Burkulma etkisindeki uçak kanat riblerinde delik etkisi
Effect of circular cut-outs on the aircraft wing ribs under buckling
Yazar: DORUKCAN ŞENEL
Danışman: DOÇ. DR. TUNÇ APATAY
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Hava taşıtları tasarımında ağırlık azaltımı konusu, düşük yakıt tüketimi ve yüksek manevra kabiliyetine ulaşabilmek için her zaman en çok dikkat edilen unsurların başında gelmekle birlikte var olan hava araçlarına ait parça tasarımlarında malzeme dağılımının en iyi şekilde sağlanabilmesi için optimizasyon yöntemleri kullanılmaktadır. Yapısal optimizasyon çalışmasının hedefleri; ağırlığın azaltılması, gerilimin azaltılması, rijiditenin artırılmasıdır. Uçak kanat yapısında bulunan ribler uçak airfoil yapısının bütünlüğünü sağlayıp, panel yüzeylerinin boyutlarını kırıcı etki yaratıp, panel boyutlarını küçültüp, yüzeyin burkulma altında daha stabil hale gelmesini sağlamaktadır. Genelde narin, ince yapılar olarak var olan ribler, burkulma altında ciddi zorlanmalara maruz kalmakta ve yapının boyutlandırması burkulma analizleri sonucunda belirlenmektedir. Burkulma hasar modları 3 ana başlıkta; eğilme burkulması, bası burkulması ve kayma burkulması olarak incelenebilirler. Bu çalışmada bu hasar modları altında tek tek farklı kalınlıklarda ağırlık azaltma kapsamıyla birlikte delikler açılarak, malzeme boşaltılması sağlanarak ağırlık kıyaslamaları yapılmış ve deliklerin farklı konumlarda ve sayıda burkulma davranışına sunduğu katkı katsayılarla ortaya konmuştur. Özdeğerler kıyaslanarak kuvvetlendirilmiş delik etkisi ve malzeme geometrisinde üretim yöntemleriyle birlikte yüzey düzleminde maruz kalınan yükler altında davranışın nasıl değiştiği açığa çıkartılmaya çalışılmıştır. Kayma burkulmasında delik çapı olumsuz rol alıp kalınlık olumlu etki yaratırken, bası ve eğilme burkulmasında delik ve çapın güvenlik katsayısı, ağırlık oranında önemli olduğu ortaya çıkartılmıştır. Kombinleme etkide de bu etki yine gözlemlenmektedir. Bu çalışmalar da nihai tasarım sürecine ulaşmadan önce yapılan optimizasyon çalışmalarının ne kadar önemli olduğunu göstermektedir.

Abstract:
While weight reduction in aircraft design is always one of the most important elements to achieve low fuel consumption and high maneuverability, optimization methods are used in order to ensure the best material distribution in existing aircraft part designs. The objectives of the structural optimization study; reducing weight, reducing stress, increasing rigidity. The ribs in the aircraft wing structure ensure the integrity of the aircraft airfoil structure, create a breaking effect on the dimensions of the panel surfaces, reduce the panel dimensions and make the surface more stable under buckling. Ribs, which generally exist as slender, thin structures, are subjected to severe strains under buckling, and the dimensioning of the structure is determined as a result of buckling analyses. Buckling damage modes are in 3 main titles; They can be classified as bending buckling, compression buckling and shear buckling. In this study, weight comparisons were made under these damage modes by lightening holes in different thicknesses together with the scope of weight reduction one by one, ensuring material discharge, and the contribution of the holes to the buckling behavior at different locations and numbers was revealed with their coefficients. It has been revealed that the hole diameter plays a negative role in shear buckling and the thickness has a positive effect, while the safety factor of the hole and diameter is important in the ratio of weight in compression and bending buckling. This effect is also observed in the combined effect. These studies show how important optimization studies are before reaching the final design process.