Farklı yoğunluğa sahip nanokompozit takviyesi ile kuş çarpmasına maruz kalan hava taşıtlarının hasar davranışlarının iyileştirme senaryoları
Improvement scenarios of damage behaviors of air vehicles exposed to bird strike with nanocomposite reinforcement of different densities
- Tez No: 966249
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSTAFA TAŞYÜREK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Bal peteği yapı, Düşük hızlı darbe, Hava taşıtları, Karbon elyaf, Karbon nanotüp (CNT), Kuş çarpması, Nanokompozit, Yapısal hasar, Bird strike, Carbon fiber, Carbon nanotube (CNT), Honeycomb structure, Lowvelocity impact, Nanocomposite, Structural damage, Unmanned aerial vehicle (UAV)
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Selçuk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık Teknolojileri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 128
Özet
Havacılık sektörü, hızla gelişen teknolojiler ve artan güvenlik gereksinimleriyle birlikte sürekli olarak yenilikçi malzeme çözümlerine ihtiyaç duymaktadır. Özellikle uçuş emniyeti açısından tehdit oluşturan kuş çarpması gibi düşük hızlı darbe olayları, hava taşıtlarının yapısal bütünlüğünü ciddi şekilde etkileyebilmekte ve bu durum uçuş güvenliğini edeleyebilmektedir. Bu tür olayların neden olduğu hasarlar yalnızca gövde üzerinde fiziksel deformasyonlara yol açmakla kalmayıp, aynı zamanda taşıyıcı yapıların iç yapısında da görünmeyen zararlar meydana getirebilmektedir. Bu bağlamda, darbe dayanımı yüksek ve aynı zamanda hafif yapılı malzeme çözümlerine duyulan ihtiyaç önem arz etmektedir. Son yıllarda havacılık uygulamalarında öne çıkan nano kompozit malzemeler, geleneksel kompozitlere göre üstün mekanik özellikler sunmakta, özellikle enerji emilimi, darbe direnci ve yorulma dayanımı gibi kritik parametrelerde büyük avantaj sağlamaktadır. Karbon nanotüpler (CNT) gibi nanometrik boyutlu takviye elemanları, bu alanda dikkat çeken yeniliklerden biri olup, matris yapıya dahil edilerek mikro ölçekte rijitlik ve makro ölçekte yapısal dayanım artışı sağlamaktadır. Özellikle karbon elyaf ve bal peteği yapı ile kombine edilen bu nano takviyeler, kuş çarpması benzeri senaryolarda çarpma enerjisini geniş bir alana yayarak hasar oluşumunu minimize etmektedir. Bu çalışmada, farklı yoğunluklara sahip karbon elyafların ve nano takviyelerin bir arada kullanıldığı sandviç kompozit panellerin kuş çarpması benzeri darbe yükleri altındaki yapısal davranışları deneysel olarak incelenmiştir. Deneylerde bal peteği çekirdek yapılar ile desteklenmiş, karbon nanotüp (CNT) katkılı kompozit yüzey kaplamaları içeren paneller kullanılmış; testler düşük hızlı darbe cihazında gerçekleştirilmiştir. Çalışmada; darbe sonrası hasar morfolojisi, enerji emilimi, darbe kuvveti –deplasman eğrileri ve yüzey altı deformasyon alanları analiz edilmiştir. Ayrıca, elde edilen bulgular karşılaştırmalı olarak grafiksel biçimde sunulmuş ve hangi konfigürasyonun hangi enerji seviyelerinde optimum performans sağladığı değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, CNT katkılı karbon elyaf kompozitler, geleneksel elyaf konfigürasyonlarına göre daha yüksek darbe direnci göstermiştir. Bunun yanı sıra, enerji dağılımı daha homojen gerçekleşmiş, yapısal bütünlük daha uzun süre korunabilmiştir. Bu yönüyle nano kompozitlerin, özellikle küçük boyutlu insansız hava araçları (İHA), hafif planörler ve ticari hava taşıtları gibi yapısal darbe hassasiyeti yüksek olan platformlarda yaygınlaştırılması mümkün görünmektedir. Çalışma, havacılıkta kuş çarpmasına karşı dayanımı artırmaya yönelik yerli malzeme ve üretim stratejilerinin geliştirilmesine katkı sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
