Kaldırma Kuvveti

[takyonxxx]

Merhaba,
Kaldırma kuvveti, bildiğiniz gibi bizi havada taşıyan ve üstün gelen tek güçtür.
Damla şeklindeki bir profilin uzun kenarından akan hava ile, kısa kenarından akan hava akışkanlar dinamiği mantığına göre firar kenarına aynı anda varmak zorundadır. Bu zorunluluk uzun yüzeyden geçen havanın daha hızlı olmasına neden olur ve alt yüzeyle üst yüzey arasında yukarı kayacak şekilde bir basınç farkı oluşturur. Bu basınç farkı L (lift) dediğimiz kaldırma kuvvetini oluşturur.

Lift(N)= 0.5*Hava Yoğunluğu(kg/m'3)*Hız(m/s)^2*Kanat Alanı(m^2)*Kaldırma Katsayısı

1N≈1/10 kg

Hava Yoğunluğu=1.225kg/m^3 (deniz seviyesi)
=0.909kg/m^3 (3000m)

Kaldırma Katsayısı=6.28*Hücum açısı (derece)/57.3 (ince profil teorisi)

Hücum Açısı: Kanadın sıfır kaldırma kuvveti ürettiği açıdan kanadın rüzgarla yaptığı açıya kadar ölçülür (simetrik profil, sıfır kaldırma sıfır derecede olur, dolayısıyla bu açı da rüzgarla kanadın yaptığı açıya indirgenir). Birçok kanat profili için kritik açı 15° dir. Ancak bu değer ek aerodinamik yüzeyler sayesinde arttırılabilir, savaş uçakları ise bu konuda en yüksek kapasiteye sahip uçaklardır ve hücum açıları 20° ile 45° arasında değişebilmektedirler ve bazı tasarımlarda ise bu değer 90° yi bile bulabilmektedir.

Bu formülle elde edilen değerler teorik üst sınır olarak kabul edilebilir. Teorinin geçerliliğini yitirdiği kalın profillerde vizkoz etkiler vs nedeniyle bu hesaplanan değerden bir miktar daha düşük çıkacaktır.

Formül ince bir profil içindir. Kaldırma katsayısı yamaç paraşütü için net birşekilde hesaplanamasa da Cessna 172 nin birazdaha üst değerleri verilerek yakın sonuçlar elde edilebilir. Buna göre biz yukarıdaki formülde yer alan Kaldırma Katsayısını 1,5 kat artırabiliriz. Yani son formül

Lift(N)= 0.5*Hava Yoğunluğu(kg/m'3)*Hız(m/s)^2*Kanat Alanı(m^2)*Kaldırma Katsayısı*1,5

olur.
Ekte bunla ilgili bir excel dosyası sunuyorum.(formüllü)
Şimdi bu konu ile ilgili teorik bilgisi iyi olan arkadaşlardan ortalama değerler vererek şu soruları cevaplamalarını istiyorum:

1) Frenler sıfır konumundayken kanadın hucum açısı nedir?
2) Frenler %25 konumundayken kanadın hucum açısı nedir?
3) Frenler %50 konumundayken kanadın hucum açısı nedir?
4) Üretici firmalar kanatların Kaldırma Katsayılarını istesek verirlermi veya nereden bulabiliriz? (internetten bulamadım)
5) İplerin uzunluklarından sıfır fren konumundaki hucum açısı hesaplanabilir mi?

Teşekkürler.

[İbrahim Altın]

Hocam sende amma kazık sormuşsun yaw

[skydiver]

yanlış bilinen şey; fren konumlarının değişken olduğu. fren konumları (%0, %25, %50 vs.) standart değildir ve fren ipinin çekildiği uzunluk, fren konumlarını tam olarak vermez.

her kanadın hız limitleri, dalış açısıyla elde edilen maksimum ve minimum hız değerlerini verir. dolayısıyla kanadın düz uçuş hızı frensiz ve sıfır rüzgarda ve ortalama hava doygunluğunda ilerleme hızıdır (Fren konumu %0). ve yine azami hız, kanadın dalış açısının maksimum olduğu anda (speed bar ve %0 fren konumu) ölçülen hızdır.

kanat üreticileri bunu sınıflandırırken, kanadın standart ortamlardaki (sıfır rüzgar, aynı basınç oranları, standart ağırlık) karakteristik davranışlarına göre bu değerlendirmeyi yapar.

