Yeni nesil elektrikli kuyruk rotoru performans incelenmesi
New generation electric tail rotor performance analyses
Yazar: ONUR AÇAR
Danışman: PROF. DR. OSMAN ERGÜVEN VATANDAŞ ; DOÇ. DR. ÖZGE ÖZDEMİR
İstanbul Gelişim Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Uçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Uçak Mühendisligi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Havacılık Mühendisliği = Aeronautical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Elektrikli kuyruk rotoru, döner kanatlı hava araçlarının ana rotorunun oluşturduğu tork etkisini dengelemek için kullanılan, güç gereksinimi bataryalardan sağlayan anti-tork sistemidir. Konvansiyonel helikopterlerde kullanılan kuyruk rotorları, elektrikli olmayıp ana rotora bağlı şaft sistemi ile belirli bir tahvil oranıyla güç aktarımı yapılmaktadır. Yeni nesil elektrikli kuyruk rotorlarının birçok farklılığı bulunmaktadır. Tahrik sistemi, açığa çıkan ses yüksekliği ve güç tüketimi iki rotor sistemi arasındaki farklardan bazılarıdır. Elektrikli kuyruk rotoru, ihtiyaca göre boyutsal olarak çeşitlendirilebilmektedir ve çeşitli konfigürasyonlarda birden fazla sayıda kullanılabilmektedir. Dolayısıyla kuyruk rotorunun kapladığı hacim konvansiyonel kuyruk rotorlarına göre farklılık gösterebilmektedir. Hacimsel farklılığın getirdiği sonuçlar irdelendiğinde güç tüketiminde farklılıklar olduğu görülmektedir. Tüm bu farklılıklar göz önüne alındığında konvansiyonel kuyruk rotoruna sahip UH-60 helikopterinin kuyruk rotoru performans verileri incelenmiştir. Bununla birlikte UH-60 helikopterine yenilikçi elektrikli kuyruk rotoru kavramsal tasarımı uygulanarak performans incelemesi yinelenmiştir. Gerekli performans hesaplarının yapılması için Pal Elemanı Momentum Teorisi kullanılmıştır. Viskoz akış kaynaklı doğrusal olmayan etkiler, pal kesitindeki profil sürükleme etkileri ve uç kayıpları hesaba katılarak formülasyon, deneysel verilere daha yakın sonuçlar verecek şekilde modifiye edilmiştir. Palin, itki ve güç tüketimi değişimini kökten uca gözlemlemek amacıyla matematiksel model oluşturulmuştur. matematiksel model yardımıyla iki rotor sistemine ait güç tüketimi ve itki üretimi değerlerinin karşılaştırılması yapılmış ve ilgili sonuçlar çeşitli tablo ve grafiklerde sunulmuştur.

Abstract:
The electric tail rotor is an anti-torque system used to balance the torque effect created by the main rotor of rotary-wing aircraft and is provided its power requirement from batteries. Tail rotors used in conventional helicopters are not electric, and power transmission is made with the shaft system connected to the main rotor in a certain gear ratio. The new generation electric tail rotors have many differences. Drive system, exposed loudness and power consumption are some of the differences between the two rotor systems. The electric tail rotor can be dimensionally diversified as regards to need and can be used more than once in various configurations. Therefore, the volume occupied by the tail rotor may differ compared to conventional tail rotors. When the results of the volumetric difference are examined, it is seen that there are differences in power consumption. Considering all these differences, the tail rotor performance data of UH-60 helicopter having the conventional tail rotor were examined. At the same time, the performance review was repeated by applying the innovative electric tail rotor conceptual design to the UH-60 helicopter. Blade Element Momentum Theory was used to make the necessary performance calculations. By considering nonlinear effects due to viscous flow, profile drag effects in blade section and tip losses, the formulation was modified to give results closer to the experimental data. Calculus model was created to observe from root to end the change in thrust and power consumption of blade. With the help of the calculus model, the power consumption and thrust generation values of the two rotor systems were compared and the relevant results were presented in various tables and graphics.