Jet uçağı ile taşınan bir faydalı yükün yapısal cevap kestirimi
Structural response predicton of a payload carried by a jet fighter
- Tez No: 692614
- Danışmanlar: PROF. DR. ERDEM ACAR, DOÇ. DR. MEHMET BÜLENT ÖZER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Aeronautical Engineering, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 250
Özet
Jet uçağı ile taşınan bir faydalı yükün cevap kestirimi için geleneksel olarak askeri şartnameler kullanılmakta, frekans ve genlikler hesaplanmaktadır. Bu tez çalışmasında jet uçağı ile taşınan bir faydalı yükün içerisinde bulunan ekipmanların yapısal cevabının yapay sinir ağları (YSA) kullanılarak incelenmesi ve tahmin edilmesi amaçlanmıştır. YSA modellerinin oluşturulması için, üzerinde güdüm kiti bulunan, kütlesel ve geometrik özellikleri Mark-83 harp başlığı ile aynı olan temsili bir yapıdan gerçek uçuş koşullarında veri toplanmıştır. Uçak hızı ve uçuş irtifası değiştirilmesi ile elde edilen yetmiş beş farklı uçuş koşulunda toplanan veriler ile YSA eğitilmiş, bunlardan bağımsız olarak seçilen sekiz uçuş durumunda ise performansı test edilmiştir. Yapısal cevaplar faydalı yük içerisine yerleştirilen ivmeölçerden veri toplama sistemi aracılığı toplanmış, ivme güç spektrumu yoğunlukları (İGSY) olarak frekans tabanına dönüştürülmüştür. Ölçümlerden maksimum yapısal cevap tahmini elde etmek için tolerans limitleri kullanılmıştır. Maksimum cevap elde etmek için tanınmış tolerans limitlerinden ayrı olarak, üçüncü derece normal ve logaritmik polinom dönüşümü de literatürde ilk kez bu çalışmada yapısal cevap kestirimi için kullanılmış ve bunların performansı diğer tolerans limitleri ile karşılaştırılmıştır. Tolerans limitleri kullanılarak elde edilmiş yapısal cevap tahminleri frekans alanında askeri şartname ve deneysel sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Bu yüklerin yapısal parça tasarımı üzerindeki etkisini göstermek için bir vaka örneği çalışması yapılmıştır. Yapısal tasarımda kullanılacak yükler üç-sigma kuralı ile 20-300 Hz frekans bandı aralığında hesaplanmıştır. Bir destek parçası üç farklı yük durumu için VRAND GENESIS yapısal eniyileme paket programı kullanılarak tasarlanmıştır. YSA tahmini ve test sonucu yapısal cevap verilerinden türetilmiş yükler kullanılarak yapılan eniyileme sonucu elde edilen destek parçası tasarımının, askeri şartname kullanılarak elde edilen tasarıma göre daha hafif olduğu ve aynı zamanda istenilen emniyet faktörü isterini de sağladığı tespit edilmiştir. Sonuç olarak, faydalı yük içerisinde bulunan ekipmanların yapısal cevaplarının tez kapsamında geliştirilen yaklaşım ile yüksek doğruluk seviyesinde tahmin edildiği görülmüştür. Askeri şartnamenin önerdiği cevap spektrumunun korunumlu olduğu ortaya çıkmıştır. Tolerans limiti tahminlerinin, askeri şartnameye göre daha doğru olduğu gözlenmiştir. Normal ve dağılımdan bağımsız tolerans limiti kullanılarak yapılan tahminlerin özellikle düşük frekans performansının diğer tolerans limitlerine göre daha iyi olduğu anlaşılmıştır. Üçüncü derece normal ve logaritmik polinom dönüşümü kullanılarak yapılan tahminler normal kestirim limiti ve zarf limitine göre daha iyi sonuç vermiştir. Bu tez ile önerilen yaklaşımın jet uçağı dış istasyonu ile taşınan faydalı yük içerisindeki ekipmanın yapısal cevap tahmininde iyi çalıştığı görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Military specifications are traditionally used to calculate the structural response of a payload carried externally by jet type aircraft both frequency and amplitude. The purpose of this thesis is investigation and prediction of structural response of equipment mounted in payload by using artificial neural networks (ANN). A representative payload which is similar to the Mark-83 warhead with guidance units in terms of mass and geometry is used to construct ANN models in real flight conditions. Seventy-five different flight conditions in terms of Mach number and flight altitude are used to train the ANN for low and high frequency components as military specification proposal. Also, 8 flight conditions apart from the training set of flight conditions are used to test the approach. Structural responses are collected with accelerometers mounted in payload by the data storage system. In signal processing, structural response is expressed as acceleration power spectral density (PSD) functions in the frequency domain. Procedures to predict the maximum response from measurements are determined with statistical limits in the literature. Besides the well known limits in the literature, third order polynomial normal and logarithmic transform are used to predict the structural response first time in this study and the performance of the different limits are compared. Structural response predictions with tolerance limit in frequency domain are compared with military specification and experimental results. A structural design case study is performed using ANN prediction, military specification and experimental data to demonstrate the loads magnitude difference. Loads for structural design are calculated with random loads using PSD data. Three sigma rule is considered between 20-300 Hz frequency bands. A support structure is optimized for three different loads by VRAND GENESIS tool. Supports designed based on experimental and predicted loads are observed to be lighter than the support designed according to the specification. As a result, it has been found that the developed approach in this thesis can be used in response prediction of a payload. The military specification response spectrum is conservative. Tolerance limit prediction performance is better than military specification. Distribution free and normal tolerance limits predicted low frequency acceleration spectral density magnitudes more accurately. Their prediction performances were better than those of the other tolerance limits and that of the military specification. Third order polynomial transform predictions are found to be reasonable with respect to normal prediction limit and envelope approach. The response prediction approach proposed in this thesis works well for payload carried externally by jet fighter.
Benzer Tezler
- Türkiye'de sivil havacılığın gelişimi ve THY
The development of civil aviation in Turkey and Turkish Airlines
ABDULLAH NERGİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Sivil HavacılıkMarmara Üniversitesiİktisat Bölümü
YRD. DOÇ. DR. MURAT KORALTÜRK
- Jet uçağı motoru işlemlerinde pilot hatalarının değerlendirilmesi için yeni hibrit bir yaklaşım
A new hybrid approach for the assessment of pilot errors in jet aircraft engine operations
HAMİ KARAGÖL
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Sivil HavacılıkEskişehir Teknik ÜniversitesiPilotaj Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EBRU YAZGAN
PROF. DR. ELİF KILIÇ DELİCE
- Ulusal havacılık sanayiinde uçak üretimine yönelik teknoloji yönetim esaslarının belirlenmesi ve bir model önerisi
Başlık çevirisi yok
KEMAL KAYA
Doktora
Türkçe
1998
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. C. RUHİ KAYKAYOĞLU
- F-16 jet uçağı için açık model izleme tabanlı boylamsal kontrolör tasarımı ve hücum açısı kestirimi
Explicit model following based longitudinal controller design and angle of attack estimation for F-16 jet aircraft
GÜLŞAH KESGİN ERTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İLKER ÜSTOĞLU
- System identification and machine learning in air vehicle modeling
Makine öğrenmesi ile bir hava aracının sistem tanımlaması
OZAN NESİM ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Havacılık ve Uzay MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiAviyonik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞEREF NACİ ENGİN