External store separation from fighter aircraft
Savaş uçağından mühimmatın ayrılması
- Tez No: 949338
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ HAYRİ ACAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Savunma ve Savunma Teknolojileri, Uçak Mühendisliği, Aeronautical Engineering, Defense and Defense Technologies
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Uçak ve Uzay Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 75
Özet
Modern savaş uçakları, görevlerini etkili bir şekilde yerine getirebilmek için, çeşitli harici yükleri, mühimmat, yakıt tankı, pod gibi, gövde ya da kanat altına entegre edilmiş şekilde taşımaktadır. Bu harici yükler, uçuş sırasında hem uçağın performansını hem de görev başarısını doğrudan etkileyebilecek niteliktedir. Bu nedenle, yüklerin güvenli bir şekilde uçağa entegre edilmesi, uçuş güvenliği ile doğrudan ilişkili olup, uçaktan ayrılmaları süreci de oldukça kritik bir aşama teşkil etmektedir. Mühimmat ayrılması (store separation) olarak adlandırılan bu süreç, mühimmatın uçaktan ayrıldığı andan itibaren uçuş güvenliği açısından kritik öneme sahiptir. Mühimmatın uçaktan doğru bir şekilde ayrılabilmesi hem mühimmatın hedefe ulaşabilmesi hem de taşıyıcı uçağın güvenli bir şekilde görevini sürdürebilmesi için gereklidir. Mühimmat ayrılma süreci, birçok faktörden etkilenmektedir. Uçağın aerodinamik yapısı, mühimmatın geometrisi, uçuş zarfı koşulları ve mühimmatın ayrılmasını sağlayan mekanizmaların fiziksel özellikleri, bu süreci doğrudan etkileyen unsurlardır. Ayrılma sırasında, mühimmatın uçaktan ayrıldığı an ve sonrasında maruz kaldığı aerodinamik kuvvetler, momentler ve etkileşimler, mühimmatın izlediği yörüngeyi, yönelimini ve taşıyıcı uçağa olan mesafesini belirleyen temel faktörlerdir. Bu kuvvetlerin, mühimmatın uçaktan ayrıldıktan sonraki davranışını etkilemesi, uçuş güvenliği ve görev başarısı açısından son derece önemlidir. Mühimmat ayrılma süreci, sadece mekanik salım sistemlerinin doğru çalışması ile değil, aynı zamanda mühimmatın ayrılma sonrasında altsonik, transonik ya da süpersonik hızlarda nasıl davrandığının titizlikle analiz edilmesiyle güvence altına alınmalıdır. Mühimmatın, uçaktan güvenli bir şekilde ayrılmasının yanı sıra, ayrıldıktan sonra hedefe doğru istikrarlı ve kararlı bir şekilde yönelmesi de büyük önem taşır. Bu durum, özellikle savaş uçakları ve mühimmatın yüksek hızlarla seyir halinde olduğu senaryolarda, ayrılma anından sonra mühimmatın hedefe ulaşmasını engelleyecek kararsızlıkların önlenmesini gerektirir. Pratik uygulamalarda mühimmat ayrılma analizinde kullanılan çeşitli yöntemler ve teknikler, bu sürecin güvenli ve doğru bir şekilde gerçekleştirilmesini sağlamaya yönelik olarak geliştirilmiştir. Bu analizlerde, farklı test ve simülasyon yöntemleri tercih edilebilir. Bu yöntemlerden bazıları şunlardır: •Rüzgar Tüneli Testleri: Bu testler, uçak ve mühimmat arasındaki aerodinamik etkileşimleri daha ayrıntılı şekilde incelemeye olanak tanır. Rüzgar tünelinde yapılan testler, mühimmatın ayrılma sırasında maruz kaldığı aerodinamik yüklerin ölçülmesini sağlar. Bu yüklerin etkisi altında mühimmatın izlediği yörüngeyi, hızlanma değerlerini ve uçuş yönelimini detaylı bir şekilde analiz etmek mümkündür. Ancak rüzgar tüneli testleri oldukça pahalıdır, zaman alıcıdır ve sadece sınırlı sayıda senaryoda geçerlidir. •Uçuş Testleri: Uçuş testleri, mühimmat ayrılma sürecini gerçek dünya koşullarında test