Kargo uçaklarında kullanılan iki farklı turboprop motorun ekserji ve sürdürülebilirlik analizi
Exergy and Sustainability Analysis of Two Different Turboprop Engines Used in Cargo Aircraft
Yazar: ÖMER FARUK YANDIK
Danışman: DOÇ. DR. BAHADIR DOĞAN
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Ekserji = Exergy ; Gaz türbini = Gas turbine ; Sürdürülebilirlik = Sustainability ; Termal enerji = Thermal energy ; Termal verimlilik = Thermal efficiency ; Uçak motorları = Aircraft engines

Özet:
Ekserji analizi yapılmasının temel hedefi, elde edilebilecek maksimum olası işi belirlemek ve sistemdeki verimsizlikleri azaltmaktır. Ekserji analizi, verimsizliklerin yoğunluğu ve konumları hakkında bilgi edinmemizi sağlar. Literatürde hem sivil hem de askeri alanda farklı amaçlara, motor ve uçak tiplerine yönelik çalışmalar bulunmaktadır. Bu çalışmada ilk bölümde ekserji ve sürdürülebilirlik analizi hakkında literatürde yapılmış olan çalışmalar incelenmiştir. Sonraki bölümde gaz türbinli motorlar, turboprop motorlar ve gaz türbinleri için ideal çevrim olan Brayton çevrimi hakkında genel bilgi verilmiştir. Materyal kısmında CT7-9C ve T56-A15 motorları, teknik özellikleri ve kullanım alanları hakkında bilgi verilmiş, istasyon tanımlamaları yapılmıştır. Yöntem kısmında ise turboprop motorların yer testlerinden ölçülen değerler GasTurb 14 programında işlenmiş olup termodinamik parametreler elde edilmiştir. T56-A15 motoru %75 yük, %100 yük, askeri ve kalkış uçuş fazlarında, CT7-9C motoru ise seyir, maksimum sürekli, kalkış ve APR fazlarında test edilmiştir. Elde edilen termodinamik parametreler ekserji denklemlerinde kullanılmış, ekserjetik performansın (ekserji verimleri ve ekserji yıkımları) hesaplanması amacıyla, motor ve motor bileşenlerine ait ekserji analizleri gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın devamında ekserji tabanlı sürdürülebilirlik denklemleri kullanılarak sürdürülebilirlik analizi gerçekleştirilmiş olup, sürdürülebilirlik göstergeleri elde edilmiştir. Ekserji tabanlı sürdürülebilirlik göstergelerinin uçak motorlarının değerlendirilmesinde havacılık otoriteleri tarafından önemli bir parametre olarak kullanılabileceği düşünülmektedir.

Abstract:
The main objective of performing exergy analysis is to determine the maximum possible work that can be obtained and to reduce inefficiencies in the system. Exergy analysis allows us to obtain information about the density and location of inefficiencies. In the literature, there are studies for different purposes, engine and aircraft types in both civil and military fields. In this study, in the first part, studies in the literature about exergy and sustainability analysis were examined. In the next section, general information about the Brayton cycle, which is the ideal cycle for gas turbine engines, turboprop engines and gas turbines, is given. In the material part, information was given about CT7-9C and T56-A15 engines, their technical features and usage areas, and station definitions were made. In the method part, the values measured from ground tests of turboprop engines were processed in the GasTurb 14 program and thermodynamic parameters were obtained. The T56-A15 engine was tested in 75% load, 100% load, military and take-off flight phases, while the CT7-9C engine was tested in cruise, maximum continuous, take-off and APR phases. The obtained thermodynamic parameters were used in the exergy equations, and the exergy analyzes of the engine and engine components were carried out in order to calculate the exergetic performance (exergy efficiencies and exergy destruction). In the continuation of the study, sustainability analysis was carried out using exergy-based sustainability equations and sustainability indicators were obtained. It is thought that exergy-based sustainability indicators can be used as an important parameter by aviation authorities in the evaluation of aircraft engines.