Hava taşıtlarında topoloji optimizasyonu ile ağırlık azaltımı

Uçaklarda en önemli parametrelerden birisi ağırlıktır. Uçaklar kendilerinden beklenen görevleri ve kabiliyetleri gerçekleştirebilmesi için yeterince hafif aynı zamanda karşılaştıkları yüklemelere karşı yapısal olarak dayanıklı olmalıdır. Eskiden beri daha hafif uçak tasarımları yapmak için farklı metodolojiler denenmiştir. Topoloji optimizasyonu ise son zamanlarda havacılık sektöründe tercih edilen bir ağırlık azaltımı yöntemi haline gelmiştir. Yapıya dayanım olarak yeteri kadar yarar sağlamayan malzemenin yapıdan çıkarılmasıyla daha hafif tasarımlar elde edilir. Bu çalışmada, Cessna 172 uçağının kanat bölgesinde topoloji optimizasyonu ile ağırlık azaltımı yapılmıştır. Kanat yapısının topoloji optimizasyonu aşamasından önce ilk ağırlığı ve üzerine etki eden kuvvetler analitik olarak hesaplanmıştır. Kanat yapısının gerçek hayattaki ağırlığı esas alınarak, optimizasyon öncesi halinin sonlu elemanlar modeli oluşturularak yapısal açıdan dayanımına kontrol edilmiştir. Oluşturulan sonlu elemanlar modelinin doğrulama analizleri yapılarak topoloji optimizasyonu öncesi geçerli bir model elde edilmiştir. Topoloji optimizasyonunda, 3 boyutlu ve 2 boyutlu yapılara iki farklı topoloji optimizasyonu uygulanmıştır. Bu yapılarda, optimizasyon için tasarım alanları ve kısıtlamalar belirlenerek ağırlık azaltımı sağlanmıştır. Topoloji optimizasyon sonucu elde edilen yapı, kırıma uğramaması için statik açıdan tekrar değerlendirilmiştir.