F-5 uçağı yapısalında kullanılabilecek Al-Li alaşımlar ve bir uygulama örneği

Yüksek malzeme özelliklerinin yanı sıra hafiflik ve düşük maliyet gibi malzeme özelliklerinin de çok önemli olduğu havacılık sektöründe, geleneksel Alüminyum-Bakır alaşımları bu kriterleri karşıladıkları için çok büyük ve önemli bir yere sahiptir. Uzun yıllardır kullanılan bu malzemeler sektörün taleplerini karşılayabileceğini kanıtlamış bir malzeme grubudur. Öte yandan uzun yıllardır geliştirilme aşamasında olan ve günümüzde önemli avantajlara sahip olan Alüminyum-Lityum (Al-Li) esaslı alaşımlar geleneksel alüminyum alaşımlarına önemli bir rakip ve alternatiftir. Lityumun en hafif metal element olmasının kazandırdığı ağırlık avantajı, yüksek mukavemet özellikleri ve kompozit malzemelere göre daha düşük maliyetleri bu alaşım grubunu sektörde cazip ve kompozitler yerine tercih sebebi haline getirmektedir. Bu tez kapsamında Al-Li alaşımlarının tarihçesinden başlayarak 3. nesil Al-Li alaşımlarının karşılaştırması yapılmış, 2099-T8E67 ve 2024-T6 alaşımlarının malzeme özellikleri detaylı olarak incelenmiş ve bu iki malzemenin karşılaştırması yapılmıştır. Bu karşılaştırma kapsamında F-5 savaş uçağının kanadında bulunan %21 spar kullanılmıştır. Spar ilk olarak Solidworks ile modellenmiş ve daha sonra bu spar üzerinde ANSYS programı ile "Sonlu Elemanlar Metodu" kullanılarak 2024-T6 ve 2099-T8E67 malzemeleri tanımlanarak statik yapısal, yorulma ve titreşim (modal) analizleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar paylaşılmış ve son bölümde değerlendirmeler yapılarak önerilerde bulunulmuştur. Yapılan analizler neticesinde 2099 alaşımının 2024 alaşımı yerine F-5 kanat sparında kullanılabilecek gerekli dayanım özelliklerine sahip, iyi bir alternatif olarak değerlendirilebilecek potansiyele sahip olduğu görülmüştür.