Static and dynamic aeroelastic analysis of a very light aircraft
Çok hafif bir uçağın statik ve dinamik aeroelastik analizleri
- Tez No: 695699
- Danışmanlar: PROF. DR. ALTAN KAYRAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- 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: 108
Özet
Uçak tasarım süreçlerinde, uçağın operasyonel kapsamı içinde aeroelastik olarak stabil olduğunun gösterilmesi gerekir. Bu tez, çok hafif bir uçağın statik aeroelastik, çırpınma ve rüzgar tepkisi analizine genel bir bakış sunar. Aeroelastik modelleme ve analiz için MSC.FlightLoads ve MSC.Nastran kullanılır. İncelenen hava aracının aeroelastik analizinde kullanılacak yöntemler, AGARD 445.6 kanadında test edilmiş olup, literatür ile uyumlu sonuçlar elde edilmiştir. Aerodinamik çözümün iyileştirilmesi, farklı aerodinamik modelleme ve aero-yapı birleştirme yaklaşımlarının incelenmesi gibi aeroelastik model düzeltmeleri uygulanmaktadır. Aerodinamik hesaplamalar, Nastran tarafından ses altı akışlar için kullanılan aerodinamik teori olan Doublet-Lattice Metodu'na (DLM) dayanmaktadır. Aerodinamik çözüm, ilk akıma aşağı doğru sapma ekleme yoluyla, kamber ve kanadın geliş açısı dahil edilerek iyileştirilir. DLM metoduna dayanan yükler, hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) analizinden elde edilen yükler ile karşılaştırılmış ve DLM düzeltmesinin statik aeroelastisite çıktıları üzerindeki etkileri tartışılmıştır. Dinamik aeroelastik stabilite analizi ile uçuş zarfı içerisinde herhangi bir çırpınma sorununun olmadığı gösterilmiştir. Farklı kanatçık dönüş sertliği için çırpınma çözümleri sunulmaktadır. Son olarak, uçağın 1-kosinüs profilindeki ani rüzgara karşı dikey ivme tepkisi ve iç yapısal tepkisi analiz edilir. Seyir hızı koşulunda karşılaşılan ani rüzgarın, limit manevra yük faktörlerinden daha yüksek bir dikey hızlanma tepkisi ile sonuçlandığı gösterilmiştir. Ayrıca, farklı sağanak rüzgar gradyan uzunlukları için rüzgar hızının büyüklüğü ayarlanarak dinamik tepki analizleri tekrar edilmiştir. CS-VLA [1] tarafından gerekli görülen tek rüzgar gradyan uzunluğu için bulunanlardan bir miktar daha yüksek tepkiler, daha kısa bir gradyan uzunluğunda tespit edilmiştir. Dinamik tepki analizi, uçağın tepkisinin kısa sürede sönümlendiğini ve modelin dinamik olarak kararlı bir davranış gösterdiğini ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
Aircraft design processes need to ensure that the aircraft is aeroelastically stable within its operational envelope. This thesis presents an overview of the static aeroelastic, flutter and gust response analysis of a very light aircraft. MSC.FlightLoads and MSC.Nastran are used for aeroelastic modeling and analysis. The methods to be used in the aeroelastic analysis of the VLA are tested on the AGARD 445.6 wing, and the results are in good agreement with the literature. Aeroelastic model corrections such as improvement of the aerodynamic solution, examining different aerodynamic modeling and aero-structure coupling approaches are implemented. Aerodynamic calculations are based on the Doublet-Lattice Method (DLM), which is the aerodynamic theory employed by Nastran for subsonic flows. The aerodynamic solution is improved by including the camber and the angle of incidence of the wing through the addition of an initial downwash. DLM-based loads are compared with loads obtained from computational fluid dynamics (CFD) analysis. The effects of DLM correction on the static aeroelasticity outputs are discussed. It is revealed by dynamic aeroelastic stability analysis that there is no flutter issue within the flight envelope. Matched point flutter solutions for various aileron stiffness are presented. Finally, the vertical acceleration response of the vehicle and internal structural response to the 1-cosine gust are analyzed. It is shown that the gust encountered at the cruise speed condition results in a higher vertical acceleration response than the limit maneuver load factors. Furthermore, tuned gust response analysis is conducted by tuning the gust velocity for different gust gradient lengths. Slightly higher responses than those found for the single gust gradient length required by CS-VLA [1] are captured at a shorter gradient length. Dynamic response analysis reveals that the response of the aircraft dies out in a short time and the model shows a dynamically stable behavior.
Benzer Tezler
- Jig shape optimization for desired shape of a high-altitudelong-endurance class unmanned aerial vehicle underaeroelastic effects
Hale sınıfı bir ınsansız hava aracının aeroelastik etkileraltında hedeflenen şekle ulaşmak için jig şeklioptimizasyonu
AKIN ATEŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiHesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELİKE NİKBAY
- Vibration and flutter analysis of fluid loaded plates
Akışkan yüklü eğimli plakların titreşim ve flater analizi
ABDURRAHMAN ŞEREF CAN
- Dynamic instability of a slender flexible aerospace vehicle
Narin esnek bir uzay aracının dinamik kararsızlığı
MELAHAT CİHAN
Doktora
İngilizce
2017
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN ORHAN KAYA
- Development of a closely coupled approach for solution of static and dynamic aeroelastic problems
Statik ve dinamik aeroelastik problemlerin çözümü için sıkı bağlı yaklaşım metodu geliştirme
ERKUT BAŞKUT
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALTAN KAYRAN
YRD. DOÇ. DR. GÜÇLÜ SEBER
- Dynamic and aeroelastic analysis of a wind turbine blade modeled as a thin-walled composite beam
İnce cidarlı birleşik kiriş olarak tasarlanan bir rüzgâr türbini palasının dinamik ve aeroelastik çözümlemeleri
SERHAT YILMAZ
Doktora
İngilizce
2018
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN ORHAN KAYA