Köln’deki Alman Havacılık ve Uzay Merkezi’ndeki (DLR) mühendisler, havacılıkta dijitalleşme yolunda önemli bir adım attı. Kendi geliştirdikleri bir lazer ölçüm teknolojisini kullanarak, ilk kez süpersonik aralıkta gerçekçi koşullar altında akış dalgalanmalarını ayrıntılı olarak inceleyebildiler. Yeni süreçte elde edilen veriler, gelecekte enerji verimli uçak motorlarının daha hızlı ve daha uygun maliyetli bir şekilde geliştirilmesine yardımcı olabilir.
Modern uçak motorlarından talepler yüksektir: daha fazla güç, daha düşük yakıt tüketimi, daha az gürültü ve minimum kirletici emisyon. Sayısal simülasyonlar olarak adlandırılan bilgisayar destekli sanal tasarım süreçleri, motor test tezgahlarında yapılan kapsamlı testlerden daha hızlı ve daha ucuz olmaları nedeniyle yeni nesil motorların geliştiricileri için vazgeçilmez hale geldi.
Yeni Değerler
Bununla birlikte, dijital simülasyonlar, hesaplama modellerinin dayandığı güvenilir değerler gerektirir. Ölçülen bu değerler, örneğin rüzgar tünellerinde akış testleri ile belirlenir. Rüzgar tüneli testlerinde akışın mekansal ve zamansal çözünürlüğü, sayısal simülasyonun kalitesi için belirleyicidir.
Köln’deki DLR Tahrik Teknolojisi Enstitüsünde daha da geliştirilen mevcut ölçüm yöntemi, gerçekçi koşullar altında geçerli ölçüm verileri için yeni bir standart belirliyor:
Darbeli bir lazerden gelen odaklanmış bir ışın, süpersonik akışla hareket eden mikron boyutlu parçacıkları aydınlatır. Yüksek hızlı bir kamera, 100 kilohertz frekansta parçacıkların konumlarının zaman içindeki değişimini kaydeder. Bu, saniyede 100000 kareye karşılık gelir. Daha sonra bu görüntülerin bir milyona kadarı kaydedilir ve akış alanı verilerini elde etmek için değerlendirilir.
Bu şekilde elde edilen verilere dayanarak, motorun ayrı bileşenlerindeki akış ayrıntılı olarak incelenebilir. Özellikle türbülans nedeniyle akış hızının zaman içindeki dalgalanması (dayanıksız etkiler) bu şekilde belgelenebilir ve ayrıntılı olarak değerlendirilebilir.
Mevcut testler, Mach 1.12’de bir kompresör kanat kaskadında gerçekleştirildi. Bununla birlikte, ölçüm teknolojisi motorun tüm bileşenlerinde kullanılabilir, böylece şimdiye kadar ulaşılamayan akış fenomeni anlayışı mümkün olur.
Yeni ufuklar
Akış süreçleri hakkında daha kesin bilgi, daha önce motor yapımında uygulanan çalışma sınırlarının daha kesin olarak tanımlanmasını mümkün kılar. Buna bir örnek, sözde dalgalanma hattının tanımıdır. Kompresörde mümkün olan maksimum basınç oranına ulaşılırsa “pompalamaya” başlar. Ortaya çıkan basınç dalgalanmaları, kompresör kanadına zarar verebilir ve hatta yok edebilir ve motorda ani bir itme kaybına yol açabilir. Dalgalanma limiti tam olarak simüle edilebilirse, çalışma sırasındaki güvenlik marjı daraltılabilir ve aynı zamanda motorun kullanılabilir gücü optimize edilir.
Sayısal simülasyonlardaki iyileştirme, yeni motor nesillerinin geliştirilmesinde daha hızlı yenilik döngülerine katkıda bulunur. 20 ila 30 yıllık uçak motorlarının hizmet ömrünün Haberin Detaylarıına karşı, önümüzdeki yıllarda havacılıkla ilgili emisyonların iyileştirilmesine aktif katkılar yapılmaktadır. Bu nedenle araştırma projesi, 2050’ye kadar hava trafiğinin geliştirilmesi için Avrupa’da Havacılık Araştırma ve Yenilik Danışma Konseyi (ACARE) tarafından tanımlanan hedefleri takip ediyor.
