kapaklar-cikis-08_Layout 1

DERGİDEN
1
İÇİNDEKİLER
2
DERGİDEN
3
FİGES İLERİ MÜHENDİSLİK VE
ARGE TEKNOLOJİLERİ DERGİSİ
2015-2 / Sayı: 8
(Nisan-Mayıs-Haziran 2015)
SSN: 2147-9550
FİGES A.Ş. Adına Sahibi
Yönetim Kurulu Başkanı
Dr. Tarık Öğüt
Sorumlu Yazı İşleri Müdürü
Dr. Tarık Öğüt
[email protected]
Yayını Hazırlayanlar
Cavit Çınar
Nazlı Deniz Atalay
Yönetim Yeri
FİGES A.Ş.
Ulutek Teknoloji
Geliştirme Bölgesi,
Uludağ Üniversitesi
Görükle Kampüsü,
16059 Nilüfer Bursa
Telefon : +90 224 280 8525
Faks : +90 224 280 8532
FİGES’TEN
FİGES, Bölgesel Uçak ile İlgili Farkındalığı Arttırdı
n Koray GÖKALP
n Dr. Tarık ÖĞÜT
n Dr. Cihan KANLIGÖZ
n Bedriye ÇUBUK CİCİOĞLU
n Hüseyin BAYSAK
n Ferhat ŞAHİN
n Haluk BAYRAKTAR
n Dr. E. Serdar GÖKPINAR
n Halil TOKEL
12 MAKALE I Savunma
Ali YETGİN / Bülent ACAR
Bir Katlanır Kanat Mekanizmasının Tasarımı
17 MAKALE I Savunma
Göktan GÜZEL / Bedri YAĞIZ
Dynamic Stall Simulations with ANSYS Fluent
20 MAKALE I Havacılık
Dr. Sait Nurdoğan YURT / Ahmet Doğukan KELEŞ
Outflow Valf Fonksiyonel Test Cihazı
www.figes.com.tr
TEKNİK HİZMETLER
Yayına Hazırlama ve Tasarım
UMSA Prodüksiyon Ltd. Şti.
Telefon: +90 312 225 4173
Basım Yeri
24 MAKALE I Uzay
Marcus LEHMANN
Fatigue Verification of High Loaded Bolts of a
Rocket Combustion Chamber
Ada Ofset Matbaacılık San.
ve Tic. Ltd. Şti.
Litros Yolu 2. Matbaacılar Sitesi
E Blok No: ZE-2 Kat:1
Topkapı / İSTANBUL
Telefon: +90 212 567 1242
Matbaa Sahibi: Kemal Kabaoğlu
Yayın Türü
Yerel Süreli Türkçe İngilizce
Bilimsel Yayın
3 ayda bir yayımlanır.
Dergide Yayımlanan Yazı, Fotoğraf,
Harita, İllüstrasyon ve Konuların Her Hakkı
Saklıdır. Kaynak Gösterilmek şartıyla
Alıntı Yapılabilir. Yayınlanan Eserlerin
Sorumluluğu Eser Sahiplerine Aittir.
Aksi belirtilmedikçe tüm görseller:
© ANSYS, MATHWORKS ve FİGES
Para ile satılmaz
ARGE DERGİSİ 1
DERGİDEN
Değerli AR-GE Dergisi okuyucuları,
N
isan ayında başarı ile tamamladığımız,
“Havacılıkta Ar-Ge ve Milli Uçak Projesi”
isimli 19. FİGES konferansımızın ardından,
havacılık sektöründen ve diğer sektör katılımcılarından çok olumlu tepkiler aldık. Katılım gösteren
ve etkinliğimize destek veren tüm dostlarımıza
teşekkür etmek isterim. Konferansımızı kalıcı
kılmak amacıyla, bu sayımızın ilk makalesini,
konferansımıza katılan değerli sektör temsilcilerimizin
konuşmalarına ayırmayı uygun gördük.
NASA’nın, Dünya’ya benzer yeni bir gezegen
keşfettiği haberi ile herkesin heyecanlandığı
şu günlerde, Türkiye’nin de uzay alanında sürekli
ve kalıcı bir milli politika izlemesi gerekliliğinin
bir kez daha ortaya çıktığına inanıyorum.
Bu alanda atılacak ilk adımın, Milli Uzay Ajansı
kurmak olduğu; herkesin bildiği, devletimizin de
gündeminde olan sıcak bir konudur. Milli Uzay
Ajansı kurulması, hem son 20 yılda dünyada
başlayan “uzayda var olma rekabeti”ne milli bir
soluk getirecek ve bir politika oluşmasını sağlayacak
hem de Savunma Sanayii Müsteşarlığı (SSM)
ve TUSAŞ’ın, uzay alanında başlattığı stratejik
projelerin sayısını ve niteliğini arttırarak,
Ar-Ge aşamasına geçmemize, şüphesiz büyük bir
ivme kazandıracaktır.
Savunma ve havacılık sanayimizin bugün geldiği
nokta, takdire şayandır ve hepimizin gururudur.
TUSAŞ’ın, uçağı geliştiren konsorsiyumun bir
üyesi olduğu F-35 Müşterek Taarruz Uçağı ile
TUSAŞ tarafından geliştirilen Jet Eğitim Uçağı,
Milli Muharip Uçak ve TUSAŞ’ın da rol almasının
beklendiği Bölgesel Uçak gibi projeler,
Türk Havacılık Tarihi’nin geleceğinde, başarı
hikâyeleri olarak anılacak projelerdir. Fakat, artık
Türkiye, uzayda da yerini almalı; SSM ve
TUSAŞ‘ın liderliğinde başlatılan çalışmalarda,
milli katılım payı artarak devam ettirilmelidir.
ARGE Dergimizin bu sayısını, bu vizyon
ile savunma, havacılık ve uzay sektörü özelinde
hazırlamaya karar verdik. 8. sayımıza;
ROKETSAN, ASELSAN ve THY Teknik gibi
büyük firmalarımız, yaptıkları mühendislik çal
ışmalarına birer örnek teşkil eden değerli
makalelerini bizimle paylaşarak destek verdiler.
Ülkemizde, savunma ve havacılık Ar-Ge’si
konusunda önde gelen bu güzide kuruluşlara,
bizimle paylaştıkları değerli çalışmaları için teşekkür
etmek istiyorum. AIRBUS firmasının, Uzay alanında
yaptığı bir optimizasyon çalışmasını dergimize
göndererek siz değerli okuyucularımız ile paylaşması
da bizleri son derece sevindirdi. Optimizasyon
çalışmaları, bilgisayarla destekli mühendislikte,
her zaman Ar-Ge çalışmalarının geldiği son nokta
olarak değerlendirilir. OptiSlang yazılımı ile yapılan
bu çalışmayı, keyifle okuyacağınızdan eminim.
Ulu önder Gazi Mustafa Kemal‘in, 1937 yılında,
TBMM’de yaptığı bir konuşmadan alıntı yaparak
sözlerimi tamamlamak istiyorum:
“Bundan sonrası için, bütün uçaklarımızın
ve motorlarının memleketimizde yapılması ve hava
harp sanayimizin de bu esasa göre geliştirilmesi
gerekir. Hava kuvvetlerinin kazandığı önemi
göz önünde tutarak, bu çalışmayı planlaştırmak ve
bu konuyu lâyık olduğu önemle milletin nazarında
canlı tutmak gerekir.”
Türk havacılık ve uzay sanayimizden,
en kısa zamanda, uluslararası ölçekte ses getirecek
özgün proje ve ürünlerin ortaya çıkmasını
arzu ediyor ve diliyorum.
Saygılarımla,
Dr. Tarık Öğüt
Yönetim Kurulu Başkanı,
FİGES A.Ş.
2 www.figes.com.tr
FİGES, Bölgesel Uçak
ile İlgili Farkındalığı Arttırdı
F
İGES’in, geleneksel hâle
gelen bilgisayar destekli sistem modelleme konferanslarının 19’uncusu, “Havacılıkta
Ar-Ge ve Milli Uçak Projesi” baş-
lığı ile 21 Nisan’da, Ankara’da gerçekleştirildi. Bölgesel Uçak Projesi’nin,
tüm
paydaşlardan
konuşmacıların katılımı ile her yönüyle masaya yatırıldığı konferan-
sın açılış oturumu, önemli mesajların verildiği konuşmalara sahne
oldu. Açılış oturumunda yapılan
konuşmaların özetlerini, ilerleyen
sayfalarımızda bulacaksınız.
Koray GÖKALP
Genel Müdür
FİGES A.Ş.
İGES ailesi olarak, hem akademide hem devlette ilgili müsteşarlıklarımızda hem de değişik sanayi şirketlerimizde, pek çok proje yönetiyoruz. Bu projelerin
içerisinde, farklı arayışlar olduğunu görüyoruz. Özellikle
havacılıkta, bu yıl, hem akademik hem de havacılık sanayisinde iş yapan çok farklı dinamiklerimizin olduğunu
keşfettik.
Tüm bu dinamiklerden haberdar mıyız bilemiyorum.
Onun için, birbirimizin işine yarayacak pek çok çalışma,
araştırma-geliştirme ve mühendislik faaliyetlerinin; üniversitelerde, değişik ilim ortamlarında, akademilerde ve
devlet kurumlarında ilerlediğini görüyorum. Bugün sizleri bir araya toplamamızın en büyük sebebi, değişik sektörlerden özenle seçtiğimiz bireylerin bilgilerini sizlerle
F
paylaşmaları ve bu bilgi paylaşmaları ile bir sinerji oluşmasıdır.
ARGE DERGİSİ 3
FİGES’ten
Dr. Tarık ÖĞÜT
Yönetim Kurulu Başkanı
FİGES A.Ş.
A
slında, bizim bu 15 yılda geldiğimiz nokta, gerçekten bir macera. Yani, savunma ve havacılık sanayisi, Türkiye’de, 15 yıl önce, bilemediniz 20 yıl önce
nerelerdeydi; bugün neleri konuşuyoruz? Çünkü bu 15
yıl, bu tip işler için, çok kısa bir zaman zarfı. Bu kısa
zaman zarfına, Türkiye, neler sığdırdı, inanılmaz. Ben,
hakikaten çok heyecan duyuyorum ve bundan sonraki
projelerimize de çok umutla bakıyorum.
Şimdi, esasında olay, MİLGEM projesiyle başladı.
MİLGEM projesi, bence, onu takip eden ve şu anda yürümekte olan veya gelecekte olan projelerimizin anahtarı. Eğer bu projemiz, MİLGEM projesi başarısız
yürüseydi -ki o zamanlar MİLGEM projesi başlarken,
daha tarif edilirken, bunu istemeyen çevreler de vardı,
hep bunları duyuyorduk- bu proje, bizim Devrim Arabaları gibi başarısız bir proje olsaydı, bugün burada olmayacaktık; ben buna inanıyorum. Ama bu proje,
hepimizin de katkılarıyla ve Türkiye’nin de özverisi ile
çok başarılı bir proje oldu ve ondan sonra da kazanılan
bu öz güvenle devam etti. Aslında, MİLGEM’le yepyeni bir şey yapmadı Türkiye. Burada önemli olan tasarımcı; tasarlamak, bunun mühendisliğini yapmak.
Daha önce Türkiye, böyle bir sistemin mühendisliğini
hiç yapmamıştı. Üretmişti; ama mühendislik yapmamıştı. 8 yıl gibi bir zaman zarfında; bu projenin mühendisliğini yaptı, tasarımını yaptı, üretti ve Deniz
Kuvvetleri Komutanlığına teslim etti. Bu inanılmaz bir
başarı. Savaş gemileri, zor sistemlerdir; yani savaş gemilerinin silah sistemleri, savunma sistemleri içerisinde
en zorlarıdır. Biz bu zorlukları aşıyorsak her şeyi yaparız.
