Optimization of a helicopter's fuel system
Bir helikopterin yakıt sisteminin optimizasyonu
- Tez No: 989323
- Danışmanlar: PROF. DR. ÜNAL ÇAMDALI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bir helikopterin yakıt sisteminin optimize edilmesi, görev-kritik döner kanatlı platformlarda operasyonel emniyetin, güvenilirliğin ve yaşam döngüsü verimliliğinin artırılması açısından büyük önem taşımaktadır. Bu tez, yakıt sistemi bileşenlerinin tasarımı ve değerlendirilmesine yönelik kapsamlı ve multidisipliner bir yaklaşım sunmakta; mekanik bütünlük, termal davranış, akış performansı ve sistem seviyesinde emniyet konularına odaklanmaktadır. Sistem; yakıt depolama, havalandırma, besleme, transfer, ikmal/boşaltma ve ölçüm & yönetim sistemleri olmak üzere altı fonksiyonel alt sisteme ayrılmıştır. Her bir alt sistem, Sonlu Elemanlar Analizi (FEA), Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD), termodinamik modelleme ve yapısal optimizasyon gibi analitik ve sayısal yöntemlerin kombinasyonu ile incelenmiştir. Yaşam Döngüsü Maliyeti (LCC) değerlendirmeleri MIL-HDBK-338B ve Bejan ve diğerleri tarafından yazılan Thermal Design and Optimization kaynağından türetilen maliyet ölçekleme ilkeleri kullanılarak yapılmış; böylece sistem ömrü boyunca ekonomik uygulanabilirlik güvence altına alınmıştır. Emniyet ve güvenilirlik değerlendirmeleri MIL-STD-882E, ARP 4761, ARP 4754 ve MIL-STD-1629A gibi uluslararası havacılık standartları kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Analizler kapsamında Fonksiyonel Tehlike Analizi (FHA), Ön Sistem Emniyet Analizi (PSSA), Hata Ağacı Analizi (FTA) ve Hata Türleri, Etkileri ve Kritiklik Analizi (FMECA) uygulanmıştır. Çalışma; alev tutucular, karter plakaları, besleme pompaları ve boşaltma valfleri gibi kritik bileşenlere yönelik ayrıntılı risk sınıflandırmaları, hata olasılıkları ve azaltma stratejileri sunmaktadır. Sahada kullanılan bileşenler ile tez kapsamında optimize edilen alternatiflerin karşılaştırmalı analizi; basınç dayanımı, termal performans, kaza dayanımı ve idame edilebilirlik konularında kayda değer iyileşmeler ortaya koymaktadır. Optimize edilen sistemin toplam Yaşam Döngüsü Maliyeti 212.285,272 $ olarak hesaplanmış olup, tasarım iyileştirmeleri sayesinde önemli maliyet azaltımı potansiyeli bulunduğu görülmektedir.
Özet (Çeviri)
The optimization of a helicopter's fuel system is crucial for enhancing operational safety, reliability, and lifecycle efficiency in mission-critical rotary-wing platforms. This thesis presents a comprehensive multidisciplinary approach to the design and evaluation of fuel system components, focusing on mechanical integrity, thermal behavior, flow performance, and system-level safety. The system is divided into six functional sub-systems: fuel storage, ventilation, feed, transfer, refuel/defuel, and gauging & management systems. Each sub-system is examined using a combination of analytical and numerical methods, including Finite Element Analysis (FEA), Computational Fluid Dynamics (CFD), thermodynamic modeling, and structural optimization. Life Cycle Cost (LCC) evaluations are conducted using MIL-HDBK-338B and cost-scaling principles derived from Thermal Design and Optimization by Bejan et al., ensuring economic feasibility throughout the system's lifespan. Safety and reliability assessments are performed using international aviation standards such as MIL-STD-882E, ARP 4761, ARP 4754 and MIL-STD-1629A. Analyses include Functional Hazard Assessment (FHA), Preliminary System Safety Assessment (PSSA), Fault Tree Analysis (FTA), and Failure Modes, Effects and Criticality Analysis (FMECA). The study provides detailed risk classifications, failure probabilities, and mitigation strategies for critical components such as flame arrestors, sump plates, booster pumps, and dump valves. The comparative analysis between field-deployed components and thesis-optimized alternatives reveals improvements in pressure resistance, thermal performance, crashworthiness, and maintainability. The total Life Cycle Cost of the optimized system is calculated as $212,285.272, reflecting significant potential for cost reduction through design improvements.
Benzer Tezler
- Helikopter dişli kutuları yağlama sistemlerinde kullanılan kaba filtre entegreli yağ jetlerinin basınç kayıplarının iyileştirilmesi
Optimization of pressure losses in last chance filter integrated oil jets used in helicopter gearbox lubrication systems
BERAT POLAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HACI BEKİR ÖZERKAN
- Gain scheduling-based control design for full authority digital engine control of turboshaft engines in helicopter applications
Helikopter uygulamaları için turboşaft motorların tam yetkili sayısal motor kontrolü (FADEC) amacıyla kazanç zamanlamalı kontrol tasarımı
MASOUD NOROUZI
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL BAYEZİT
- Thermodynamic optimization and energy-exergy analyses of the aircraft engine
Uçak motorunun termodinamik optimizasyonu ve enerji-ekserji analizleri
MEHDI SIYAHI
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONUR TUNÇER
- H&-robust optimal kontrol tekniğinin kullanılması ile T 700 turbo motorunun güç türbini hızının kontrolü
Power turbine speed control of the GE-T700 turbo engine using the H -robust optimal control technique
CÜNEYT YILMAZ
- Structural design and optimization of bearingless helicopter tail rotor system
Yataksız helikopter kuyruk rotor sisteminin yapısal tasarımı ve optimizasyonu
MERT MUSTAFA TEKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VAHİT MERMERTAŞ