Modeling and design optimization of a two stage oleo-pneumatic landing gear
İki kademeli oleo-pnömatik bir iniş takımının modellemesi ve tasarım optimizasyonu
- Tez No: 947118
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN ÇALIŞKAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Doğrusal olmayan dinamik sistemler ve yöntemler, Tasarım optimizasyonu, Nonlinear dynamical systems and methods, Design optimization
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, iki kademeli valf kontrollü sönümleme özelliğine sahip, salıngaç mekanizmalı bir helikopter iniş takımının performansını artırmaya yönelik bir optimizasyon yaklaşımı geliştirilmiştir. Dinamik sistem, Newton'un ikinci yasası ve hidrolik süreklilik ilkeleri kullanılarak birinci mertebeden diferansiyel denklemler sistemi olarak modellenmiş ve bir MATLAB çözücüsü olan ode15s() ile sayısal olarak çözülmüştür. Şok emici verimliliği, sistemin iniş enerjisini en düşük kuvvet ve strokla sönümleme kapasitesini temsil eden performans kriteri olarak tanımlanmış ve optimizasyonun amacı bu verimliliğin maksimize edilmesi olarak belirlenmiştir. Sayısal türev hesaplamaları içeren gradyan bazlı bir yöntemin yanı sıra, Convex Tepki Yüzeyi Modellemesi (Convex RSM) ve Genetik Algoritma olmak üzere üç farklı optimizasyon yöntemi karşılaştırılmıştır. Bulgular, tüm yöntemlerin iniş takımı verimliliğini önemli ölçüde artırabildiğini ve maksimum strok sınırlamasına uyum sağladığını göstermektedir. Genetik algoritma en yüksek verimliliği sağlarken, Convex RSM çok daha düşük hesaplama maliyetiyle rekabetçi sonuçlar elde etmiştir. Sayısal bariyer yöntemi ise en yüksek hesaplama maliyetine ve daha basit yapısına rağmen anlamlı iyileştirmeler sunmuştur. Bu çalışma, iniş takımı sistemlerinin verimliliğini artırmak için farklı optimizasyon yaklaşımlarının etkinliğini değerlendirerek literatüre katkı sunmakta ve benzer kara-kutu optimizasyon problemleri için yöntem seçiminde yol gösterici olabilecek bir temel oluşturmaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis presents a comprehensive investigation into the dynamic response optimization of a helicopter landing gear system equipped with a two-stage, valve-metered oleo-pneumatic shock absorber. The landing gear model is formulated as a system of first-order ordinary differential equations (ODEs), derived from Newton's second law and the continuity equation in the hydraulic chambers, and solved using MATLAB's stiff ODE solver ode15s(). A preliminary landing gear design is developed in accordance with aerospace standards for a 10-ton class helicopter, followed by a global sensitivity analysis using Sobol's method to identify the most influential design parameters. Three optimization algorithms—numerical barrier method with backtracking line-search, Convex Response Surface Methodology (Convex RSM), and a genetic algorithm—are employed to maximize shock absorber efficiency while ensuring compliance with stroke constraints. A comparative assessment of the resulting designs is conducted based on performance metrics and computational cost. The genetic algorithm yielded the most efficient design but with a considerable computational demand. In contrast, Convex RSM achieved competitive results with significantly reduced computational cost. The numerical barrier method, although rudimentary, demonstrated notable improvements but with the highest computational cost. The findings suggest that Convex RSM and the numerical barrier method hold promise for efficient black-box optimization. Future research directions including a multi-objective optimization framework to consider a range of landing attitudes, enhancing surrogate model fidelity while preserving convexity, and applying the methods to other complex engineering problems to assess their general applicability.
Benzer Tezler
- Eğitim uçağının iniş takımlarının esnek çoklu cisim dinamiği ile dayanımının incelenmesi
Evaluation of critical parameters in the design of a trainer aircraft landing gear
EVREN KÜPELİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
- Belirlenmiş mühendislik problemlerinin tasarımı, modellenmesi ve optimizasyonu için çoklu-stokastik nonlineer nöro-regresyon analizi ve geleneksel olmayan arama algoritmaları tabanlı yeni bir sistematik yaklaşım
A new systematic approach for design, modeling and optimization of the engineering problems based on stochastic multiple-nonlinear neuro-regression analysis and non traditional search algorithms
MELİH SAVRAN
Doktora
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LEVENT AYDIN
- İki kademeli planet mekanizmasının hacim ve ağırlık optimizasyonu
Weight and volume optimization of two stage wolfrom planetary gear mechanism
KADİR KANAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEVAT ERDEM İMRAK
ÖĞR. GÖR. ALİ İMRE AYDENİZ
- Gıda tedarik zincirinde depo yer seçimi problemi için iki aşamalı bir optimizasyon modeli: Bir çay üreticisi uygulaması
A two-stage optimization model for the warehouse location selection problem in food supply chain: A case study of a tea producer
MELTEM KORKMAZ
Doktora
Türkçe
2026
Ulaşımİstanbul ÜniversitesiUlaştırma ve Lojistik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EBRU DEMİRCİ
- Dizel motor modeli ile entegre bir aşırı doldurma ünitesi tasarım ve optimizasyon modeli geliştirilmesi
Development of a turbocharger design and optimization model integrated with the diesel engine model
MERT ALPAYA
Doktora
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU
PROF. DR. CENGİZ CAMCI