Karayel insansız hava aracının statik ve dinamik analizleri

Tezde öncelikle insansız hava araçlarının 2. Dünya Savaşı'dan günümüze kadar olan dönemdeki gelişimi, kulanıldığı alanlar ve insansız hava araçları örnekleri gibi bilgileri içeren kısa tarihçesi anlatılmıştır. Sonraki bölümlerde ise Vestel Savunma Sanayii'nin(VSS) geliştirmekte olduğu Karayel adlı insansız hava aracının; tanıtımı, sonlu elemanlar modelinin oluşturulması, yükleme ve sınır koşullarının uygulanması, statik ve dinamik analizlerinin yapılışı ve elde edilen sonuçları açıklanmıştır. Karayel'in sonlu elemanlar modeli oluşturulurken kullanılan programlar MSC Nastran/Patran 2010'dur. Aracın sonlu elemanlar modeli oluşturulurken bazı hususlara dikkat edilmiştir. SEM'ni oluşturan elemanların çoğunluğu 2 boyutlu dörtgen elemanlardır. Oluşturulan dörtgen elemanlar, 4 adet kıstasa göre oluşturulmuştur. Bunlar; açıklık oranı(aspect ratio), eleman çarpılması(element warping), yamukluk(skew), sivrilme(taper)'dir. Analiz sürelerini kısaltmak için ise rib'lerin ve frame'lerin flanş'ları bir boyutlu beam eleman olarak modellenmiştir. Ayrıca aracın yapısal olarak dayanımı olmayan parçaları ise sıfır boyutlu kütle elemanlar olarak modellenmiştir. Araçta metalik ve kompozit malzemeler kullanılmıştır. Ancak sınai mülkiyet haklarından ötürü malzeme özellikleri ve katman bilgileri paylaşılmayacaktır. Bu tezde, Karayel aracının yükleme koşullarından 2 tane farklı kritik koşul ele alınmıştır. Her koşul için uygulanacak olan basınç yükleri, Vestel Savunma Sanayii tarafından hesaplanmış, hesaplanan basınç yükleri sonlu eleman modelindeki ilgili elmanlar ile ilişkilendirilmiştir. SEM oluşturulduktan sonra modelin düzgün çalıştığını kontrol edebilmek için birtakım test analizleri yapılmıştır. Yapılan test analizlerinden model başarıyla geçmiştir. Test analizlerinden sonra ilk olarak aracın modal analizi yapılmıştır. Yapılan modal analiz sonucunda aracın normal modlarının olduğu frekanslar ile araçtaki titreşim kaynağı olan yapıların frekanslarının farklı olduğu görülmüştür. Bu sayede araçta rezonans olmayacağı anlaşılmıştır. Daha sonra aracın statik analizleri yapılmıştır. Yapılan statik analiz sonucunda elde edilen gerilme değerleri, ilgili izotropik malzemelerin dayanım değerleri ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda izotropik malzemeden yapılan yapılarda herhangi bir göçmenin (failure) olmayacağı anlaşılmıştır. Ancak aracın büyük bir bölümü kompozit yapıdır ve kompozit malzemenin dayanımlarının doğrudan gerilmeler ile karşılaştırılması yanlış değerlendirmelere yol açabilmektedir. Bu nedenle kompozit için yapılar beş ayrı göçme kriterine göre analiz edilerek tasarlanmıştır. Hesaplar Python 4.3.4'da yazılan kod vasıtasıyla yapılmıştır. Bu kod her bir kompozit eleman için beş ayrı göçme kriterini uygulayarak rezerv faktörünü (RF) hesaplamakta ve sonuçları "csv" dosyası olarak listelemektedir. Yapılan RF hesapları sonucunda aracın herhangi bir kompozit yapısında göçme olmadığı görülmüştür. Aracın kanadı VSS tarafından üretilmiş ve deplasman testi yapılmıştır. Yapılan testin yüklemesi Karayel sonlu elemanlar modelinde de uygulanmış ve elde edilen sonuçlar test ölçümleriyle karşılaştırılmıştır. Yapılan karşılaştırmalara göre test ve analiz değerlerinin oldukça yakın korelasyon gösterdiği görülmüştür. Yapılan tüm bu analiz ve testler sonucunda Karayel taktik insansız hava aracı karşılacağı yüklemeler karşısında herhangi bir göçmeye uğramayacağı görülmüştür. Ayrıca testler ile analiz sonuçlarının birbirlerine yakınlığı da aracın sonlu elemanlar modelinin düzgün çalıştığının ve sonlu elemanlar modeli oluşturulurken uyulan kriterlerin doğru olduğunun göstergesidir.