Rüzgâr tünelleri cisimlerin hava akışı ile olan etkileşiminin test edilmesi amacıyla kullanılan altyapılardır. Tasarımlardaki aerodinamik incelemelerin sırasıyla sayısal modelleme, deneysel çalışma (rüzgâr tüneli denemeleri) ve uçuş denemesi olmak üzere üç aşamada yapılması gerekmektedir.
Hava akışının sayısal modelleme ile yapılan analizlerinin uzun sürmesi ve doğrulanmaya gereksinim duyması, gerçek denemelerin ise karmaşık, pahalı ve tehlikeli olabilmesi gibi nedenlerden dolayı rüzgâr tüneli testleri oldukça önem arz etmektedir. Güvenli, hızlı ve ucuz bir şekilde tasarımların uygunluğunun değerlendirilmesi amacıyla kullanılan rüzgâr tünellerinde hava ile etkileşimde olan tüm cisimlerin aerodinamik incelemeleri yapılabilmektedir.
Rüzgâr tüneli denemeleri sayısal çözümlemelerin doğrulanması, uçuş denemelerinin maliyet etkin ve güvenli yapılabilmesi için mutlaka uygulanması gereken önemli süreçlerden biridir.
Rüzgâr tünellerinde uçak, helikopter, İHA, paraşüt gibi hava taşıtları ile otomobil, kamyon, otobüs ve motosiklet gibi kara taşıtlarının aerodinamik özelliklerinin incelenmesi, siren ve paratoner gibi cisimlerin hava ile etkileşimlerinin belirlenmesi ve fırtına ortamında dayanımlarının incelenmesi gibi pek çok deney gerçekleştirilebilmektedir. Cumhuriyetin muasır medeniyet seviyesi hedefinin, kendi teknolojisini üretme faaliyetlerinin ve kendi üretimini de gerçekleştirme hedefinin bir simgesi olan Ankara Rüzgâr Tüneli’nin yapımına 1946 yılında başlanmış ve 1950 yılında inşaatı tamamlanmıştır.
1993 yılından itibaren TÜBİTAK-SAGE tarafından düzenli olarak bakım, onarım ve yetenek artırımı faaliyetleri gerçekleştirilen Ankara Rüzgâr Tüneli (ART) düşük ses altı hızlarda çalışan, kapalı devre, yatay döngülü, atmosferik ve kapalı test odasına sahip bir rüzgâr tünelidir. Test odası genişliği 3.05 m, yüksekliği 2.44 m ve uzunluğu 6.10 metredir. Tünel döngüsü betonarme olup test odası ahşaptır.
Test odasında modelin olmadığı durumda 80 m/s (288 km/saat) hıza ulaşılabilmektedir. Tünelin sahip olduğu eksenel türbülans seviyesi %0.15, toplam türbülans seviyesi %0.62’dir. Aşağıdaki şekilde 1:50 ölçekli maketi üzerinden Ankara Rüzgâr Tüneli’nin bölmeleri ve teknik özellikleri verilmektedir.
Tübitak SAGE Enstitü Müdürü Gürcan Okumuş konuya ilişkin Twitter hesabında paylaşımda bulundu.
“Planlandığı gibi 1950’lerde tamamlanabilseydi Avrupa’nın sayılı rüzgar tünellerinden biri olacaktı.”
Ankara Rüzgar Tüneli ile Sunulan Hizmetler
Ankara Rüzgâr Tüneli’nde yük ölçüm testleri, yapısal dayanım testleri, akış ölçümü testleri ve akış görüntüleme testleri olmak üzere 4 farklı tip test gerçekleştirilebilmektedir. Müşterilerin isteğine göre test edilecek modelin tasarım ve üretim faaliyetleri tarafımızca gerçekleştirilebilmektedir. Yük ölçüm testleri dış balans, iç balans ve model hareketlendirme sistemi (İng. Model Support System) kullanılarak, akış ölçümü testleri Sabit Sıcak Tel Anemometresi (İng. Constant Temperature Anemometer (CTA)) ve minyatür çoklu basınçölçer (İng. Scanivalve) kullanılarak, akış görüntüleme testleri ise basınca duyarlı boya sistemi (İng. Pressure Sensitive Paint), iplikçik, yağ ve duman kullanılarak gerçekleştirilmektedir.
Yüz Ölçüm Testleri
Aerodinamik yüklerin belirlenmesi amaçlandığında yük ölçüm testleri yapılmaktadır. Farklı hız, açı ve model konfigürasyonlarında modele etkiyen aerodinamik kuvvetleri ve momentleri bulmak için dış balans ve iç balanslardan, test modelini istenen açıya getirebilmek için ise model hareketlendirme sisteminden faydalanılmaktadır. Çeşitli donanım ve yazılım bileşenlerinden oluşan rüzgâr tüneli balansları yüksek doğruluğa ve güvenilirliğe sahip ölçüm yapmayı mümkün hale getirmektedir.
