Aviyonik ekipmanlarda alüminyum köpük kullanımının araştırılması
Investigation of aluminum foam use in avionic equipments
Yazar: MERT YILMAZ
Danışman: PROF. DR. MELİH CEMAL KUŞHAN
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Askeri havacılık = Military aviation ; Metalik köpük = Metallic foam ; Zorlanmış titreşim = Forced vibration

Özet:
Günümüzde havacılık sektörü, devamlı artan talepler ve hızla gelişen teknolojinin beraberinde getirdiği büyük bir dönüşüm yaşamaktadır. Bu dönüşümün temelinde, hava araçlarının performanslarının optimize edilmesi bulunmaktadır. Bu kapsamda, havacılık endüstrisinde ağırlık azaltma konusu gitgide artan bir önem kazanmış ve yapılan çalışmalar ile yakıt verimliliği, yük taşıma kapasitesi, uçuş performansı ve çevresel sürdürülebilirlik gibi alanlarda önemli avantajlar sağlanmıştır.
Tez çalışmasında, mekanik parçalarında kapalı hücreli alüminyum köpük malzeme kullanılarak tasarlanan bir aviyonik ekipmanın askeri helikopterlerin maruz kaldığı titreşim profillerindeki kullanılabilirliğine dair araştırmalar yapılmıştır. Bu doğrultuda, köpük malzemelerin üretimi, modellenmesi ve sonlu elemanlar analizlerine ait literatürdeki çalışmalar incelenmiş olup köpük malzeme öncelikle temsili bir hacim elemanı olarak farklı gözenek boyutlarında modellenmiş ve numuneler oluşturulmuştur. Modellenen köpük malzeme numunelerinin özelliklerine ulaşabilmek adına sonlu elemanlar yöntemi ile statik analizler yapılmıştır. Numunelere ait malzeme karakteristikleri, homojenizasyon tekniği kullanılarak aviyonik cihaz tasarımında bulunan mekanik parçalara yansıtılmıştır. Ardından sistemin mod şekillerini elde edebilmek için modal analizler gerçekleştirilmiş ve bu sonuçlar kullanılarak MIL-STD-810G standartları tarafından askeri helikopterler için belirlenen titreşim profilleri göz önünde bulundurularak rassal titreşim analizleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar sayesinde, Alüminyum 6061 malzeme ile farklı gözenek boyutlarındaki alüminyum köpük malzeme arasında maruz kaldıkları deformasyon ve gerilme seviyeleri dikkate alınarak kıyaslamalar ve alüminyum köpük malzemenin aviyonik ekipmanlardaki kullanımına dair değerlendirmeler yapılmıştır.

Abstract:
The aviation industry today is undergoing a significant transformation driven by ever-increasing demands and rapidly advancing technology. At the core of this transformation lies the optimization of aircraft performance. Within this context, the importance of weight reduction in the aviation industry has gained increasing significance, leading to studies that have yielded significant advantages in areas such as fuel efficiency, payload capacity, flight performance, and environmental sustainability.
In the thesis work, research was conducted on the usability of an avionics device designed using closed-cell aluminum foam material under vibration profiles encountered by military helicopters. Accordingly, literature studies on foam material production, modeling, and finite element analysis were conducted, and foam material was initially modeled as a representative volume element with different pore sizes, and specimens were created. Static analyses were performed using the finite element method to obtain the material characteristics of the modeled foam material specimens, and these characteristics were reflected onto the mechanical components present in the avionics device through the use of homogenization techniques. Subsequently, modal analyses were performed to obtain the system's mode shapes, and using these results, random vibration analyses were conducted considering the vibration profiles specified for military helicopters by the MIL-STD-810G standard. Through the obtained results, comparisons and evaluations were made considering the deformation and stress levels experienced between Aluminum 6061 material and aluminum foam material with different pore sizes, thereby providing insights into the utilization of aluminum foam material in avionics devices.