etmenin en doğru yöntemlerinden biridir. Bu testlerde, mühimmatın uçaktan ayrıldıktan sonraki davranışı gözlemlenir ve kaydedilir. Uçuş testleri, laboratuvar ortamında yapılan simülasyonlardan daha gerçekçi sonuçlar verebilir, ancak maliyetli, zaman alıcı ve sınırlı sayıda test yapmaya olanak tanır. En önemlisi uçuş güvenliği açısından riskler barındırır. •Mühimmat Ayrılma Simülasyonları: Bu tür simülasyonlar, hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) gibi sayısal yöntemler kullanılarak yapılır. Simülasyonlar, mühimmatın aerodinamik davranışını daha ayrıntılı bir şekilde analiz etmeyi sağlar. Mühimmatın uçaktan ayrıldıktan sonra izlediği yol, hız ve yönelim gibi parametreler bu simülasyonlarla daha güvenli bir şekilde tahmin edilebilir. Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD) tabanlı 6 Serbestlik Derecesi (6-DoF) simülasyonları, mühimmatın serbest bırakılma anındaki aerodinamik davranışını incelemek için yaygın olarak kullanılan bir tekniktir. Bu simülasyonlar sayesinde, mühimmatın ayrılma anında maruz kaldığı kuvvetler ve momentler, sayısal ağ tabanlı çözümler kullanılarak hesaplanır. Bu tür çözümler, mühimmatın uçaktan ayrılma sonrasındaki davranışını daha ayrıntılı bir şekilde analiz etmeye yardımcı olur. Örneğin, mühimmatın havada sabit bir yörüngede ilerlemesi veya taşınan hızlarla etkileşimde bulunarak yön değiştirmesi gibi durumlar simülasyonlarda test edilebilir. Mühimmatlar, genellikle bombalar ve füzeler olmak üzere iki ana kategoride sınıflandırılabilir. Bu mühimmat türleri, bırakılma mekanizmaları açısından farklılık gösterirler. Bombalar, çoğunlukla kendi ağırlıkları ve fırlatma kuvvetleri etkisinde serbest düşüş hareketi yaparak hedeflerine doğru ilerlerken, füzeler ise motorlar sayesinde ileri yönde hızlanarak hedeflerine ulaşırlar. Bu iki farklı mühimmat tipi, mühimmat ayrılma sürecinde farklı aerodinamik etkileşimlere yol açar ve her birinin kendine özgü ayrılma mekanizmaları vardır. Ayrıca mühimmatlar, uçağın gövdesi içerisindeki iç istasyonlarda veya kanat altındaki dış istasyonlarda taşınabilir. İç istasyonlardan ayrılma, dış istasyonlara göre daha zorlu bir süreçtir, çünkü iç istasyonlardan ayrılma sırasında akış kararsızlıkları daha belirgin hale gelir ve aerodinamik etkiler bu noktada çok daha karmaşık bir yapıya bürünür. Ancak bu çalışmada, özellikle iç istasyonlardan ayrılma detaylarına odaklanılmamış, dış istasyonlardan ayrılma süreci üzerinde durulmuştur. Bu tez çalışmasında, savaş uçaklarından ayrılan mühimmatların uçakla olan aerodinamik etkileşimleri detaylı bir şekilde incelenmiştir. Bu etkileşimlerin güvenli mühimmat ayrılması üzerindeki etkileri, sayısal modelleme ve trimleme yaklaşımlarıyla değerlendirilmiştir. Simülasyon sonuçları, mühimmat ayrılmasının farklı uçuş koşullarında nasıl değiştiğini ve hangi uçuş senaryolarında güvenli mühimmat ayrılması sağlanabileceğini ortaya koymuştur. Bu veriler, mühimmat tasarımı ve entegrasyonu süreçlerine katkı sağlamayı amaçlamakta olup, mühimmatların tasarımında güvenli ayrılma koşullarının göz önünde bulundurulmasını teşvik etmektedir. Ayrıca, mühimmatın güvenli bir şekilde ayrılabilmesi için hangi anda bırakılması gerektiği konusunda da önemli kararlar verilmesi sağlanmıştır. Bu kararlar, mühimmatın hedefe ulaşma olasılığını en üst düzeye çıkarmayı ve taşıyıcı uçağın güvenliğini tehlikeye atmadan mühimmatın doğru şekilde işlev görmesini sağlamayı hedeflemektedir.
