İnsansız hava aracı ana iniş takımı kirişinin darbe davranışının incelenmesi
Investigation of impact behavior of unmanned aerial vehicle main landing gear beam
Yazar: AYTEN BENAY SEÇME
Danışman: DOÇ. DR. AHMET MERAM
KTO Karatay Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering
Dizin: Elastomerler = Elastomers ; Kompozitler = Composites ; Sonlu elemanlar yöntemi = Finite element method ; İniş takımı = Landing gear ; İnsansız hava aracı = Unmanned aerial vehicle

Özet:
takımları, hava araçlarında gövdenin alt kısmında bulunan, iniş ve kalkış sırasında yerden gelecek olan ani şok darbelerini sönümleyen, bu şok darbelerinden kaynaklanan hasara karşı gövdeyi koruyan ve hasarı önleyen önemli yapılardan biridir. İnsansız hava araçları otonom veya uzaktan kontrol edilebilen araçlardır, bu sebeple bu araçlarda meydana gelen kazaların büyük bölümü insansız hava aracının inişi sırasında gerçekleştiği raporlanmıştır. Bu nedenle insansız hava araçlarının yere inişi ve yerden kalkışı güvenli bir şekilde olmalıdır. Bu bağlamda iniş takımlarının insansız hava araçlarının yere inişi boyunca oluşacak enerjiyi sönümlemesi, hafif ve yüksek mukavemetli olacak şekilde tasarlanması ve üretilmesi gerekmektedir. Dinamik ve statik yüklere maruz kalan ve İHA'nın performansını etkileyen ana iniş takımları genellikle alüminyum, titanyum ve karbon fiber polimer kompozitlerden üretilmektedir. Bu çalışmada ana iniş takımı kirişinin darbeye karşı performansını arttırmak amacıyla elastomer ara katmanlı karbon fiber kompozit malzeme modeli kullanılarak ana iniş takımı kirişinin statik ve dinamik davranışları sonlu elemanlar yöntemiyle modellenmiştir. Ana iniş takımı kirişi dört farklı malzeme çeşidi kullanılarak Abaqus sonlu elemanlar programıyla statik ve dinamik yük altındaki durumları incelenmiştir. İlk adımda, ana iniş takımı kirişinin tekerleklere bağlandığı noktalardan yer değiştirme ve dönmeler sınırlanarak gövdeye bağlandığı yerden darbe yükü statik olarak uygulanmıştır. Statik darbe yükü, 1200 kg kütleye sahip insansız hava aracının 1 saniye darbe süresinde 200 km/h ilk iniş hızının dikey bileşeni dikkate alınarak hesaplanmıştır. Dinamik analiz için ise, hava aracının 200 kg kütlesi ana iniş takımı kirişine eklenerek ve dikey hızı tanımlanarak rijit bir zemine çarpması modellenmiştir. Dört farklı modelden elde edilen verilerin karşılaştırması sonucunda elastomer ara katmanlı kompozit malzemeli ana iniş takımı kirişinin darbe sönümleme özelliklerinde etkili olduğu kanıtlanmıştır.

Abstract:
Landing gears are one of the most important structures in the lower part of the fuselage of the aircraft, which absorbs the sudden shock impacts from ground during landing and take-off, protect the fuselage against to the damage from this shock impacts. Unmanned Aerial Vehicle is an autonomously or remote controllable vehicles from ground, so it has been reported that most of the accidents occurred in this vehicle while they are landing. In this reason landing and take-off of the UAV must be safely. In this sense, landing gears must be designed and produced in such a way that will absorb the energy that occurs during landing of the UAV, light weight and high strength. The main landing gear which is exposed the dynamic and static loads and affects the performance of the UAV, is generally produced from aluminum, titanium and carbon fiber polymer composites. In this study, the main landing gear beam's static and dynamic behaviors are examined with finite element method to increase the performance of the main landing gear against to impact by using the elastomer interlayer carbon fiber composite material model. The main landing gear beam is examined under static and dynamic loads with Abaqus finite element software by using four different materials. Firstly, the displacement and rotations are limited from the places where the main landing gear beam is attached to the wheels and the static impact load is applied where it is attached to the fuselage. Static impact load is calculated by considering the vertical velocity of the 200 km/h initial velocity in the 1 second impact time of the unmanned aerial vehicle with a mass 1200 kg. For the dynamic analysis, the aircraft's collision with a rigid ground is modeled by adding 200 kg mass to the main landing gear beam and defining its vertical velocity. In conclusion, with the data obtain from four different models, it has been proven that main landing gear made from elastomer interlayer composite material, is effective in impact absorbing properties.