The aviation industry continuously demands innovative material solutions due to rapidly evolving technologies and increasing safety requirements. One of the major structural risks faced by aircraft during operation is bird strike, which causes severe structural damage and poses significant threats to flight safety. These damages not only result in visible surface deformations but also lead to hidden sub-surface damages in structural components, jeopardizing the integrity and service life of air vehicles. Therefore, developing lightweight materials with high impact resistance is of critical importance. Recently, nanocomposite materials have gained prominence in aviation applications due to their superior mechanical properties compared to conventional composites. Nanometric reinforcements such as Carbon Nanotubes (CNT) improve matrix structures at the microscopic level, enhancing stiffness and providing significant structural strength on a macro scale. Especially when combined with honeycomb core structures and carbon fiber surfaces, these materials exhibit excellent energy absorption capabilities under low-velocity impact scenarios, such as bird strikes, effectively distributing the impact energy and minimizing structural damage. In this study, experimental investigations were conducted to evaluate the structural behaviors of sandwich composite panels reinforced with carbon fibers of different densities and nanocomposite additives under bird strike-like impact loads. The panels, featuring honeycomb core structures and CNT-reinforced composite surface layers, were subjected to low-velocity impact tests. Post-impact damage morphology, energy absorption capacity, force-displacement curves, and sub-surface deformation zones were analyzed in detail. The obtained results were presented graphically, and the performance of various configurations under different energy levels was comparatively assessed. According to the experimental findings, CNT-reinforced carbon fiber composites demonstrated higher impact resistance than conventional configurations. Additionally, energy distribution was more homogeneous, and structural integrity was maintained for a longer duration. These results indicate that advanced nanocomposite materials have significant potential for use in lightweight unmanned aerial vehicles (UAVs), gliders, and commercial aircraft, where impact resistance is critical. This study contributes to the development of domestic material technologies and structural solutions to enhance bird strike resistance in aviation structures.
Benzer Tezler
- Magnezyum esaslı karbon nanotüp ve seryum takviyeli nanokompozit malzeme geliştirilmesi ve özelliklerinin araştırılması
Development of Mg based carbon nanotubes and cerium reinforced nano composites and research of their properties
FATMA NAZLI SARI
Doktora
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET BAKİ KARAMIŞ
- Characterization investigations of W-xTi alloys and W-xTi/2 WT% LaB6 composites fabricated by mechanical alloying and sintered using pressureless sintering or spark plasma sintering techniques
Mekanik alaşımlama ve basınçsız sinterleme ile spark plazma sinterleme yöntemleriyle üretilen W-xTi alaşımların ve W-xTi/2 WT% LaB6 kompozitlerinkarakterizasyon çalışmaları
HADI JAHANGIRI
Doktora
İngilizce
2016
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. MUSTAFA LUTFİ ÖVEÇOĞLU
- Polimetil metakrilat/çinko oksit nanokompozit sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of polymethylmethacrilate/zinc oxide nanocomposities
HAMID GHADIRI
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Mühendislik BilimleriGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYLA ALTINTEN
- Fabrication and investigation of carbon nanotube reinforced aluminum matrix composite material
Karbon nanotüp takviyeli alüminyum matrisli kompozit malzeme üretimi ve özelliklerinin incelenmesi
BEDRİ ONUR KÜÇÜKYILDIRIM
Doktora
İngilizce
2012
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEGÜL AKDOĞAN EKER
- The investigation of the irradiation effect on PMMA/MWCNTs polymer nanocomposites
PMMA/MWCNT polimer nanokompozitler üzerine radyasyon etkisinin incelenmesi
SONGÜL ULAĞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiNükleer Araştırmalar Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN BAYDOĞAN