Yorulma açısından uçak yapılarının incelenmesi ve manevra kabiliyeti yüksek bir uçakta kanat kökü yüklerinin hesaplanması

Abstract

ÖZET Doktora Tezi YORULMA AÇISINDAN UÇAK YAPILARININ İNCELENMESİ VE MANEVRA KABİLİYETİ YÜKSEK BİR UÇAKTA KANAT KÖKÜ YÜKLERİNİN HESAPLANMASI Adem TÜRKDO?AN Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Sivil Havacılık Anabilim Dalı Danışman : Doç.Dr.Hikmet KARAKOÇ 1996, 224 Sayfa Havacılığın gelişmesi ve bu günkü emniyetli bir sistem olarak serviste bulunmasını sağlayan temel taşlardan biri de yapısal bütünlük programlarıdır. Hem sivil nakliye uçaklarında hemde askeri uçaklarda yapısal bütünlük programlarının hedefi yeni bir uçağın tasarımına başlandığı andan, en son uçak servisten çıkıncaya kadar geçen bir ömür çevrimi içinde; uçakların emniyetli, etkin ve ekonomik olarak görev yapmalarını sağlamaktır. Bunu başarmak için yapısal bütünlük programı, uçakların tasarımında, üretiminde ve serviste kullanılmaları sırasında gerekli olan tüm teknoloji, usul ve yöntemlerin sistematik bir şekilde uygulanmasını öngörmektedir. Bu faaliyetler askeri uçaklarda `Uçak Yapısal Bütünlük Programı-UYBP (Aircraft Structural Integrity Program-ASIP)` adı altında daha sistematik bir şekilde yürütülmektedir. Bu tezde UYBP'nın tanıtılması, esas ve prensiplerinin ortaya konarak program kapsamındaki faaliyetlerin tanıtılması ve sistemin havacılığa, özellikle uçuş güvenliğine olan katkıları anlatılmaktadır. Askeri uçaklarda UYBP'nın tarihsel gelişimi, özellikle ABD Hava Kuvvetleri (USAF) tarafından 1950-1970 döneminde yapılan çalışmalar, uygulama safhaları, analizler ve uygulama yöntemleri, kırılma mekaniğinin bu alandaki temel prensipleri ile Türkiye'de bu alanda yapılan çalışmalar anlatılmaktadır. Sivil uçaklarda uygulanan yapısal bütünlük faaliyetleri de incelenmiş, yeni ve yaşlı uçaklar üzerindeki güncel uygulamalardan örnekler verilmiştir. Ayrıca UYBP'nın kuvvet yönetimi safhasındaki önemli faaliyetlerinden olan tek uçak izleme ile yük ve çevre spektrumlannın oluşturulması amaçları için kullanılan yöntemlerden ikisi (`strain gage` bilgilerinin kaydı ve uçuş parametrelerinin kaydı) birleştirilerek bir F-16C uçağı üzerinde uygulama yapılmıştır. Bu kapsamda yük kayıt sistemi olarak hem Gerinim ölçer hemde uçuş parametreleri eşzamanlı ve aynı kayıt sisteminde ortak olarak kaydedilmiş ve elde edilen bilgilerden regresyon analizleri ile yararlanılarak kanat kökü yüklerinin hesaplanması gerçekleştirilmiştir. Bu faaliyetler ile; bir savaş uçağı üzerine gerinim ölçer montajı, kalibrasyonu, uçuş testi ile ilgili uçak üzerine sistem montajı, parametrelerin seçimi, bilgi kaydı ve regresyon analizleri Türkiye'de ilk defa gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmalar ile kazanılan bilgi ve tecrübeler Hv.K.K.lığı tarafından T-37 uçakları üzerinde benzer amaçlı bir projede halen kullanılmaktadır. Ayrıca, MSB tarafından koordine edilmekte olan 'uçuş test ölçme kabiliyetinin kazanılması' projesinde de yararlı olacaktır. Anahtar Kelimeler : Uçak Yapısı, Yapısal Bütünlük, Kuvvet Yönetimi, Uçuş Bilgileri Kaydı, Yorulma, Yük Spektrumu, Tek Uçak İzleme, Parametre Analizi.

11 ABSTRACT Ph.D. Thesis FATIGUE INVESTIGATIONS OF AIRCRAFT STRUCTURES AND THE CALCULATIONS OF WING ROOT LOADS ON A HIGH MANEUVERABILITY AIRCRAFT Adem TÜRKDO?AN Anadolu University Graduate School of Natural and Applied Sciences Civil Aviation Program Supervisor: Dr-Hikmet KARAKOÇ 1996, Pages 224 Aircraft structural integrity program is one of the corner stones of today's safety and reliability level of aviation. The main objective of the program is to ensure that aircraft function safely, efficiently and economically from the beginning of its design until the last aircraft phases out on either civil commercial or military aircraft. In order to realize these objectives, the structural integrity program uses all applicable technologies, processes and methods systematically during development, production and in service. In the military aircraft, the structural integrity processes are developed more systematically under the name of `Aircraft Structural Integrity Program - ASIP`. In this thesis, the introduction, the basics and the principles of ASIP and its contribution to flight safety are given. A historical background of ASIP on military aircraft, the related works conducted by United States Air Force during the time frame of 1950-1970, the development of ASIP, the tasks of ASIP, analysis and application procedures, the basic principles of fracture mechanics in this area and the studies done in Türkiye will be discussed in the following chapters. Besides, structural integrity processes and examples of current applications on civil commercial airplanes are given in the separate chapter. In addition, a special study was held on a high maneuverability type aircraft. The aim of the study is to develop wing root area load parameters from the flight parameters and strain gage outputs. A data recording system recorded the selected flight parameters and strain gage outputs simultaneously. In this way two common methods using the flight spectrum development (strain recording and flight parameter recording) are combined in one step. These methods are the elements of force management (such as individual aircraft tracking and loads and environments spectra survey) procedures. During these studies, strain gage installations, strain gage calibration, flight test instrumentation on an advanced fighter, selection of parameters and regression analysis were performed first time in Türkiye. Information gained in this study is used on the T-37 durability and damage tolerance analysis project by the Turkish Air Force. Besides, these information will benefit from the 'flight test instrumentation' project, being coordinated by the Turkish Ministry of Defense. Keywords : Aircraft Structure, Structural Integrity, Force Management, Data Recording, Fatigue, Load Spectrum, Individual Aircraft Tracking, Parametric Data Analysis.