O bakımdan, bugünlere gelmemizde, ben, MİLGEM
projesine katkı koyarak, bu projeyi önce hayata geçiren, bu projenin olması için katkı veren herkesi, tüm
şirketleri, tabii başta Deniz Kuvvetleri Komutanlığımız
olmak üzere, silahlı kuvvetlerimiz olmak üzere, herkesi
yürekten kutluyorum. Onlar bize yol açtılar, başka bir
şey yapmadılar. Ve onlar, bundan sonraki projelerimizin anahtarı durumunda; onlar bize bu kapıyı açtılar,
bundan sonraki her türlü projeyi Türkiye yüklenebilir.
MİLGEM’den sonra, DEARSAN tersanemiz, Yeni Tip
Karakol Botu’nu yaptı. Sonra LPD'ye başladık. Ana
muharebe tankı ALTAY, Türkiye'nin çok büyük
önemli projesi ve aracın testleri bitti. Sadece aracımızın
motoru ve transmisyonu şu anda milli değil, bunun da
millileştirilmesi için, biliyorsunuz Savunma Sanayii
Müsteşarlığımız bir ihale açtı ve bunu da TÜMOSAN
şirketimiz kazandı. Türkiye, ALTAY tankını, güç sistemiyle beraber millileştirmiş olacak. ALTAY tankını,
4 www.figes.com.tr
Otokar şirketimiz yapıyor. Bundan sonra, FNSS'nin
PARS sistemi ve yine FNSS'nin Samur adındaki seyyar
yüzücü köprü projesi. Seyyar yüzücü köprüyü yapabilen,
dünyada 3-4 tane ülke var. Türkiye, bu 3-4 ülkeden bir
tanesi. Bu, FNSS’nin çok iddialı olan bir projesiydi ve
bu da çok büyük bir başarıyla sonuçlandı. Ama hepsinin anahtarı, yine MİLGEM. MİLGEM olmasaydı, biz
derdik ki; “Biz bunu yapamayız.” Ancak, o projeyi başarmakla Türkiye'ye büyük bir özgüven geldi.
MİLGEM sonrası, silah sistemleri bu süreci takip etti.
ROKETSAN’ımızın yapmakta olduğu, geliştirmekte
olduğu CİRİT, UMTAS ve OMTAS füzeleri. Bu füzeleri, artık hem yapıyoruz hem de satıyoruz. Burada çalışmalar son hızıyla devam ediyor. ROKETSAN’ın
elinde, daha büyük projeler var. Ve tarihimizin başladığı GÖKTÜRK’ün adının verildiği, seri uydular diyelim, GÖKTÜRK-1, GÖKTÜRK-2 ve GÖKTÜRK-3.
Milli uydu projemizde de epey bir yol kat ettik. Bu sistemlerin içerisinde, çok kritik olanları havacılık sistemleri biliyorsunuz: HÜRKUŞ. HÜRKUŞ'un, artık testleri
tamamlandı. Sertifikasyon süreci, bildiğim kadarıyla
devam ediyor. ANKA, insansız hava aracımız da büyük
ölçüde tamamlandı. Testleri tamamlandı ve yakında ordumuz, bu sistemleri kullanmaya başlayacak. Ve en
sonda, Özgün Helikopter. Özgün Helikopter konusu çok
önemli bir konu. Helikopter yapmak, hakikaten zor bir
konu; bence uçaktan daha zor. Bu helikopter projesinde
Türkiye, TUSAŞ ile başarılı olursa çok önemli bir kilometre taşına ulaşmış olacağız.
Tüm bunlar nasıl buralardan buralara geldik diye sorduğumda, kendime, çeşitli kurumlarımız ve bireylerimiz,
son 15 yılda birtakım etkinlikler yaptı. Bunların başında,
aslında savunma sanayimizin pınarı, esas bilgi kaynağı
ODTÜ. Bu sektörün gelişmesinde, ODTÜ'nün çok
büyük katkıları olmuştur. ODTÜ’nün yanı sıra bir
takım bireyler var ki, tek başlarına büyük işler yaptılar.
Hiç kimse onlara bir görev vermedi, bunu yapacaksın
demedi. Bunlar; Serdar Erkoca, Zafer Betoner, bir de
Abdullah Raşit Bey, SİNERJİTÜRK. Bu arkadaşlarımız, bireysel olarak her yıl seminerler yaparak bu sektörün gelişmesine büyük katkıda bulundular ve bu
sinerjiyi sağladılar. Ve tabii ki Can Erel arkadaşımın,
havacılık konusunda yazdığı kitapçık çok güzel, ben keyifle okudum. Kendisi, havacılık alanında büyük bir
katkıda bulundu. Bütün bu arkadaşlarımızı yürekten
kutluyorum. Bundan sonraki hedefimiz, elbette daima
öne doğru gitmek ve burada büyük hedefimiz, şu anda,
Bölgesel Jet Uçağı. Bölgesel Jet Uçağı projemiz, çok iddialı bir proje. Bütün bu insanlar, askeri projeler için
bu katkıları yapıp, bu sivil uçağı da yapacaklar; bunun
motorunu da yapacaklar, bundan hiç kuşkum yok.
Bütün bu sektörümüze katkı veren ve 15-20 yıl içerisinde büyük katkı veren herkese, yürekten teşekkür
ediyorum.
Dr. Cihan KANLIGÖZ
Havacılık ve Uzay Teknolojileri Genel Müdürü
T.C. Ulaştırma, Denizcilik ve
Haberleşme Bakanlığı
T
ürkiye’nin, önümüzdeki yıllarda özgün üretim alanında
yapacağı en önemli projelerden biri olacak olan Milli
Yolcu Uçağı projesiyle ilgili çalışmalar, Havacılık ve Uzay
Teknolojileri Genel Müdürlüğü, Savunma Sanayii Müsteşarlığı, Türk Hava Yolları, Türk Hava Yolları Teknik, TEI
ve TUSAŞ’tan uzman ve deneyimli arkadaşlarımızın katılımıyla oluşturulan bir komisyon tarafından yürütülmüştür.
Çalışmalarda 3 temel soru esas alınmıştır: Bir, Türkiye
yolcu uçağı üretebilir mi? İki, Türkiye yolcu uçağı üretmeli
midir? Üç, eğer üretecekse üretim stratejisi ne olmalıdır?
Türkiye yolcu uçağı üretebilir mi,
bunun için üretim altyapısı yeterli midir?
Ülkemizde, havacılık ve uzay sektöründe birçok kuruluşumuz, ileri teknoloji gerektiren yatırımlar yapmış; yazılım ve
donanım alanında, çağımızın en ileri teknolojilerine dayalı
ürünleri geliştirmişlerdir. Pek çok kuruluşumuz, kendi ArGe altyapılarını oluşturarak, üretim odaklı projelerden, tasarım odaklı projelere geçmişlerdir. Havacılık sektöründeki
firmalarımız, uluslararası normlarda tasarım ve üretim yapabilme kabiliyetine ulaşarak, küresel pazarın büyük oyuncuları için kritik teknolojilerin yegâne tedarikçileri hâline
gelmişlerdir. Yaşanan bu gelişmeler ışığında, mevcut altyapısıyla havacılık teknolojilerini ve kendi özgün havacılık
ürünlerini geliştirebilen bir ülke konumuna gelmiş olduğumuz sonucuna ulaştık.
Türkiye uçak üretmeli midir?
Milli uçak üretiminde, Türkiye’nin sahip olduğu birçok
avantaj bulunmaktadır. Montaj deneyimi, yetkinliği; pazarlara erişim açısından stratejik coğrafi konum; havacılık
sanayisi ve uçak motoru parçaları dahil çeşitli parçaların
üretiminde dünya ölçeğinde firmalarla kurulan stratejik ortaklıklar; havacılığın hızla büyüyen bir pazar olması; dünya
havacılık sektörünün büyük oyuncularından Türk Hava
Yolları’nın sağlayabileceği katkılar; nitelikli insan gücü gibi
güçlü etkenler, üretim açısından öne çıkan avantajlar olarak görülmektedir. Türkiye’nin, 2023 yılına kadar, dünyanın en gelişmiş 10 ekonomisi içerisinde yer alma ve
teknoloji ithal eden değil; üreten, sahip olan ve ihraç edebilen bir ülke olma hedefleri, 2023 yılına kadar kendi uçağını yapabilen bir ülke konumuna gelmesini zorunlu
kılmaktadır.
Milli Yolcu Uçağı projesinde
uygulanacak üretim stratejisi ne olmalıdır?
Milli Yolcu Uçağı’nda üretim stratejilerini araştırırken, 3
temel alternatifin karşımıza çıktığını gördük. Bunlardan birincisi, mevcut bir uçak platformunun alınarak üretilmesi.
İkincisi, mevcut bir platform üzerinde geliştirme yapılarak
üretim yapılması. Üçüncüsü de tamamıyla özgün bir tasarımın, Türkiye’de, Türk mühendislerince gerçekleştirilmesidir. Kurulan komisyon ve alanında uzman arkadaşlarımız,
bu 3 alternatifi, kendi içinde, avantajları ve dezavantajlarıyla
birlikte değerlendirdiler. Değerlendirmeler sonucu, mevcut
bir platformun alınarak, günün ihtiyaçlarına uygun bir şekilde modifiye edilmek suretiyle üretilmesi; hem Türkiye’nin ihtiyaçlarına hem de dünya pazarının beklentilerine
uygun bir platformun, bu şekilde, 5-6 yıllık bir süre içerisinde
üretilerek Cumhuriyetimizin 100. yıldönümü olan 2023 yılına, bu üretimin yetiştirilmesi hedeflenmektedir.
ARGE DERGİSİ 5
FİGES’ten
Bedriye ÇUBUK CİCİOĞLU
Havacılık ve Uzay Sektör Müdürü
Sanayileşme Daire Başkanlığı,
Savunma Sanayii Müsteşarlığı
K
onuşmama ilk olarak FİGES’e, böyle bir organizasyona ev sahipliği yaparak, havacılık tutkunlarını bir araya getirdiği için teşekkür ederek başlamak
isterim.
Savunma Sanayii Müsteşarlığı (SSM)’nda, sanayimizi desteklemek amacıyla yeni bir daire kurulduğunu -Alt Sistemler Dairesi- belirterek başlamak
istiyorum. Bu dairenin amacı, savunma ve havacılıkta ihtiyaç duyulan altyapının tesisi için gereken
sistemlerin, yerli imkânlarla geliştirilmesinin sağlanmasıdır. Alt Sistemler Dairemizin ilk projesi, havacılıkla ilgili bir motor geliştirme projesi olacaktır.
Bu dairenin dışında, SSM’de, Türkiye’de bir sanayi
ve teknoloji altyapısı oluşturulması için görev yapan
iki ayrı dairemiz daha mevcuttur; Sanayileşme Dairesi ve Ar-Ge ve Teknoloji Yönetimi Dairesi. Dünyada havacılığın öneminin artması ve bunun bir
yansıması olarak ülkemizin de teknolojinin ve geleceğin havacılıkta olduğuna inanmasıyla, özellikle
“Havacılık alanında neler yapılabilir?”i araştırmaya
ve bu alandaki çalışmaları teşvik etmeye ağırlık verdik. Sanayileşme ve Ar-Ge ve Teknoloji Yönetimi
Dairelerimiz, sürdürülebilir bir sanayi oluşturmak
için, malzemeden başlayarak çeşitli katmanlarda
projeleri, milli uçak hedefi ile desteklemektedir.
Sanayileşme Daire Başkanlığı Havacılık ve Uzay
Sektör Müdürlüğü olarak sektördeki açıkları giderecek, milli uçak ve milli platformları destekleyecek altyapının tesisi için çeşitli adımlar atmaktayız.
