EN
TR
Bir Hava Aracının Çok Amaçlı Kanat Kiriş Kesit Optimizasyonu
Abstract
ÖZ
Kanat tasarımında kritik ve dikkat edilmesi gereken parametrelerden birisi de doğal frekanstır. Kanadın doğal frekansının küçük olması kanadın daha fazla yer değiştirmesine neden olur. Diğer taraftan kanadın doğal frekansı ile havanın doğal frekansı eşit olduğunda rezonansa neden olabilir ve bu durumda kanatta yapısal hasar oluşabilir. Kanat doğal frekansını arttırmak için yapılan çalışmalar kanadın rijitliğini arttırırken aynı zamanda, kütle artışına neden olabilir. Bu çalışmada, kanat kütlesinin arttırılmadan doğal frekansının arttırılması amacıyla çok amaçlı optimizasyon problemi kurularak kanat kiriş elemanın optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Kesit geometrisi şekil parametreleri tasarım değişkenleri olarak alınmış, kanat ağırlığının minimizasyonu ve kanadın birinci doğal frekansının maksimizasyonu amaç fonksiyonu olarak tanımlanmıştır. Kanadın hem doğal frekansının arttırılması hem de kütlesinin azaltılması amacıyla çok amaçlı bir optimizasyon çalışması gerçekleştirilmiştir. Çalışma kapsamında kanat iç yapı elemanlarından kiriş elemanının kesit geometrisinin doğal frekans ve ağırlık açısından optimum özelliklere sahip kanat kiriş kesiti tasarlanması amaçlanmıştır. Optimizasyon işlemini gerçekleştirmek için Ansys Workbench ortamında parametrik geometri modeli oluşturulmuş, kanat üzerinde oluşan basınç hesaplanmış, statik analiz ile gerilme ve yer değiştirme, modal analiz ile doğal frekans hesaplanmıştır. Cevap yüzey yöntemi kullanılarak gerçekleştirilen optimizasyon çalışmasında çok amaçlı genetik algoritma kullanılmıştır. Çalışma sonucunda kanat birinci doğal frekansında % 14 artış sağlanırken aynı zamanda kanat ağırlığında yaklaşık %5 hafifleme sağlanmıştır.
Keywords
Supporting Institution
Tübitak
Project Number
118C100
Thanks
TÜBİTAK 2244 Sanayi Doktora Programı kapsamında verilen bursiyer desteğine teşekkür ederiz (Proje No:118C100)
References
- [1] Naing Lin Aung, Oleg Tatarnikov., Phyo Wai Aung, “Approach to optimization of composite aircraft wing structure”, IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng., 9712, 022058, (2020).
- [2] Sohaib, M.,”Parameterized Automated Generic Model for Aircraft Wing Structural Design and Mesh Generation for Finite Element Analysis” Yüksek Lisans Tezi, Linkoping’s Üniversitesi, (2011).
- [3] Dogan C. “Design optimization of composite I-beam wing spars with the corrugated web”, Yüksek Lisans Tezi, Mechanical Engineering, Doğuş Üniversitesi, (2014).
- [4] Wan, Z., D. Liu, C. Tang, and C. Yang, “Studies on the influence of spar position on aeroelastic optimization of a large aircraft wing”, Science China Technological Sciences, 55, 117–124, (2012).
- [5] Grbovic, A. and B. Rasuo,” FEM based fatigue crack growth predictions for spar of light aircraft under variable amplitude loading”, Engineering Failure Analysis,26, 5064, (2012).
- [6] Visnjic, G., D. Nozak, F. Kosel and T. Kosel,” Shear-lag influence on maximum specific bending stiffness and strength of composite I-beam wing spar”, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G: Journal of Aerospace Engineering, 225,501511, (2010).
- [7] Falek, M., E. Szymczyk and J. Jachimowicz,” Study on Possible Replacement of the Aluminum Spar with a Composite Structure Illustrated with the Case of Agricultural Aircraft”, Fatigue of Aircraft Structures,8599, (2017).
- [8] Maute, K. and M. Allen, “Conceptual design of aeroelastic structures by topology optimization”, Structural and Multidisciplinary Optimization”, 27, 2742, (2004).
Details
Primary Language
Turkish
Subjects
Engineering
Journal Section
Research Article
Early Pub Date
August 26, 2024
Publication Date
March 27, 2025
Submission Date
May 25, 2023
Acceptance Date
August 10, 2024
Published in Issue
Year 2025 Volume: 28 Number: 2
APA
Demir, H., & Kaya, N. (2025). Bir Hava Aracının Çok Amaçlı Kanat Kiriş Kesit Optimizasyonu. Politeknik Dergisi, 28(2), 607-616. https://doi.org/10.2339/politeknik.1302121
AMA
1.Demir H, Kaya N. Bir Hava Aracının Çok Amaçlı Kanat Kiriş Kesit Optimizasyonu. Politeknik Dergisi. 2025;28(2):607-616. doi:10.2339/politeknik.1302121
Chicago
Demir, Hakan, and Necmettin Kaya. 2025. “Bir Hava Aracının Çok Amaçlı Kanat Kiriş Kesit Optimizasyonu”. Politeknik Dergisi 28 (2): 607-16. https://doi.org/10.2339/politeknik.1302121.
EndNote
Demir H, Kaya N (March 1, 2025) Bir Hava Aracının Çok Amaçlı Kanat Kiriş Kesit Optimizasyonu. Politeknik Dergisi 28 2 607–616.
IEEE
[1]H. Demir and N. Kaya, “Bir Hava Aracının Çok Amaçlı Kanat Kiriş Kesit Optimizasyonu”, Politeknik Dergisi, vol. 28, no. 2, pp. 607–616, Mar. 2025, doi: 10.2339/politeknik.1302121.
ISNAD
Demir, Hakan - Kaya, Necmettin. “Bir Hava Aracının Çok Amaçlı Kanat Kiriş Kesit Optimizasyonu”. Politeknik Dergisi 28/2 (March 1, 2025): 607-616. https://doi.org/10.2339/politeknik.1302121.
JAMA
1.Demir H, Kaya N. Bir Hava Aracının Çok Amaçlı Kanat Kiriş Kesit Optimizasyonu. Politeknik Dergisi. 2025;28:607–616.
MLA
Demir, Hakan, and Necmettin Kaya. “Bir Hava Aracının Çok Amaçlı Kanat Kiriş Kesit Optimizasyonu”. Politeknik Dergisi, vol. 28, no. 2, Mar. 2025, pp. 607-16, doi:10.2339/politeknik.1302121.
Vancouver
1.Hakan Demir, Necmettin Kaya. Bir Hava Aracının Çok Amaçlı Kanat Kiriş Kesit Optimizasyonu. Politeknik Dergisi. 2025 Mar. 1;28(2):607-16. doi:10.2339/politeknik.1302121