Jet uçağı ile taşınan bir faydalı yükün yapısal cevabının havacılık yapıları tasarımında kullanımı

Özer, Mehmet Bülent; kaplan, engin metin; Acar, Erdem

doi:10.17341/gazimmfd.898550

Jet uçağı ile taşınan bir faydalı yükün yapısal cevabının havacılık yapıları tasarımında kullanımı

Engin Metin Kaplan, (TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Ankara, Türkiye)

Erdem Acar, (TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Ankara, Türkiye)

Mehmet Bülent Özer (Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Ankara, Türkiye)

Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi

5 1

Yıl: 2022 Cilt: 37 Sayı: 3 Sayfa Aralığı: 1341 - 1354 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.898550 İndeks Tarihi: 29-07-2022

Jet uçağı ile taşınan bir faydalı yükün yapısal cevabının havacılık yapıları tasarımında kullanımı

Öz:

Jet tipi savaş uçağı ile taşınan bir faydalı yükün içindeki ekipmanların yapısal cevabı deneysel olarak çalışılmış, yapay sinir ağları(YSA) ile tahmin edilmiş ve askeri şartnamelerin önerdiği değerler ile karşılaştırılmıştır. Çalışmanın asıl amacı askeri şartnamelerin önerdiği cevap limitlerini, deneysel çalışmalar ile beraber değerlendirmek ve YSA temelli yeni bir yaklaşım önermektir. Çalışmada güdüm kitine sahip kütle ve geometri eşdeğer Mk-83 harp başlığı kullanılmıştır. Yetmiş beş farklı uçuş koşulu YSA eğitimleri için kullanılmıştır. Bu durumlardan ayrı olarak 8 adet uçuş koşulu ise eğitilen ağın testine yönelik kullanılmıştır. İvme verileri uçuş esnasında veri toplama sistemi ile toplanmıştır. Yapısal cevaplar ivme-güç spektrum yoğunluğu(İGTY) olarak frekans bandında işlenmiştir. Ölçümlerden alınan en yüksek yapısal cevap tahmininde normal tolerans limiti yöntemi kullanılmıştır. Yapısal tasarımlarda kullanılan rastgele titreşim tabanlı yükler, frekans-İGSY grafiklerinden üç-sigma kuralı ile 20-300Hz arası veriler dikkate alınarak çıkarılmıştır. Taşıyıcı bir yapısal parça üzerinde YSA tahmini yükleri, test yükleri ve askeri şartname yükleri uygulanarak topoloji eniyilemesi gerçekleştirilmiştir. Eniyileme sonucuna göre YSA tahmini ile elde edilen tasarım, askeri şartnamelerin önerdiği yük ile elde edilen tasarıma göre daha hafif olurken, aynı zamanda yeterli emniyet faktörüne de sahip olduğu gözlenmiştir.

Anahtar Kelime: MIL-STD-810 Uçuş Sırasında Titreşim Faydalı Yük Titreşimi Yapısal Cevap

Aerospace structure design using structural response of a payload carried by jet fighter

Öz:

Structural optimization of equipment mounted to payload carried externally by jet type fighter are performed by using the loads: artificial neural network (ANN) prediction, experimental and military specification. The main scope of this study is to evaluate the structural response limits proposed by military specifications with real test conditions and also compare the effects of usage ANN predicted and military specification loads in design of aerospace structures. Data used in this study is taken from physically representative Mark-83 with guidance units. Predefined vibration responses in structural optimization is used as power spectral density functions in the frequency domain. Loads for structural design are calculated with random loads using PSD data. Three sigma rule is considered between 20-300 Hz frequency bands. A support structure is optimized according to the ANN predictions, specification suggestions and experimental design loads. Supports designed based on experimental and predicted loads are observed to be lighter than the support designed according to the specification.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

