Turbofan uçak motorlarında performans parametrelerine dayalı ömür tahmin modeli: Termodinamik ve veriye dayalı bir yaklaşım
Life estimation model based on performance parameters in turbofan aircraft engines: A thermodynamic and data-driven approach
- Tez No: 995518
- Danışmanlar: PROF. DR. BURHANETTİN ÇETİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Uçak Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Sivil Havacılık, Aeronautical Engineering, Mechanical Engineering, Civil Aviation
- Anahtar Kelimeler: Bakım onarım, Bakım onarım takip sistemi, Bakım planlama sistemi, Bakım sistemleri, Bakım yönetimi, Ticari uçaklar, Verimlilik analizi, Verimlilik ölçümü, Yolcu uçakları, Maintenance repairing, Maintenance repairing following system, Maintenance planning system, Maintenance systems, Maintenance management, Commercial aircrafts, Productivity analysis, Productivity measurement, Passenger aircrafts
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Sivil havacılıkta bakım maliyetlerinin düşürülmesi ve uçuş emniyetinin artırılması amacıyla gaz türbinli motorların Kalan Faydalı Ömür (Remaining Useful Life -RUL) tahmininin yapılması kritik bir öneme sahiptir. Bu çalışmada, yüksek bypass oranlı bir turbofan motoru olan GE90'ın performans parametreleri incelenerek, termodinamik ve veri tabanlı hibrit bir ömür tahmin modeli geliştirilmiştir. Çalışmada, NASA tarafından geliştirilen C-MAPSS (Commercial Modular Aero-Propulsion System Simulation) veri seti altyapısı kullanılarak, GE90 motor karakteristiğine uygun sentetik bir veri seti oluşturulmuştur. Motorun bozulma davranışını analiz etmek için Brayton çevrimi prensipleri doğrultusunda Türbin Giriş Sıcaklığı (TET), Egzoz Gaz Sıcaklığı (EGT), Özgül Yakıt Tüketimi (TSFC) ve Toplam Verim (ht) parametreleri türetilmiştir. Elde edilen zaman serisi verilerindeki gürültüyü azaltmak için Üstel Hareketli Ortalama (EMA) yöntemi kullanılmış, bozulma eğilimleri ise lineer regresyon analizi ile modellenmiştir. Analizler sonucunda, motor yaşlandıkça TSFC ve EGT değerlerinde artış, toplam verimde ise belirgin bir düşüş gözlemlenmiştir. Özellikle toplam verim (ht) parametresinin, motorun kritik sınır değerlerine ulaşmasında en belirleyici etken olduğu tespit edilmiştir. Geliştirilen model ile yapılan maliyet analizleri, doğru RUL tahmini sayesinde erken bakım kaynaklı gelir kayıplarının ve geç bakım kaynaklı operasyonel risklerin (AOG vb.) minimize edilebileceğini, böylece motor başına milyon dolarlar mertebesinde ekonomik tasarruf sağlanabileceğini ortaya koymuştur. Bu çalışma, filo yönetimi ve bakım planlaması süreçlerinde karar vericilere stratejik bir öngörü aracı sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Predicting the Remaining Useful Life (RUL) of gas turbine engines is critical for reducing maintenance costs and enhancing flight safety in civil aviation. In this study, a hybrid life prediction model combining thermodynamic and data-driven approaches was developed by examining the performance parameters of the GE90, a high-bypass turbofan engine. A synthetic dataset tailored to the GE90 engine characteristics was generated using the infrastructure of the C-MAPSS (Commercial Modular Aero-Propulsion System Simulation) dataset developed by NASA. To analyze the engine's degradation behavior, Turbine Entry Temperature (TET), Exhaust Gas Temperature (EGT), Thrust Specific Fuel Consumption (TSFC), and Overall Efficiency (ho) parameters were derived based on Brayton cycle principles. Exponential Moving Average (EMA) was employed to reduce noise in the time-series data, and degradation trends were modeled using linearregression analysis. The analyses revealed an increase in TSFC and EGT values and a significant decrease in overall efficiency as the engine aged. Specifically, the overall efficiency (ho) parameter was identified as the most determinant factor in the engine reaching its critical limit values. Cost analyses conducted with the developed model demonstrated that accurate RUL prediction could minimize revenue losses caused by early maintenance and operational risks (such as AOG) associated with late maintenance, thereby providing economic savings in the order of millions of dollars per engine. This study presents a strategic forecasting tool for decision-makers in fleet management and maintenance planning processes.
Benzer Tezler
- The design of an aircraft engine fan blade based on operational safety regulations in civil aviation
Uçak motoruna kuş çarpması durumu için motor pervanesi kanatlarının sivil havacılık güvenlik yönergelerine uygun tasarımı
MERT YAĞIZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ZEYNEP PARLAR
- Bir turbofan motor fanının yapısal davranışının incelenmesi ve optimizasyonu
Structural behavior and optimization of a turbofan engine fan
TAHİR SOYUGÜZEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU
- Implementation of propulsion system integration losses to a supersonic military aircraft conceptual design
İtki sistemi entegrasyonu kaynaklı kayıpların süpersonik askeri uçak kavramsal tasarımına uygulanması
EMRE KARASELVİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELİKE NİKBAY
- High by-pass ratio turbofan engines aerothermodynamic design and optimization
Yüksek by-pass oranlı turbofan motorlarının aerotermodinamik tasarımı ve optimizasyonu
SELÇUK CAN UYSAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPROF. DR. İBRAHİM SİNAN AKMANDOR
- Experimental investigation of supersonic internal compression inlets
Sesüstü iç sıkıştırmalı hava alıklarının deneysel incelenmesi
HASAN TABANLI
Doktora
İngilizce
2023
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HAYRİ ACAR