yani kanadın stall hızı olan an (%100 fren) ve düz uçuştaki hızı (%0 fren) arasındaki değerler fren konumlarının tahmini değerlendirmesidir.

aslında %50 fren konumu, kullanılan kanadın düz uçuş hızının yarısıdır. o hıza ne zaman ulaşılıyorsa, o fren konumu %50dir. yoksa belirli bir yere kadar frenleri çekmek tam olarak %50 fren sayılmaz. kişiler fren ipi uzunluklarını kendilerine göre ayarlayabilir ve bu da bu değişkeni değiştirir. (variometer kullanarak, havada bu test edilebilir. ama sıfır rüzgar ve kanadın bu testlerde hangi şartlarda kullanıldığının aynısı simüle edilebilmelidir. test pilotunun ağırlığı, barometrik basınç, kanadın kullanım süresininyanlış bilgi verebileceği unutulmamalıdır.)

dalış açısı da kanadın herhangi bir fren konumundaki hızı bulunduktan sonra (bahsettiğim fren konumları ve hız yöntemiyle) o fren konumunun ip uzunluğuyla bulunabilir. hücum kenarındaki iplerin uzunluğu düz uçuşta hangi konumda ne kadar uzunsa (speed bar'lı kullanım veya aksi durum), fren konumlarında çekilen miktarın uzunluğu orantılanarak bulunabilir. (çok merak ediliyorsa; ki bana göre gereksiz).

özetle bu fren konumlarındaki hız bilgileri, yukarıdaki mantıkla bulunabilir. kanat üreticilerinin de bunu bu şekilde önereceğini tahmin ediyorum. çünkü fren konumu, hızın orantılarıdır, fren iplerinin çekiliş miktarı değil. kanadın yapısı, pilotun ağırlığı, rüzgarın hızı/yönü gibi şeylerle değişir.

ex kalın.

[AKUHAVK-EMRE]

evet şarttır...
kanadın bu kesit profili sayesinde ileri hız sırasında kanadın altından geçen hava basıncı üst taraftan daha yüksek olacağından hava akımı da yüksekten alçağa doğru gideceğinden yukarı doğru kaldırma kuvveti oluşur...(BERNOULLI TEOREMİ)

zaten kanat hızı sıfıra yaklaştıkça kanat deep stole girmeye başlar.bunun sebebi profilden dolayı oluşan kaldırma kuvvetinin sıfıra yaklaşmasıdır...sadece havanın kanat yüzeyine uyguladığı etki kalır bu da yedek paraşütü gibi bişey oluyor

[takyonxxx]

Bir pizza kutusu eğer hucum açısı verir ve yeterli hıza ulaştırısan tabiki uçar. Ben bunu bizzat gördüm zaten model uçakla uğraşanlar çok iyi bilir. En önemli faktörler hucum açısı ve hız.
Formül simetrik tam bir damla şekli içindir ve sıfır hucum açısında sıfır kaldırma sağlar, yani f16 kanatları gibi ince profil içindir ve düşük hızlarda iniş veya kalkış yapabilmek için flaplarla kamburluk yaratır kaldırma kuvveti oluşturur.
Bizim kanadımız tam bir damla değil bu yüzden sıfır hatta eksi değerde bir hücum açısın da bile kaldırma sağlar. Bu yüzden kaldırma katsayısını yaklaşık 1,5 ile çarptırdık, bu kamburlu kanadın etkisidir.
Tahminim bizim kanadımız sakin bir havada hiç frensiz bir düz uçuşta belli bir hucum açısı yapmak için tasarlanmış. Zira hesaplamalarda örneğin 40-45 km lik bir hızda bile gerekli kaldırmanın sağlanması için 3-4 derecelik bir hucum açısına ihtiyaç oluyor. Benim merak ettiğim bu.
Kanat frensiz kendi halindeki düz uçuşunda tasarımcılar belli bir hucum açısı vermişler mi?

[yilmaz]

slmlar,

Benim merak ettiğim bu.
Kanat frensiz kendi halindeki düz uçuşunda tasarımcılar belli bir hucum açısı vermişler mi?

Belli bir pozitif hücum açısı olmak zorunda, çünki yamaç paraşütleri rijit bir kanat profiline sahip olmadıkları için, negatif hücum açısında kapanmaya maruz kalırlar.
Full speed kullanınca dahi pozitif hücum açımız azdır ama vardır.

Hücum açısı sıfırsa: uçuş, ileri hız, süzülme olmaz. bu durum deep stall olarak açıklanır.

