KaydedilenlerDerginizi ekleyin

Dergiler / Havacılık ve Uzay Çalışmaları Dergisi / 2025 / Cilt: 5 Sayı: 2

Roketlerde kanat geometrisinin statik stabiliteye etkilerinin sayısal olarak incelenmesi

Numerical investigation of the effects of wing geometry on static stability in rockets

Polat Çelik(İSKENDERUN TEKNİK ÜNİVERSİTESİ)0009-0003-1324-4370
Mehmet Sabancı(İSKENDERUN TEKNİK ÜNİVERSİTESİ)0009-0004-4246-5815
Hasan Sarpkaya(KİLİS 7 ARALIK ÜNİVERSİTESİ)0009-0000-8167-686X
Sezer Çoban(İSKENDERUN TEKNİK ÜNİVERSİTESİ)0000-0001-6750-5001
Sayfa
123–132
Yayın Tarihi
2025-08-31
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Çalışmanın sonuçları, roket tasarım sürecinde stabilizatörlerin optimum seçimi için mühendislik tabanlı öneriler sunmaktadır.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Bu çalışmada, roket sistemlerinde kullanılan farklı kanatçık geometrilerinin statik kararlılık üzerindeki etkisi sayısal analiz yoluyla araştırılmıştır.
📊
Temel Bulgular & Veri:Bu bağlamda, ileri süpürülmüş delta, ileri süpürülmüş delta, eliptik ve trapez olmak üzere dört farklı kanatçık geometrisi hem OpenRocket simülasyonları hem de ANSYS Fluent tabanlı Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği analizi kullanılarak değerlendirilmiştir.
💡
Sonuç & Katkı:Çalışmanın sonuçları, roket tasarım sürecinde stabilizatörlerin optimum seçimi için mühendislik tabanlı öneriler sunmaktadır.
🔬Tür:Modelleme & Sayısal Simülasyon
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Roket aerodinamiği · kanat geometrisi · statik marj

Özet

Bu çalışmada, roket sistemlerinde kullanılan farklı kanatçık geometrilerinin statik kararlılık üzerindeki etkisi sayısal analiz yoluyla araştırılmıştır. Roket sistemlerinde aerodinamik kararlılığın sağlanması, özellikle yüksek hızlı uçuş sırasında sapma ve kararsızlığın önlenmesi için büyük önem taşımaktadır. Bu bağlamda, ileri süpürülmüş delta, ileri süpürülmüş delta, eliptik ve trapez olmak üzere dört farklı kanatçık geometrisi hem OpenRocket simülasyonları hem de ANSYS Fluent tabanlı Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği analizi kullanılarak değerlendirilmiştir. OpenRocket, roketin basınç merkezini (CP) ve kütle merkezini (CG) belirlemiş ve statik marjları hesaplamıştır. Her kanatçık tipi için kaldırma kuvveti, sürükleme kuvveti ve moment değerleri HAD analizi yoluyla elde edilmiştir. Ayrıca, elde edilen veriler MATLAB'da oluşturulan bir uçuş dinamiği modeline beslenerek zamanla değişen yönelimleri analiz edilmiştir. Sonuçlar, eliptik kanatçıkların minimum sürükleme katsayılarıyla en verimli çözümü sunduğunu, ileri süpürülmüş delta kanatların ise irtifa ve kaldırma performansı açısından üstün olduğunu göstermiştir. Çalışmanın sonuçları, roket tasarım sürecinde stabilizatörlerin optimum seçimi için mühendislik tabanlı öneriler sunmaktadır.

Abstract

In this study, the effects of different fin geometries used in rocket systems on static stability were investigated through numerical analysis. Ensuring aerodynamic stability in rocket systems is crucial for preventing yaw and instability, especially during high-speed flight. In this context, four different fin geometries—forward-swept delta, forward-swept delta, elliptical, and trapezoidal—were evaluated using both OpenRocket simulations and ANSYS Fluent-based Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis. OpenRocket determined the rocket's Center of Pressure (CP) and center of mass (CG) and calculated the static margins. Lift, drag, and moment values for each fin type were obtained through CFD analysis. Furthermore, the obtained data were fed into a flight dynamics model created in MATLAB to analyze their time-varying orientations. The results showed that elliptical fins offer the most efficient solution with minimum drag coefficients, while forward-swept delta wings are superior in terms of altitude and lift performance. The results of the study provide engineering-based recommendations for the optimum selection of stabilizers in the rocket design process.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

Çelik, P., Sabancı, M., Sarpkaya, H., Çoban, S. (2025). Roketlerde kanat geometrisinin statik stabiliteye etkilerinin sayısal olarak incelenmesi. Havacılık ve Uzay Çalışmaları Dergisi, Cilt: 5 Sayı: 2, 123–132. https://doi.org/10.52995/jass.1744172

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (22)

