Bir akrobasi uçağının yatay dengeleyicisinin yapısal tasarımı
Structural design of the horizontal stabilizer of an acrobatic plane
Yazar: MEHMET YAŞARTEKİN
Danışman: DOÇ. DR. BORA YILDIRIM
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Sivil Havacılık = Civil Aviation ; Uçak Mühendisliği = Aircraft Engineering

Özet:
Bu çalışmada, manevra kabiliyeti çok yüksek olan bir akrobasi uçağının yatay dengeleyicisinin yapısal tasarım ve analizu için, bir tasarım prosedürü geliştirilmiştir. Uçak yapılarında yapısal komponentlerin ağırlık değerleri hem uçağın performansı hem de yakıt sarfiyatı açısından çok önemli olduğu için; uçak komponentlerinin yapısal tasarım yöntemini belirleyen ana unsurlar; yapısal elemanların yüksek yüklere dayanabilecek kadar mukavemetli olabilmeleri ve uçak performansını artıracak kadar hafif olmalarıdır. Belirlenen kritik yük durumlarına göre konsept tasarımın, genel sonlu elemanlar ve detay sonlu elemanlar modeli MSC PATRAN/NASTRAN® paket programı kullanılarak oluşturulmuştur. Analitik mukavemet metodlarına göre, iteratif bir şekilde yapısal elemanların boyutlandırma çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Analitik mukavemet hesapları için Microsoft Visual Basic® programlama dilinden yararlanılmıştır. Yapısal tasarımı gerçekleştirilen yatay dengeleyicinin detay sonlu elemanlar modelinin çözümleri elde edilerek analitik hesaplama sonuçları ile karşılaştırma yapılmıştır. Sonuç olarak, yatay dengeleyiciye ait bütün yapısal elemanların güvenlik faktörleri birin üzerinde olacak şekilde tasarım tamamlandı. Analiz iterasyonları sonucunda dört kiriş istasyonundan ve onbeş kaburga istasyonundan oluşan yatay dengeleyici tasarımı tamamlandı.Anahtar Kelimeler: Yapısal Analiz, Uçak, Yatay Dengeleyici, Sonlu Elemanlar Metodu

Abstract:
In this study, a design procedure is developed for structural design and optimization of horizontal stabilizer of aerobatic plane with very high maneuverability. Weights of structural components of the aircraft is very important for both the performance of aircraft and fuel consumption; so the main elements that determines structural design methodology is strength to withstand high loads and lightness that will increase the aircraft's performance. According to critical load cases and conceptual design, coarse finite element model and detailed finite element models are created by using MSC PATRAN/NASTRAN ® package program. The sizing of structural elements have been carried out as an iterative manner according to the analytical strength methods. Coupling strength calculation of analytical language used for Microsoft Visual Basic ® programming language is used for the analytical strength calculations . Detailed fine mesh finite element model of horizontal stabilizer solutions are obtained and compared with analytical results. As a result, the design is completed so that safety factors of all the structural members of horizontal stabilizer are over one. Horizontal stabilizer with four spar stations and fifteen rib stations is completed in the end of analysis iterations.Key Words: Structural Optimization, Aircraft, Plane, Horizontal Stabilizer, Finite Element Method