1. Hall P.S., Vibration Test Level Criteria for Aircraft Equipment, Air Force Wright Aeronautical Lab, Ohio, A.B.D., 1980.
2. Pehlivanoğlu A.G., Ercan Y., Investigation of Flexure Effect on Transfer Alignment Performance, The Journal of Navigation, 66 (1), 1-15, 2013.
3. Burkhard A.H., Maurer O.F., Development and Use of Dynamic Qualification Standards for Air Force Stores, 53rd Meeting of The Advisory Group for Aerospace and Development (AGARD), 1, 1-7, Hollanda, 27 Eylül-2 Ekim, 1981.
4. Van Tongeren J.H., Maas R., Derivation of shaker spectra for structural certification from helicopter flight test vibration measurements, International Conference on Noise and Vibration Engineering, Session DT, Leuven-Belçika, 1759-1773, 20-22 Eylül, 2010.
5. MIL-STD-8591, Airborne Stores, Suspension Equipment and Aircraft-Store Interface (Carriage Phase), A.B.D., 2005.
6. Nevius H.N., Brignac W.J., Dynamic Qualification Testing of F-16 Equipment, 53rd Meeting of The Advisory Group for Aerospace and Development (AGARD) Session 2-Applications, Hollanda, 15, 5-9, 27 Eylül-2 Ekim, 1981.
7. Kim J., Park S., Eun W., Vibratory loads and response prediction for a high-speed flight vehicle during launch events, International Journal of Aeronautical & Space Science, 17 (4), 551-564, 2016
8. Lalanne C., Mechanical Vibration and Shock Analysis, Specification Development, John Wiley & Sons, New York, A.B.D, 2013.
9. Runyan H.L., Some Recent Information on Aircraft Vibration due to Aerodynamic Sources. Journal of Acousic Society A., 44 (1), 364-370, 1968.
10. O'Bannon D.E., Mau-12A/ A Bomb Ejector Rack Stress Analysis, Air Force Weapons Laboratory, New Mexico A.B.D., 1964.
11. Cumhurbaşkanlığı Savunma Sanayii Başkanlığı, Türk Savunma Sanayii Ürün Kataloğu, Güdümlü, Hassas Güdüm Kiti 82, http://www.ssb.gov.tr/urunkatalog/tr, Yayınlanma tarihi 2019, Erişim tarihi Şubat 10, 2021.
12. Steininger M., Haidl G., Vibration Qualification of External A/C Stores and Equipment, 53rd Meeting of the Advisory Group for Aerospace and Development (AGARD), Hollanda, 9, 1-14, 27 Eylül-2 Ekim, 1981.
13. Corda S., Franz R.J., In-Flight Vibration Environment of the NASA F-15B Flight Test Fixture, NASA Dryden Flight Research Center, California, A.B.D., 2002.
14. Sevy R.W., Haller M.N., Computer Program for Vibration Prediction of Fighter Aircraft Equipment’s, Report for Combined Environments Test Group Environmental Control Branch Vehicle Equipment Division, Wright Aeronautical Laboratories, Ohio, A.B.D., 1977.
15. Yıldız E.N., Aeroelastic stability Prediction Using Flutter Flight Test Data. Doktora Tezi, ODTÜ, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2007.
16. Kutluay Ü., Mahmutyazıcıoğlu G., Platin B., An Application of Equation Error Method to Aerodynamic Model Identification and Parameter Estimation of a Gliding Flight Vehicle, AIAA Atmospheric Flight Mechanics Conference, Chicago-A.B.D, 5724-5732, 10-13 Ağustos, 2009.
17. Quarante V., Dimino I., Experimental Training and Validation of a System for Aircraft Acoustic Signature Identification, AIAA Journal of Aircraft, 44 (4), 1196– 1204, 2007.
18. Halle M. Thielecke F., Flight Load Estimation Using Local Networks, 29th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences (ICAS), 2017-24. St Petersburg-Rusya, 7-12 Eylül, 2014.
19. Kaplan EM, Acar E, Özer MB., Development of a method for maximum structural response prediction of a store externally carried by jet fighter, Proceeding of Mechanical Engineers, Part G: Journal of Aerospace Engineering, 09544100211022244, (2021).
20. Das B.K., Kumar P., Tailoring of Specifications for Random Vibration Testing of Military Airborne Equipment’s from Measurement, International Journal of Research in Engineering and Technology, 4 (12), 293-299, 2015.
21. Newland D.E., An Introduction to Random Vibrations, Spectral & Wavelet Analysis, Courier Corporation, New York, A.B.D, 2012.
22. Chung Y.T., Krebs D.J., Peebles J.H., Estimation of Payload Random Vibration Loads for Proper Structural Design, AIAA /ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference and Exhibit, Seattle-A.B.D., 1667-1677, 16-19 Nisan 2001.
23. Edwards T.S., Probability of Future Observations Exceeding One-Sided, Normal, Upper Tolerance Limits, AIAA Journal of Spacecraft and Rockets, 52 (2), 622-625, 2015.
24. Piersol A.G., Vibration and Acoustic Test Criteria for Captive Flight of Externally Carried Aircraft Stores, Wright Aeronautical Laboratories, Ohio, A.B.D., 1971.
25. Bowker A.H., Lieberman, G.J., Engineering Statistics, 2nd ed., Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, A.B.D., 1972.
26. Paksoy A., Aradağ S., Artificial Neural Network Based Prediction of Time-Dependent Behavior for Lid-Driven Cavity Flows, Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi 35 (2), 1-18, 2015.
27. Sharan A., Vijayaraju K, James D., Synthesis of InFlight Strains Using Flight Parameters for a Fighter Aircraft, Journal of Aircraft, 50 (2), 469-477, 2013.
28. Piersol A.G., Procedures to Compute Maximum Structural Response from Predictions or Measurements at Selected Points, Shock and Vibration, 3 (3), 211-221, 1996.
29. Department of Defense Test Method Standard, Environmental Engineering Considerations and Laboratory Tests, Department of Defense, Method 514.6, A.B.D., 2008.
30. Jerome S.C., Baca M.K., Skousen T.J., The Derivation of Maximum Predicted Environments for Externally Carried Stores from a Small Number of Flight Tests, 84th Shock and Vibration Symposium, Atlanta-A.B.D., 4-8 Kasım, 2013.
31. AECTP 200, Environmental Conditions. North Atlantic Treaty Organization: Nasa Standardization Agency (NSA), A.B.D., 2006.
32. Draher J.F., Aircraft Equipment Random Vibration Test Criteria Based on Vibrations Induced by Turbulent Airflow Across Aircraft External Stores, Air Force Wright Aeronautical Lab., Wright Aeronautical Laboratories, Ohio, A.B.D., 1983.
33. Kartman A.E., Empirical Prediction of Missile Flight Random Vibrations, The Bendix Corporation, Shock and Vibration Bulletin, The Shock and Vibration Information Center, 41 (4), 1-15, 1970.
34. Kaplan E.M., Özer M.B., Experimental Investigation of Flight and Physical Parameters Affecting the Vibration Response Severity of Subsystem Carried by Jet Aircraft, 9th Ankara International Aerospace Conference, Ankara-Türkiye, 20 -22 Eylül 2017.
35. Wafford J.H., Application of Mil-Std-810 Dynamic Requirements to USAF Avionics Procurements, 48rd Structures and Materials Panel Meeting, Williamsburg, Session 2-Applications, 5, 1-15. Ohio, A.B.D., 1979.
36. VR&D GENESIS, Structural Analysis and Optimization Commercial Software, Vanderplaats Research & Development, Inc., Colorado-USA, 2010.
37. Kılıç S., Kaçar İ., Öztürk F., New Trend in Aerospace Industry AL-Li Based Alloys, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 34 (1), 275-296, 2019.
38. Dansk Standard Association, EN 485-2, Aluminum and Aluminum Alloys – Sheet, Strip and Plate – Part 2: Mechanical Properties, Danimarka, 2005.
39. Aydın M., Köklü U., A Study of Ball End Milling Forces by Finite Element Model with Lagrangian Boundary of Orthogonal Cutting Operation, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 33 (2), 517-527, 2018.
40. MSC NASTRAN, Finite Element Solver, MSC Software Cooperation, California-A.B.D., 2018.
41. Daş T.M., Yılmaz A., Vibration Analysis of Cracked Circular Curved Beams, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 33 (3), 783-791, 2018.