Savunma ve havacılık dışı alanlarda çalışmış, çok
6 www.figes.com.tr
kıymetli ve istekli sanayicilerimiz, havacılık alanında da çalışma niyetindedir. Ancak havacılık,
uzun soluklu bir yolculuktur ve özellikle dünya ile
rekabet edebilir sistemler talep edildiğinde, sertifikasyon ihtiyaçları oldukça yüksek olmaktadır. Sanayimizde havacılık kültürü oluşması ve
sertifikasyon ihtiyaçlarının daha kolay karşılanabilmesi için, çeşitli sertifikasyon destekleri ile eğitimler vermekteyiz.
Buna ilave olarak belirtmem gerekir ki; sanayicimize
her zaman kapımız açıktır; bazı alanlarda diğer sektörlerdeki kazanımlardan faydalanmak ve farklı
bakış açılarıyla ihtiyaçlarımızı karşılamak için sanayicimizin birikimlerini sektörün faydasına kullanmayı istemekteyiz. Bu bağlamda, hem yolcu uçağı
hem savaş jeti ve hem de helikopterde milli imkânların azami kullanımı ve sürdürülebilir bir havacılık
sanayisi yaratabilmek için, devlet ile sanayimizin
ortak çalışmasının çok önemli olduğunu inanmakta
ve bu yönde çalışmaktayız.
Hüseyin BAYSAK
Genel Sekreter
Savunma ve Havacılık Sanayii İmalatçılar
Derneği (SASAD)
B
iz, askeri havacılık sanayisi altında, sabit kanatlı ve
döner kanatlı uçaklar ile insansız hava araçlarını, roket
ve füzeleri değerlendiriyoruz. Bilindiği gibi, sabit kanatlı
uçaklara ilişkin olarak ilk çalışmalar, F-16 Savaşan Şahin
uçaklarının, lisans altında Türkiye’de üretimi ile başlamıştır.
Bu üretimin hemen arkasında, CASA nakliye uçakları ile
ilgili olarak, yine lisans altında bir üretim projesi yürütülmüştür. Bu iki proje, bugün, askeri havacılık sanayisinde kazanılan ivmenin veya altyapının, önemli bir unsuru olarak
ortaya çıkmıştır.
Özgün ve milli ürün projelerine öncelik tanıma ve destek
verme politikası, bugün, her alanda meyvelerini vermeye
başlamış bulunmaktadır. Sabit kanatlı uçaklar konusunda
ilk ürün HÜRKUŞ, bugün sertifikasyon uçuşlarını yapmak
üzere, semalarımıza çıkmış bulunuyor. Özgün Türk savaş
uçağının geliştirilmesiyle ilgili olarak, fizibilite çalışmaları
tamamlanmış; alternatif çözümler ilgili makamların onayına
ve seçimine sunulmuş ve artık tasarım, geliştirme ve kalifikasyon döneminin başlamasıyla ilgili olarak çalışmalara başlanmış bulunmaktadır. Bu projelerdeki birikim, özgün milli
helikopter projesine de başlama güvenini sağlamıştır.
İnsansız hava araçları konusuna bakacak olursak gerçekten
burada, sektörümüzle ve sektördeki oyuncularımızla ve özellikle de bu konuyu yöneten TUSAŞ, Baykar Makina ve
Vestel Savunma ile övündüğümüzü ifade etmek isterim.
Özellikle MALE sınıfı, orta irtifada, havada uzun süre kalış
özelliklerine sahip olan insansız hava araçları, bugün, Avrupa’da dahi üretilmiyor. Bugün, bunu üreten, sayılı sayıda
dünya ülkesi arasındayız.
Füzeler konusunda da sektörümüz, dünyanın sayılı oyuncuları arasına girmeye başlamıştır. Tanksavar, hava savunma,
stand-off, kara-kara, hava-kara füze uygulamaları, örnekler
olarak verilebilir.
Sivil havacılık tarafında ise dünyada, 2012 yılından bu yana
başlayan bir bahar döneminin yaşandığını söyleyebiliriz. Ve
önümüzdeki 10-15 yıla yönelik yapılan projeksiyonlar; bu
bahar havasının, bu güzel görüntünün devam edeceğini öngörmektedir. Sivil havacılıkta, özellikle yolcu sayısı ikiye
katlanmış görülmektedir. Doluluk oranları, %65’lerden
%79’lara çıkmış bulunmaktadır. Platform üreticilerinin, yıllık aldıkları sipariş, 10 bin adedi aşmış vaziyettedir ve önceki
dönemde, 1.000’e yaklaşan yıllık üretim temposu, geçtiğimiz
yıl, 1.300’e çıkarılmıştır. Hedeflenen, bu rakamın, 1.700’lere
doğru çıkarılması. Bu rakamlar, sektörümüz için oldukça
güzel gelişmelere işaret etmektedir. Türk savunma ve havacılık sanayisinin, yıllık cirosunun %12-13’ü, sivil havacılık
satışlarından gelmektedir. %12-13 oranı, 600-650 milyon
dolar gibi bir satışı ifade etmektedir. Bu rakamlar, sivil havacılığın, ciddi bir ihraç konusu olarak ortaya çıkmaya başladığını göstermektedir.
Askeri havacılıkta ve sivil havacılıkta, önümüzdeki 10-15
yılda, sektör oyuncularımızı neler bekliyor? Pazar neleri talep
edecek?
Bu konuya baktığımız zaman, sabit ve döner kanatlı uçakların, yine pazarın yüksek talep gamında yer aldığını görüyoruz. İnsansız hava platformları, füzeler -özellikle hava
savunma füzeleri- C4ISR dediğimiz komuta, kontrol, istihbarat, gözetleme ve keşif alanında çalışan firmalarımıza, bu
alandaki taleplerin yüksek olacağını değerlendiriyoruz. Yine
arttırılmış gerçeklik (augmented reality) ve “big data management” dediğimiz alanlarda, sektör oyuncularımızın yoğunlaşması gerekiyor.
Sivil havacılığın başlayan yükseliş eğiliminin, aynı tempoda
sürmesi ve sektör oyuncularımızın, bu pazardan daha fazla
pay alması da bekleniyor. Ar-Ge faaliyetlerinin, özellikle
Avrupa Birliği içerisinde yürütülen faaliyetlerin, yakıt ekonomisini geliştiren tekniklerin, teknolojilerin üretilmesi;
temiz gökyüzü dediğimiz, daha az gürültü yapan, çevreyi
daha az kirleten çözümlerin üretilmesi; artan trafikte hava
trafiğinin yönetimine yönelik olan yeni uygulamaların gündeme getirilmesi bekleniyor.
Son olarak, FİGES’in bu seneki konferansında, güzel bir tesadüfü gözlemlemiş bulunmaktayım. FİGES logosunda, kuruluşu üzerinden 25 yıl geçtiğini ifade eden bir simgeyi
gördüm. Bizim derneğimiz de bu yıl, 25’inci kuruluş yılını
kutluyor. Derneğimiz, 1990 yılında, Milli Savunma Bakanlığımızın destek ve yönlendirmeleriyle o günkü 12 sanayicinin ön ayak olmasıyla kurulmuştur.
Derneğimiz, başlangıçta, sadece savunmaya yönelik olarak
kurulmuş idi. 2012 yılından itibaren, savunmanın yanına
havacılığı da ekleyerek, adını, Savunma ve Havacılık Sanayii İmalatçılar Derneği (SASAD) olarak değiştirdi ve tescil ettirdi.
ARGE DERGİSİ 7
FİGES’ten
Ferhat ŞAHİN
Mühendislik Grup Müdürü
TEI
G
ünümüz havacılık sektörünü şekillendiren temel
faktörlere baktığımızda, hava yolu ulaşımının,
ekonomik büyüme ile doğru orantılı bir şekilde hareket
ettiğini gözlemliyoruz. Özellikle Güney Asya, Çin, Afrika ve Latin Amerika gibi bölgelerde, önümüzdeki yıllarda, havacılık sektöründeki artışın daha da yüksek
olması beklenmekte. Son dönemdeki petrol fiyatlarındaki ciddi düşüşe paralel olarak uçak bilet fiyatlarındaki düşüş beklentisi, hava yolu şirketlerini, daha
düşük maliyetli operasyonlara yönlendiriyor.
Uçak verimliliğinin bu konuda çok önemli bir faktör
olması nedeniyle hava yolu ulaşım şirketleri ve buna
paralel olarak uçak üreticileri, gittikçe daha az yakıt
tüketen, daha verimli motor tasarımları geliştirilmesini
talep ediyor. Yine aynı şekilde, artan çevre bilinci ile
birlikte, sivil havacılık otoriteleri, uçak motorundan
salınan çevresel gazlar konusunda, daha da çok kısıtlamalar getiriyor.
Tüm bu faktörleri uçak motoru açısından değerlendirdiğimizde; uçak motoru firmaları, her geçen gün; daha
hafif, daha performanslı, daha az yakıt tüketimi olan
ve daha çevreci motor tasarım projelerinde yer almaya
devam ediyor.
Tüm bu küresel gelişmelerin yanı sıra milli hedefler çerçevesinde, ülkemizde, çok sayıda platformda milli projeler geliştirilmekte ve uygulanma aşamasında. Hepinizin
bildiği gibi, Milli Bölgesel Uçak projemiz, 2023’te hedefleniyor. Aynı şekilde Milli Muharip uçak projesine başlandı; tasarımları devam ediyor ve 2020’li yıllarda, seri
üretime geçmesi bekleniyor. ATAK helikopterimizi,
Türk Silahlı Kuvvetlerimiz kullanmaya başladı. Özgün
Helikopter tasarımını, 2013 yılında, TUSAŞ geliştirmeye başladı. Yine aynı şekilde, eğitim uçağımız
HÜRKUŞ, uçuşlarını başarı ile tamamladı ve Avrupa’daki sivil havacılık otoritesi tarafından sertifika çalışmalarına başlandı. ANKA insansız hava aracımız, uçuş
testlerinin yarısını tamamladı ve önümüzdeki sene, Türk
Silahlı Kuvvetlerine teslimi planlanıyor. BAYRAKTAR
insansız hava aracımız, Türk Silahlı Kuvvetleri envanterine girdi ve kullanılmaya başlandı.
TEI olarak, biz, küresel şartlar ve bölgesel gereklilikler
kapsamında, Türkiye’de, motor tasarımı ve imalatı konusunda, çok çeşitli hazırlıklar yapıyoruz. Ulusal projelerde yer alarak, son teknoloji tasarım projelerinde,
teknik kabiliyetlerimizi geliştiriyoruz. Bu kapsamda,
1996 yılında, dünya devi olan GE ile yaptığımız çalışmalar, bugün itibarıyla Türkiye Teknoloji Merkezi çatısı altında devam etmekte. Bunun yanı sıra
8 www.figes.com.tr
Türkiye’nin de sahip olduğu askeri kargo uçağı olan
A400M uçağına güç veren TP400 motorunda, risk ve
gelir ortağı olduk ve başarılı bir şekilde, ön yatak modülü ve nozul modüllerini geliştirdik. Bu projede, en
başından en sonuna kadar, bütün tasarım faaliyetlerinde bulunduk ve üretim aşamasına geçtik.
Bu uluslararası projelerin yanı sıra, komple motor sistemi tasarımındaki teknik kabiliyetleri geliştirmek
amacıyla makul bütçelerle geliştirilebilen insansız hava
araçları motorlarında da aktif rol alıyoruz.
