Karbon fiber takviyeli polimerin kuş çarpmasına karşı performans analizi

Motorlu uçuşun icadından bu yana havacılık güvenliği, dünya genelinde önemli bir risk oluşturan kuş çarpmalarından etkilenmeye devam etmektedir. Havacılık endüstrisi, uçak bileşenlerinin hizmet ömrünü artırırken aynı zamanda maliyet ve ağırlık açısından avantaj sağlamayı hedefleyerek, yüksek özgül mukavemet, üstün korozyon direnci ve gelişmiş yorulma dayanımı gibi nitelikler sunan kompozit malzemelere yönelmektedir. Bu çalışmanın temel amacı, yüksek hızlı kuş çarpmalarının kompozit kanat ön kenarı üzerindeki yapısal etkilerini araştırmaktır. Kuş ve kompozit malzeme modelleri, sırasıyla titanyum ve karbon fiber takviyeli kompozit plakalarla ilgili literatürde yer alan deneysel verilerle doğrulanmıştır. Sayısal analizler, birim deformasyon sonuçlarını doğru bir şekilde tahmin etti. Doğrulama çalışmalarının ardından, skin (dış yüzey) için M40J kompozit malzeme kullanılarak bir kanat ön kenarı yapısı tasarlanmıştır. Bu yapı üzerinde farklı kuş kütleleriyle çarpma simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, kuşun boyutu ve kütlesi arttıkça kompozit kabukta meydana gelen yapısal hasarın da daha şiddetli hâle geldiğini ortaya koymuştur. Ayrıca, farklı çarpma açılarının etkileri analiz edilmiş ve sapma ekseni boyunca çarpma açısının azalması yapısal hasarın azaldığını gösterirken, yunuslama ekseni boyunca açılı çarpmaların daha ciddi hasarlara yol açtığı gözlemlenmiştir. Ayrıca, farklı özel lamine istifleme dizilimlerinin yapısal performans üzerindeki etkisi değerlendirilmiştir. Bu kapsamda çapraz laminat, açılı laminat, anti-simetrik ve simetrik dizilimlere sahip M40J kompozit yapılar analiz edilerek karşılaştırılmıştır. Sonuçlar, çapraz laminatın en zayıf performansı sergilediğini; ara elyaf açılarına sahip açılı laminatların ve simetrik yapılandırılmış dizilimlerin ise üstün darbe direncine sahip olduğunu ortaya koymuştur. Bu bulgular, kompozit yapısal tasarımda istifleme dizisinin kritik rolünü vurgulamakta ve hafif fakat dayanıklı çözümler geliştirebilmek için elyaf yöneliminin optimize edilmesinin önemini ortaya koymaktadır.