Farklı kanat damla kesit profillerinin sonlu elemanlar yöntemiyle  iç yapısal tasarımı ve mekanik davranışlarının incelenmesi
Investigaton of internal structural design and mechanical behaviour of different airfoils by finite element method
Yazar: BERİL ÇİNER
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA MURAT YAVUZ
İzmir Demokrasi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mühendislik Yönetimi Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Uçma fikri karaya bağlı olan insanların ilk zamanlarından beri vardır. Bu fikir üzerine birçok deneme yapmışlar, fakat başarısız olmuşlardır. 20.yy başından itibaren özellikle Wright kardeşler tarafından yapılan bir uçak bu başarıya ulaşılmasını sağlamıştır. Sonrasında ise uçağın seyir yüksekliği, uçuş mesafesi, havada kalma süresi ve hızı için geliştirmeler yapılmaya başlanmıştır. Uçaklarda en temel yapı kanatlardır ve geliştirme çalışmaları kanatlar üzerinde yoğunlaşmıştır. Kanadın zor çalışma şartlarında performansını arttırmak için malzeme ve geometrik yapısı sürekli olarak araştırılmaktadır.
Bu çalışmada iki farklı kanat incelemesi yapılmıştır. Bir kanat profili serbest formda, diğer kanat profili ise Ulusal Havacılık Danışma Komitesi tarafından (NACA) geliştirilen NACA 2414 kanat profili ile modellenmiş ve statik koşullarda mekanik özellikleri incelenmiştir. Serbest form kanat modeli kanat yüzeyi ve bir iç model ile modellenmiştir. NACA 2414 kanat profili ise kaburga, omurga ve kanat yüzeyinden oluşmak üzere 3 farklı kesit şekli ile modellenmiştir. Modeller SOLIDWORKS ile modellenmiş ve ANSYS sonlu elemanlar paket yazılımı ile incelenmiştir. Eğilme durumu göz önünde bulundurularak yapılan incelemelerde dikey deformasyon ve Von-Mises gerilmeleri elde edilmiştir. Kanat uzunluğu, kanat kalınlığı ve kanat yüzeyindeki malzeme türü de incelenmiştir. Yüksek rijitlik ve dayanım ile düşük ağırlık göz önünde bulundurularak sonuçlar yorumlanmıştır. NACA 2414 kanat modelinde 5 mm yüzey kalınlığı ve alüminyum malzeme kullanılması en hafif/dayanıklı kanat yapısını oluşturmuştur.

Abstract:
The idea of flying has existed since the earliest times of land-bound humans. They made many attempts on this idea, but they failed. From the beginning of the 20th century, especially an aeroplane built by the Wright brothers enabled this success to be achieved. Afterwards, improvements were started to be made for the cruising altitude, flight distance, hovering time and speed of the aircraft. The most basic structure in aeroplanes is the wings and development studies have concentrated on the wings. In order to increase the performance of the wing in difficult operating conditions, its material and geometric structure are constantly being investigated.
In this study, two different airfoils are analyzed. One airfoil was modelled in free form and the other airfoil was modelled with the NACA 2414 airfoil developed by the National Advisory Committee for Aeronautics (NACA) and its mechanical properties were investigated under static conditions. The free form airfoil was modelled with the airfoil surface and an internal model. The NACA 2414 airfoil was modelled with 3 different cross-sectional shapes consisting of rib, keel and wing surface. The models were modelled with SOLIDWORKS and analyzed with ANSYS finite element package software. Vertical deformation and Von-Mises stresses were obtained in the investigations considering the bending condition. The wing length, wing thickness and the type of material on the wing surface were also analyzed. The results are interpreted by considering high stiffness and strength and low weight. In the NACA 2414 wing model, the use of 5 mm surface thickness and aluminum material created the lightest/strongest wing structure.