Bu kapsamda, uçuş testlerini, farklı platformlarda başarıyla tamamlamış 3 farklı motor çeşidimiz var. Motor
tasarımında ve imalatında, belli başlı teknolojiler kritik olarak değerlendirilip, birçok dış ülkede, bu kapsamda yapılan çalışmalar, çok yakından ve sıkı takiple
denetlenmekte. Bu kapsamda, biz, devletimizin de desteğiyle bir takım teknoloji alanlarında, teknoloji geliştirme projeleri de yapıyoruz. Buna ek olarak Avrupa
Birliği destekli projeler ve TÜBİTAK destekli
TEYDEB projelerinde de yer alıyoruz. Tüm bunların
yanı sıra milli kaynakları, doğru ve daha etkin kullanmak adına, üniversitelerle birçok iş birliğimiz söz konusu. Özellikle SANTEZ projelerinin sayısını
arttırarak üniversitelerle iş birliğini mümkün olduğunca arttırmaya ve milli kaynaklardan mümkün olduğunca daha çok faydalanmaya çalışıyoruz.
İnsan gücü olarak, yaklaşık 280 tasarım mühendisimizle geliştirdiğimiz ya da geliştirmekte olduğumuz
teknik kabiliyetlerle bir aşamaya gelmiş bulunuyoruz.
Bundan sonraki aşamanın, büyük bir motor projesinde,
başından sonuna kadar tüm komponentleriyle tasarımı, testi, validasyonu ve üretimi gerçekleştirmek olduğunu düşünüyorum. Tüm öz kaynakların ve tüm
diğer milli kaynakların bir araya getirilmesi ve uygun
altyapının oluşturulmasıyla bu hedefi gerçekleştireceğimize inanıyorum.
Haluk BAYRAKTAR
Genel Müdür
Baykar Makina
İ
nsansız hava araçları teknolojisi alanında, 2004 yılında;
hazır alım, lisanslı üretim ve ortak üretim gibi, savunma
sanayisinde yoğunlukla kullanılan tedarik modellerinden,
özgün üretim modellerine geçildi. Özgün üretim tedarik
modeli ise en somut hâliyle insansız hava aracı teknolojisinde uygulandı. Bu teknoloji, bir anlamda, özgün üretim
modelinin başarısını ortaya çıkarma potansiyeli açısından,
en elverişli alandı. Ülkemizde yürütülen milli ve özgün projelerin oluşturduğu motivasyon ve ruh, gerçekten bizim gibi
üretici firmalarda, çok önemli bir dinamizm oluşturuyor.
Baykar, savunma sanayisi alanında, adım adım ufaktan başlayıp kazandığı tecrübe ve bilgi birikimine paralel olarak
gelişen bir yapıda. Hâlihazırda, 65’i mühendislik formasyonunda, 35’i teknisyen olmak üzere, 100 kişilik bir ekibimiz
var. 2004 yılında, ufak bir atölyede, çoğunluğunu stajyer
öğrencilerin oluşturduğu bir ekiple başlayan bir proje var.
Ben kendimi, o döneme geri götürüyorum ve bu zamana
doğru baktığımda, firmam için hayal edemeyeceğim bir
noktada görüyorum. Bu da aslında, bu tarz katma değeri
yüksek teknolojik alanlara girildiğinde, ekip hâlinde oluşan
sinerji ile hangi noktalara ulaşılacağının; ülkemizde, milli
girişimlerin önü açıldığı durumda, ne noktalara gelebileceğimizin de en önemli kanıtıdır.
Asıl bahsetmek istediğim konu, Taktik İnsansız Hava Aracı
(İHA) Projesi. Teklife Çağrı Dosyası, ilk olarak 2007 yılında
yayınlanan projede, 2009 yılında, ilk prototiplerin uçuş gösterimi yapıldı; bu gösterimin yapıldığı tarihlerde, İsrail’den
tedarik edilen Heron insansız hava araçlarında, otomatik
iniş-kalkış sistemi dahi bulunmamaktaydı. Bu durumdayken
biz, 2009’da, %100 milli ve özgün tasarım olan yedekli uçuş
kontrol sistemlerine sahip, otomatik taksi aşamasına kadar
ileri derece otomasyon ve akıllı algoritmalara sahip sistemleri, Savunma Sanayii Müsteşarlığı (SSM)’ndan herhangi
bir Ar-Ge desteği olmaksızın, tamamen kendi öz kaynaklarımızla geliştirdik.
Bu projede göstermiş olduğumuz başarıyla 2012 başında başlayan resmi program sonucunda, Bayraktar Taktik Blok 2
İHA Sistemi, sahip olduğu tüm kritik elektronik ve yazılım
sistemleri ile geliştirildi; eksiksiz bir şekilde kabul işlemlerini
başarıyla tamamlandı. Sınai katılım yani yerlilik oranı anlamında baktığımız zaman, bu proje, %93 gibi yüksek bir değerle tamamlandı. Bu oran, savunma sanayisi tarihinde, bir
rekordur ve İHA gibi yüksek teknolojili bir alanda, çok
önemli bir kilometre taşıdır.
Türkiye, dünyada, yurt dışından aldığı İHA sistemleri ile 7.
büyük ithalatçı durumunda; dolayısıyla başarılı olan yönlerimiz var; ama bir yandan da dünyayla rekabet açısından baktığımız zaman, geride kaldığımız durumlar söz konusu.
Türkiye’deki İHA proje portföyüne baktığımız zaman, yaklaşık 1 milyar dolar seviyesinde, 2000 yılından bu yana imzalanmış sözleşmeler var. Bu sözleşmelerin, direkt İsrail’e
giden, Türkiye’de kalan kısımlarını mevcut. Bizim sahip olduğumuz ve Türkiye Cumhuriyeti rekorlarına imza attığımız,
bu kadar üst performans yakaladığımız proje, bu bütçenin
%5’iyle gerçekleşti. Yani %5’iyle ilk defa, bu ebatta İHA sistemi, bu büyüklükte, Türk Silahlı Kuvvetlerinin envanterine
girdi. Askeri ve resmi heyetlerin huzurunda, kabulü yapıldı
ve bu da %5 gibi bir bütçeyle gerçekleşti. 1 milyar dolar, savunma sanayisi projelerine ayrılan bütçenin %1’i olarak ifade
edilebilir. Bir diğer önemli husus, bize tanımlanan 18 bin feet
idi; biz 27 bin feet’te uçuş testlerini gerçekleştirerek tamamladık. Tam yükle -35 kg- 10 saat uçuş isteniyordu; biz 55 kg
yükle 24 saat 34 dakika uçuş gerçekleştirdik. Aracımız, 20
bin feet’e de 30 bin feet’e de çıkabiliyor. Yani, bize tanımlanan kriterlerin, en az 3 katı bir performans sunan bir sistem.
Bölgesel yolcu uçağına ilişkin olarak, ben, hayatını, insansız
sistemlere ve ülkemize bu teknolojiyi milli ve özgün olarak
kazandırmaya çalışan, bunun için gece gündüz çalışan bir ailenin ferdiyim. Bu anlamda, 2004 yılında, ülkemize dinamizm getiren; az önce ifade ettiğim gibi, sektöre de dinamizm
ARGE DERGİSİ 9
FİGES’ten
getiren özgün geliştirme modelinin, aynı şekilde, bölgesel
yolcu uçağında da devam ettirilmesinin taraftarıyım. Diğer
modellerin, geçmişten bu yana, ülkemize neler kazandırdığı
ve neler kaybettirdiği ortada…
Amerikan Boeing ile aynı dönemde, Türkiye’de metal gövdeli yerli uçak üretimi için yatırım yapan, uçuş eğitim okulları kuran ve sahip olduğu serveti bu uğurda feda eden değerli
girişimci Nuri Demirağ’ın şu sözü, yol gösterici niteliğinde:
"Avrupa'dan, Amerika'dan lisanslar alıp tayyare yapmak
kopyacılıktan ibarettir. Demode tipler için lisans verilmektedir. Yeni icat edilenler ise bir sır gibi, büyük bir kıskançlıkla
saklanmaktadır. Binaenaleyh kopyacılıkla devam edilirse demode şeylerle beyhude yere vakit geçilecektir. Şu hâlde Avrupa ve Amerika'nın son sistem tayyarelerine mukabil,
yepyeni bir Türk tipi vücuda getirilmelidir."
Toplantımızda, Nuri Demirağ’ın bu ifadesine katılmayan
kimse yok. Hepimiz bu ifadeye inanıyoruz; ancak gereğini
yapmıyoruz. 2015 yılındayız ve 2010 yılında başlatılmış olan
Milli Yolcu Uçağı projesi için, yurt dışından hazır alım, fikri
haklarını almak suretiyle yurt dışında üretim gibi yollara sapıyoruz. Böyle bir tezadı nasıl açıklayacağız? Hepinizden, bu
durumu sorgulamanızı rica ediyorum.
Dr. E. Serdar GÖKPINAR
Teknoloji Yönetim Müdürü
TUSAŞ
Ş
irketimizin vizyonu; özgün ürünlere sahip, küresel rekabet gücüne ulaşmış ve dünya markası olmuş bir havacılık uzay şirketi hâline gelmektir. Ama bunun ötesinde,
aslında ben misyonumuza dikkat çekmek istiyorum: Ülkemiz havacılık ve uzay sanayisinin gelişmesine öncülük
etmek. Yani bizim, ekosistemde, merkezi bir görevimiz var.
Görevimiz, sadece aldığımız işleri yapmak ve satmakla sınırlı değil. Bizim ana görevimiz, aslında, ülkemiz havacılık
ve uzay sanayisinin gelişmesine öncülük etmektir. TUSAŞ
olarak 1973’te ve TAI olarak 1984'te kurulduk. Geçtiğimiz
yıl, ciro olarak 1 milyar doları geçtik ve bunun, %75’i ihracat. 4.500’ün üzerinde çalışanımız; 1.800‘den fazla mühendisimiz bulunmaktadır ki bunların 1.000‘den fazlası,
Ar-Ge çalışmalarında görev almaktadır. Biz, kendimizi
nasıl tarif ediyoruz? Havacılık yapısalları ile entegre havacılık ve uzay sistemleri olmak üzere, iki ana faaliyet kolumuz bulunmakta. Ayrıca, bir de büyük ortağı olduğumuz
TEI’miz var.
Şirket olarak, 2005 yılından bu yana, 10 yılda; ciromuzu
11-12 kat arttırma fırsatımız oldu. Bu dönemde, entegre
sistemlerde çok yoğun mühendislik çalışmalarıyla özgün
geliştirme, ortak geliştirme veya kapsamlı özgün entegrasyon ve modernizasyon projeleri yürüttük. ANKA'mız sipariş aldı. HÜRKUŞ’un A’sı uçuyor ve B‘si üzerinde
çalışılıyor; C‘si de gelecek. ATAK teslim ediliyor. C130’larda, ABD’den sonra, en kapsamlı aviyonik modernizasyonu yapıldı; milyon satırdan fazla, entegrasyon
amaçlı ve sırf bunu test etmek için de iki milyon satırdan
fazla, ayrı bir kod yazıldı. T-38’ler keza öyle; hepsi teslim
ediliyor. GÖKTÜRK-2, TÜBİTAK Uzay Enstitüsü ile birlikte yürütülmüş bir çalışma; uydumuz, 2014 yılı sonuna
kadar, yörüngede on bin turu geçti. Ve tabii ki Türkiye
Cumhuriyeti Devleti’nin de şu ana kadar bir özgün ürün
geliştirmeye ayırdığı en yüksek rakam olan Özgün Helikopter Programı da ön tasarımına devam ediyor. Bunların
hepsi, çok zorlu, ileri mühendislik işleri.
10 www.figes.com.tr
Çok çeşitli öngörüler gösteriyor ki, önümüzdeki 20 yılda,
dünya sivil havacılık pazarında 36 bin kadar yeni uçak envantere girecek. Tabii bunun yanında, mevcut filolardan
kalan 5.500 uçak olacak. 15.500 uçak, mevcut uçakların
yenilenmesi için envantere alınacak ve 21 binden fazla
uçak da envantere yeni girecek. Şöyle bir şey de söylemek
lazım: Dünyada hava trafiği artıyor; en az artan yer, Avrupa. Avrupa‘da havacılık pazarı, neredeyse düz bir plato.
