Uçak kabin üniteleri yapısal elemanlarında kullanılan bal peteği kompozit panellere ait birleştirme yöntemlerinin incelenmesi
Investigation of joining methods of honeycomb composite panels used in structural elements of aircraft cabin units
Yazar: ASLAN KAHRAMAN ERHAL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMET HÜSEYİN ÇETİN
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Havacılık Mühendisliği = Aeronautical Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Yolcu uçaklarında yolcu hizmetleri için kullanılan üniteler farklı yapısal konstrüksiyonlarda geliştirilebilmektedir. Sahip oldukları mekanik özelliklerinden dolayı bal peteği kompozit panel yapısal elemanları ünitelerde yaygın olarak kullanılmaktadır. İmalat ve montajı tamamlanan uçak mutfağı, bar ünitesi, uçak tuvaleti vb. ünitelerin uçağa takılabilmesi için, ünitelerin sağlamlığını onaylayan standart sertifikasyon sürecini geçmesi gerekmektedir. Üniteleri oluşturan yapısal elemanların birleştirme yöntemleri bu testlerin sonuçlarına doğrudan etki etmektedir.

Bu tezde uçak içi kabin üniteleri imalatında kullanılan yapısal bal peteği kompozit panellerin birleştirme yöntemleri deneysel olarak incelenmiştir. L bağlantı tipi için Tenon Mortise, braket ve ekstrüzyon birleştirme yöntemleri; T bağlantı tipi için ise Tenon Mortise, çift taraf braket ve tek taraf birleştirme yöntemleri araştırılmıştır. 
Farklı kalınlıklardaki bal peteği kompozit panellerden belirtilen birleştirme yöntemleri ile test kuponları hazırlanarak çekme testlerine tabi tutulmuş, birleştirme yöntemlerinin dayanımları birbirlerine göre karşılaştırılmıştır. Test kuponlarının süreç analizi yapılarak birbirlerine göre zaman ve maliyet karşılaştırılması yapılmıştır. Bilgisayar destekli analiz programı FEMAP kullanarak L tipi bağlantı altındaki birleştirme yöntemleri eşit kuvvet uygulayarak yer değiştirmeleri tespit edilmiş ve birbirlerine göre karşılaştırılmıştır. Ayrıca deney ve analizlere bağlı teknik değişkenler, maliyet ve ağırlık parametreleri çok kriterli karar verme metodu ve yanıt yüzey metodu ile analiz edilerek optimum parametreler belirlenmiştir. Çok kriterli karar verme yöntemlerinden TOPSIS metodu tercih edilmiştir. 

Yapılan testler sonucunda L tipi bağlantı için 10 mm kalınlığındaki kompozit panel test kuponlarında en yüksek çekme dayanımı braket birleştirme yönteminde elde edilmiş, 22 mm kalınlığındaki kompozit panel test kuponlarına en yüksek çekme dayanımı ekstrüzyon birleştirme yönteminde saptanmıştır. L tipi test kuponların imalat süreçlerinde harcanan adam-saat ve kullanılan malzeme maliyetlerini içeren süreç analizinde en düşük maliyet ekstrüzyon birleştirme yönteminde tespit edilmiştir. T tipi bağlantı ile 10 mm kalınlığındaki kompozit panel test kuponlarında uygulanan testine en yüksek çekme dayanımı çift taraflı braket birleştirme yöntemi göstermiştir, 22 mm kalınlığındaki kompozit panel test kuponlarında en yüksek çekme dayanımı çift taraflı braket birleştirme olmuştur. T tipi test kuponların imalat süreçlerinde harcanan adam-saat ve malzeme süreç analizinde ise en düşük maliyet Tenon Mortise birleştirme yönteminde elde edilmiştir. Yapılan yer değiştirme analizleri neticesinde ise en az yer değiştirme reaksiyonu gösteren birleştirme yöntemi Tenon Mortise olarak tespit edilmiştir. Gerçekleştirilen iki optimizasyon yöntemi sonucunda da L tipi bağlantı için optimum birleştirme yöntemi Tenon Mortise olarak bulunmuştur. T tipi bağlantı için yanıt yüzey metodu sonucunda optimum birleştirme yöntemi Tenon Mortise iken, TOPSIS sonucunda en iyi birleştirme yöntemi çift braket olarak bulunmuştur.

Abstract:
The service units employed to meet passenger services in civilian aircrafts could be developed in various constructions. Honeycomb composite panels are widely used as structural elements in these cabin interior units due to their possessed mechanical properties. The manufactured and assembled units such as galleys, bar units, lavatories, etc. must be approved by standard certification process, which examines the durability of these units, in order to be mounted on the aircraft. Joining methods of structural elements which shape the units directly affect the results of these tests.

In this thesis, the joining methods of structural honeycomb composite panels which are used to manufacture aircraft interior units were investigated experimentally. The joining methods of Tenon Mortise, bracket and extrusion for L-type connection; the joining methods of Tenon Mortise, double-sided bracket and one-side for T-type  
connection were examined. Test coupons prepared by honeycomb composite panels with different thicknesses and formed by aforementioned joining methods were subjected to tensile tests and their strength of joining methods were compared. The process analysis of the test coupons were conducted in terms of time and cost comparisons. The displacements were determined for the joining methods for L-type connection under equal force load by a computer-aided analysis program, FEMAP, and the results were compared. In addition, technical variables based on experiments and analyzes, cost and weight parameters were analyzed with multi-criteria decision making method and response surface method, and optimum parameters were determined. TOPSIS method was preferred among multi-criteria decision making methods.

As the results of the tests, the highest tensile resistances for the L-type connection were obtained at 10 mm thickness of composite panel test coupon with the bracket joining method and at 22 mm thickness composite panel test coupon with the extrusion joining method. The lowest cost of process analysis including man hours and materials used in the manufacturing processes was received at the extrusion joining method for L-type connection. The highest tensile resistances for the T-type connection were shown at 10 mm thickness composite panel test coupon with double-sided bracket joining method and also at 22 mm thickness composite panel test coupon with double-sided bracket joining method. The lowest cost of process analysis including man hours and materials used in the manufacturing processes was received at the Tenon Mortise joining method for T-type connection. As a result of the displacement analyses, Tenon Mortise joining method was determined as the joining method which showed the lowest displacement reaction. As a result of the two optimization methods, the optimum joining method for L type connection was found as Tenon Mortise. While the optimum joining method for the T-type connection was Tenon Mortise as a result of the response surface method, the best joining method was found as a double-sided bracket as a result of TOPSIS.