İklim değişikliğinin etkileri günlük hayatımızda açık ve belirgindir. Günümüzde sivil havacılık taşımacılığındaki zorlu hedeflerden biri hem ekonomik hem de çevresel açıdan verimli olan yüksek açıklık oranlı araçların geliştirilmesidir. Küresel havacılık endüstrisi, insan kaynaklı tüm karbondioksit (CO2) emisyonlarının yaklaşık %2.1'lik oranından sorumludur. Bu farkındalıkla, son yıllarda, CO2 emisyonlarının azaltılmasına yönelik küresel çabanın bir parçası olarak havacılık sektöründe yakıt sarfiyatının azaltılması hedeflenmektedir. Bu kapsamda, artan açıklık oranıyla aerodinamik verimliliğin artması için indüklenmiş sürüklemeyi (induced drag) sınırlayarak CO2 emisyonunun azaltılmasına yönelik araştırmalar büyük önem taşımaktadır. Boeing 787 ve Airbus A350 gibi günümüz sivil havacılık taşımacılığında yaygın kullanılan uçaklarda kanat açıklık oranı yaklaşık olarak 11'dir ve bu oran hala optimum değerin çok altındadır. Bu durum, yeni nesil sivil havacılık taşımacılığında daha yüksek kanat açıklık oranına sahip modellerin tasarımı ve geliştirilmesine yönelik çalışmaların hızla önem kazanmasına neden olmuştur. Diğer bir taraftan, artan açıklık oranıyla beraber gelen esneklik (flexibility) yapıda büyük deformasyonlara neden olmaktadır. Yüksek deformasyonlara sahip son derece esnek (highly flexible) yapılar, uçuş sırasında yeterli ve yüksek seviyede bozuntularla (perturbation) birlikte aeroelastik kararsızlıklara daha duyarlı hale gelmektedir. Bu çalışmanın temel amacı, uçak yapılarının hasarına sebep olan flutter probleminin, yüksek açıklık oranına sahip kanat konfigürasyonları için en iyi tasarıma ulaşmayı sağlayacak çok doğruluklu derin sinir ağı modeli kullanılarak önlenmesidir. Yapı üzerinde flutter hızının başlangıç durumuna göre artışının sağlanması ile farklı uçuş koşulları için daha güvenli bir uçuş mümkün kılınabilecektir. Flutter hızının artışını sağlamak adına (1) kanat geometrisinde değişiklikler ve (2) malzeme özellikleri ile ilgili eniyileme sağlanması amaçlanmaktadır. Eniyileme sürecinin hesaplama açısından verimli ve aynı zamanda da güvenilir bir doğrulukta olması (efficent and accurate) istenmektedir. Bu sebeple, çok doğruluklu hesaplama yöntemlerinin kullanılması hedeflenmektedir. Düşük doğruluklu modellerde BECAS kiriş modeli kullanılırken, yüksek doğruluklu modeller MSC Nastran yazılımıyla oluşturulacaktır. Bu kapsamda, havacılık araştırmalarının son yıllarda yoğunlaşmış olduğu yüksek açıklık oranlı kanatlarda flutter hızının ötelenmesi konusunda Türkiye’de de teknoloji altyapısı kurmak amacı ile, çok doğruluklu sinir ağları gibi gelişmiş metodları da ekleyerek, öncelikli olarak kurum içi kodların ve yöntemlerin geliştirilmesi, açık kaynaklı kodların adaptasyonu ve bunun için bağlantı ara yüzlerinin geliştirilmesi sağlanarak, yüksek açıklık oranlı kanatlarda flutter hızının güvenilir bir şekilde uçuş zarfının dışına ötelenmesini sağlayacak algoritmanın geliştirilmesi hedeflenmektedir.

The purposes of this project are to (1) develop the code for neural network parameter tuning with Bayesian optimization, (2) extend the CNN model for multi-fidelity applications, (3) develop the code for the infill criterion with constraints for Gaussian process-based methods, and (4) to survey the literature on physics-informed surrogate models (Kriging/CoKriging and NN). Family of codes will be implemented on Python and Jupyter Notebook environments with the help of PyTorch deep learning and optimization library.

The purposes of this project are (1) to develop a convolutional neural network code applicable to 2-dimensional and 3-dimensional engineering problems (e.g. fluid mechanics, structural mechanics, acoustics) for predictive modeling with a technical report including methodology and user manual, and (2) to survey the literature on physics-informed neural networks and provide research results with a technical report. Family of codes will be implemented on Python, and Jupyter Notebook environments with the help of PyTorch deep learning and optimization library.

