5. nesil savaş uçaklarında kullanılan ok açılı uçak kanadının aerodinamik parametrelerinin araştırılması
Investigation of aerodynamics parameters of arrow angle wing used in 5th generation fighter planes
Yazar: MUSTAFA BAŞEKİN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ RAMAZAN SELVER
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Aerodinamik = Aerodynamics ; Aerodinamik katsayılar = Aerodynamic coefficients ; Aerodinamik kuvvet = Aerodynamic force ; Aerodinamik tasarım = Aerodynamic design

Özet:
Askerî savaş uçakları, savaş sırasında belirlenen hava, kara ve su hedefleri imha etmek, tahrip etmek, keşif yapmak, mühimmat taşımak, üstünlük sağlamak, gelişmiş radar sistemlerine karşı görünmezliğe sahip olmak gibi birçok amaçla silahlı kuvvetlerce kullanılan hava araçlarıdır. 1960'lardan itibaren teknolojinin gelişmesiyle birçok özellik eklenen savaş uçakları sahip olduğu özelliklere göre nesillere ayrılmıştır. 5. nesil savaş uçakları gelişmiş aviyonik özellikleri, düşük radar iz düşümü, tüm silahların gizlenebilir olması, yüksek performanslı ve yüksek manevra kabiliyetiyle birlikte gelişmiş teknolojik alt yapıya sahiptir. Bu tez çalışmasında 5. nesil savaş uçaklarında kullanılan ok açılı kanadın aerodinamik parametreleri araştırılmıştır. Kanat profili olarak NACA 64A206 profili kullanılmış olup, subsonic ve supersonic seyir hızlarındaki aerodinamik tepkileri incelenmiştir. Uçuşu gerçekleşen 5. nesil savaş uçaklarının sahip olduğu ok açılı kanatlar ile karşılaştırılmış olup, F-22 de 42° F-35'te ise 33° kullanılan ok açısı bu çalışma için tasarlanan kanatta 38° olarak analizler gerçekleştirilmiştir. Daha önceki yapılan çalışmalar genellikle delta kanat üzerine olup, muadilleri Rüzgar tüneli test sonuçları olan çalışmalar ile karşılaştırılmıştır. Bu çalışılan kanat 3 boyutlu olarak tasarlanmış olup, buna göre analizler gerçekleştirilmiştir. 
Kanat malzemesi için yoğunluğu düşük, yüksek mukavemet değere sahip olan alüminyum 7075-T6 malzemesi tercih edilmiştir. Kanat profilini oluşturan koordinatlar internet aracılığıyla tespit edilen NACA 64A206 kanat profili, ok açılı kanatta kullanılarak 3D geometri oluşturulmuştur. Ok açısına sahip kanat, Ansys Fluent® programının sahip olduğu Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği(CFD) ile nümerik analiz gerçekleştirilmiştir. Kanat köklerinde ya da üzerindeki gerilmelerin tespiti için statik analizler gerçekleştirilmiştir. Kanatlarda oluşan deformasyon miktarı, kesme gerilmeleri, çekme gerilmeleri, basma gerilmeleri, bileşke gerilmeler elde edilerek değerlendirilmiştir. Ok açılı kanat 0°-64° arasında on farklı hücum açısında analiz edildi. Elde edilen veriler değerlendirildiğinde, akış analizi ve statik analizin bazı değerlerde önemli değişme olmazken, bazılarında ise lineer artışlar görülmüştür. Kritik hücum açısı 56° olarak tespit edilmiş olup, kritik hücum açısından itibaren kaldırma kuvveti değerlerinde düşüş başlamıştır.
Bu çalışma için elde edilen ilk veriler, Uluslararası sempozyumda sunumu gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
Military warplanes are air vehicles used by the armed forces for many purposes such as destroying, destroying, reconnaissance, carrying ammunition, gaining superiority, and invisibility against advanced radar systems during the war. With the development of technology since the 1960s, warplanes have been divided into generations according to their features. The 5th generation warplanes have advanced avionics features, low radar projection, concealment of all weapons, high performance and high maneuverability, as well as advanced technological infrastructure. In this thesis, the aerodynamic parameters of the swept wing used in the 5th generation warplanes were investigated. The NACA 64A206 profile was used as the airfoil, and its aerodynamic responses at subsonic and supersonic cruise speeds were investigated. It was compared with the arrow-angle wings of the 5th generation warplanes that took flight, and the arrow angle was used as 42° in the F-22 and 33° in the F-35, and analyzes were carried out as 38° in the wing designed for this study. The previous studies were generally on the delta wing and were compared with the studies with equivalent wind tunnel test results. This studied wing was designed in 3D and analyzes were carried out accordingly.
Aluminum 7075-T6 material, which has a low density and high strength value, is preferred for the wing material. 3D geometry was created by using the NACA 64A206 airfoil, whose coordinates forming the wing profile were determined via the internet, on the swept wing. Numerical analysis of the blade with the arrow angle was carried out with the Computational Fluid Dynamics of the Ansys Fluent® program. Static analyzes were carried out to determine the stresses at or on the wing roots. The amount of deformation in the blades was evaluated by obtaining shear stresses, tensile stresses, compressive stresses and resultant stresses. The swept wing was analyzed at ten different angles of attack between 0°-64°. When the data obtained were evaluated, some values of flow analysis and static analysis did not change significantly, while linear increases were observed in others. The critical angle of attack was determined as 56°, and the lifting force values began to decrease from the critical angle of attack.
The first data obtained for this study were presented at the international symposium.