Özgün Bir Jet Motor Şaftının Farklı Eğim Açılarına Sahip Türbin Kanatçığı için Tasarımı ve Analizi

Abstract

Bu çalışmada, özgün olarak solidworks programında tasarlanan bir jet motor şaftının farklı eğim açılarındaki türbin kanatçığı ile Anyss programında yapısal analizi yapılmıştır. Öncelikle şaft ana gövdesinin tasarımı yapılmış ardından 1., 2. ve 3. şaft türbin kanatçığı için sırasıyla 9.31, 7.73 ve 6.65 derecelik eğim açıları verilerek 3 farklı şaft oluşturulmuştur. Malzeme olarak Ti-6AI-6V-2Sn alaşımı kullanılmıştır. Şaftlara sırasıyla 3 farklı ağ yapısı verilerek, analizler için çevre sıcaklığı 22 derece ayarlanmıştır. Statik analizde x yönünden 3 şafta da 5000 N’ luk kuvvet uygulanmıştır. Frekans analizinde ise 51.039, 51.423 ve 51.695 hz için test yapılmıştır. Statik sonuçlar incelendiğinde 1. şaftın daha fazla deforme olduğu ve ağırlıklı olarak türbin kanatçığında bulunduğu görülmektedir. Titreşim analizi sonucunda ise uygulanan hz değeri ve deformasyonların birbirine yakın ve orantılı olduğu, türbin kanatçıklarının eğim açılarının deformasyonları ve hasar bölgelerini etkilediği görülmektedir.

Keywords

• jet motoru
• tasarım
• şaft
• türbin

Design and Analysis of a Unique Jet Engine Shaft for a Turbine Blade with Different Tilt Angles

Abstract

In this study, the structural analysis of a jet engine shaft, originally designed in solidworks, with turbine blades at different angles of inclination was carried out in Ansys program. First of all, the main shaft of the shaft was designed, then 3 different shafts were formed for the 1st, 2nd and 3rd shaft turbine blades by giving inclination angles of 9.31, 7.73 and 6.65 degrees, respectively. Ti-6AI-6V-2Sn alloy is used as material. The shafts were given 3 different mesh structures, respectively, and the ambient temperature was set at 22 degrees for the analysis. In the static analysis, a force of 5000 N was applied to all three shafts from the x direction. In frequency analysis, tests were made for 51,039, 51,423 and 51,695 hz. When the static results are examined, it is seen that the 1st shaft is more deformed and predominantly located in the turbine blade. As a result of the vibration analysis, it is seen that the applied speed value and deformations are close and proportional to each other, and the inclination angles of the turbine blades affect the deformations and damage areas.

Keywords

• jet engine
• design
• shaft
• turbine

References

1. [1] M.K. Külekci, ve M. Demirel, “Perçin sistemlerinin parametrik tasarım programları yardımı ile bilgisayar ortamına tanımlanması ve kuvvet analizi yapılması,” Türk CADCAM, 1, 81-83, 2006.
2. [2] D. Srikrishnanivas, “Rotor Dynamics Analysis of RM12 Jet Engine Rotor using ANSYS,” Master Degree Thesis, Bilekinge Institute of Technology, Karlskrona, Sweden, 2012.
3. [3] Skybrary, Jet Engine - Skybrary Aviation Safety, Available: www.skybrary.aero, 2019
4. [4] Flight Operations Briefing Notes- Supplementary Techniques: Handling Engine Malfunctions, (pdf). Airbus. Archived from the original.
5. [5] E. Kenneth, and Hendrickson, Dünya Tarihinde Sanayi Devrimi Ansiklopedisi. Rowman ve Littlefield. P. 488, ISBN 9780810888883, 2014.
6. [6] Propeller efficiency archived. At the Wayback Machine, 2008.
7. [7] L. E, Bakken, K. Jordal, E. Syverud, and T. Veer, “Net güç çıkışı veren ilk gaz türbininin yüzüncü yılı: Aegidius Elling' e saygı,” ASME Turbo Expo, Cilt 2, s. 83–88, 2004.
8. [8] D. Jack, Mattingly, Sevk Elemanları: Gaz Türbinleri ve Roketler. AIAA Eğitim Serisi. Reston, VA: Amerikan Havacılık ve Uzay Bilimleri Enstitüsü. p. 6, 2006.

9. [9] Mattingly, Amerikan Havacılık ve Uzay Bilimleri Enstitüsü. s. 6–8.
10. [10] Hesse ve Mumford, Jet Tahriki için Havacılık Uygulamaları. İkinci Baskı, Pitman Yayıncılık Şirketi, LCCN 64-18757, s. 48, 1964.
11. [11] Nicholas. Cumpsty, Jet Tahriki. Cambridge Universitesi Yayını, 1997, pp. 197.
12. [12] Larry Rinek, 3. Uçak Motoru Tarih Kurumu Kongre Raporu, Windsor Locks, Connecticut, 2006.
13. [13] Eric Gamble, Dwain Terrell, Richard DeFrancesco, “Nozul seçimi ve tasarım kriterleri,” 40. Aıa/Asme/Sae/Asee Ortak sevk konferansı ve sergisi, Amerikan Havacılık ve Uzay Bilimleri Enstitüsü. ISBN 978-1-62410-037-6, 2004.
14. [14] Hava Savaşı İçin Tasarım, Ray Whitford Jane' s Yayıncılık Şirketi Ltd. 1987, ISBN 0-7106-0426-2, s. 203.
15. [15] Nicholas. Cumpsty, “Jet Tahriki”, Cambridge Universitesi Yayını, ISBN 0-521-59674-2, 2001.
16. [16] R L. Campbell, E G. Paterson, “Esnek turbo makinelerin akışkan-yapı etkileşimi analizi”, Journal of Fluids and Structures, 27, 1376-1391, 2011.
17. [17] E V. Mekhonoshina,. V Y. Modorskii, V Y. Petrov, “Ses altı akış ile deforme olabilir profil kanadı arasındaki etkileşimin kompresör deney aşamasında sayısal simülasyonu,” Uluslararası Bilgi Teknolojisi ve Nanoteknoloji Konferansı, Samara, Rusya, 8s, 2015.