Dinamik uçuş şartlarında hava aracı motor bileşenlerinin performans analizi
Performance analysis of aircraft engine components in dynamic flight conditions
Yazar: MEHMET KIRMIZI
Danışman: PROF. DR. ÖNDER TURAN ; DOÇ. DR. HAKAN AYGÜN
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Uçak Gövde Motor Bakım Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Havacılık ve Uzay Mühendisliği = Aeronautical Engineering ; Uçak Mühendisliği = Aeronautical Engineering
Dizin: Uçak motorları = Aircraft engines

Özet:
Turboprop motorlar, düşük özgül yakıt tüketimleri sayesinde kargo ve bölgesel 
yolcu uçaklarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu tez kapsamında büyük kargo 
uçaklarında kullanılan AE2100 turboprop motoru MATLAB ortamında parametrik 
çevrim denklemleriyle analiz edilmiştir. Turboprop motor ve bileşenlerinin dinamik uçuş 
koşullarında performans, ekserji, çevresel sürdürülebilirlik analizleri gerçekleştirilmiştir. 
Ayrıca turbomakine bileşenleri kademe bazında ekserjetik tabanlı analiz edilerek özgül 
tersinmezlik oranı isimli yeni bir indeks önerilmiştir. Performans analizinde, bazı tasarım 
değişkenlerinin şaft gücü, itki kuvveti, toplam verim ve özgül yakıt tüketimine etkisi 
incelenerek, bu değişkenlere bağlı regresyon yöntemiyle birinci ve ikinci dereceden 
modelleme yapılmıştır. Ek olarak, dinamik uçuş koşullarının turboprop motor 
bileşenlerinin ekserji verimi, ekserji yıkımı ve iyileştirme potansiyeline etkisi incelenerek 
çoklu regresyon yöntemiyle modellenmiştir. Son olarak, turbomakine bileşenlerinin 
kademe bazlı ekserjetik analizleri beş farklı uçuş fazında yapılmıştır. Uçuş fazlarında 
kompresörün birinci kademesinden son kademesine doğru ekserji verimi %86.6 ile %95.3 
(faz 1), %86.8 ile %95.6 (faz 2), %87.6 ile %96.3 (faz 3), %86.7 ile %87.1 (faz 4), %95.4 
ile %95.9 (faz 5) aralıklarında değişmektedir. Özgül tersinmezlik oranı kompresörün ilk 
kademesi için 0.124 ve son kademesi için 0.037 ile en düşük değerini faz 3'te (seyir fazı) 
almıştır.

Abstract:
With regard to their low specific fuel consumption, turboprop engines are 
frequently seen in regional passenger and freight aircraft. This thesis uses parametric 
cycle equations in a MATLAB environment for investigating the AE2100 turboprop 
engine, which is employed in large freight aircraft. The turboprop engine and its 
components are subjected to performance, exergy, and environmental sustainability 
assessments under dynamic flight conditions. Furthermore, a novel metric named the 
specific irreversibility ratio was created after a comprehensive, step-by-step analysis of 
turbomachinery components. In the performance analysis, the effects of some design 
variables on shaft power, thrust, overall efficiency and specific fuel consumption were 
examined as well as linear and quadratic modeling was performed by regression method 
depending on these variables. Furthermore, the multiple regression method was used to 
predict and analyze the effects of dynamic flight conditions on the exergy efficiency, 
exergy destruction, and improvement potential rate of turboprop engine components. 
Finally, the stage-based exergetic analysis of the turbomachinery components is 
performed in five different flight phases. In the flight phases, the exergy efficiency ranges 
from 86.6% to 95.3% (phase 1), 86.8% to 95.6% (phase 2), 87.6% to 96.3% (phase 3), 
86.7% to 87.1% (phase 4), 95.4% to 95.9% (phase 5).  The specific irreversibility ratio 
was lowest in phase 3 (cruise phase) with 0.124 for the first stage and 0.037 for the last 
stage of the compressor.