Uçak kanadındaki kompozit rib parçanın sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak ağırlık optimizasyonu uygulaması

Bu çalışmada uçak kanatlarında kullanılan ve temel yapısal parçalardan birisi olan kompozit rib parçaların ağırlık optimizasyonu ve ağırlık azaltma prosedürü üzerine çalışılmıştır. Kompozit rib parçanın üzerinde yapılan çalışmada katman sayısı, kalınlık ve kompozit katman dizilimi optimize edilerek, optimal ağırlıktaki tasarım elde edilmiştir. Elde edilmiş bu optimize tasarım ile birlikte uçak kanadının temel yapısal analizleri tekrarlanmış ve optimal tasarımın verimliliği gözlemlenmiştir. Bu çalışma kapsamında çoğu uçak kanadı tasarımında kullanılan temel tasarım yöntemleri ve varsayımları kullanılarak bir uçak kanadı modeli oluşturulmuştur. Literatürdeki benzer çalışmalarda kullanılan modellerinin kaba geometrik ölçülerinden faydalanılarak kanat modeli boyutlandırılmış ve bu dış geometrinin üzerine temel yapısal parçalar konumlandırılmıştır. Analizler ve optimizasyon çalışmaları tasarlanan bu prototip uçak kanadı üzerinde gerçekleştirilmiştir. Tam uçak kanat modeli elde edildikten sonra sonlu elemanlar modeli oluşturularak belirlenen bir uçuş koşulu sırasında kanat yapısal elemanlarının maruz kalacağı yük dağılımı hesaplanmıştır. Elde edilen bu yük dağılımı kullanılarak tasarım aşamasında rib parçalarına verilen başlangıç kalınlıkları optimize edilmiştir. Optimizasyon aşamasında sonlu elemanlar modelinden elde edilen yükler kullanılarak önceden belirlenmiş her bir bölge için güvenlik katsayısı hesaplanmış ve bölgesel olarak gereğinden fazla kalın tasarlanmış bölgelerde ağırlık azaltma çalışması yapılmıştır. Bu metod HyperSizer programı kullanılarak uygulanmıştır. Bahsi geçen optimizasyon yöntemini kullanılarak optimal katman sayısı ve katman dizilimi elde edilmiş, gereğinden kalın tasarlanmış yapılar optimize edilmiş ve böylece ağırlık azaltımı sağlanmıştır. Sonuç olarak, düzenli kalınlık dağılımına sahip rib tasarımına göre daha hafif ve benzer mukavemet değerlerine sahip bir rib modeli elde edilmiştir. Bu çalışma kapsamında önerilen yöntem, tasarım sürecinin başında uçağın temel ağırlık analizi çalışmaları esnasında oldukça kullanışlıdır.