[mahomedia]

Bence bunu öğrenmenin en kolay yolu uzak bir nokatadan yamaç paraşütünün uçuşunu sıfır rüzgarda videoya kaydetmek. kamera tripod ile sabit tutulursa sonra bu görüntüden kanadın hareket yönü ve kanat profiline före ne kadar hücum açısı yaptığı görülebilir.


Abi aslında bi kanatın performansını analiz etmek ve uçuş dinamiklerini hesaplamak için hücum açısıyla ve kaldırma katsayısıyla filan uğraşmaya gerek yok (Belki konu dışı olabilir ama paylaşmak istediğim bişey var).

Ben kendi yelkenkanatıma motorlu harnes yapmaya çalışıyorum ve bir çok performans hesabında daha basit yöntemler kullanıyorum.

Benim kullandığım yöntem kanadın belli bir hızda uçarken gösterdiği süzülme oranına bağlı. Farklı uçuş hızları için aynı yöntem geçerli.

Yani şöyle:

Benim yelkenkanatım en ideal durumda 40 km/saat hızda 1/13 oranında süzülüyor. Harnese yapacağım eklemelerle bu oranın 1/9'a düştüğünü varsayabiliriz veya sıfır rüzgarlı bir havada vario + GPS kullanarak bunu ölçmek mümkün (ve bence en ideal olanı ölçmektir).

kanadın toplam uçuş ağırlığı:
ben = 59
kanat = 33
harnes+yedek = 9.3
motor sistemi + yakıt = 15
TOPLAM= 117 kg

Kanat 1/9 süzülüyor, yani toplam ağırlığın 1/9'u kadarlık bir sürtünme kuvveti var.
Sürtünme kuvveti = 13 kg

Yani bu aleti 40 km hızla giderken birisi arkadan 13 kg itse, çöküş olmadan aynı irtifada gidecek.

buradan ben tırmanış için gerekli gücü hesaplayabiliyorum. mesela bu süzülme esnasında kanat 1 m/s hızla çöküş yapıyor. yani 13 kg ile 1 m/s çöküş yapıyorsa 13*2= 26 kg itme ile 1m/sn tırmanış yapmalı.

bu hesap yöntemini bir makalede okumuştum, cessna tipi bir uçakla motor/güç/tırmanış hesabı yapıyordu.

Bu yöntemin iyiliği hem basit olması hem de kendi ekipmanımız için deneyerek elde edebileceğimiz verileri kullanabilmemiz. üreticiler bir yamaç paraşütünü lab ortamında denemiş ve veriler elde etmiş olabilir ama bizim yaşadığımız irtifada kim bilir ne kadar farklı değerler geçerli ??

[ender]

sevgili mahomedia motorlu harnes ile ilgili yazınız çok hoşuma gitti. ve verdiğiniz bilgiler benim için çok değerli.

motor + yakıt 15 kg... hangi motormuş o çok merak ettim doğrusu. projeniz ne aşamada. bitiripte uçabildinizmi bu konuda bilgi ve foto paylaşırsanız çok sevinirim.

çünkü

ben de 'DLE 170' model uçak motoru üzerinde çalışıyorum. motor elimde mevcut.

ağırlığı 4.5 kg

itme gücü 35-40 kg civarı. (redüksyon yok, 34x10 pusher pervane ile)

omurgaya sabit mi taksam yoksa harnese mi diye kararsızım.

hatta motor hafif olduğu için kanadın burnuna bile takmayı düşünmedim değil neyse paylaşımlarınız beni mutlu edecektir. saygılar...

[deltakanat_52]

bende bir yelkenkanatçı olarak motorlu yelkenkanat çalışmalarınızın sonucunu merakla bekliyorum....

[mahomedia]

Merhaba,
benim motorlu harnes olayı yarıda kaldı. uygun motor bulamadığım için ve daha sonra da maddi imkansızlıktan dolayı yelkenkanatımı sattığım için bıraktım malesef.

bahsettiğim motor "radne" adında bir isveç firmasının motoru. 120cc'lik iki zamanlı bir motor ve bir çok motorlu harneste kullanılıyor.

