Gerçek uçuş verilerine göre belirlenmiş sürükleme polar modeli ve özgül yakıt tüketimine bağlı bir menzil denkleminin geliştirilmesi
Developing the range equation depending on drag polar and specific fuel consumption using real flight data
Yazar: VEHBİ EMRAH ATASOY
Danışman: DOÇ. DR. CEM ÇETEK
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Hava Trafik Kontrol Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Havacılık Mühendisliği = Aeronautical Engineering ; Sivil Havacılık = Civil Aviation ; Uçak Mühendisliği = Aircraft Engineering

Özet:
Havacılıkta uçak performans parametreleri ekonomik ve çevresel sürdürülebilirliği korumak için kritik bir rol oynamaktadır. Ayrıca, uçak performans parametrelerinden biri olan seyir menzil değerinin doğru bir şekilde hesaplanması, hava trafik yönetimi, ön uçak tasarımı ve benzeri konularda havacılığa önemli katkılar sunmaktadır; bu nedenle, bu çalışma seyir menziline odaklanmıştır. Tezde QAR (Quick Access Recorder) data seti seyir menzil değerlerinin daha doğru tahmini için kullanılmaktadır. QAR data seti, 31 farklı şehir çifti arasında turbofan motora sahip yüksek ses altı hızlarda uçan dar gövdeli ticari uçaklara ait 6574 kısa mesafeli iç hat uçuşlarını içermektedir. İlk olarak daha doğru seyir menzil denklemi elde etmek için seyir menzil performansını etkileyen parametreler belirlenmiş ve bu parametreler detaylı bir şekilde incelenmiştir. İkinci olarak seyir menzil değerlerinin tahmin edilebilmesi için özgün bir sürükleme polar modeli geliştirilmiştir. Geliştirilen sürükleme polar modelinde, günümüz ticari uçaklarında kullanılan kambur kanat profili ve bu uçakların yüksek ses altı hızlarda uçmalarından kaynaklı sıkışabilirlik etkileri dikkate alınmıştır. Üçüncü olarak, seyir uçuş aşaması için kullanılan özgül yakıt tüketimi (TSFC) modelleri karşılaştırılmış ve seyir uçuş aşaması için en uygun olan model seçilmiştir. Bu adımlardan sonra, seyir menzil değerleri, geliştirilmiş sürükleme polar modeli ve seçilmiş olan TSFC modelinin Breguet menzil denkleminde yerine konulmasıyla hesaplanmıştır. Geliştirilmiş menzil modelinin sonuçları gerçek uçuş verileriyle karşılaştırıldığında, tüm uçak ve motor grubu (UMG) için ortalama mutlak yüzde hatası (MAPE) %2,5 olarak bulunmuştur. Bu MAPE değerleri, basit parabolik sürükleme polar modeli ve TSFC modellerine dayanan diğer menzil modellerine göre % 7.9 daha az hataya karşılık gelmektedir.

Abstract:
Aircraft performance parameters have an essential role to play in keeping economic and environmental sustainability in aviation. In addition, in terms of air traffic management, preliminary aircraft design and so on, being able to measure the aircraft performance parameters correctly on cruise range affects to air transport. The efficiency of the cruise range is crucial for both evaluating and understanding the above-mentioned impacts for commercial aircraft; thus, this study focused on the cruise range. Quick Access Recorder (QAR) is used to analyze the cruise range more accurately. The QAR dataset comprises 6574 short-distance domestic flights of commercial narrow-body turbofan aircraft among 31 different city pairs. Firstly, factors influencing cruise range performance have been defined and studied to achieve more detailed cruise range equation. Secondly, using the actual flight data, the drag polar model is improved to take into account cambered profile, compressibility effects and cruise airspeeds of commercial aircraft. Thirdly, models of thrust specific fuel consumption (TSFC) are evaluated by comparing and the most appropriate one for the cruise phase is chosen. Using Breguet range equation with these greatly improved parameters, the cruise range values are calculated after all those steps. When comparing the results of this enhanced range model with the actual flight data, the mean absolute percentage error (MAPE) for all aircraft and engine type group (AETG) considered in the data is found to be 2.5 %. This figure corresponds to an error of 7.9 % less than that of previous model ranges based on simple parabolic drag polar and TSFC models.