Yüksek basınçlı uçak motorlarının fan kanat titreşimlerinin azaltılması ve testleri
Reduction and testing of fan blade vibration of high pressure aircraft engines
Yazar: OZAN KURAL
Danışman: PROF. DR. RAHMİ GÜÇLÜ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Teorisi ve Kontrol Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
İnsan ve kargo taşımacılığının önemi günümüzde sürekli artan bir ivme göstermektedir. Yaşadağımız çağ gereği, insan ve kargo taşımacılığının en hızlı yapıldığı sektör, havacılık sektörüdür. Talep edilen bu kapasitenin karşılanabilmesi için, uçuş güvenliği ve zaman yönetimi daha da önem kazanmıştır. Bu talebi karşılayan ve görevi yerine getiren makineler, ihtiyaca yönelik sipariş edilir, imalat hattına girmeden önce, detayları ve motor seçimleri yapılır. Deniz seviyesinden ortalama 11.000 m yükseklikte, 900 km/sa hızla uçan bu motorlar, uçak motoru olarak tanımlanmaktadır. Bu tez çalışmasının odak noktasında, uçaklara itki kuvvetini sağlayan bu uçak motorları olacaktır.
Uçak motorlarının; üretim kaynaklı yapısal hatalar, kuş ve yıldırım çarpması, yoğun sis, yağmur, kar, vb. yabancı maddelerin motora girmesi sebebi ile çalışan ve dönen aksamların çalışır durumdaki dengelenmesi bozulabilmektedir. Bu durumun, kalıcı titreşimlere sebebiyet verdiği tespit edilmiştir. Tüm bu unsurlar dışında, yetkili bakım kuruluşuna rutin veya rutin olmayan sebeplerden dolayı, bakıma gelen uçak ve uçak motorlarının, bakım kaynaklı hatalar sebebi ile de titreşim değerlerinin limit dışına çıktığı tespit edilmiştir. Limit dışına çıkan her bir durum, konforu, insan sağlığını ve uçuş güvenliğini olumsuz yönde etkilemektedir.
Bakım esnasında ve bakım sonrası hataları sıfıra indirgemek amacı ile, personelin söküm öncesi ve sonrası izlemesi gereken sıralı iş adımlarının önemi tespit edilmiştir. Uçak motoru parçalarının karmaşık yapısı, söküm ve montaj sonrası iş adımlarının daha da dikkatli yapılması gerekliliğini zorunlu kılmıştır. 
Titreşim seviyesini istenilen değerlere azaltabilmek için; pasif, yarı aktif ve aktif kontrol sistemleri kullanılmaktadır. Titreşim yutucuların en etkilisi aktif sistemlerdir. Daha sonra, yarı aktif ve pasif sistemler gelmektedir. Titreşim yutucu olarak hangi sistemin seçileceği, uygulanması hedeflenen alanın fiziki şartlarına da bağlı olabilmektedir. Özellikle, uçak sektöründe hafif ve basit çözüm yöntemleri tercih edilmektedir.
Bu çalışmamızda yüksek basınçlı, turbo fan tip uçak motorlarının, fan kanat kaynaklı titreşimleri araştırılmıştır. Titreşim azaltıcı yöntem olarak, pasif yutucuların kullanılması hedeflenmiştir. Ayarlanmış kütleye sahip bu yutucuların, merkezkaç kuvveti sebebi meydana gelen dengesizilikleri ve titreşimleri, karşı denge kuvveti meydana getirerek azaltması hedeflenmektedir.

Abstract:
Today, the importance of human and cargo transportation shows an increasing momentum. Due to the era we live in, the fastest transportation of people and cargo is the aviation sector. In order to meet this demand, flight security and time management became even more important. Machines meeting this demand and performing the task are ordered according to the needs, details and engine selections are made before entering the production line. At an altitude of 11,000 m above sea level, these engines flying at a speed of 900 km/h are defined as aircraft engines. The focus of our study will be on these aircraft engines that provide thrust forces to aircraft.
The structural errors of aircraft engines, bird and lightning strikes, dense fog, rain, snow, foreign matter entering the engine due to the balance of the working and rotating parts can be deteriorated. This situation has been found to cause permanent vibrations. In addition to all these factors, it has been determined that the aircraft and aircraft engines that have been taken care of due to routine or non-routine maintenance to the authorized maintenance establishment have been excluded from the limit due to maintenance errors. Every situation that goes beyond the limit affects comfort, human health and flight safety negatively.
The importance of the sequential work steps that the personnel should follow before and after dismantling is determined in order to reduce the errors during and after maintenance. The complex structure of the aircraft engine components necessitated the need to carry out work steps more carefully after dismantling and assembly.
To reduce the vibration level to the desired values; passive, semi-active and active control systems are used. Vibration absorbers are the most effective active systems. Then, semi-active and passive systems come. Which system to be selected as a vibration absorber, depending on the physical conditions of the intended area to be applied. In particular, light and simple solution methods are preferred in the aircraft industry.
In this study, the fan sash vibration of high pressure, turbo fan type aircraft engines has been investigated. It is aimed to use passive dampers as a vibration reduction method. These absorbers with adjusted mass are aimed to determine the imbalances and angular position caused by the centrifugal force, to create a balance force against the imbalance and decrease the vibration.