F-5 uçağı yapısalında kullanılabilecek Al-Li alaşımlar ve bir uygulama örneği
Al-Li alloys that can be used in F-5 aircraft structures and an application example
Yazar: MUHAMMED TAHA TAŞCI
Danışman: PROF. DR. MELİH CEMAL KUŞHAN
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Havacılık Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Havacılık ve Uzay Mühendisliği = Aeronautical Engineering ; Uçak Mühendisliği = Aeronautical Engineering

Özet:
Yüksek malzeme özelliklerinin yanı sıra hafiflik ve düşük maliyet gibi malzeme özelliklerinin de çok önemli olduğu havacılık sektöründe, geleneksel Alüminyum-Bakır alaşımları bu kriterleri karşıladıkları için çok büyük ve önemli bir yere sahiptir. Uzun yıllardır kullanılan bu malzemeler sektörün taleplerini karşılayabileceğini kanıtlamış bir malzeme grubudur. Öte yandan uzun yıllardır geliştirilme aşamasında olan ve günümüzde önemli avantajlara sahip olan Alüminyum-Lityum (Al-Li) esaslı alaşımlar geleneksel alüminyum alaşımlarına önemli bir rakip ve alternatiftir. Lityumun en hafif metal element olmasının kazandırdığı ağırlık avantajı, yüksek mukavemet özellikleri ve kompozit malzemelere göre daha düşük maliyetleri bu alaşım grubunu sektörde cazip ve kompozitler yerine tercih sebebi haline getirmektedir. Bu tez kapsamında Al-Li alaşımlarının tarihçesinden başlayarak 3. nesil Al-Li alaşımlarının karşılaştırması yapılmış, 2099-T8E67 ve 2024-T6 alaşımlarının malzeme özellikleri detaylı olarak incelenmiş ve bu iki malzemenin karşılaştırması yapılmıştır. Bu karşılaştırma kapsamında F-5 savaş uçağının kanadında bulunan %21 spar kullanılmıştır. Spar ilk olarak Solidworks ile modellenmiş ve daha sonra bu spar üzerinde ANSYS programı ile "Sonlu Elemanlar Metodu" kullanılarak 2024-T6 ve 2099-T8E67 malzemeleri tanımlanarak statik yapısal, yorulma ve titreşim (modal) analizleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar paylaşılmış ve son bölümde değerlendirmeler yapılarak önerilerde bulunulmuştur. Yapılan analizler neticesinde 2099 alaşımının 2024 alaşımı yerine F-5 kanat sparında kullanılabilecek gerekli dayanım özelliklerine sahip, iyi bir alternatif olarak değerlendirilebilecek potansiyele sahip olduğu görülmüştür.

Abstract:
In the aerospace industry, where material properties such as lightness and low cost are very important as well as high material properties, traditional Aluminium-Copper alloys have a very large and important place because they meet these criteria. These materials, which have been used for many years, are a group of materials that have proven that they can meet the demands of the sector. On the other hand, Aluminium-Lithium (Al-Li) based alloys, which have been under development for many years and have significant advantages today, are an important competitor and alternative to traditional aluminium alloys. The weight advantage of lithium being the lightest metal element, high strength properties and lower costs compared to composite materials make this alloy group attractive in the sector and preferred over composites. In this thesis, starting from the history of Al-Li alloys, a comparison of the 3rd generation Al-Li alloys was made, the material properties of 2099-T8E67 and 2024-T6 alloys were examined in detail and a comparison of these two materials was made. Within the scope of this comparison, 21% spar on the wing of the F-5 fighter aircraft was used. The spar was first modelled with Solidworks and then static structural, fatigue and vibration (modal) analyses were carried out on this spar by defining 2024-T6 and 2099-T8E67 materials using the 'Finite Element Method' with ANSYS program. The results obtained are shared and evaluations and recommendations are made in the last section. As a result of the analyses, it was seen that 2099 alloy has the potential to be considered as a good alternative with the necessary strength properties that can be used in F-5 wing spar instead of 2024 alloy.