Fakat Avrupa içinde, en çok artan yer, Türkiye. %7‘nin
üzerinde her sene, bizim hava trafiğimiz ve yolcu sayımız
artıyor. Türkiye, Avrupa havacılığının büyümesinde, bu
yönde bir lokomotif görevi görüyor.
Sivil havacılık sektöründe, üretim talebi artmakta;
OEM’lerin dışarıya verdikleri işler artmakta, tedarik süresinde ise indirime gidilmektedir. Sektör, gelişmiş ve gelişmekte olan devletler tarafından, stratejik olarak
değerlendirilmekte ve bu yönden de çok iyi bir biçimde
desteklenmektedir. Sektördeki başarı, yüksek nitelikli ihracat, ileri teknoloji kazanımı, nitelikli iş gücü yetiştirme
ve istihdam etme, diğer sektörlere de olumlu yansımaları
ile bir kaldıraç etkisi bulunmaktadır ve oldukça yüksek getirisi vardır. Bunun için de kamu araştırma merkezlerimiz,
üniversitelerimiz ve sanayinin, mutlak surette bir arada hareket etmesi gerekmektedir.
Halil TOKEL
Genel Müdür Danışmanı
THY Teknik (Turkish Technic)
T
ürk havacılığı, sanayileşme tarihimizde, her
zaman diğer sektörlere göre önemli farklılıklar
göstermiştir. Wright Kardeşlerle beraber, 1903 yılında başlayan insanlığın ilk ciddi uçuş faaliyetlerine,
o zamanın Türkiyesi olan Osmanlı Devleti, çökme
sürecini yaşamasına rağmen, kısa sürede intibak etmiş
ve sadece 8 yıl sonra, Türk Hava Kuvvetlerinin kuruluşunu başlatan yapılanmayı gerçekleştirmiştir.
Anadolu insanının havacılığa ilgisi, şimdiye kadar
hep üst düzeyde olmuş ve diğer ülkelere göre, hem
kamu hem de özel sektörde pek çok ilklere imza atmıştır. Böyle bir toplumsal alt yapı ile Türk havacılığının, her zaman, dünyanın en ileri havacılık
düzeyinde olması beklenirdi. Ancak ülke sisteminin
ve bürokrasinin olumsuz yaklaşımları ve yöneticilerin
olumsuz psikolojisi, yabancı şirketlerin gönüllü temsilciliği, kıskançlık, çekememezlik gibi nedenlerle
Türk havacılığı, dünyada hak ettiği yeri bir türlü alamamıştır.
Şu husus da çok iyi bilinmelidir ki; dünya çapında
güçlü ve iddialı ülkeler, stratejik özellik taşıyan tüm
sektörlerde olduğu gibi, savunma sanayisi ve havacılık sektöründe de fizibilite çalışmalarını, ancak hedefleriyle orantılı olarak yaparlar. Stratejik özellik
nedeniyle ülkeye maliyeti ne olursa olsun, bu sanayiler, muhakkak devlet eliyle gerçekleştirilir ve yaşaması sağlanır. Bu nevi stratejik sektörlerin
ürünlerinin pazarlanması da devlet desteğiyle yapılır.
Bu çerçevede, Türkiye'de, savunma sanayisi ve havacılık sektörünü; devletin öncülük ve rehberliğinde,
özel sektörün profesyonellik ve dinamizmi ile ve küresel boyutta gerçekleştirmesi elzemdir. Milli bölgesel
yolcu uçağının, 2023 yılına kadar, %100 yerli imkânlarla üretilmesi projesi, böyle bir mecburiyetinin sonucudur.
Türk Hava Yolları (THY), böyle bir önemli projeye,
kendi ihtiyaçlarından hareketle öncü bir misyonla
katkıda bulunmaktadır. THY'nin bir kuruluşu olan
THY Teknik, ana hizmeti olan uçak bakım hizmetleri
için gereken yedek parça ve bakım hizmetlerini,
uçakların yabancı menşeli olması nedeniyle yurt dışından temin etmektedir. Söz konusu alımlar, THY
filosunun sıra dışı büyümesine paralel olarak sürekli
artmakta ve yurt dışına yüzmilyonlarca dolar ödenmektedir.
Bu noktada, stratejik bir kararla söz konusu parçaların
ve hizmetlerin yurt içinden temini ile hem yurt dışına
para çıkışı önlenecek hem de sivil havacılık yan sa-
nayisinin gelişmesi sağlanacak ve istihdam artışına
ilaveten yüksek katma değerli ürün ihracatı ile ülkenin zenginleşmesine en üst düzeyde katkı sağlanabilecektir. Tabii olarak THY'nin yerli sanayinin
rekabetçi yapısı gereği sağlayacağı önemli tasarrufla
kârlılığını arttırması da en önemli gerekçelerden olacaktır. Bu çalışmalar, pek çok ilkleri mecburen bünyesinde taşıdığı için, kolay olmayacaktır.
Sertifikasyon alt yapımızın yetersizliği ve şirketlerimizin tecrübe eksikliği, çalışmalarımızda motivasyonumuzu arttıran nedenler olmalıdır.
Ülkemizde, KOSGEB verileri ile sanayi ile uğraşan
400.000 adet KOBİ'nin varlığı, söz konusu çalışmalar
için inanılmaz bir altyapı ve güçtür. Bu firmaların, tanımlanmış hedef projeler için koordine edilerek, yönlendirilerek kullanılması, her türlü uçak parçasının,
yerli olarak yapılmasını rahatlıkla mümkün kalacaktır. Bu imkânın değerlendirilmesi, elzemdir. Bizim çalışmalarımız da bu alanda öncü bir çalışmadır. Bu
çalışmalar, sadece havacılık için değil, dışa bağımlı
olduğumuz tüm sanayi ve sektörler için uygulanmalıdır. THY Teknik'in bu alandaki öncü model çalışmaları, diğer sektörlere örnek olmalıdır.
Havacılık için kullanılan mühendislik yazılımları da
önemli bir ihtiyaçtır. Bu ihtiyacı karşılayan FİGES
Yönetim Kurulu Başkanı Tarık Bey’e, özellikle tebrik
ve teşekkürlerimi iletmek isterim. Bu manada, dünyadaki en iyi yazılımları Türkiye'ye getirdiler ve Türkiye'de kullanımını sağladılar; bu gerçekten,
bağımsızlık adına önemli bir adımdır. Ancak kendilerinin, yerli havacılık mühendislik yazılımları konusunda, gerek tecrübeleri gerekse mevcut potansiyeli
dikkate aldığımızda, aynen THY Teknik gibi, öncü
bir rol oynamaları gerekmektedir. Kendilerinden,
böyle uzun soluklu ve zor bir çalışmayı beklemenin,
hakkımız olduğunu düşünüyorum.
ARGE DERGİSİ 11
MAKALE I Savunma I
Bir Katlanır Kanat
Mekanizmasının Tasarımı
Ali YETGİN
[email protected]
Yapısal Termal Analiz
ve Test Mühendisi
ROKETSAN A.Ş.
Bülent ACAR
[email protected]
Yapısal Termal Dinamik Analiz
ve Test Bölümü Müdürü
ROKETSAN A.Ş.
Giriş
Sonlu elemanlar yöntemi (SEY)
yeni bir ürünün tasarım ve geliştirme aşamasında büyük öneme
sahiptir. Alternatif tasarımlar
üretim ve test sürecine girmeden
bilgisayar ortamında değerlendirilebilmekte ve içlerinden uygun
olanı tamamen sanal ortamda seçilebilmektedir. Böylelikle tasarım isterlerini sağlayan nihai
ürüne ilk prototip sonucunda ulaşılabilir. Bu durum, günümüzde
AR-GE çalışmalarında ihtiyaç
duyulan kısa sürede ve olabilecek
en düşük maliyetle çözüm elde
edebilme ihtiyacının karşılanmasını mümkün kılmaktadır.
ROKETSAN’da gerçekleştirilen
tasarım çalışmalarında SEY
12 www.figes.com.tr
büyük bir öneme sahiptir. Roket
ve füze sistemleri gibi ileri teknolojilerin kullanıldığı hava yapılarında ve bu sistemlerin taşındığı,
ateşlendiği fırlatma platformlarının tasarımında SEY tasarımcıya
büyük bir güç sağlamaktadır. Tek
başına yazılım ile, mühendislik
bilgi birikimi ve teorik altyapı olmadan, tasarım sürecinin başarıyla tamamlanması mümkün
değildir. Uygun yazılım ile yeterli
mühendislik bilgisi ve tecrübesi
birleştiğinde ise ileri teknolojili
yapılar tasarlanıp gerçeğe çevrilebilmektedir.
Katlanır Kanat
Sistemi
Roket ve füze sistemlerinde kanatlar sistemin ihtiyaç duyduğu
aerodinamik kuvvetleri ve manevra yeteneğini sağlar. Bu yüzeyler
mühimmat
gövdesinin
kapladığı hacimden dışarı taşar ve
aerodinamik kuvvetin mühimmat boyunca farklı bölgelerde yoğunlaştırılabilmesine
olanak
sağlayarak kararlılık, kaldırma
kuvvetinin oluşturulması ve mühimmatın yönlendirilmesi gibi işlevleri kazandırır. Kanatların
mühimmat çapından dışarı taş-
Şekil 1.
Tasarım döngüsü
ması kaplanan hacmin oldukça
fazla artmasına neden olmaktadır.
Bu nedenle kanatların katlanması, kaplanan hacmin azalmasına olanak sağlamakta ve
depolama verimliliğini arttırmaktadır. Bundan daha da önemlisi
fırlatma platformunda taşınan
tüp hacminin azalması sayesinde
daha fazla mühimmat aynı anda
taşınabilmekte ve ateş gücü arttırılabilmektedir. Kanatları katlayabilmek içinse mühimmatın tüp
içerisinde saklandığı zamanlarda
katlı kalacak ve tüpü terk ettiği
anda açılıp, bu açık pozisyonda
uçuş süresi boyunca kalacak bir
açılma mekanizmasının tasarımı
gerekmektedir. Bu mekanizmanın açılma sırasında oluşacak
yüklere dayanmasının yanı sıra,
sabit bir kanatta olduğu gibi uçuş
zarfında oluşacak aerodinamik ve
aerotermal yüklemelere karşı da
yapısal bütünlüğünü muhafaza etmelidir. Roket, füze gibi hava yapılarında ağırlık ve hacim
tasarımlar için en büyük sınırlamalardandır. Katlanır kanat mekanizmasının sığması gereken
hacim tasarımda karşılaşılan zorlukların başında gelmektedir. Ayrıca mühimmatın kanat açılana
kadar uçacağı sürenin en aza indirilmesi gerekmektedir. Bu da
mekanizmada daha güçlü enerji
kaynağı kullanılmasına ve en sonunda daha büyük bir hacme
neden olmaktadır. Bütün bunlar
göz önünde bulundurulduğunda
bir füze sistemi için katlanır kanat
mekanizmasının tasarımı çok
yönlü en iyileme gerektiren zorlu
bir mühendislik problemidir.
Tasarım Süreci
Tipik bir tasarım süreci nihai ürünün gereksinimlerinin tanımlanması ile başlar ve tasarımcı bu
gereksinimlere uygun bir katı
cisim oluşturur. Bundan sonraki
tasarım döngüsü ise elde edilen
geometrinin gereksinimleri sağlayıp sağlamadığının değerlendirilmesine yönelik devam eder. Şekil
1’de bir katlanır kanat mekanizması tasarım döngüsü gösterilmiştir. Her tasarım sürecinin sonunu
ise nihai ürünün test edilmesi ve
yapılan hesaplamaların doğrulanması oluşturur.
