Uçak kanopisi ve yapısallarının kuş çarpması tehdidine karşı tasarım optimizasyonu

Havacılıkta kuş çarpması tehdidi önemli bir problem haline gelmiştir. Kuş çarpmaları ciddi maliyet ve can kayıplarına sebep olabilmektedir. Uçak yapılarının kuş çarpması kazalarından hasar almadan kurtulabilmeleri için ilgili yönetmeliklere göre testler ve bilgisayar ortamında sonlu elemanlar analizleri yapılmaktadır. Ayrıca uçak yapılarının dayanıklı olmasının yanı sıra hafif olması da uçuş performasını ve maliyet açısından önemlidir. Bu çalışmada milli muharip uçağı yapılarının kuş çarpmasına karşı tasarım optimizasyonu yapılmıştır. Öncelikle kuş sonlu elemanlar modeli literatürde bulunan testlerle karşılaştırılmıştır. Kuş SPH yöntemiyle modellenmiş ve çarpışma sırasındaki davranışı testlerle tutarlılık göstermiştir. Ardından uçak yapılarına kuş çarpması analizleri için literatür taraması yapılmıştır. Milli muharip uçağı yapıları için kuş çarpması testleri planlanmıştır. Testler Roketsan'ın hava tabancası test sisteminde gerçekleştirilmiştir. Testlerde kullanılmak üzere yapay jelatin kuş modelleri üretilmiştir. Testleri yapılacak olan milli muharip uçağı yapılarının belirlenebilmesi için öncelikle test koşullarına uygun sonlu elemanlar modelleri oluşturulmuştur. Milli muharpi uçağı kanopisi için polikarbonat (PC) ve gerdirilmiş akrilik (stretched polymethyl methacrylate, SPMMA) malzemeleri bir termoplastik poliüretan (TPU) yapıştırıcı ile katmanlı hale getirilmiştir. PC ve SPMMA malzemelerinin modellenebilmesi için gerinme hızı oranına ve sıcaklığa bağlı olarak dayanım ve hasar çıktısı verebilen Johnson Cook malzeme modeli seçilmiştir. Kanopiye kuş çarpması test koşulları için oluşturulmuş sonlu elemanlar modelinde öncelikle ağ yakınsama çalışması yapılmıştır. Ardından çarpışma başarımı sağlayan en hafif yapı araştırılmıştır. Bunun için latin hiperküp örnekleme (latin hypercube sampling, LHS) yöntemiyle bir veri seti hazırlanmış ve çarpışma sonucunu tahmin edebilen bir destek vektör mekanizması (support vector machine, SVM) modeli oluşturulmuştur. Bu matematiksel model sayesinde genetik algoritma kullanılarak optimizasyon yapılmış ve en hafif tasarım belirlenmiştir. Benzer olarak kompozit yapılar için öncelikle sonlu elemanlar modeli oluşturulmuş ve ağ yakınsama çalışması yapılarak literatürde bulunan bir kompozit hücum kenarına kuş çarpması testleriyle doğrulanmıştır. Ardından test koşullarında kuş çarpmasına karşı dayanıklı en hafif kompozit plaka analizlerle belirlenmiştir. Türk Havacılık ve Uzay Sanayii A.Ş. (TUSAŞ) tarafından temin edilen kanopi ve kompozit plakalara kuş çarpması testleri gerçekleştirilmiştir. Testler sonucunda plakalar çarpışma başarımı göstermiştir ve sonlu elemanlar modeli test sonuçlarıyla tutarlılık sağlamıştır.