Uçuş profili belirlenmiş değişken çevrimli itki sisteminin performans optimizasyonu
Performance optimization of flight profile defined variable cycle propulsion system
Yazar: HAKAN AYGÜN
Danışman: PROF. DR. ÖNDER TURAN ; PROF. DR. İSMAİL EKMEKÇİ
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Uçak Gövde Motor Bakım Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Havacılık Mühendisliği = Aeronautical Engineering ; Sivil Havacılık = Civil Aviation
Dizin: Termal enerji = Thermal energy ; Termodinamik = Thermodynamics ; Termodinamik analiz = Thermodynamic analysis

Özet:
Bu tez kapsamında; Değişken çevrimli turbofan motor modelinin (VCE) uçuş fazları için performans ve enerji denklemleri elde edilerek on-dizayn ve off-dizayn itki modeli geliştirilmiştir. Diğer yandan, Genetik Algoritma yaklaşımıyla VCE'nin toplam verim, özgül itki ve özgül yakıt tüketimi gibi parametrelerinin optimizasyonu, bu çalışmada özgün olarak geliştirilen kodla gerçekleştirilmiştir. Tezde elde edilen VCE motor modeli için, bir uçuş görevi belirlenmiş ve bu her bir uçuş fazı için uçuş performans (taşıma, sürükleme gibi.) parametreleri hesaplanmıştır. Bununla birlikte, VCE'nin ana komponentlerin giriş-çıkış noktaları için özgül entropi değerleri ve entropi üretimleri hesaplanmıştır. Ayrıca, VCE motor modeli ve komponentlerinin ekserjetik parametrelerini hesaplayan bir algoritma geliştirilmiş ve bu analize dayanarak VCE'nin eksergo-ekonomik analizi yapılmıştır. Geliştirilen ekserjetik ve eksergo-ekonomik algoritmalar ile on-dizayn, off-dizayn ve belirlenen uçuş görev fazlarında VCE'nin ekserji ve eksergo-ekonomik parametreleri hesaplanmıştır. Son olarak, off-dizayn'da (düz uçuş için) farklı uçuş koşullarında VCE'nin performans ve ekserjetik parametrelerinin modellemesi yapılmıştır. VCE için elde edilen analiz sonuçları, savaş uçaklarında kullanılan benzer motor modeliyle performans ve sürdürülebilirlik açısından karşılaştırılmıştır.

Anahtar Sözcükler: Değişken çevrimli turbofan, Gaz türbinleri, Ekserji, İtki, Optimizasyon, Uçuş mekaniği

Abstract:
Within the scope of this thesis; on-design and off-design thrust models are developed by obtaining the performance and energy equations for the flight phases of the variable cycle turbofan engine model (VCE). On the other hand, with the Genetic Algorithm approach, the optimization of several parameters such as total efficiency, specific thrust and specific fuel consumption of VCE is carried out with a specific code that is developed for this study. For the VCE model obtained in the thesis, a flight mission is determined and flight performance parameters (such as lift, drag etc.) are calculated for each flight phase. In addition, specific entropy values for the input-output points of each component and entropy generation of the main components of the VCE are calculated. Furthermore, an algorithm that calculates the exergetic parameters of the VCE model and its components is developed. Based on this analysis, exergoeconomic analysis of the VCE is performed. Exergy and exergoeconomic parameters of VCE for on-design, off-design and determined flight mission phases are computed with the developed exergetic and exergoeconomic algorithms. Finally, at off-design (for düz uçuş flight), performance and exergetic parameters regarding the VCE model are modeled in different flight conditions. The results of analysis obtained for the VCE are compared with the similar engine model used in fighter aircraft in terms of performance and sustainability.

Keywords: Variable cycle turbofan, Gas turbines, Exergy, Propulsion, Optimization, Flight mechanics