Uçak Kanadının Entegre Güçlendirilmiş Panel Yapıları Kullanılarak Yapısal Tasarımı

Öz

Günümüzde artan teknoloji ile birlikte hava araçlarında kullanılan malzemeler ve üretim metotları da gelişmektedir. Uçakların üretildiği ilk yıllarda tahta kullanımından başlayan malzemelerin yerini günümüzde entegre yapılar, eklemeli imalat ile üretilen 3D parçalar ve kompozit malzemeler almıştır. Bu yeni nesil malzemeler sayesinde çok daha hafif ve dayanıklı uçaklar yapılabilmekte ve çok daha geniş bir tasarım özgürlüğüne sahip olunmaktadır. Bu çalışmada günümüz yeni nesil üretim teknolojilerinden biri olan entegre güçlendirilmiş panel metoduyla uçak kanat panel tasarımı yapılacaktır. Çalışmanın ana amacı farklı güçlendirme geometri ve panel yapılarının burkulma performanslarını karşılaştırmak ve aynı ağırlıkta en fazla yük taşıma kapasitesine sahip paneli belirlemektir. Havacılık endüstrisi hava araçları yapılarında parça sayısını azaltma yönünde evirilmektedir. Burkulma performansının yanında montaj süresinin kısalması, montajda açılması gereken bağlayıcı sayısının düşmesiyle birlikte yapı üzerindeki pürüzlerin azalması ve potansiyel çatlak oluşumunun önüne geçilmesi, montaj için gerekli erişim ihtiyacının azalması gibi avantajları da entegre yapıların tercih edilme sebepleri arasındadır. Çalışmada dört farklı panel tasarımı yapılarak karşılaştırma yapılmıştır. Çalışma sonucunda elde edilen veriler, uçak yapılarında basma yüklemesine maruz kalan ve kritik yükleme koşulu burkulma olan panellerde, özellikle kanat üst kabukları, ağırlık, montaj ve maliyet efektif tasarımlara yön verebilecektir.

Anahtar Kelimeler

• Entegre panel yapılar,Burkulma,Uçak kanadı,Uçak yapıları,Yapısal tasarım

Structural Design of Aircraft Wing by Using Integrally Stiffened Panel

Abstract

Materials and manufacturing methods that use in aerospace industry improve by recently technological developments. Wood was the material on first years of aircraft manufacturing but nowadays integrally structures, additive manufacturing and composite materials can be used. Through these new generation materials and manufacturing methods more light and strong aircraft structures can be designed and manufactured. In thıs work, by using integrally stiffened panel method that is one of the new generation manufacturing method aircraft wing panel was designed. The main purpose of this work is to investigate the effect of different stiffener geometry and panel structures in terms of buckling performance. Furthermore buckling performance, aerospace industry evolves in decreasing the number of part number. This method also helps decreasing manufacturing time, the number of fastener and fastener holes, potential crack start and access requirement for assembly process. In this work, four different panel geometry are designed and compared. More weight, assembly and cost effective design shall be done on panels which is under compressive loading especially wing upper panel by using the result of this work.

Keywords

• Integrally panel structures,Buckling,Aircraft wing,Aircraft structures,Structural design

References

1. D.Quinn, A. Murphy, W. McEwan, F. Lemaitre, “Stiffened panel stability behaviour and performance gains with plate prismatic sub-stiffening”, Thin-Walled Structures, July 2009
2. J. Munroe, K. Wilkins, and M. Gruber, “ Integral Airframe Structures (IAS)-Validated Feasibility Study of Integrally Stiffened Metallic Fuselage Panels for Reducing Manufacturign Costs”,s. 29, 2000
3. A. Murphy, D. Quinn, P. Mawhinney,M. Özakça, Van Der Ven S., “Tailoring Static Strength Performance of Metallic Stiffened Panels by Selective Local Sub-Stiffening”, 47 th AIAA/ASME/ASCE/ASH/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Confere, 2006
4. Bushnell D, Rankin C.,” Optimum design of stiffened panels with sub-stiffeners.” In: Proceedings of the forty sixth AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC structures, structural dynamics & materials conference. Austin, Texas: 18–21 April 2005, AIAA 2005-1932.
5. Watson A, Featherston CA, Kennedy D. “Optimization of post-buckled stiffened panels with multiple stiffener sizes.” In: Proceedings of the forty eighth AIAA/ ASME/ASCE/AHS/ASC structures, structural dynamics, and materials confer- ence. Honolulu, Hawaii: 23–26 April 2007, AIAA 2007-2207.
6. MMPDS-11: Metallic Materials properties Development and Standardization. Federal Aviation Administiration; Battelle Memorial Institute [distributor],2016.
7. K. L. Tran, Cyril Douthe, Karam Sab, J. Dallot, L. Davaine. “Buckling of stiffened curved panels under uniform axial compression.” Journal of Constructional Steel Research, Elsevier, 2014, 103, pp 140-147.
8. W. Ramberg, W. R. Osgood, “Description of Stree-Strain Curves by Three Parameters”, National Advisory Committe for Aeronautics,1943