İnsansız hava araçları için hibrid yapılı iniş takımı tasarımı, yapısal optimizasyonu ve mekanik analizi

Abstract

İnsansız hava araçları (İHA) günümüz savunma sanayiinin kritik araçları arasında yer almaktadır. Gelişen teknoloji ile birlikte savunma sanayii araçları da modernize olmuş ve daha etkin ve verimli araçların üretimi mümkün hale gelmiştir. İHA’ların en önemli özelliklerinin başında operasyonel faaliyetlerde personele gerek kalmadan savunma operasyonlarının gerçekleştirilmesi gelmektedir. İHA’ların hem yapısal güvenliğinin sağlanması hem de operasyon süresinin arttırılması için gövde üretimlerinde çeşitli gelişmiş bileşenler kullanılmaktadır. Bu bileşenlerin seçiminde etkili faktörlerin başında hafiflik ve mekanik dayanım kriterleri gelmektedir. Üreticiler, ağırlığın önemli derecede arttırılmadan mekanik mukavemetin arttırılması amacıyla çeşitli üretim teknikleri ve malzemeler kullanarak savunma, havacılık, ulaşım ve denizcilik gibi sektörler için farklı özelliklere sahip bileşenler geliştirmişlerdir. Ağırlık, mekanik dayanım, darbe direnci, korozyon direnci gibi kriterlerin aynı anda sağlanabilmesi için bileşenlerin tasarımında ve üretiminde çeşitli optimizasyon yöntemlerinden yararlanılmaktadır. Üç boyutlu yazdırma tekniklerinin ve araçlarının gelişmesi ile birlikte birçok alanda düşük maliyetli, hafif ve karmaşık geometrili parçalar da üretilmiş ve kullanılmıştır. Bu tekniğin en önemli avantajlarından birisi farklı optimizasyon yöntemleri ile geliştirilen karmaşık geometrili ürünlerin hızlı bir şekilde üretilebilmesidir. Bu tez çalışmasında; insansız hava araçlarında kullanılabilecek hafif fakat gelişmiş mekanik özelliklere sahip bir iniş takımının geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla ana iniş takımı ve burun iniş takımı bileşenleri geliştirilmiştir. İniş takımı bileşenlerinin hafifletilmesi amacıyla topoloji optimizasyonu tekniklerinden yararlanılmıştır. Geliştirilen burun iniş takımının mekanik özellikleri sonlu elemanlar analizi yöntemi ile incelenmiştir. Ana iniş takımı dikmesi için hibrid yapılı bir tasarım geliştirilmiştir. Geliştirilen hibrid yapılı tasarımın yapısal optimizasyonu sonlu elemanlar analizi ile gerçekleştirilmiş ardından gerçekleştirilen mekanik analizler ile tasarımın mekanik performansı deneysel olarak test edilmiştir. Deneysel test numunelerinin üretiminde üç boyutlu yazdırma tekniklerinden yararlanılmıştır. Ayrıca gerçekleştirilen sayısal analizler ile geliştirilen tasarımın gerilme ve deformasyon oluşumları incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, topoloji optimizasyonunun yapının mekanik direncini azaltmadan ağırlığını düşürmede etkili olduğunu göstermiştir. Hibrid yapılı iniş takımı tasarımı ise mekanik dayanımın arttırılmasına önemli derecede katkı sunmuştur.