Helikopter iniş takımlarının dinamik analizi
The dynamic analysis of helicopter landing gears
Yazar: AHMET ÖVEN
Danışman: DOÇ. DR. CİHAN DEMİR
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Teorisi ve Kontrol Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Lastik tekerlekli ve Kızaklı tipteki Helikopterlerin dinamik analizleri sırası ile 
tek,iki,üç ve altı serbestlik dereceli olarak ele alınmış, yay sönüm kütle kaldırma 
kuvveti kaldırma katsayısı hız kanat alanı yol girişi gibi muhtelif parametrelerin 
sistemde girdi olarak kullanılmasıyla kapsamlı olarak incelenmiştir. Pasif iniş 
takımlarının kalkış iniş ve taksi hareketi sırasında maruz kaldıkları zorlayıcı 
kuvvetler altında dinamik cevapları incelenmiştir. Konsept fiziksel tam model 
senaryoları üzerinden alt modeller oluşturulmak suretiyle gerçek değerler ile tek ve 
iki serbestlik dereceli modeller oluşturulmuştur akabinde bu modelller daha da 
geliştirilerek kızaklı tip için üç serbestlik dereceli tam model ve lastik tekerlekli tip
için ise altı serbestlik dereceli tam model oluşturularak Lagrange yöntemi ile 
hareketini yöneten diferansiyel denklemler çıkarılarak matematiksel modeller 
Matlab Simulink'e entegre edilmiştir. Literatürde kabul gören titreşim modeline 
gövde kütle, kaldırma katsayısı, kaldırma kuvveti, itki kuvveti ayrıca roll(yalpa)
,pitch(kafa vurma), bounce(sıçrama) ve yaw(dönme) serbestlik dereceleri de 
tanımlanarak analizler gerçekleştirilmiştir. Modelleme yaklaşımlarında, lastik 
tekerlekli ve kızaklı tip helikopterlerin fiziksel özellikleri nümerik analizlerde 
kullanılmıştır. Belirli kütle, hız, kaldırma kuvveti, kanat alanı değerleri ile 
analizlerde kaldırma katsayıları, damper kuvvetleri, yay ve sönüm değerlerinin 
sisteme olan etkisi incelenmiştir. Amerikan Federal Aviation Administration 
(FAA) standartlarına göre değerlendirmeler yapılarak pratik yönden katkısı olacak 
sonuçlar elde edilmiştir. Analizler sonucunda kaldırma ve itki kuvvetinin uçuş 
dinamiği üzerinde etkili olduğu görülmüş, kütlenin azalması ve artması , yol 
girişinin sisteme etkisi, farklı ve yay ve sönüm değerlerinin sistemin kararlı ve 
kararsız hale gelmesindeki etkisi, gecikme zamanının sisteme etkisi, kızaklı ve 
lastik tekerlekli iniş takımlarının yere inişi esnasındaki dengesi , iniş ve taksi 
senaryosunun sisteme beraber etkisi gibi 13 farklı senaryo ele alınarak birçok grafik 
elde edilmiş ve tablolar halinde analizler açıklanarak literatür'e katkıda 
bulunulmuştur. Daha önceki yapılan tüm helikopter modellemelerinde özellikle 
Sivakumar'ın çalışmalarına ek olarak Kaldırma Kuvveti ve Ağırlık etkisi
diferansiyel denklemlere eklenerek sistem kapsamlı olarak incelenmiştir.

Abstract:
Dynamic analyses of wheeled(gears) and skid type helicopters with one, two, three 
and six degrees of freedom, respectively, are investigated comprehensively by 
using various parameters such as spring damping mass lift force lift coefficient lift 
coefficient speed wing area path input as inputs to the system. The dynamic 
response of the passive landing gear during take-off, landing and taxiing under 
forcing forces is investigated. Single and two degree of freedom models were 
created with real values by creating sub-models over the conceptual physical full 
model scenarios. Subsequently, these models were further developed and a full 
model with three degrees of freedom for the skid type and a full model with six 
degrees of freedom for the tire wheel type were created and the mathematical 
models were integrated into Matlab Simulink by extracting the differential 
equations governing the motion with the Lagrange method. Body mass, lift 
coefficient, lift force, propulsion force, as well as roll, pitch, bounce and yaw 
degrees of freedom were defined to the vibration model accepted in the literature. 
In the modeling approaches, the physical characteristics of wheeled and skid type 
helicopters were used in the numerical analysis. The effects of lift coefficients, 
damper forces, spring and damping values on the system were analyzed with certain 
values of mass, speed, lift force and blade area. According to the American Federal 
Aviation Administration (FAA) standards, evaluations were made and practical results were obtained. As a result of the analysis, it was seen that lift and thrust are 
effective on flight dynamics, 13 different scenarios such as the decrease and 
increase of mass, the effect of road entry on the system, the effect of different spring 
and damping values on the system becoming stable and unstable, the effect of delay 
time on the system, the balance of skid and rubber tire landing gear during landing, 
the effect of landing and taxi scenario together on the system, many graphs were 
obtained by considering 13 different scenarios and the analysis was explained in 
tables and contributed to the literature. In addition to all previous helicopter 
modeling studies, especially Sivakumar's work, the system has been studied 
comprehensively by adding Lifting Force and Mass to the differential equations.