Modern uçak motorlarından talepler yüksektir: daha fazla güç, daha düşük yakıt tüketimi, daha az gürültü ve minimum kirletici emisyon. Sayısal simülasyonlar olarak adlandırılan bilgisayar destekli sanal tasarım süreçleri, motor test tezgahlarında yapılan kapsamlı testlerden daha hızlı ve daha ucuz olmaları nedeniyle yeni nesil motorların geliştiricileri için vazgeçilmez hale geldi.
Yeni Değerler
Bununla birlikte, dijital simülasyonlar, hesaplama modellerinin dayandığı güvenilir değerler gerektirir. Ölçülen bu değerler, örneğin rüzgar tünellerinde akış testleri ile belirlenir. Rüzgar tüneli testlerinde akışın mekansal ve zamansal çözünürlüğü, sayısal simülasyonun kalitesi için belirleyicidir.
Köln’deki DLR Tahrik Teknolojisi Enstitüsünde daha da geliştirilen mevcut ölçüm yöntemi, gerçekçi koşullar altında geçerli ölçüm verileri için yeni bir standart belirliyor:
Darbeli bir lazerden gelen odaklanmış bir ışın, süpersonik akışla hareket eden mikron boyutlu parçacıkları aydınlatır. Yüksek hızlı bir kamera, 100 kilohertz frekansta parçacıkların konumlarının zaman içindeki değişimini kaydeder. Bu, saniyede 100000 kareye karşılık gelir. Daha sonra bu görüntülerin bir milyona kadarı kaydedilir ve akış alanı verilerini elde etmek için değerlendirilir.
Bu şekilde elde edilen verilere dayanarak, motorun ayrı bileşenlerindeki akış ayrıntılı olarak incelenebilir. Özellikle türbülans nedeniyle akış hızının zaman içindeki dalgalanması (dayanıksız etkiler) bu şekilde belgelenebilir ve ayrıntılı olarak değerlendirilebilir.
Mevcut testler, Mach 1.12’de bir kompresör kanat kaskadında gerçekleştirildi. Bununla birlikte, ölçüm teknolojisi motorun tüm bileşenlerinde kullanılabilir, böylece şimdiye kadar ulaşılamayan akış fenomeni anlayışı mümkün olur.
Yeni ufuklar
Akış süreçleri hakkında daha kesin bilgi, daha önce motor yapımında uygulanan çalışma sınırlarının daha kesin olarak tanımlanmasını mümkün kılar. Buna bir örnek, sözde dalgalanma hattının tanımıdır. Kompresörde mümkün olan maksimum basınç oranına ulaşılırsa “pompalamaya” başlar. Ortaya çıkan basınç dalgalanmaları, kompresör kanadına zarar verebilir ve hatta yok edebilir ve motorda ani bir itme kaybına yol açabilir. Dalgalanma limiti tam olarak simüle edilebilirse, çalışma sırasındaki güvenlik marjı daraltılabilir ve aynı zamanda motorun kullanılabilir gücü optimize edilir.
Sayısal simülasyonlardaki iyileştirme, yeni motor nesillerinin geliştirilmesinde daha hızlı yenilik döngülerine katkıda bulunur. 20 ila 30 yıllık uçak motorlarının hizmet ömrünün Haberin Detaylarıına karşı, önümüzdeki yıllarda havacılıkla ilgili emisyonların iyileştirilmesine aktif katkılar yapılmaktadır. Bu nedenle araştırma projesi, 2050’ye kadar hava trafiğinin geliştirilmesi için Avrupa’da Havacılık Araştırma ve Yenilik Danışma Konseyi (ACARE) tarafından tanımlanan hedefleri takip ediyor.