Yenilikçi helikopter yatay kuyruk hücum kenarı tasarımı ve kuş çarpması dayanıklılık analizi
Advanced design and bird strike analysis of helicopter horizontal tail leading edge
Yazar: EYÜP PELİT
Danışman: DOÇ. DR. EBRU SARALOĞLU GÜLER
Başkent Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Ana Bilim Dalı / Makine Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Uçak Mühendisliği = Aeronautical Engineering

Özet:
Kuş çarpması kazaları tarih boyunca havacılık sektöründe sıklıkla karşılaşılan durumlardan
birisidir. Yetkili havacılık otoriteleri tarafından hava araçları için kuş çarpması kazaları
sonuçlarına yönelik bir takım sertifikasyon gereksinimleri mevcuttur. Hava platformu
üreticileri bu gereksinimleri sağlayabilmek adına çeşitli tasarım çözümleri sunmaktadır. Bu
tez çalışmasının amacı, bir helikopter yatay kuyruğu için kuş çarpması olayına dayanıklı bir
tasarım çözümü oluşturmaktadır.
Karmaşık sayısal hesaplamalar nedeni ile havacılık endüstrisinde kuş çarpması olayları
deneysel olarak gerçekleştirilmeyi amaçlamıştır. Ancak yüksek maliyet ve deneylerin
tekrarlanabilirliğinin güçlüğü sebebi ile bu tür çarpışma olayları bilgisayar destekli paket
programlar aracılığı ile yapılmaktadır. Tez çalışması kapsamında belirlenen kuyruk profili
Siemens NX 1855 programı ile katı modellenmiştir. Elde edilen geometri ile LS-Dyna
PrePost modülü kullanılarak sonlu elemanlar modeli oluşturulmuştur.
Analizlerde kuş modelini temsil etmesi adına literatürde sıkça tercih edilen SPH (Düzgün
parçacık hidrodinamiği) metodu ile silindirik bir geometri kullanılmıştır. Kuş modelinin ve
girdilerin doğrulanması adına mevcut deneysel veriler ile doğrulamalar gerçekleştirilmiştir.
Önerilen yenilikçi tasarım modeli, termoplastik matrisli karbon fiber takviyeli bir kompozit
malzeme ile 2024 serisi bir alüminyum malzemenin hibrit katmanlı olarak kullanılmasını
amaçlamaktadır. Sınır şartları aynı tutularak gerçekleştirilen analizlerde gerilme, yer
değiştirme ve soğurulan enerji miktarları karşılaştırılmıştır
Elde edilen sonuçlara göre katmanlı termoplastik matrisli karbon fiber takviyeli –
alüminyum hibrit tasarımın, tamamen alüminyum olan yapı ile aynı yer değiştirme değerine
sahipken kütlece daha hafif bir yapı oluşturduğu gözlemlenmiştir.
ANAHTAR KELİMELER : Kuş çarpması, Hücum kenarı, SPH yöntemi, Termoplastik
Matrisli Karbon Fiber Takviyeli Kompozit, Hibrit Kompozit, Sonlu elemanlar metodu

Abstract:
Bird strike accidents have been a persistent challenge in the aviation industry. Aviation
authorities have established certification requirements for aircraft to mitigate the risks and
consequences associated with these events. In response, aircraft manufacturers have
developed a range of design solutions to comply with these requirements. The aim of this
thesis is to develop a innovative bird strike resistant design solution for a helicopter tail
leading edge. Due to the complexity of numerical calculations, the aviation industry aims to
conduct experimental bird strike testsbird strike. However, the high costs and challenges
associated with replicating experiments led to the adoption of computer-aided simulation
programs. The airfoil was solid modeled using the Siemens NX 1855 program in this thesis.
The resulting geometry was then utilized to develop a finite element model using the LSDyna PrePost module, enabling detailed analysis of bird strike impacts.
A cylindrical geometry was used with the smoothed particle hydrodynamics (SPH) method,
frequently preferred in the literature to represent bird models. Verifications were performed
with existing experimental data to validate the bird model and inputs.
The innovative design model of the thesis aims to use a hybrid layered structure of a
thermoplastic matrix carbon fiber reinforced composite and a 2024 series aluminum
material. Stress, displacement, and absorbed energy values were compared in analyses
performed under identical boundary conditions.
According to the results obtained, it was observed that the layered thermoplastic matrix
carbon fiber reinforced - aluminum hybrid design achieved a lighter structure while
maintaining the same displacement value as the all-aluminum structure.
KEYWORDS : Bird strike, leading edge, hybrid layered structure, thermoplastic matrix
carbon fiber composite, aluminum, SPH method, finite element analysis