Airfoil Nedir?
Oxford Sözlüklerine göre, bir Airfoil veya Aerofoil, çoğu uçağın kanatlarının, kanatçıklarının ve yatay dengeleyicinin temel biçimi olarak kullanılan, uçuş sırasında en uygun kaldırma/sürükleme oranını verecek şekilde tasarlanmış kavisli yüzeylere sahip bir yapıdır. Airfoil Türkçe dilinde kanat profili anlamına gelir.
Airfoil’in amacını anlamak için akışkanlar dinamiğinde kaldırma ve sürüklemenin ne olduğunu anlamak önemlidir. Kaldırma, aerodinamik kuvvetin akış yönüne dik bileşeni olarak tanımlanırken, sürükleme akış yönüne paraleldir. Bir kanat profilinin amacı, kaldırma (Lift) oluştururken sürüklemeyi (Drag) en aza indirmektir. Ancak tasarım her zaman uygulama durumuna göre değişir. Aerodinamik veya düz bir kanat daha az dirençle karşılaşabilirken, bir uçağı uçuşa itmek için yeterli kaldırma kuvveti oluşturamayabilir. Ayrıca, alçak irtifa kanat profilleri yüksek irtifa kanat profillerinden farklı olacaktır. Uçuş için kanat profili tasarımı, tasarım beklentileri arasında bir uzlaşma sağlamalıdır.
Bir kanat profilinin tasarımı, kesintiye uğradığında hava akışının doğal reaksiyonundan yararlanmayı amaçlamaktadır. Hava bir kanat profilinden aktığında, iki şey meydana gelir: kanadın altındaki havadan pozitif basınç kalkar ve kanadın üzerindeki azalan basınçtan negatif basınç kalkar.
Farklı Airfoil Tasarımları ve Kullanımları Nelerdir?
İstenilen performans özelliklerine bağlı olarak her biri belirli uygulamalara göre özelleştirilmiş çeşitli kanat profili tasarımları vardır.
1. Simetrik Kanat Profilleri (Symmetrical Airfoils): Bu tasarımın özelliği, üst ve alt yüzeylerin aynı şekle sahip olması ve bunun sonucunda sıfır bombe oluşmasıdır. Simetrik kanat profilleri, helikopterlerdeki kontrol yüzeyleri ve rotor kanatları gibi, kaldırma kuvvetinin öncelikli konu olmadığı uygulamalarda sıklıkla kullanılır.
2. Asimetrik (Bombeli) Kanat Profilleri (Asymmetrical (Cambered) Airfoils): Bu tasarımın özelliği üst ve alt yüzeylerin farklı şekillerde olması ve bombe oluşturmasıdır. Bombeli kanat profilleri, kaldırma işlemini daha verimli bir şekilde oluşturdukları için uçak kanatlarında yaygın olarak kullanılır. Sabit kanatlı uçaklar gibi kaldırma kuvvetinin kritik bir faktör olduğu uygulamalar için uygundurlar.
3. Yüksek Kaldırma Kanat Profilleri (High-Lift Airfoils): Bu tasarımın özelliği şudur: Bu kanat profilleri, genellikle artan kamber veya çıta ve kanat gibi özelliklerin eklenmesi yoluyla kaldırma kuvvetini en üst düzeye çıkarmak için tasarlanmıştır. Yüksek kaldırma kanat profilleri, kalkış ve iniş aşamalarında kaldırma kuvvetini artırmak ve uçağın genel performansını iyileştirmek için kullanılır. Ticari uçaklarda yaygındırlar.
4. Süperkritik Kanat Profilleri (Supercritical Airfoils): Bu tasarımın özelliği, Süperkritik kanat profillerinin şok dalgalarının başlangıcını geciktirmek ve transonik hızlarda sürtünmeyi azaltmak için tasarlanmış olmasıdır. Bu kanat profilleri ağırlıklı olarak şok dalgalarının olumsuz etkilerinden kaçınmanın verimlilik açısından çok önemli olduğu yüksek hızlı uçaklarda kullanılır.
5. Doğal Laminer Akış Kanat Profilleri (Natural Laminar Flow (NLF) Airfoils): Tasarımın özelliği, NLF kanat profillerinin kanat yüzeyinin daha büyük bir kısmı üzerinde laminer hava akışını teşvik ederek sürtünmeyi azaltmasıdır. NLF kanat profilleri, planörler veya yakıt tasarruflu uçaklar gibi sürüklenmenin azaltılmasının birincil öneme sahip olduğu uygulamalarda kullanılır.
6. Düşük Reynolds Sayılı Kanat Profilleri (Low Reynolds Number Airfoils): Tasarımın özelliği, küçük ölçekli veya düşük hızlı uçuşa özgü Reynolds sayıları için optimize edilmiş olmalarıdır; çünkü düşük hızlı uygulamalarda kullanılmak üzere tasarlanmışlardır. Düşük hızların geçerli olduğu insansız hava araçlarında (İHA), model uçaklarda ve mikro hava araçlarında yaygın olarak kullanılırlar.
7. Transonik ve Süpersonik Kanat Profilleri (Transonic and Supersonic Airfoils): Tasarımın özelliği, şok dalgası etkilerini dikkate alarak transonik ve süpersonik hızlardaki aerodinamik zorlukları yönetmesidir. Yüksek hızlı askeri uçaklarda ve süpersonik taşımacılıkta kullanılırlar.
