde şekli pürüzsüz olmasına rağmen, alan kuralına göre uygun dalga sürükleme özelliklerine sahip olsa da, teorik olarak optimum değildir.^[2]

Fotoğraflar

F-102 Delta Dagger'ın gelişimi olan F-106 Delta Dart, alan kuralıyla ilgili hususlar nedeniyle "yaban arısı-belli" şekillendirmeyi gösteriyor
NASA Convair 990 kanatların arkasında antishock gövdeleri
Antishock gövdeleri olmadan ve antishock gövdeleri ile akış ayrımının görselleştirmesi
Tupolev Tu-95'in motorlarının arkasında (ana iniş takımı için) iki büyük şişkin nacel görülebilir

Kaynakça

^ Jones, Robert T (1956). Supersonic area rule (PDF) (report). UK: NACA. 1284. 5 Aralık 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 22 Ocak 2020. .
^ https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19670030792.pdf 27 Nisan 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. nasa.gov. Retrieved April 6, 2015.

Kaynakça

Wallace, Lane E (1998). "5". Mack, Pamela E (Ed.). The Whitcomb Area Rule: NACA Aerodynamics Research and Innovation. From Engineering Science to Big Science. NASA. ss. 144-47. 14 Temmuz 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 29 Ağustos 2012.

Dış bağlantılar

Alan kuralı açıklandı 10 Şubat 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., Havacılık ve Uzay Ağı.
Whitcomb Area Rule ve Küchemann Havuçları 10 Şubat 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., Havacılık ve 10 Şubat 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. Uzay Ağı 10 Şubat 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. .
DGLR belgesi 6 Ağustos 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
Alman patent arama sistemi 17 Ağustos 2013 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. - 21 Mart 1944'te dosyalanan Patent DE 932410'a bakın.
2004: Aşırı kullanım sürtünmeyi artırsa da 18 Eylül 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. NASA'nın yerde duyduğu patlamayı azalttı 18 Eylül 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
Aşırı bir örnek için Resim 4'e bakınız: kanat öncesi gövde 10 Temmuz 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., PBS.
Whitcomb Area Kuralı: NACA Aerodinamik Araştırma ve Yenilik 14 Temmuz 2019 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., Tarih Nasa.
""A Study of the Zero-Lift Drag-Rise Characteristics of Wing-Body Combinations Near the Speed of Sound"". (1.31 MB), Whitcomb, Richard T, NACA Raporu 1273, 1956.
Çağdaş raporlama ve alan kuralının açıklanması 10 Temmuz 2017 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., Flight global arşivleri

[1] Jones, Robert T (1956). Supersonic area rule (PDF) (report). UK: NACA. 1284. 5 Aralık 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 22 Ocak 2020. .

[2] ttps://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19670030792.pdf 27 Nisan 2020 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. nasa.gov. Retrieved April 6, 2015.

[1]

[2]