Katlanır kanat mekanizması için tasarım isterleri değerlendirildiğinde
aşağıdaki maddelerin göz önünde
bulundurulması gereken en önemlileri olduğu görülmektedir.
n Açılma zamanı
n Paketleme sınırlamaları
n Malzeme
n Yüklemeler
n İleri dayanım hesaplamaları
l Kırılma Mekaniği
l Yorulma
l Çırpıntı
Mühimmatın atış anında saklandığı tüpü terk etmesi ardından
kanatların açılma süreci başlamaktadır. Mekanizmanın tamamen açılarak kilitli pozisyona
geçmesi belirli bir zaman almaktadır. Tasarımın birinci önceliğinde bu süreyi sistemin
performansı için belirlenen limit
değerin altında tutmak gelmektedir. Böylelikle sistemin kanatlardan gelecek aerodinamik
kuvvetlerden mahrum uçtuğu
süre azalacak ve mühimmatın
görev yapabilirliğini etkilenmeyecektir. Füze gibi hava yapılarında her daim dar hacimlerde
birçok ekipmanla çalışmak zorunda kalınmaktadır. Bu da paketlemenin tasarımlar için
zorlayıcı bir madde olduğu göstermektedir. Kanadın bükülmek
yerine sabit tutulduğu durumda
belirli bir sürüklenme ve kaldırma katsayısı elde edilmektedir. Kanadı katlayarak sisteme
dâhil edilecek fazladan hacim bu
katsayıları etkileyecektir. Ayrıca
bu hacim artışı sistemin ağırlığının artmasına da neden olacaktır. Tasarımın kısıtlandığı diğer
bir nokta ise çalışılabilecek malzeme türüdür. Bu tarz sistemlerde
kullanılabilecek
malzemeler sınırlı olmaktadır.
Mekanizmanın sürekli elde edilebilecek bir malzeme türü kullanılarak
üretilmesi
gerekecektir. Sistemden en yüksek verimi elde edebilmek için
malzeme dayanım limitlerine
kadar zorlanmalıdır. (bkz. Şekil
2) Fakat böyle bir tasarım metodunda hesaplamalarda ve yüklemelerdeki belirsizliklerin en aza
indirilmesi gerekmektedir. Malzemenin dayanım sınırlarında
yapılan bir tasarımın belirsizliklere karşı toleransı oldukça
düşük olacaktır. Bu noktada
devreye detaylı kırılma mekaniği
ve yorulma hesaplamaları girmektedir.
Şekil 2. Malzeme akma eğrisi
ARGE DERGİSİ 13
MAKALE I Savunma I
Şekil 3. Sonlu elemanlar çözüm ağı
Katlanır kanat mekanizmasının
yükleme durumları temelde iki
aşamalı olarak düşünülebilir. İlki
kanadın açılma sonunda yapı
üzerinde oluşturduğu yüksek
çarpma kuvveti, diğeri ise açık
ve kilitlenmiş pozisyonda maruz
kaldığı aerodinamik kuvvet ve
aerotermal ısınma yükleridir.
Uçuş yükleri hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) analizleri
sonucunda
elde
edilmektedir. Tasarımın bu noktasında sonlu elemanlar yöntemi
(SEY) ve HAD yöntemi beraber
çalışarak ortak bir geometri üzerinde uzlaşırlar. Bu yazıda tasarım sürecinde sonlu elemanlar
yöntemi ve test aşamaları üzerinde durulmuştur.
Sonlu Elemanlar
Yöntemi ile Modelleme
Katlanır kanat mekanizması
sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak bilgisayar ortamında tasarım
yüklerine karşı doğrulanmıştır.
Böylelikle tasarımcının elinde
güçlü bir araca dönüşmektedir.
Tasarım süreci oldukça hızlanmakta ve maliyetler düşürülmektedir. Analizi gerçekleştiren
mühendisin çözümün doğruluğundan öden vermeden en kısa
sürede çözüm elde edebileceği
modelleri oluşturması gerekmektedir. Böylelikle iterasyon süresi
kısalacak ve daha çok iterasyon
yapıp en iyi tasarımı elde edebilecektir. Bahsi geçen katlanır
kanat mekanizması için ANSYS
Şekil 4. Çözüm ağı hassasiyeti kapsamında oluşturulan farklı yoğunluktaki elemanlar
14 www.figes.com.tr
14 sonlu elemanlar yazılımında
model oluşturulmuştur. Şekil
3’te oluşturulan çözüm ağının
genel görünümü verilmiştir.
ANSYS yazılımı tasarımcıya büyük bir avantaj sağlamaktadır.
Çalışma
kapsamında farklı yoğunlukta
çözüm ağları oluşturulmuş ve
çözüm ağı hassasiyeti değerlendirmesi de yapılmıştır. Şekil 4’te
farklı yoğunlukta çözüm ağları
gösterilmiştir.
Sonlu elemanlar modeli yüksek
oranda doğrusal olmayan özellikler barındırmaktadır. Bu durum
da analizciyi çözüm elde etme
aşamasında zorlayabilmektedir.
Fakat ANSYS yazılımı bu tarz
doğrusal olmayan özelliklerin
modele dâhil edilmesinde oldukça başarılıdır. Yapıda sürtünmeli
temastan,
yüksek
miktarlarda yer değiştirmelerden
ve plastik malzeme özelliklerinden kaynaklanan tüm doğrusal
olmayan özellikler dâhil edilmiştir. Çözümler kapalı çözümlü dinamik bir analiz adımında elde
edilmiştir. Şekil 5’te açılma
anında yapı üzerinde oluşan gerilme dağılımı gösterilmiştir.
Şekil 6’da ise açılma sırasında kanadın farklı zamanlardaki görüntüsü verilmiştir.
Katı geometri analizler sonucunda
güncellenerek malzeme limitlerinde çalışan, açılma süresi minimuma indirilmiş bir geometri elde
edilmiştir. Açılma süresinin azaltılması sistemin açılma anında
Şekil 5. Açılma anındaki
gerilme dağılımı
oluşan yüklerin artmasına neden
olmaktadır. (bkz. Şekil 7) Bu yükler mühimmatın ekseninde bir
tepki momentine neden olmaktadır. Bu tepki momentinin de füzenin kontrol sınırlarının içerisinde
kalması gerekmektedir. Aksi hâlde
açılma anında oluşacak burulma
momenti ile füze istenmeyen manevralar yaparak görevini yerine
getiremeyecek hâle gelebilir.
İterasyonlar süresinde mekanizmadaki geometri değiştirilerek en
iyi çözüm elde edilmiştir. Sonlu
elemanlar modelinde tüm geometrik detaylar dâhil edilmiştir.
Yapı üzerinde yüksek gerilmelerin
oluştuğu hiçbir detay atlanmamıştır. En iyi çözümün elde edil-
diği geometri, malzemenin dayanım limitlerine kadar zorlandığı
hâlidir. Böylelikle tasarım iterasyonları sürecinde en iyi çözüm
elde edilebilmiştir.
Test Çalışmaları
Katlanır kanat mekanizması tasarımında isterleri sağlayan bir
geometri elde edildikten sonra
test sürecine başlanmıştır. Testlerin gerçekleştirilebilmesi için
bir ekipman tasarımına ihtiyaç
duyulmuştur. Ekipmanın analiz
sonuçları ve hesaplamaların
doğrulamasında kullanılabilecek
ölçerlerle donatılması gerekmektedir. Açılma süresi oldukça kısa
sürede gerçekleştiği için hızlı ka-
meralar ile açılma anı kayıt altına alınmıştır. Buna ek olarak
açılma anında mühimmatın
merkezinde oluşan tepki torku,
tork ölçer kullanılarak ölçülmüştür. Bu çalışma kapsamında
kanat açılma test düzeneğinin
tasarımı ve imalatı FİGES AŞ
tarafından gerçekleştirilmiştir.
Kanat test prototipi bu düzenek
kullanılarak defalarca test edilmiş ve başarılı bir şekilde ölçümler gerçekleştirilmiştir. Şekil 8’de
kanadın açılma sürecinde hızlı
kamera ile çekilmiş görüntüleri
verilmiştir.
Şekil 6. Açılma sürecinde kanadın görünümü
ARGE DERGİSİ 15
MAKALE I Savunma I
Şekil 7. İterasyonlar arası açılma zamanı–darbe yükünün değişimi
Şekil 9’da testler sırasında ölçülen
tepki torku grafiği ve sonlu elemanlar modelinden elde edilen
tepki torku grafiği verilmiştir. Grafikte ilk tepe değerinin test değeri
ile oldukça uyumlu olduğu görülmektedir. Fakat sonrasındaki salınımlı davranış testte görülmemiş,
kısa sürede salınım sönümlenmiştir. Bunun nedeni sonlu elemanlar
modelinde herhangi bir sönümleme değerinin dâhil edilmemesidir. Ama bu sonuçlar tasarımın
doğrulamasını etkilememektedir.
Çünkü geometri en yüksek değer
olan ilk tepe değerine göre doğrulanmıştır.
değinilmiştir. Bu tasarım sürecinde önemli bir noktada bulunan sonlu elemanlar yöntemi ve
nihai tasarımı elde etmede tasarımcıya sağladığı yüksek etkin-
likten bahsedilmiştir. Bilgisayar
ortamında oldukça zorlu bir mühendislik problemi sonlu elemanlar
yazılımı
ANSYS
kullanılarak çözülmüştür. Tasarımların sanal olarak doğrulanması testte harcanacak zamanın
ve paranın düşürülerek verimliliğin arttırılmasını sağlamaktadır.
Analiz
yöntemleriyle
doğrulanan tasarım nihai bir test
sürecinin ardından doğrulanır
ve son üründe kullanılmak üzere
üretime verilir. Bu çalışmada
bahsedilen katlanır kanat sisteminin tasarımı 4 hafta gibi bir
sürede bilgisayar ortamında tamamlanmış ve prototip testlerinden başarıyla geçmiştir.
Yapılan atışlı testlerde de kanadın sistem isterlerini sorunsuz
bir şekilde sağladığı tespit edilmiştir.
Şekil 9. Tepki torkunun test ve analiz sonuçlarıyla karşılaştırılması
Sonuç
Bu çalışmada bir katlanır kanat
mekanizması tasarım sürecine
Şekil 8. Kanat açılmasının testler sırasında görünümü
16 www.figes.com.tr
MAKALE I Savunma I
Dynamic Stall Simulations
with ANSYS Fluent
cludes data such as the variations of lift and drag
forces and pitching moment with the pitch angle.
The comparison between the experimental and numerical results revealed that provides almost equivalent results.
Göktan GÜZEL
Bedri YAĞIZ
[email protected]
[email protected]
ASELSAN Inc.,
MGEO Division
Etlik 06011, Ankara,
TURKEY
ASELSAN Inc.,
MGEO Division
Etlik 06011, Ankara,
TURKEY
Introduction
In this study, ANSYS Fluent v14.5 is used to simulate one of the most challenging problems in rotor
aerodynamics, i.e. dynamic stall. The challenge is
due to the complex nature of the flow that involves
unsteadiness, separation, reattachment and turbulence which produce harmful effects such as stall
flutter and harsh vibrations on overall aircraft
system.
2D simulations with ANSYS Fluent v14.5, NS
equations based on flow solver were performed for
a NACA 0015 airfoil (as shown Figure 1) that is sinusoidal pitching around its quarter-chord. This is
the case that was also investigated experimentally
by Piziali [1] and the report of this experiment in-
Fluent Version 14.5
Fluent is a commercially available flow solver that
is based on finite-volume formulation of the NS
equations. Fluent can handle both structured and
unstructured grids. Fluent can provide second order
accuracy, both in time and space discretization. The
second order accuracy in space is provided with the
MUSCL scheme. A dual time stepping scheme is
also available in Fluent either with an explicit
Runge-Kutta or an implicit Lower Upper factorization method resulting in second order accuracy for
the temporal discretization. When using Fluent, turbulence may be taken into account using one of the
many models implemented and, among them, the
Spalart-Allmaras one-equation model implemented
in this problem.
