Determination of loads on a flexible wing of a fighter jet via surrogate models
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, HAVACILIK VE UZAY MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: ÖZGÜR ZAFER
Danışman: Melin Şahin
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu çalışmada bir savaş uçağı esnek bir kanadının yük analizleri yapılmaktadır. Ana amaç, aero-yapısal etkileşimi için hızlı bir metodolojinin uygulanmasını ve bir savaş uçağının ilk tasarım aşamalarına uygun esnek kanat yüklerinin belirlenmesini göstermektir. Bu metodoloji, tasarımcıların esneklik etkilerini erkenden dahil etmelerine ve esnek kanat yükleri için tasarım bölgelerini hızlı bir şekilde keşfetmelerine olanak tanıyacaktır. Metodoloji, yüksek doğrulukta hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) ile elde edilen bir aerodinamik veri tabanı kullanmakta ve bilinmeyen uçuş parametrelerindeki yükler vekil modellerle hesaplanmaktadır. Vekil modeller, pahalıya mal olan HAD simülasyonlarını, çok daha hızlı olan yaklaşık fonksiyonlarla değiştirerek hesaplama süresini de azaltmaktadır. Savaş uçağı esnek kanadının yüklerini elde etmek için aero-yapısal etkileşim için gerekli modeller, yani aerodinamik, yapısal ve vekil modeller geliştirilmiştir. Jenerik savaş uçağının aerodinamik modeli, üç boyutlu bir kanat-gövde konfigürasyonudur ve aerodinamik analizi, ANSYS Fluent ile Euler simülasyonları kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Aerodinamik analizden elde edilen sonuçlar, mevcut deneysel sonuçlarla da doğrulanmıştır. Diğer taraftan yapısal model, hesaplama süresini azaltmak için iki boyutlu bir kiriş çubuk olarak da modellenmiştir. Bir kanadın sonlu eleman modelinden (SEM) üretilen kiriş çubuğu modeli ve bu modelin modal özellikleri, SEM'inkine benzer modal özelliklere ulaşmak için ayarlanmış ve verimli bir aerodinamik veri tabanı oluşturmak için vekil modeller kullanılmıştır. Bu vekil modeller, minimum HAD simülasyonları ile aerodinamik veri tabanının oluşturulması açısından da karşılaştırılmıştır. Bu kritere göre, bahsi geçen araştırma problemi için en uygun vekil model seçilmiştir. Aeroelastik model, optimize edilmiş vekil modelden elde edilen aerodinamik yükler ve kiriş çubuğu modelinden gelen mod şekilleri kullanılarak oluşturulmuştur. Esnek kanat yükleri, mevcut modelle hesaplanmış ve aerodinamik yükleri hesaplamak için düşük doğrulukta, lineer aerodinamik teori kullanan Nastran FlighLoads (FLDS) modülü ile doğrulanmıştır. Doğrulama işlemi tamamlandıktan sonra, geliştirilen aeroelastik model, yüksek doğruluklu HAD çözümlerini esnek kanat yüklerini belirlemek için bir girdi olarak almış ve hesaplanan nihai sonuçlar FLDS ile karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, önerilen bu metodoloji, HAD simülasyonlarına kıyasla tatmin edici sonuçlar elde edilmiş ve bu nedenle hesaplama süresini ve maliyeti önemli ölçüde azalttığı için erken tasarım aşamasında kullanılabileceğini de göstermiştir.