Jenerik Katı Bir Füze Kanat Geometrisinin Doğal Frekans Değerlerinin Çok Amaçlı Geometrik Optimizasyonu

Abstract

Havadan karaya füze sistemlerini uzak mesafeden hedefe göndermek, taarruz eden hava platformunun düşman unsurlarına mümkün olduğunca daha uzak kalmasını sağlamak açısından kritik öneme sahiptir. Bu bağlamda, hâlihazırda kullanımda olan kanatsız mühimmatlar için kanat kitlerinin geliştirilmesi önem kazanmıştır. Geliştirilen kanat kitleri, aerodinamik performans bakımından tatmin edici sonuçlar sunmalı, uçuş sırasında karşılaşılabilecek en kritik yüklere dayanmalı ve kanadın en düşük doğal frekans değeri kuyruk kontrolcüsünün manevra ve denge sağlama amacıyla uyguladığı müdahale frekansından daha yüksek olmalıdır. Çalışma kapsamında, içi dolu metalik bir jenerik füze kanadının çok amaçlı geometrik optimizasyonu parçacık sürü optimizasyonu yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sonlu elemanlar analizleri, Abaqus yazılımında parametrik model oluşturmak ve çözüm gerçekleştirmek amacıyla hazırlanan Python kodu yardımıyla gerçekleştirilmiş; optimizasyon akışı ve çözümleri ise ModeFrontier yazılımında yürütülmüştür. Kanat açıklığı boyunca kanadın kök, ara ve uç kesitinde kullanılan kanat profilleri, kanat profil değişiminin gerçekleştiği ara kesitin köke olan mesafesi, uç ve ara kesitteki veter uzunlukları, kökten ara kesite ve ara kesitten kanat ucuna olan ok açıları optimizasyon değişkenleri olarak belirlenmiştir. Optimizasyon kapsamında, kanat alanının ve doğal titreşim analizleri sonucunda elde edilen birinci moda ait doğal frekans değerinin maksimize edilmesi, kanat kütlesinin ise minimize edilmesi hedeflenmiştir. Kanadın yeterli taşıma kuvvetini oluşturabilmesi için gerekli minimum kanat alanı kısıt olarak tanımlanmıştır. Ayrıca kökten uca doğru kanat profillerinin sabit kalması ya da doğrusal olarak incelmesi ve sivrilmesini sağlayacak kısıtlar tanımlanmıştır. Optimizasyon sonucunda 1897 adet uygulanabilir, 1107 adet kısıtları ihlal eden ve dolayısıyla uygulanamayan çözüm elde edilmiştir. Son olarak, girdi parametrelerinin kanadın birinci titreşim modunun doğal frekans değeri üzerindeki etkileri hassasiyet analizi sonucunda belirlenmiştir.