Sizin bahsettiğiniz DLE 170 adlı motor da zaten çok güçlü ve hafif görünüyor. 17.5 hp ile 60 kg itmeyi rahatlıkla bulabiliyor olmanız lazım. Redüksiyon kullanarak çapı daha büyük pervane takarsanız 60 kg itme garantiğ diye düşünüyorum. Bu arada ciddi bir ağırlık olmayacak gibi görünüyor bence omurgaya takın. Çünkü harnese onu tutturmak için de zaten bir sürü ağırlık eklemiş olacaksınız. Kanadın dengesini fazla bozmayacak 5-6 kg'lık ağırlıkla içi bitirebiliyorsanız bence direk omurgaya monte edin. İnişte pervane yere değmesin diye destek filan koyarsanız gayet iş görür.

Ben model uçak/quadcopter işlerine merak saldım, çok güçlü elektrik motorları var, belki ilerde yelkenkanat alırsam elektrikli nasıl yaparım onu düşünüyorum.

http://www.youtube.com/watch?v=XtpAEYxMe2k

Selamlar kolay gelsin..

[ender]

işinizin yarıda kaldığına üzüldüm dogrusu. inşallah ileride tekrar imkanınız olur.

benim motorda redüksyon + büyük çaplı pervane ile 60 kg itme mümkün ama o zaman motor ağırlığı 12 - 13 kiloyu buluyor. o zaman da ALİDA motordan bir farkı kalmıyor ağırlık olarak. ve Alida motor daha cazip geliyor. omurga seçeneği de tehlikeye giriyor. kafam karışık anlayacağınız.

35 -40 kg itme yeter diye düşünmüştüm ben başta ama bazı tereddütlerim de yok değil.

bakalım Allah sonumuzu hayır etsin.


sizlere de selamlar ve saygılar...

[mahomedia]

ağırlık hesabı yapıp kanadın süzülme oranı ile çarparak itmenin yeterli olup olmayacağını bulabilirsiniz.
Diyelim ki kanat kalkış hızında 1/10 oranında süzülüyor. Kalkış ağırlığı 120 kg ise havada sabit irtifada kalmak için 12 kg itmeye ihtiyacınız var. 24 kg itme ile yaklaşık 1 vario ile tırmanırsınız. tabi burada hesap edemediğimiz bazı durumlar da olabilir. 30 kg ile 1 vario tırmanırsınız diye düşünülebilir. Ticari motorlu harnesler 48 kg itme ile 2.2 vario tırmanıyorlar. Hesap az çok belli yani.

O halde redüksiyon düşünmüyorsanız omurgaya montaj gayet mantıklı görünüyor. motor baya hafifmiş gerçekten Arkaya bağlayacağınız ağırlığı dengelemek için harnes bağlantısını ağırlığınızla orantılı olarak biraz öne kaydırabilirseniz bu da uçuşu etkilemeden motor kullanmanızı sağlayabilir. Tek sorun pervanenin harnesin arkasına değmesi veya inişte yere değmesi olur.

Dediğiniz gibi 12-13 kg'lık bir motor omurga için ağır olabilir gerçekten. bu konuda elektrik motorları çok hafif. 500-1000 gram filan oluyorlar

İyi çalışmalar..

[ender]

güzel bir noktaya değindiniz. elektrik moturu 1 kilo ama hiç omurgaya takılanını görmedim. acaba motoru omurgaya takmanın bir mahzuru mu var. veya verimli mi olmuyor.

omurgaya veya trapeze; kısacası kanada sabit takılan motorlar hep eski foto ve videolarda var. yeniler hep harnese bağlı kanada sabit değil. buda benim aklımı karıştıran noktalardan birisi aslında.

[mahomedia]

Aslında bir mantığı var bence, pilot+harnes kanattan daha ağır olduğu için itme kuvvetini de ağırlık merkezine olabildiğince yakın tutmak için bunu yapıyorlar muhtemelen. Çünkü itme oluştuğunda kanadın dengesini etkilememesi istenir. Siz itmeyi omurgadan verirseniz gaza basında kanadın burnunu aşağı vermeye çalışacaktır ama bu dengelenebilir sanırım. Kalkış esnasında bunu bilerek davranırsanız ciddi sorun olmayacaktır tahminimce.

Bir de benzinli motor, redüksiyon, egzos ve diğer parçaları ekleyince ağırlık olarak kanadın dengesini etkileyebilecek bir sınıra ulaşıyor muhtemelen.

Ayrıca havadaki her olasılığı düşünmelisiniz. Darbeli bir havada harnesin ayak kısmı omurganın arkasındaki pervaneye değebilir, bunu kesinlikle engellemek lazım.