APA	kaplan e, Acar E, Özer M (2022). Jet uçağı ile taşınan bir faydalı yükün yapısal cevabının havacılık yapıları tasarımında kullanımı. , 1341 - 1354. 10.17341/gazimmfd.898550
Chicago	kaplan engin metin,Acar Erdem,Özer Mehmet Bülent Jet uçağı ile taşınan bir faydalı yükün yapısal cevabının havacılık yapıları tasarımında kullanımı. (2022): 1341 - 1354. 10.17341/gazimmfd.898550
MLA	kaplan engin metin,Acar Erdem,Özer Mehmet Bülent Jet uçağı ile taşınan bir faydalı yükün yapısal cevabının havacılık yapıları tasarımında kullanımı. , 2022, ss.1341 - 1354. 10.17341/gazimmfd.898550
AMA	kaplan e,Acar E,Özer M Jet uçağı ile taşınan bir faydalı yükün yapısal cevabının havacılık yapıları tasarımında kullanımı. . 2022; 1341 - 1354. 10.17341/gazimmfd.898550
Vancouver	kaplan e,Acar E,Özer M Jet uçağı ile taşınan bir faydalı yükün yapısal cevabının havacılık yapıları tasarımında kullanımı. . 2022; 1341 - 1354. 10.17341/gazimmfd.898550
IEEE	kaplan e,Acar E,Özer M "Jet uçağı ile taşınan bir faydalı yükün yapısal cevabının havacılık yapıları tasarımında kullanımı." , ss.1341 - 1354, 2022. 10.17341/gazimmfd.898550
ISNAD	kaplan, engin metin vd. "Jet uçağı ile taşınan bir faydalı yükün yapısal cevabının havacılık yapıları tasarımında kullanımı". (2022), 1341-1354. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.898550

