Helikopter transmisyon dişlilerinin kafes tabanlı tasarımı ve titreşim davranışlarının incelenmesi
Lattice-based design of helicopter transmissions and investigation of their vibration behavior
- Tez No: 940907
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HARUN GÖKÇE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Uçak Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Aeronautical Engineering, Aeronautical Engineering, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Endüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzde helikopterlerde titreşimler, sistemin çalışma prensibinin doğal bir sonucu olarak sürekli varlığını sürdüren bir olgudur. Bu titreşimlerin başlıca kaynakları rotor sistemleri transmisyon sistemleri ve aerodinamik kuvvetler olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu çalışma, helikopter transmisyon sistemlerinde kullanılan dişli gövdelerinin titreşim performansını analiz etmek amacıyla gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda, Gyroid, Diamond, Schwarz ve dolu geometrilerde dişliler tasarlanmış ve bu dişlilerin titreşim davranışları, eklemeli imalat yöntemi ile üretilen prototipler üzerinden deneysel olarak incelenmiştir. Çalışmada, dişlilerin titreşim performansları, ivmeölçer sensörü ile ölçülmüş ve FFT, RMS ve zarf analizi yöntemleri uygulanarak değerlendirilmiştir. Kafes yapıları, çok katmanlı hücresel geometrileri sayesinde titreşim yayılımını sınırlandırma potansiyeline sahiptir. Bu çalışmada, Gyroid, Diamond ve Schwarz yapıları belirli parametreler dahilinde tasarlanmış ve üretilmiştir. Yapısal analiz aşamasında, bu yapılar üzerinde gerilme dağılımları incelenmiş ve TPMS yapılarının mekanik dayanımları karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, Gyroid yapısı 12,56 MPa ile en yüksek gerilme konsantrasyonuna sahip olurken, Schwarz yapısı 3,46 MPa ile en düşük gerilme değerini göstermiştir. Titreşim analizlerinde, sensörden elde edilen veriler üzerinden RMS ve FFT sonuçları karşılaştırılmıştır. X ekseninde Gyroid yapısı 1,45 m/s² ile en düşük RMS değerini üretirken, Schwarz yapısı 2,08 m/s² ile en yüksek titreşim enerjisini ortaya koymuştur. Z ekseninde ise Gyroid yapısı 2,61 m/s² RMS değeri ile en düşük titreşim karakteristiğini sergilemiştir. Bu çalışma, kafes yapılarının titreşim sönümleme kapasitelerini inceleyerek helikopter transmisyon sistemlerinde kullanılan dişlilerin tasarımında potansiyel iyileştirme alanlarını belirlemeyi amaçlamaktadır. Ancak, kafes tabanlı dişli gövdelerinin havacılık uygulamalarında kullanımı için mevcut sertifikasyon süreçleri, havacılık standartlarına uyum sağlama gereklilikleri nedeniyle önemli bir kısıt oluşturmakta olup, bu durum uygulamaya geçiş sürecinde kapsamlı deneysel çalışmaların yapılmasını zorunlu kılmaktadır.
Özet (Çeviri)
Vibrations in helicopters are an ever-present phenomenon, inherently resulting from the system's operational principles. The primary sources of these vibrations include rotor systems, transmission assemblies, and aerodynamic forces. This study investigates the vibration performance of gear housings employed in helicopter transmission systems. Accordingly, gears with Gyroid, Diamond, Schwarz, and solid geometries were designed and fabricated using additive manufacturing techniques. The vibration behaviors of these prototypes were experimentally analyzed. Accelerometer sensors were used to capture the dynamic response, and the collected data were evaluated using Fast Fourier Transform (FFT), Root Mean Square (RMS), and envelope analysis methods.Lattice structures—owing to their multi-layered cellular topologies—exhibit the potential to restrict the propagation of vibrational energy. In this study, Gyroid, Diamond, and Schwarz structures were designed within defined parameters and subsequently manufactured. During the structural analysis phase, stress distributions across the geometries were examined, and the mechanical strengths of the TPMS (Triply Periodic Minimal Surface) structures were comparatively assessed. The results revealed that the Gyroid structure exhibited the highest stress concentration at 12.56 MPa, whereas the Schwarz structure demonstrated the lowest stress value at 3.46 MPa.With respect to the vibration analysis, RMS and FFT outcomes were compared using the sensor-derived data. On the X-axis, the Gyroid structure yielded the lowest RMS value at 1.45 m/s², while the Schwarz geometry produced the highest vibration magnitude at 2.08 m/s². On the Z-axis, the Gyroid configuration exhibited the lowest vibrational response with an RMS value of 2.61 m/s². This study aims to identify potential design improvements for transmission gears in helicopters by evaluating the vibration attenuation capabilities of lattice-based structures. Nevertheless, the integration of such lattice gear housings into aerospace applications remains constrained by existing certification requirements. Compliance with stringent aviation standards necessitates extensive experimental validation during the transition toward practical implementation
Benzer Tezler
- Modifications of wakes from bluff bodies: inviscid and viscous discrete vortex methods
Başlık çevirisi yok
ALPAY YILMAZ
- Havacılık endüstrisinde kullanılan elyaf takviyeli plastik malzemeler ve yorulma davranışları
Fiber reinforced plastic materials used in aircraft industry and their fatigue behaviors
HÜNKAR URFALIOĞLU
- Helikopter pervanelerinin lineer ve nonlineer titreşimlerinin kombine sonlu elemanlar-transfer matrisi tekniği ile incelenmesi
A Study on linear and non-linear vibrations of helicopter rotor blades by using the combined finite element-transfer matrix method
CÜNEYT KENGER