Yapısal Dayanım Testleri
Bu testlerde model test odasına uygun şekilde bütünlenerek istenen geometrik koşul, hız ve sürelerde rüzgâr verilmekte ve model üzerinde herhangi bir deformasyon veya kopma olup olmadığı kontrol edilmektedir. Test modeli müşterinin isteğine göre model hareketlendirme sistemine bütünlenerek farklı açı konfigürasyonlarında veya test odası zeminine bütünlenerek tek bir konfigürasyonda testler gerçekleştirilerek incelemeler yapılabilmektedir.
Test Modeli Tasarım ve Üretimi
Rüzgâr tüneli modelleri genellikle alüminyum, çelik, kompozit veya ahşap malzemeler kullanılarak üretilmektedir. Model üzerine etkiyen yerçekimi kuvveti ve aerodinamik kuvvetleri taşıyacak, test esnasında en az şekil değiştirecek ve parça kopması sonucu modele ve tünele zarar vermeyecek şekilde yeterli dayanıma sahip malzeme kullanılarak tasarım ve üretim faaliyetleri gerçekleştirilmektedir. Model üretimi tarafımızca veya müşteri tarafından gerçekleştirilebilmektedir. Modelin tarafımızca ya da müşteri tarafından üretilmesi seçeneklerinde test öncesi, test güvenliği açısından ihtiyaç duyulan asgari doküman setleri üzerinde mutabık kalınmalıdır. İlgili dokümanlar test modelinin (bütün/alt bütün) üç boyutlu modelinden ve teknik resimlerinden oluşmaktadır. Bu dokümanlar TÜBİTAK SAGE tarafından üretilebilirlik, arayüzler, güvenilirlik, mukavemet ve dinamik özellikler açısından incelenerek müşteriye teknik görüş verilmektedir.
Ankara Rüzgar Tüneli Bölümleri ve Özellikleri
| * | BÖLÜM ADI | ÖZELLİKLER |
|---|---|---|
| 1 | Test Odası | Boyutlar: 3.05m * 2.44m * 6.1m |
| 2 | Genişleme Konisi Ve Metal Elek | Genişleme açısı: 5° (yatay), 6.3° (dikey), Uzunluk: 15m |
| 3 | Birinci İki Sıra Dönme Kanatçıkları | İlk iki köşede hücum kenarı beton, firar kenarı ahşap. |
| 4 | Pervane Ve Doğrultucu Kanatçıklar | 5.18 m çaplı 4 kanatlı pervane, 220mm çaplı mil üzerinde 1000 BG (750 kW) gücündeki doğru akım motoru ile en yüksek 600 devir/dakika; 7 adet doğrultucu kanatçık. |
| 5 | İkinci Genişleme Konisi | Genişleme açısı: 6.4° (Her iki yönde), Uzunluk: 24.5m |
| 6 | İkinci İki Sıra Dönme Kanatçıkları | Aynı kesitli 22 dönme kanatçığı, hücum kenarı beton, firar kenarı ahşap malzeme. |
| 7 | Akım Düzenleyici Perdeler | Daralma konisinden önce 1 m aralıklarla 3 adet, tek parça metal. |
| 8 | Dinlenme Odası Ve Daralma Konisi | Daralma oranı: 7.5 |
| 9 | Toplam Oturma Alanı | 47.5m X 17.5m |
ART’de deneyi yapılacak cismin kendisi veya ölçekli modeli deneyin yapıldığı test odasına monte edilmekte, istenen hızda rüzgâr verilmekte, model istenen açıya getirilerek dış balans veya iç balans sistemleri yardımıyla modele etkiyen aerodinamik kuvvetler ölçülmekte ve akımın incelenmesi için çeşitli tekniklerle akım görüntüleme testleri gerçekleştirilebilmektedir.
Günümüze kadar ART Savunma Sanayii şirketleri olan TÜBİTAK SAGE, ASELSAN, ROKETSAN ve TUSAŞ başta olmak üzere üniversiteler ve sivil sektör firmaları tarafından aktif olarak kullanılmıştır.
Ayrıca 2000 yılında ART düşük hızlı rüzgâr tünellerinin tasarımı, işletimi, bakımı ve fiziksel ölçüm ile enstrümantasyonu gibi konular hakkındaki sorunların görüşülmesi ve fikir alışverişinde bulunulması amacıyla kurulmuş dünya çapında bir organizasyon olan Subsonic Aerodynamic Testing Association (SATA) üyeliğine hak kazanmıştır. ART’de havacılık başta olmak üzere otomotiv ve sivil uygulamalar gibi farklı kategorilerde çok sayıda test gerçekleştirilmiştir.
