Hava aracı iniş takımı kapağı boyutsal analizi ve optimizasyonu
Aircraft landing gear access door sizing and optimization
Yazar: SEFA ULUDAĞ
Danışman: PROF. DR. MURAT TOLGA ÖZKAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Çalışma kapsamında yenilikçi bir yaklaşım ile hava aracı iniş takımı kapağına yönelik boyutsal analiz ve optimizasyon çalışması yapılmıştır. Hava araçları için iniş takımları ve iniş takımı kapakları kritik role sahiptir. Bu kapaklar yardımıyla, hava aracının iniş ve kalkış faaliyetlerini yapması sağlanır, uçuş esnasında yabancı nesnelerin iniş takımı bölmesine girmesi engellenir, akan havadan kaynaklı sürtünme en aza indirilmektedir ve gövde bütünlüğü sağlanır ayrıca iniş takımı bölmesi dış çevresel faktörlerden korunmaktadır. Uçuş güvenliği açısından kapakların, maruz kaldıkları yüklenmelere karşı dayanımları kritik öneme sahiptir. Hava araçlarında birçok sebepten dolayı ağırlık optimizasyonu yapılmaktadır ve aynı dayanımların elde edilebileceği ancak en hafif yapısalların kullanımı tercih edilmektedir. Kavramsal tasarım aşamalarında gerçekleştirilen boyutsal analiz ve optimizasyon faaliyetleri sayesinde en hafif yapısal parçalar elde edilmektedir ayrıca yapısal parçaların malzeme ve boyutları belirlenebilmektedir. Böylece birçok mühendislik disiplini için erken safhalarda girdi sağlanmaktadır. Bu çalışma kapsamında iniş takımı kapağı için kavramsal tasarım yapılmıştır sonrasında tasarıma yönelik sonlu elemanlar modeli hazırlanmıştır. Kapağın iniş ve kalkış faaliyetleri esnasında maruz kaldığı yükler çıkarılmış ve kapak üzerine uygulanmıştır. Hızlı boyutlandırma süreçleri paylaşılmış; malzeme, boyutlar ve çözüm aralıkları gibi girdilerle beraber iteratif biçimde boyutlandırma çalışmaları yapılarak yüzlerce aday tasarım arasından, belirlenen kırılma, sehim ve göçme kriterlerini (dayanımlarını) sağlayan en optimum aday belirlenmiştir. Boyutlandırma sonrasında elde edilen bulgular incelenmiş ayrıca iniş takımı kapak yapısının tamamına yönelik doğal frekans analizleri yapılmıştır. Sonuç olarak hızlı boyutlandırma sayesinde hangi yük koşulunun ve kriterin yapıyı boyutlandırmada etkili olduğunun ortaya konulmasının yanı sıra en optimum malzeme seçilmiş, boyutları ve ağırlığı belirlenmiştir. Literatürde benzer bir çalışma olmaması ve ülkemizde hava araçlarının geliştirme faaliyetlerinin günden güne artmasından dolayı mühendisler ve araştırmacılar için önemli bir kaynak oluşturmak ve katkı sağlamaktadır.

Abstract:
Within the scope of the study, sizing and optimization study for the aircraft landing gear door was carried out with an innovative approach. Landing gear and landing gear doors have a critical role for aircraft. With the help of these doors, the aircraft is enabled to perform landing and take-off activities, foreign objects are prevented from entering the landing gear compartment during flight, friction caused by flowing air is minimized, fuselage integrity is ensured and the landing gear compartment is protected from external environmental factors. In terms of flight safety, the resistance of doors to the loads they are exposed to is critical. Weight optimization is carried out in aircraft for many reasons, and the use of the lightest structures that can achieve the same strength is preferred. With the sizing and optimization activities carried out in the conceptual design stages, the lightest structural parts are obtained and the materials and dimensions of the structural parts can be determined. Thus, input is provided for many engineering disciplines at early stages. Within the scope of this study, a conceptual design for the landing gear door was made, and then a finite element model for the design was prepared. The loads that the door was exposed to during landing and take-off activities were extracted and applied to the door. Rapid sizing processes have been shared; By performing iterative sizing studies with inputs such as material, dimensions and solution ranges, the most optimum candidate that meets the specified failure, deflection and collapse criteria (strength) was determined among hundreds of candidate designs. The findings obtained after sizing were examined and natural frequency analyses were performed for the entire landing gear door structure. As a result, with the rapid sizing, in addition to revealing which load condition and criteria are effective in sizing the structure, the most optimum material was selected and its dimensions and weight were determined. Since there is no similar study in the literature and the development activities of aircraft in our country are increasing day by day, it constitutes an important resource and contribution for engineers and researchers.