APA	kaplan e, Acar E, Özer M (2022). Jet uçağı ile taşınan bir faydalı yükün yapısal cevabının havacılık yapıları tasarımında kullanımı. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 37(3), 1341 - 1354. 10.17341/gazimmfd.898550
Chicago	kaplan engin metin,Acar Erdem,Özer Mehmet Bülent Jet uçağı ile taşınan bir faydalı yükün yapısal cevabının havacılık yapıları tasarımında kullanımı. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 37, no.3 (2022): 1341 - 1354. 10.17341/gazimmfd.898550
MLA	kaplan engin metin,Acar Erdem,Özer Mehmet Bülent Jet uçağı ile taşınan bir faydalı yükün yapısal cevabının havacılık yapıları tasarımında kullanımı. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.37, no.3, 2022, ss.1341 - 1354. 10.17341/gazimmfd.898550
AMA	kaplan e,Acar E,Özer M Jet uçağı ile taşınan bir faydalı yükün yapısal cevabının havacılık yapıları tasarımında kullanımı. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2022; 37(3): 1341 - 1354. 10.17341/gazimmfd.898550
Vancouver	kaplan e,Acar E,Özer M Jet uçağı ile taşınan bir faydalı yükün yapısal cevabının havacılık yapıları tasarımında kullanımı. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2022; 37(3): 1341 - 1354. 10.17341/gazimmfd.898550
IEEE	kaplan e,Acar E,Özer M "Jet uçağı ile taşınan bir faydalı yükün yapısal cevabının havacılık yapıları tasarımında kullanımı." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 37, ss.1341 - 1354, 2022. 10.17341/gazimmfd.898550
ISNAD	kaplan, engin metin vd. "Jet uçağı ile taşınan bir faydalı yükün yapısal cevabının havacılık yapıları tasarımında kullanımı". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 37/3 (2022), 1341-1354. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.898550