Structural optimization of composite helicopter rotor blades
Kompozit helikopter rotor pallerinin yapısal optimizasyonu
- Tez No: 507197
- Danışmanlar: PROF. DR. ALTAN KAYRAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 142
Özet
Helikopter rotor palleri ile ilgili çeşitli kısıtlamalara maruza kalan ağırlık minimizasyonu için fonksiyonel bölgesi değişmeyen aerodinamik yüzeye ve sabit burulma oranına sahip olan helikopter pallerinin yapısal optimizasyonu icra edilir. Genetik algoritma tabanlı optimizasyon sadece pallerin fonksiyonel bölgesi için yapılır. Tasarım değişkenleri; spardaki tek yönlü S-glass tabakalarının sayısı, spar duvarının hücum kenara göre konumu, burun kütlesinin çapı ve pal doğrultusundaki tek istasyonda gerçekleşen spardaki kompozit kat azalma pozisyonu olarak alınır. Yapısal optimizasyonun kısıtlamaları; palin fonksiyonel bölgesinin kritik bölümlerindeki maksimum gerinim, hatve ekseni ile kütle merkezi, kesme merkezi ve nötr eksen aralarındaki mesafeler ve doğal frekans sınırlarıdır. Optimizasyon, askıda uçan bir helikopter pali için kademeli olarak yapılır ve palin kesit analizi, Variational Asymptotic Beam Section (VABS) metodu ile gerçekleştirilir. Palin yükleri ve doğal frekansları, çoklu gövdeli simülasyon aracı Dymore tarafından hesaplanır. Dymore tarafından hesaplanan ilk pal kesit yükleri sabit tutulur ve optimizasyon işlemi sırasındaki herhangi bir tasarım iterasyonunda güncellenmezler. Optimize edilmiş pal özellikleri için, pal frekans ayarlaması, pale eklenen yığılı kütle ile yapılır ve pal kesit yükleri Dymore tarafından tekrar hesaplanır ve bir başka optimizasyon, optimizasyon işleminin herhangi bir tasarım yinelemesinde, kesit yüklerini sabit tutarak tekrar gerçekleştirilir. Yük hesaplama, pal frekansı ayarlama ve optimizasyon döngüsü, Dymore tarafından hesaplanan kesit yüklerinin, tüm pal optimizasyonunu tamamlamak için öngörülen bir tolerans dahilinde değişmediği sürece tekrarlanır. Bu yaklaşımla, Dymore tarafından gerçekleştirilen ve zaman harcatan kesitsel yük hesaplama süreci ortadan kaldırılmıştır. Çalışmanın sonuçları, referans pal tasarımına göre palin fonksiyonel bölgesinde %16,55 oranında kütle azalmasının sağlanabileceğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Structural optimization of a helicopter rotor blade with uniform aerodynamic surface and twist at the functional region is performed for weight minimization subject to various constraints relevant to helicopter rotor blades. The genetic algorithm based optimization is performed only for the functional region of the blade. Design variables are taken as the number of unidirectional S-glass layers in the spar cap, position of the spar web with respect to the leading edge, nose mass diameter and position of the single spanwise ply-drop-off. Constraints of the structural optimization are defined as maximum strain in the critical sections of the blade in the functional region, relative distances between the feathering axis, mass center, shear center and the neutral axis and natural frequency limits. Optimization is performed in a stepwise fashion for the hover condition and the sectional analysis of the blade is performed by Variational Asymptotic Beam Section (VABS) method. Loads and natural frequencies of the blade are calculated by the multibody simulation tool Dymore. The initial sectional blade loads calculated by Dymore are kept constant and they are not updated in any design iteration during the optimization process. For the optimized blade properties, blade tuning is done by lumped mass attachment to the blade and the sectional blade loads are calculated again by Dymore and another optimization is performed again by keeping the sectional loads as constant in any design iteration of optimization process. Load calculation, blade tuning and optimization cycle is repeated until the sectional loads calculated by Dymore do not change within a prescribed tolerance to complete full blade optimization. With this approach, the time consuming sectional load calculation process by Dymore is eliminated. The results of the study showed that 16.55% mass reduction could be achieved in the functional region of the blade with respect to the baseline design.
Benzer Tezler
- A multi-disciplinary design approach for conceptual sizing of advanced rotor blades
Gelişmiş rotor palalarının kavramsal boyutlandırması için çok disiplinli tasarım yaklaşımı
HASAN İBAÇOĞLU
Doktora
İngilizce
2022
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYTAÇ ARIKOĞLU
- Helikopter rotor palinin performans optimizasyonu
Performance optimization of helicopter rotor blade
HACER ARIOL TAYMAZ
Doktora
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiAfyon Kocatepe ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHAMMET YÜRÜSOY
- Esnek pala optimum yapı tasarımı
Optimum structural design of a flexible rotor blade
SEDAT SÜSLER
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜLEYMAN TOLUN
- Structural optimization of composite and aluminum horizontal tail plane of a helicopter
Kompozit ve alüminyum bir helikopter yatay kuyruk kanadının yapısal optimizasyonu
BERTAN ARPACIOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALTAN KAYRAN
- Deformation behavior of thin walled structures filled with auxetic and non-auxetic core materials
Ökzetik ve ökzetik olmayan dolgu malzemeli ince cidarlı yapıların deformasyon davranışı
FATİH USTA
Doktora
İngilizce
2021
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
PROF. DR. FABRIZIO SCARPA