Özet (Çeviri)
Modern fighter aircraft carry various external stores, such as munitions, fuel tanks, and pods, under the fuselage or wings to complete missions successfully. The safe and stable release of these stores is very important for both mission success and flight safety. This process is called store separation. It is affected by the aerodynamics of the aircraft, the shape of the store, the flight conditions, and the physical properties of the release mechanisms. During separation, the store is affected by aerodynamic forces and moments. These forces determine the path and orientation of the store, and also the risk of collision with the aircraft. Therefore, the separation process must be carefully analyzed. It is not only about the mechanical release system, but also how the store behaves at subsonic, transonic, or supersonic speeds. The store must separate safely and also fly stably toward the target. In practice, various methods can be preferred for store separation analysis: •Wind Tunnel Test •Flight Test •Store Separation Simulations Flight tests give the most accurate results, but they are very expensive, takes time, and can only test limited scenarios. In a wind tunnel test, the aircraft and store are tested together to measure aerodynamic loads during separation. Trajectory of the store calculated for each flight case by doing 6 DOF simulation. Wind tunnel tests are also costly and slow. Computational Fluid Dynamics (CFD) based 6-Degree-of-Freedom (6-DoF) simulations are widely used to understand the aerodynamic behavior of the store during release. Methods like Grid Method and Overset Grid help calculate the aerodynamic forces and moments at different positions of the store, so the separation can be analyzed. Munitions are usually divided into two groups: bombs and missiles. They use different release systems. Bombs fall due to gravity and ejector forces. Missiles also have rocket motors that give forward speed. Stores can be carried on internal stations inside the fuselage or on external stations under the wings. In this study, the store is a free-falling bomb, released from an external wing station. Separation from internal stations is harder than from external stations. The airflow inside the cavity is unsteady and affects the separation more. However, cavity flow is out of scope for this study. In this thesis, aerodynamic interactions between the store and the aircraft during separation are studied. The factors that affect safe separation are discussed using numerical modeling and trimming techniques. Simulation results show how store separation changes in different flight conditions. The goal is to support store design and integration and to help decide the best release moment.
Benzer Tezler
- Transonik hızda kavite akışına maruz kalan mühimmat ayrılmasının HAD analizi
The CFD analysis of the store separation subjected to the cavity flow at transonic speed
SEYFETTİN TÜRK
Doktora
Türkçe
2021
Uçak MühendisliğiEskişehir Teknik ÜniversitesiUçak Gövde Motor Bakım Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KÜRŞAD MELİH GÜLEREN
- Savaş uçakları harici yük ayrılmasının panel yöntemi yardımıyla sayısal benzeşimi
Computer simulation of an external store separation via a panel method from a military aircraft
ŞEVKİ METO
- Computational analysis of external store carriage in transonic speed regime
Harici yük taşımanın transonik sürat bölgesinde hesaplamalı analizi
İ. CENKER ASLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYDIN MISIRLIOĞLU
PROF. DR. OKTAY BAYSAL
- An experimental study of shock wave/boundary layer interactions in supersonic inlets
Sesüstü hava alıklarında şok dalgası sınır tabakası etkileşiminin deneysel incelenmesi
SERDAR SEÇKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. KEMAL BÜLENT YÜCEİL
- Separation simulation for helicopter external stores and generation of safe separation envelopes
Helikopter harici yükleri için ayrılma benzetimi ve güvenli ayrılma zarflarının çıkarılması
ÖZGE KAPULU
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OZAN TEKİNALP