Simulation Details
For the current study, three cases corresponding different mean angles of attack with the same pitching
amplitude and the frequency were considered. Each
case exhibits different flow regimes, i.e. attached
flow, light stall, and deep stall.
Figure 1. The C-type grid (with 377x171 points)
ARGE DERGİSİ 17
MAKALE I Savunma I
Table 1. Results of grid convergence study performed for 5 degrees angle of attack
Grid
Resolution
Cl
Cd
% error in Cl
% error in Cd
Coarse
189x86
0.5240
0.0058
4
45
Medium
377x171
0.5371
0.0041
2
4
Fine
753x341
0.5445
0.0040
0
1
∞
0.5470
0.0040
Extrapolation
Table 2. Dynamic stall cases considered
Case
Mean angle of attack (degrees)
Pitch amplitude (degrees)
Reduced frequency
Attached flow
4.03
4.18
0.095
Light stall
10.88
4.22
0.095
Deep stall
17.04
4.14
0.096
Figure 2. Comparison of (a) lift coefficient, (b) drag coefficient, and (c) moment coefficient for the static stall case.
Before beginning the simulations, a grid convergence study was performed first. For this purpose,
starting from a coarse grid, three C-type structured grids were created halving the spacing between the grid points. To define the adequate grid
resolution, static simulations that correspond to
5 degrees angle of attack were done using the
three grids generated. The variation of lift and
drag coefficients with the grid resolution are
given in Table 1. After this study, it was concluded that the grid with 377x171 points has only
2% errors in lift and 4% error in drag coefficients,
thus it has enough resolution to use in further simulations.
Thereafter, dynamic stall phenomenon was considered for three cases, i.e. attached flow, light
stall, and deep stall. For attached flow, the force
and pitching moment coefficients are depicted in
Figure 4. The solid arrow represents the upstroke
and the dashed one represents the downstroke of
the oscillating cycle. During the downstroke, the
lift and pitching moments are higher than the
upstroke values because of the formation of upwash flow. The calculated lift coefficients are in
Results
As has been stated, the aim of the present study is
to calculate the forces and moments of a sinusoidally pitching two dimensional airfoil by using
ANSYS Fluent v14.5 and compare results against
experimental data. Initially, static stall case was performed and the obtained numerical results were
compared with experimental ones and are shown in
Figure 2. The comparison between the methods and
the experiment is remarkably good. Figure 3 shows
our direction.
18 www.figes.com.tr
Figure 3. Points along the pitching cycle.
Figure 4. Comparison of pitch variation of (a) lift coefficient, (b) drag coefficient, and (c) moment coefficient for the attached flow case.
Figure 5. Comparison of pitch variation of (a) lift coefficient, (b) drag coefficient, and (c) moment coefficient for the light-stall case.
Figure6. Comparison of pitch variation of (a) lift coefficient, (b) drag coefficient, and (c) moment coefficient for the deep-stall case.
better agreement with the experiment. The computed pitching moments during upstroke is higher
and the drag is lower than the experimental value.
The hysteresis shape of drag coefficients is same,
but there is a shift between numerical results and
the experimental data. It should be stated that the
viscous components of forces and moment were
not involved both in the experiment and the numerical results.
Secondly, the light stall case was considered and
the comparisons of the forces and moment are
shown in Figure 5. Fluent has given acceptable results for this case. The difference may be explained knowing the fact that the flow is separated
from the trailing edge of the airfoil along the
downstroke.
Finally, the simulations of the deep stall case were
performed and the comparisons of the forces and
moment are shown in Figure 6. Even though the
comparison is not as good as the other two cases
considered.
As for the conclusion, ANSYS Fluent v14.5 was
used to solve one of the most complex flow problems in rotor aerodynamics, i.e. dynamic stall, has
been solved for three different flow conditions and
the computed variations of force and moment coefficients with pitching angle have been compared
with experimental data. The comparisons have revealed that Fluent, at least for this problem, can
provide satisfactory results.
References
[1] Piziali, R. A. 2-D and 3-D Oscillating
Wing Aerodynamics for a Range of Angles
of Attack Including Stall, NASA TM–4632,
1994.
ARGE DERGİSİ 19
MAKALE I Havacılık
Outflow Valf
Fonksiyonel Test Cihazı
Şekil 1. OFV
Dr. Sait
Nurdoğan YURT
Ahmet
Doğukan KELEŞ
[email protected]
[email protected]
Baş Mühendis
Mekatronik Mühendisi,
Sistem Tasarımı ve
Kontrol Ekibi
THY Teknik A.Ş.
Ar-Ge Müdürlüğü
Özet
FİGES A.Ş.
Sivil uçaklarda kullanılan OFV (outflow valf /
çıkış valfi) Şekil 1’de gösterilmiştir, kabin basıncını ayarlamaktan sorumludur. Uçaklarda, biri
önde ve biri arkada olmak üzere, iki adet OFV
bulunur. OFV’lerde, hareketi sağlayan, biri
yedek, toplamda iki adet otomatik açma-kapama
sistemi (motor ve sürücü) ve bir de acil durumlarda elle kumanda edilen bir elektrik motoru bulunur.
THY Teknik A.Ş. Ar-Ge Müdürlüğü arafından
başlatılan ve yönetilen projede; OFV’leri test etmekte kullanılacak cihazın imalatı, gerekli donanım seçimi ve test yazılımının geliştirilmesi
aşamalarında, FİGES Mühendislik Sistem Tasarımı ve Kontrol Grubu önemli katkılarda bulun-
muştur. Tasarlanan test cihazı (Şekil 2), farklı valf
modellerini aynı platformda test edebilme özelliğine sahiptir.
Test platformunu kullanan operatör, test edilecek
valfi test fikstürüne yerleştirip gerekli ayar ve kablo
bağlantılarını yaparak ve dokunmatik ekran üzerinden gerekli komutları girerek her bir valf için,
tanımlı testleri, otomatik olarak gerçekleştirir.
Test bitiminde, operatör, yapılan teste ait teknik
bilgileri içeren raporun çıktısını alabilir.
Test aşamaları, her valf modeli için valfin üreticisi
tarafından hazırlanan bakım kılavuzuna uygun olarak tanımlanmıştır. Tanımlı testler arasında en sık
yapılanlar: Açma-Kapama Sürelerinin Ölçümü,
Akım ve Gerilim Ölçümü, Hata Analizi ve Pozisyon Ölçümü’dür.
Şekil 2. OFV Fonksiyonel Test Cihazı
20 www.figes.com.tr
Şekil 3. Mekanik Tasarım
1. Rack Kabin
2. Test Fikstürü
3. Taşıyıcı Grup
4. Ayar Mekanizması
5. Hareketli Bağlama Grubu
6. Sabit Bağlama Grubu
7. Valf Taşıyıcı
8. Fikstür Sabitleme Ayakları
1. Mekanik Tasarım
Sistemin mekanik parçaları, Şekil 3’te belirtilmiştir:
Bütün valf çeşitleri, hem yatay hem de dikey olarak ayarlanabilen test düzeneğine, manuel klempler yardımıyla sabitlenir. Yatay sabitleme, valfin
grup numarasına uygun olarak yapılır. Valfler, onları sınırlandıran ayarlanabilir test fikstürü üzerine
tamamen yerleştirildikten sonra, manuel klempler
ile sıkılır ve test boyunca valflerin sabit kalması
sağlanır (Şekil 4).
Valfler, aynı zamanda, iki kauçuk takoz destek ile
kontrol birimlerinin oluşturduğu ağırlık etkisinden
korunmuş olur. Destekler üç yönde hareket ettirilerek istenilen pozisyonun ayarlanabilmesi sağlanır
(Şekil 5).
Şekil 4. Yatay Ayarlama Mekanizması
2. Elektrik ve
Elektronik Bileşenler
Rack kabininin içindeki elektrik ve elektronik bileşenleri aşağıda listelenmiştir (Şekil 6):
1. Yazıcı: OFV test sonuçlarının çıktısını almak
için kullanılır.
2. Test Bilgisayarı: Test yazılımının yüklü olduğu
operatör bilgisayarıdır.
3. Güç Kaynağı: Sistem, 4 kanallı, programlanabilir
bir güç kaynağına sahiptir. Güç kaynağı,
bilgisayar ile USB üzerinden haberleşmektedir.
Güç kaynağının 4 kanalından her biri, röle
kartını besler. Güç kaynağı, üzerindeki
ekrandan motor besleme akımlarının
gözlemlenebilmesi için, rack kabininin
üçüncü odasına yerleştirilmiştir.
Şekil 5. Destekleme Mekanizması
ARGE DERGİSİ 21
MAKALE I Havacılık
4. Dijital Multimetre (DMM): Sistem, bir adet
dijital multimetreye sahiptir. Multimetre,
test bilgisayarına, USB üzerinden bağlıdır.
Testler sırasında gerekli gerilim ölçümlerini
gerçekleştirmek üzere kullanılır.
5. PXI Kasa: Sistemde, bir adet 5 slotlu
PXI kasası bulunmaktadır. Kasa içerisinde;
RS422, RS232, ARINC haberleşme kartları
ile dijital I/O kartları bulunur.
6. Röle Kartı: Sistem içerisinde, biri güç röle
devresi ve biri sinyal röle devresi olmak üzere,
2 ana röle devresi vardır. Güç röle devresi,
yüksek akım geçişine izin veren rölelerden
oluşmaktadır. Röle kartı, valf konektörüne,
sinyal röle devresine ve dijital multimetreye
bağlıdır. Sinyal röle devresi, RS-422 ve
RS-232 bağlantılarını barındırır.
Güç ihtiyaçları, güç kartından karşılanır.
PXI veri edinme biriminden gelen sinyaller,
rölelerin kontrol sinyallerini teşkil ede
(Şekil 7).
Şekil 7.
Röle Devreleri
3. Test Programı
Grafik programlama tekniği kullanılarak geliştirilen test yazılımı, her bir valfin, ilgili bakım kılavuzuna uygun olarak test edilmesini sağlayacak
şekilde geliştirilmiştir.
“Ana Sayfa” başlangıçta otomatik olarak başlatılır. Ana Sayfa’da, dil seçimi ve testi başlatma için
butonlar bulunur (Şekil 8).
Şekil 8. Kullanıcı Arayüzü - Ana Sayfa
Şekil 9. Valf Seçim Sayfası
Şekil 6.
Rack Kabini
22 www.figes.com.tr
Şekil 10. Test Seçim SayfasıValf Seçim Sayfası
Şekil 11. Test Sayfası
“Parça Seçim” bölümünde operatör, test edilecek
valfin parça numarasını seçer. Valf seçimi yapılmadan test başlamaz (Şekil 9).
Valf seçiminden sonra, yapılacak testlerin seçimi
yapılır. Bakım kılavuzlarında belirtilen fonksiyonel testler dışında, valflerdeki otomatik açma-kapama sistemleri (EBOX1 ve EBOX2) ve manuel
açma-kapama sistemi de test edilebilmektedir
(Şekil 10).
Arayüz üzerinde, “Measured Value” (Ölçülen
Değer) sütunu ile test sırasında yapılan ölçümler
verilmektedir. “Expected Value” (İstenen Değer)
sütunu ile ise valfe ait bakım kılavuzundaki, ilgili
test için istenen değerler gösterilmektedir. Yapılan ölçümler ve karşılaştırmalar sonucunda, valfin, testi başarılı veya başarısız şekilde
tamamladığı, “Result” (Sonuç) sütununda belirtilir (Şekil 11).