  1. Abzug, M. J., & Larrabee, E. E. (2002). Airplane Stability and Control: A History of the Technologies That Made Aviation Possible. Cambridge University Press.
  2. Anderson, J. D. (2010). Fundamentals of Aerodynamics (5th ed.). McGraw-Hill Education.
  3. ANSYS, Inc. (2020). ANSYS Fluent Theory Guide. ANSYS, Inc., Canonsburg.
  4. Barnard, R. H., & Philpott, D. R. (2010). Aircraft Flight: A Description of the Physical Principles of Aircraft Flight. Pearson Education.
  5. Barokah, A. D. N.,. & Hoa, N. L. (2024). A comparative analysis of the aerodynamic performance: Straight fin and curved fin rockets using Computational Fluid Dynamics (CFD). Journal of Advanced Research in Fluid Mechanics and Thermal Sciences, 115(1), 1-18. https://doi.org/10.37934/arfmts.115.1.118
  6. Bordachev, V. A. (2023). Static stability study of a model rocket. Siberian Aerospace Journal, 24(1), 64-75. doi: 10.31772/10.31772/2712-8970-2023-24-1-64-75
  7. Boumrar, I., & Djebali, R. (2019). Experimental validation of pressure distribution prediction under delta wing apex vortex at high Reynolds numbers. CFD Letters, 11(3), 92-102. https://akademiabaru.com/submit/index.php/cfdl/article/view/3146/2180
  8. Cesnik, C. E. S., Hodges, D. H., & Patil, M. J. (1996). Aeroelastic analysis of composite wings. AIAA Meeting Papers on Disc, 1996, 1113-1123. https://doi.org/10.2514/6.1996-1444
  9. Faery, H. F. Jr., Strozier, J. K., & Ham, J. A. (1981). Experimental and theoretical study of three interacting, closely-spaced, sharp-edged 60 deg delta wings at low speeds. NASA Contractor Report 3460. https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19810024617/downloads/19810024617.pdf
  10. Fortescue, P., Swinerd, G., & Stark, J. (2011). Spacecraft Systems Engineering. John Wiley & Sons. https://doi.org/10.1002/9781119971009
  11. Huang, D. H., & Huzel, D. K. (1992). Modern Engineering for Design of Liquid-Propellant Rocket Engines. American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc. https://doi.org/10.2514/4.866197
  12. Mahmood, C. A., & Das, R. K. (2019). Performance comparison of different winglets by CFD. AIP Conference Proceedings, 2121, 060006. https://doi.org/10.1063/1.5115907
  13. NASA Glenn Research Center (t.y.-a). Rocket Center of Pressure. https://www1.grc.nasa.gov/beginners-guide-to-aeronautics/rocket-center-of-pressure/ sayfasından alınmıştır.
  14. NASA Glenn Research Center (t.y.-b). Rocket Stability. https://www1.grc.nasa.gov/beginners-guide-to-aeronautics/rocket-stability/ sayfasından alınmıştır.
  15. OpenRocket (2023). [Computer software]. http://openrocket.info/
  16. Rahman, H., Khushnood, S., Raza, A., & Ahmad, K. (2013). Experimental and computational investigation of delta wing aerodynamics. In: Proceedings of 2013 10th International Bhurban Conference on Applied Sciences & Technology (IBCAST), Islamabad, Pakistan, 2013, 203-208. doi:10.1109/IBCAST.2013.6512155
  17. Roberts, D. W. (2006). The Aerodynamic Analysis and Aeroelastic Tailoring of a Forward-Swept Wing. North Carolina State University. https://repository.lib.ncsu.edu/server/api/core/bitstreams/813d5ee5-3211-4485-b2da-503a7ff54fc2/content
  18. Ruffles, W., & Dakka, S. M. (2016). Aerodynamic flow characteristics of utilizing delta wing configurations in supersonic and subsonic flight regimes. Journal of Communication and Computer, 13, 299-318. doi:10.17265/1548-7709/2016.06.004
  19. Sadraey, M. H. (2012). Aircraft Design: A Systems Engineering Approach. John Wiley & Sons. doi:10.1002/9781118352700
  20. Sutton, G. P., & Biblarz, O. (2016). Rocket Propulsion Elements. Wiley.
  21. Wibowo, S. B., Sutrisno, S., & Rohmat, T. A. (2018). An evaluation of turbulence model for vortexbreakdown detection over delta wing. Archive of Mechanical Engineering, 65(3), 399 – 415. https://doi.org/10.24425/124489
  22. Barokah, A. D. N.,. & Hoa, N. L. (2024). A comparative analysis of the aerodynamic performance: Straight fin and curved fin rockets using Computational Fluid Dynamics (CFD). Journal of Advanced Research in Fluid Mechanics and Thermal Sciences, 115(1), 1-18. https://doi.org/10.37934/arfmts.115.1.118