Duct design of reciprocating engine cooling system at aircraft which has tractor configuration

Abstract

Bu tezde 4 zamanlı pistonlu motor kullanan hava aracının soğutma sistemi bileşenleri için gerekli olan soğutma alığının tasarımı ve analiz çalışmasını içermektedir. 4 zamanlı pistonlu motorlar güvenilirlik ve verimlilik açısından hava araçları için revaçta olan motorlardır. Motor performans düşüşü, bakım maliyetlerinin artışı ve aşırı ısınma kaynaklı motor arızalarının önlemek için etkin bir motor soğutma çözümü uygulamak önemlidir. Hava araçlarında soğutma sistemi tasarımı motor kaynaklı termal yükleri başarılı şekilde idare ederken, hava aracına minimum ağırlık artışı ve soğutma sistemi kaynaklı sürtünme etkisi getirmelidir. Soğutma sistemi tasarımın doğru şekilde yapılması, ek ağırlığı ve aerodinamik direnci en aza indirirken ısıl yükleri verimli bir şekilde yönetilmesi açısından önem taşımaktadır. Bu tez, aerodinamik verimlilik, malzeme seçimi ve genel uçak tasarımıyla entegrasyon gibi faktörleri göz önünde bulundurarak soğutma kanalı tasarımının prensiplerini ele almaktadır. Çift turboşarjlı bir motorla çalışan bir uçak için soğutma kanalı tasarımını gösteren bir vaka çalışması sunulmaktadır. Tasarım süreci, hava akışını simüle etmek ve kanal performansını optimize etmek için Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD) analizinin kullanımını içermektedir. Ayrıca, tez bir prototip soğutma kanalının uygulanmasını ve test edilmesini kapsamaktadır ve sıcaklık düzenlemesinde ve genel motor performansında önemli iyileştirmeler göstermektedir. Çalışma, CFD'nin soğutma sistemlerini optimize etmedeki önemini vurgulayarak, gelecekteki uçak tasarımları için bulguların ve çıkarımların bir özetini sunmaktadır. Bu araştırma, piston motor kullanan hava aracının soğutma performansını ve operasyonel verimliliği geliştirmek amacıyla, mühendisler ve araştırmacılar için değerli bilgiler sağlamaktadır.This paper explores the design, challenges, and solutions related to cooling duct systems for four-stroke reciprocating engines in aircraft. The reliability and efficiency of these engines are crucial, as they are a popular choice due to their balance of power and efficiency. Effective engine cooling is essential to prevent overheating, which can lead to engine failure, reduced performance, and increased maintenance costs. The cooling system design must manage thermal loads efficiently while minimizing additional weight and aerodynamic drag. This paper delves into the principles of cooling duct design, considering factors such as aerodynamic efficiency, material selection, and integration with the overall aircraft design. A case study is presented, showcasing the cooling duct design for an aircraft powered by a twin turbocharged engine. The design process involves using Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis to simulate airflow and optimize duct performance. Additionally, the paper covers the implementation and testing of a prototype cooling duct, demonstrating significant improvements in temperature regulation and overall engine performance. The study concludes with a summary of findings and implications for future aircraft designs, emphasizing the importance CFD in optimizing cooling systems. This research provides valuable insights for engineers and researchers aiming to enhance cooling performance of aircraft that powered by reciprocating engine and operational efficiency through improved cooling duct design.