Fonksiyonel testlerin tamamlanmasının ardından,
sonuçlar, arayüzde detaylı olarak gösterilir. Testin
sonunda, operatör, test sonuçlarını analiz eder ve
isterse raporun çıktısını alabilir (Şekil 12).
Şekil 12. Test Raporu Sayfası
ARGE DERGİSİ 23
MAKALE I Uzay
© Fotolia PRILL Mediendesign
Fatigue Verification
of High Loaded
Bolts of a Rocket
Combustion Chamber
Sensitivity analyses and robustness evaluations with optiSLang including dynamic load
conditions during flight operation help to verify high quality standards of bolt connections.
1. Introduction
Rocket engines and the bolted
interfaces between their components have to withstand intense thermal and structural
loads. Therefore, particular
Marcus emphasis is placed on the qualLEHMANN ity assurance and verification
Development from incoming inspection of
Engineer for Space the fasteners. During these
Systems, Propulsion, tests, a fatigue analysis is perStructural Mechanics formed to ensure a high bolt
& Design durability covering the dyAirbus Defence namic loads during the en& Space gine’s operation. However,
there is a significant difference between test and
flight loads leading to a non-linear relation between test results and expected operational life.
A sensitivity analysis is conducted to generate a
linking, multi-parametrical model that can be
adapted to both load cases. While the parameters
scatter within the unifying parameter set, the life
expectation also varies for both load cases. Accordingly, a robustness analysis is finally per24 www.figes.com.tr
formed to project the result variety under flight
conditions onto the test result scattering.
Bolts or screws connect constructional parts with
each other. The threaded bolt shaft and its
evenly shaped counterpart nut or threaded blind
hole transmit forces by a shapeclosed connection. In the case of overloading, the bolt will fail
and lose its force transmitting capability.
A bolt can be overloaded by stressing leading to
ductile failure, preferably at the first thread in
contact. Another overloading mechanism is
known as critical fatigue after the exposure to a
certain number of load cycles. The second will
be outlined in this article.
2. Basics on Bolt Analysis
2.1. Pretension
During bolt mounting into a blind hole or a nut,
pretension has to be generated. Continuous
torque tightening increases bolt and flange force
at the same rate, while the value of deformation
depends on the stiffness of both components.
Due to the tension load, the bolt is strained by
the law of elasticity Δ lB =FB / KB with the bolt
force FB and the bolt’s rigidity force KB that leads
to the absolute bolt deformation ΔlB . With the
same force FB but a different flange stiffness KF
the flangeparts are compressed about ΔlF = FB /KF .
Here ΔlF denotes the deformation of the flange
area in an imaginary cylinder between the bolt
head and the nut KF is the corresponding flange
stiffness.
The mounted and pre-stressed interface is loaded
by the operational force FL . If FL is oriented in
tension direction, the bolt will be additionally
stressed while the flange compression decreases.
Hence the operational load is taken by both
components depending on their stiffness. The
ratio between the force fraction taken by flange
decompression FLF and the part covered by the
bolt FlB is defined by the force ratio ϕ:
2.2. Stress Distribution
Loaded by an axial force, the nominal stress
within the bolt shaft equals to:
with As t as stress area.
Notch effects at the thread ground lead to a local
stress concentration σnom= K ∙ σnom . The stress
concentration factor K depends, among other
things, on the depth of the thread and the radius
of the thread ground. To estimate the magnitude
of K, tables are presented in engineering literature, e.g. Young and Budynas [2002]. As a result
of the stress concentration at the thread grounds,
a stress distribution equivalent to Figure 2 occurs.
The bolt and flange behaviour due to pretension
and operational load is illustrated in Figure 1.
Figure 2. Stress distribution along threaded bolt and stress
concentration at thread grounds
When the locally increased stress reaches the
yield limit σy, local plastic deformations occur.
For this study, the Neuber rule is used to approximate the magnitude of plastic deformation.
Neuber expects a hyperbola in the stress-strain
field where the generation of stress and strain
stays constant σε=σ2max/E. When the Neuber hyperbola fits the endpoint of the linear extrapolated stress-strain line σmax,el, it crosses the yield
curve at the point σmax,Neuber. This point approxFigure 1. Load-deformation-curve of a classical bolt connection
The effect of the force ratio becomes substantial
for dynamic loading domains. The high durability of bolted joints is to be attributed to ϕ and
the fact that an operational load is partly taken
by the relief of the pre-stressed flanges. The
higher the flange stiffness compared to the stiffness of the bolt shaft, the lower the actual impact
on operational loads stressing the bolt. This effect is related to equation ΔlB = FB / KB . This advantageous behavior decreases the bolt stress range
per cycle which crucially increases the bolt life.
Figure 3. Plastic stress-strain state obtained by Neuber approximation
ARGE DERGİSİ 25
MAKALE I Uzay
imates the stressstrain relation after yielding as
shown in Figure 3. As a yield curve, a bilinear
approximation is used. It is defined by the yield
limit (Rp0.2 /E,Rp0.2) at ultimate conditions
(A,RM).
2.3. Fatigue Damage
The bolt life prediction is realized by the Coffin
Manson approach. With the universal slope pro-
posed by Lemaitre and Chaboche [1990]:
The total strain range Δε is related to the number of cycles until failure Nf. Rm being the ultimate strength, Du is the ductility of the material
and σm is the mean stress of the load cycle.
Herein, the values in the exponents are fitted to a
wide range of different materials for universal
validity. To reach our needs, these constants are
considered as material specific and are chosen in
accordance to the bolt material. A better adjustable
form of (3) is used with the parameters C1 to C4
that can be fitted to the actual material behaviour:
Aligned values for C1 to C4 can be found for different materials in Lemaitre and Chaboche
[1990]. Varying the constants C1 to C4 of (4), it
influences the Δε−Nƒ − Curve as shown in Figure 4. The actual sensitivity of the model towards
these Coffin Manson parameters is analysed in
section 4.
3. Bolt Validation Procedure
and Uncertainties
To accept the bolts for flight application, a few
per batch are submitted to several different test
procedures. The check regarding fatigue failure
is performed by a cycling test. It is known that
the load conditions during the test differ to those
experienced during the rocket launch. The objective of this investigation was to correlate the
results of the fatigue test with the circumstances
of real operation. Finally, it had to be shown that
the required cycles during the flight can be validated by a certain number of test cycles.
3.1. Validation Test Conditions
For fatigue testing, the bolt was inserted into the
testing device with contact at the thread and
bolt head. No flange material was considered.
Loads applied by the device were fully covered
by the bolt itself. The full range of alternating
testing loads was applied to the bolt. The diagram in Figure 5a displays the load-deformation
curve of this behaviour.
The large load range of 2Fa combined with the
stress concentration factor at the thread ground
lead to a local cyclic plastification as shown in
Figure 2. According to the Neuber approximation, this opened the stress-strain hysteresis,
stretched the stress range and reduced the bolt
life significantly.
Figure 4. Coffin Mansons fatigue curve - variety of the constants
and are shown by the diffuse bluish areas
26 www.figes.com.tr
3.2. Flight Conditions
The considered bolts connect the combustion
chamber to the injector. During mounting, a
high pretension Fp was applied to avoid interface
sliding. The dynamic interface loads FL occurred
in a moderate level which leads to a relatively
low alternating bolt force Fa compared to the
pretension force Fp. The ratio can be seen in the
load deformation curve in Figure 5b. With high
flange stiffness, which was given in this case, the
dynamic loads added to the pretension were
mostly covered by flange relief. The actual bolt
load Fa alternated in a much smaller stress range
compared to the test case. That led to a solely
elastic dynamic behaviour with a lesser strain
range. According to Coffin Manson and shown
in Figure 4, a small Δε − resulted in a significantly longer bolt life than under test conditions.
3.3. Correlation of Test Results to Flight
Conditions
To compare test results with flight live expectations, the mentioned influences needed to be
considered. Slight uncertainties of yield stress
Rp0.2 and strain at rupture lead to contrary
changes in the calculation of the strain range via
the Neuber approximation approach. This exceeded the resulting live expectation. Additional
uncertainties occurred by varying the Coffin
Manson coefficients C1 to C4. Also, the stress
concentration factor of the threat K was not a
definite value but depended on geometrical
width ratio and the edge radius which was not
definitely detectable. It was treated as a variable
during the following investigations.
Life expectations were calculated by considering
a certain set of the mentioned variables. Each
parameter set had two results:
– Nf,test life expectation under test conditions
and
– Nf,flight life expectation during the flight
Finally, it had to be shown that the flight requirement was reached in all cases, which meant
in any possible combination of input variables.
Parameter combinations that lead to lower life
expectationneeded to be excluded by the choice
of the test conditions.
4. Robustness under Flight Conditions
All possible variables influencing the bolt’s life
expectation were analysed. After performing a
sensitivity analysis with optiSLang, it could be
seen that the influence of parameters varied from
flight to test case. The test case showed the highest sensitivity to the Coffin Manson variables C1
and C4 that were responsible for the high cycle
domain of the slope.
For the flight case, these variables had a minor
impact. Despite to its small strain range Δεflight,
the sensitivity was mostly strength driven. Rp0.2
and Rm were the most influencing parameters in
this case.
Table 1 lists the sensitivities for both cases.
Table 1. Model sensitivity under test and
flight conditions towards input parameters
Figure 5. Load-deformation-curve under a) test conditions
and b) flight conditions
Considering the influencing parameters as normally distributed, the model was fed with specific
parameter sets. The distribution of the parameters was evaluated from test data, or, in the case
of the Coffin Manson variables, from literature.
For each input set, an output of the two life expectations was obtained – one for test and one
for flight.
ARGE DERGİSİ 27
MAKALE I Uzay
Figure 6. Criteria for fatigue test
With optiSLang, a robustness analysis was executed. As a result of the life evaluation, the plot
shown in Figure 6 was drawn. It shows the life
results of 5000 parameter sets. For each set, the
expected flight life was prognosticated for a calculated test life. As a requirement for flight acceptance, the bolts had to withstand the
specified loads, even with the worst possible
combination of material parameters. As shown
in Figure 6, all points below the flight requirements were not accepted meaning all test results
in the red area would lead to bolt rejection from
flight worthiness. If one of the few tested bolts
per incoming batch showed unacceptable fatigue
durability, the whole batch was not allowed to
be mounted.
The actual test requirement was finally defined
at a higher number of cycles during the test to
meet an additional safety factor. Test results in
the orange area (see Figure 6) could achieve acceptance level by performing additional analysis.
The big plus of the indifferent orange area was
the early recognition of any disadvantageous
changes of production methods. If processes
changed, the final product could be affected in a
negative way. With the demanding test requirement, changes could be detected early and counteractions could be prepared.
The bolts that met the test requirement, illus28 www.figes.com.tr
trated by the green area in Figure 6, were accepted for flight without further analysis.
The acceptance regarding bolt life could finally
be verified. With the possibility of taking all parameters into account within a single analysis,
the understanding of its sensitivities was improved. Having the bandwidth of each parameter
in mind, the spread of the bolt life expectation
could be shown. In the anthill plot shown in
Figure 6, this life expectation was projected on
the durability under testing conditions. With the
relations between flight and test, a new test criteria was found that disqualified unacceptable
bolts before they went to flight.
References
[1] Jean Lemaitre and Jean-Louis Chaboche,
Mechanics of Solid Materials, Cambridge
University Press, 1990.
[2] Warren Clarence Young and Richard
Gordon Budynas, Roark’s Formulas for
Stress and Strain,
Volume , McGraw-Hill New York, 2002.
Source
www.dynardo.de/en/library
The article was first published in the
Dynardo RDO-Journal
01_2015.