Helikopter ön tasarım otomasyonu
Helicopter preliminary design otomation
Yazar: HASAN İBAÇOĞLU
Danışman: PROF.DR. SÜLEYMAN TOLUN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Uçak Mühendisliği = Aircraft Engineering
Dizin: Helikopter = Helicopter ; Maliyet = Cost ; Optimizasyon = Optimization ; Ön tasarım = Preliminary design

Özet:
ROTAP, helikopter ön tasarımı için yüksek lisans tez çalışması kapsamında geliştirilmiş bir yazılımdır. Potansiyel müşterilerin beklentileri doğrultusunda tespit edilen tasarım isterleri, programın ana girdileridir. Ayrıca kullanıcı tarafından, gerek hesaplama teknikleri ve gerekse çeşitli mühendislik seçimlerinin tasarım girdileri şeklinde programa girilmesi gereklidir. ROTAP, bu girdiler doğrultusunda optimum helikopter parametrelerini bulmaya çalışır. İlk ebatlandırma ve ağırlık kestirimi, istatiksel verilerden elde edilmiş ampirik denklemler yardımıyla yapılır. Ayrıca bazı parametrelerin tarihsel gelişimi içerisindeki değişimlerinin de hesaba katılabilmesi için bir veri tabanı ve bu veri tabanındaki verileri işleyen HELISDATA kodu hazırlanmıştır. İlk ebatlandırma sırasında elde edilen değişken değerleri, bir sonraki adım olan optimizasyon süreci için başlangıç değerleri olarak kullanılır. Kullanıcı hangi parametrelerin optimize edileceğine karar verir. Optimize edilecek değişkenlerin optimum değerleri ilk ebatlandırma sırasında elde edilen başlangıç değerleri civarında aranır. Bu çalışmada Optimizasyon için RSM (Response Surface Methodology) tabanlı optimizasyon yöntemi seçilmiştir. RSM, istatiksel ve matematiksel yöntemleri kullanarak optimum değişken değerlerini elde eder. Bu yöntemde, her bir değişkenin, belirlenen değer aralığında ki çeşitli değerleri için amaç fonksiyonu hesaplanır. Elde edilen amaç fonksiyonu değerleri topluluğuna bir yüzey fonksiyonu uydurulur. Bu fonksiyonun minimumu, optimum sonucu verir. Amaç fonksiyonu, tasarım isterlerinde ve öz görev profilinde tanımlı, çeşitli uçuş şartlarındaki güç gereksinimlerinin, maliyet ve ağırlık değerlerinin istatiksel helikopterinkilerle kıyaslanması şeklinde tanımlanır. Performans hesaplamaları için, pala elemanı momentum kuramı kullanılır. Ağırlık ve maliyet hesaplamaları için ise istatiksel verilerden elde edilmiş ampirik denklemler kullanılır. Kullanıcılar girdi dosyasını ara yüz yardımıyla hazırlatıp çözdürebilirler. Yine ara yüz yardımıyla sonuçları görüntüleyebilirler.Anahtar Kelimeler: Helikopter, Ön Tasarım, Optimzasyon, RSM, Performans

Abstract:
ROTAP is a helicopter preliminary design program developed during in scope of this thesis work. Main input file of the program is RFP obtained from customers expectations. At the same time, user also has to enter design inputs that contain data for engineering calculation techniques and engineering selections. ROTAP tries to find optimum values of parameters through these inputs. First estimations of parameters are made by using empirical equations which are obtained from statistical data. A database and an evaluation code called HELISDATA was created to examination historical trend of some parameters. Values of variables that are obtained in the first estimation are initial values of the optimization process. User decides the parameters to be optimized and then ROTAP looks for the optimum values near the initial ones. In this thesis work, RSM (Response Surface Methodology) based optimization techniques are selected for optimization process. RSM is a collection of statistical and mathematical techniques useful for development and optimization. Objective function is calculated for different values in the interval of all parameters. A surface function is fitted on objective functions values. Minimum point of the surface function gives the optimum values of parameters. Objective function is defined by power requirements at the flight conditions in mission profile and RFP, cost and weight divided by same values for statistical helicopter. Blade element momentum theory is used for performance calculations. Empirical equations are used for cost and weight calculations. User can use user interface to get input file and also display results.Keywords: Helicopter, Preliminary Design, RSM, Optimization, Performance, Cost