Son güncelleme: 04.04.2023
Yıldırımın yoğunluğu ve oluşum sıklığı uçak yüzeyinde çarptığı yere bağlıdır. Dolayısıyla, tasarımcılar ilk çarpma ve ikinci çarpma arasındaki yoğunluk, olası yerler, süpürülmüş çarpma etkilerinin farkında olmalıdırlar Voltaj değişimi üzerinde yapılan araştırmalar sayesinde hava araçlarının hangi bölgelerinin hangi yıldırım çarpmalarına maruz kalabileceği tahmin edilebilmektedir.
Yüksek çarpılma ihtimali olan burun, dikey dengeleyici gibi uçak uç bölgeleri Bölge 1 olarak ifade edilir ve bu bölgelerde şiddeti en fazla olan A yıldırım dalgası dikkate alınır. Daha az riskli bölgeler, Bölge 2 olarak sınıflandırılır ve şiddeti daha az olan D yıldırım dalgaları bu bölgelerin değerlendirilmesi için tercih edilir. Bölge 1 ve Bölge 2 gibi yıldırım çarpmasının olası olduğu bölgeler arasında kalan kısımlar Bölge 3 olarak sınıflandırılır ve çarpma yaşanmasa da yıldırım kaynaklı yüksek akımların taşınma olasılığı bölgelerdir.
| Yıldırım Bölgesi | Tanım |
| 1A | İlk geri dönüş çarpması bölgesi |
| 1B | Uzun tutunmalı ilk geri dönüş çarpması bölgesi |
| 1C | İlk geri dönüş çarpması için geçiş bölgesi |
| 2A | Süpürülmüş çarpma bölgesi |
| 2B | Uzun flaş tutunmalı süpürülmüş çarpma bölgesi |
| 3 | 1A, 1B, 1C, 2A veya 2B bölgesine dahil olmayan ve yıldırım kanalı ile buluşması olası olmayan bölgeler |
CST Studio Suite iş akışlarına yönelik uygun çözücüler önermektedir. EMC/EMI uygulama alanı içerisinde conducted susceptibility>lightining attachment iş akışlarını seçerek elektrostatik çözücü ile tipik bir yolcu uçağı üzerinde yıldırım bölgelerinin tespitini gerçekleştirebilirsiniz.Proje oluşturma işlemleri için bu yazımızı okuyabilirsiniz.
Elektrostatik Çözücü
- Statik elektrik alanları gözlemlemek için kullanılır. Elektrik Alanları ve Elektriksel Akı yoğunluğunu ölçerek gezinti ağacı içerisine otomatik bir şekilde sonuçları aktarır.
- Statik koşullar altında, Maxwell denklemlerinde görünen niceliklerin hiçbirisi zamanın fonksiyonu değildir.
\[\boldsymbol{\nabla} \cdot \boldsymbol{D}=\boldsymbol{\rho}_{\boldsymbol{v}} \]Gauss yasasının diferansiyel formu
\[\boldsymbol{\nabla} \times \boldsymbol{E}=\mathbf{0}\]
Elektrostatik Yakınsama
- Uçak üzerine elektriksel yük yoğunluğu ya da potansiyel uygulanarak yıldırım düşme ihtimali yüksek noktalar gözlenebilir.
- Elektrik alan dağılımı hesaplanır ve en yüksek elektrik alan değerine sahip konumlar yüksek olasılıklı yıldırım bağlantı noktalarıdır.
Analiz Adımları
CST Studio Suite hem 2 boyutlu hem 3 boyutlu geometrik veriler için güçlü içe aktarma seçenekleri sunar. Modelinizi Cst programına aktarmak için bu yazıyı okuyabilirsiniz.
Simülasyon sekmesi içerisinde sınır koşulları Boundaries open (add space if) olarak belirtilmiştir. Apply in all directions seçeneği ile tüm yönlerde sınır koşulları otomatik bir şekilde aktarılabilir.
Simülasyon sekmesi içerisinde Electric Charge on Pec bloğuyla mükemmel iletken tanımlı uçağa yük ataması gerçekleştirebilirsiniz.
1 coulomb yük ataması uçak modeline aktarılmıştır.
Simülasyon sekmesinde Mesh view bloğu ile mesh ayarlamalarını gerçekleştirebilirsiniz.
Update butonuyla mesh yapınızı oluşturabilirsiniz. Bu analiz için default ayarlar kullanılmıştır.
Mesh atamaları otomatik bir şekilde gerçekleştirilmiştir. Tetrahedrons cinsinden 379,737 hücre oluşturulmuştur.
Simülasyon sekmesi içerisinde Elektrostatic çözücü ile ilgili ayarları gerçekleştirebilirsiniz.
Specials Settings seçeneği içerisinde gerekli tanımlamalar verilmiştir. Ayrıntılı bilgi için Help butonuna basarak ilgili dökümanları inceleyebilirsiniz. Gerekli ayarların atamalarını gerçekleştirdikten sonra Ok butonuna tıklayarak çıkış yapabilir ve Start butonuna basarak analizini çalıştırabilirsiniz.
Gezinti ağacı içerisinde CST programının uygulama alanlarına yönelik tanımlamarı sayesinde monitor ayarlamaları gerçekleştirmeden Elektirik alan dağılımını, elektriksel akı yoğunluğu, elektriksel enerji yoğunluğunu, potansiyelleri gözlemleyebiliyoruz. Elektrik alan dağılımını seçerek uçak üzerinde yüksek elektrik alan noktalarını tespit ederek yıldırım düşme ihtimali yüksek bölgeleri tespit edebilirsiniz.
CST programında tipik bir yolcu uçağı üzerinde mükemmel iletken tanımlı ve 1 coulomb yük tanımlaması altında yıldırım bölgelerinin tespitini gerçekleştirdik.
CST Studio Suite ile ilgili olarak detaylı bilgi için web sitemizi ziyaret edebilirsiniz.
Kaynakça
1)Kiçeci, E. C. & Salamcı, E. (2020). Uçak – Yıldırım Etkileşimi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, (Özel Sayı), 177-187.
2)https://www.boeing.com/commercial/aeromagazine/articles/2012_q4/4/