Proje kapsamında çok doğruluklu temsili modelleme ve çok amaçlı optimizasyon algoritmalarını geliştirilmesi amaçlanmaktadır. Çok doğruluklu temsili modelleme için CoKriging yöntemi için kod geliştirilmiştir. Ancak endüstriyel problemlerde çok fazla tasarım değişkeni kullanıldığından standart CoKriging yöntemi yüksek boyutlu problemler için verimsiz olabilmektedir. Hesaplama zamanını azaltmak amacı ile CoKriging yöntemi boyut indirgeme (dimension reduction) algoritması ile entegre edilerek yüksek boyutlu problemler için verimli hale getirilmiştir. CoKriging yöntemi ile PLS algoritması entegre edilmiş olup, böylelikle doğru bir temsili model kurmak için gerekli analiz sayısı ve model eğitim süresi azaltılmıştır. Projenin ikinci aşamasında çok amaçlı optimizasyon algoritması geliştirilmekte olup, NSGA-III yöntemi için program geliştirilmesi hedeflenmiştir. NSGA-III yöntemi ikiden fazla amaç fonksiyonunun olduğu optimizasyon çalışmalarında daha verimli olmaktadır. Endüstriyel tasarımlarda bir çok kriter olmakta olup, bu da optimizasyon çalışmalarında çok fazla amaç fonksiyonun olmasını gerekli kılmaktadır.

Uçuş verimliliğinin arttırılması havacılığın tarihi boyunca en önemli konulardan biri olmuştur. NASA gibi kurumlar, Boeing ve Airbus gibi şirketler bu konuda çok sayıda araştırma yapmaktadır. Uçuş verimliliğinin en belirgin göstergesi de aerodinamik verimliliktir. Bu konuda ilerleme sağlayabilmek için ya mevcut kanat modellerinde iyileştirmeler yapılacaktır ya da devrimsel bir kanat tasarımı yapılacaktır. Sürüklemenin farklı etmenleri vardır. Bunlardan biri de düz uçuştaki sürüklemenin önemli bir kısmını oluşturan girdap sürüklemesidir. Kanat ucundaki girdap sürüklemesini azaltmak için kanat ucu uzantısı (wing tip extension) kullanılır. Kanatçık olan bilinen winglet de bunun bir örneğidir. C-kanat ise kanat ucu uzantılarının en verimli uygulamalarından biridir. C-kanat karmaşık bir tasarım olup uçağı hem yapısal hem de aerodinamik olarak etkilediği için en etkin tasarım, optimizasyon çalışması ile ulaşılabilir. Literatürdeki bir çalışmada hazır bir kanat modeline, C-şeklinde kanat ucu eklenerek bir tasarım oluşturulmuştur [1]. Aeroelastik analiz Ansys ve CFX birlikte çalıştırılarak elde edilmiştir. C-kanat için rüzgâr cevabı ile ilgili bir çalışma olmasa da başka bir düzlemsel olmayan kanat olan kutu-kanat için NASTRAN ve DYNRESP ile bir rüzgâr cevabı hesaplanmıştır. Bu projede öncelik olarak NASTRAN ile flutter hesabının valide edilmesi gerekir. Sonrasında SOL200 prosedürü ile NASTRAN üzerinden optimizasyon çalışması yapılacaktır. Sonraki aşamada rüzgâr etkileri NASTRAN üzerinde modellenecek ve rüzgâr etkisi ile optimizasyon yapılacaktır. C-kanat konusu karmaşık olduğu için her zaman alternatif yöntemler de hazırda bulunacaktır. Bunun örneği araştırılmakta olan SU2-NASTRAN’ın birlikte çalıştırılarak flutter analizinin yapılabilmesidir. SU2-NASTRAN birlikte çalıştırıldığında optimizasyon için daha büyük bir serbestlik kazanılacaktır.

Sonik patlama kodu gelistirilmesi

Havacılık ve uzay aracı tasarımını etkileyen birçok fiziksel etkileşim ve disiplin olmasından dolayı başarılı ve güvenilir bir çözümün ortaya çıkarılması günümüzde çok disiplinli optimizasyon çalışmalarından geçmektedir. Ancak yüksek mertebeden hesaplamalar ve analiz programları kullanılarak gerçekleştirilen çok disiplinli optimizasyon çalışmaları işlem gücü ve zaman açısından katlanılmaz boyutlara dayanmaktadır. Bundan dolayı bu tarz zaman alıcı tasarım süreçlerinde, işlem gücü ve hesaplama süresini daha verimli hale getirebilmek için yüksek ve düşük sadakat seviyeli analiz yöntemleri beraber kullanılmaktadır.Günümüzde askeri ve sivil havacılık gelişmelerine bakıldığında ses-üstü araçların geliştirilmesi üzerine birçok çalışmanın bulunduğu görülmektedir. Bu araçlar, ses altı uçuş yapan araçlar ile kıyaslandığında sonik patlama ayrı bir tasarım kriteri olarak karşımıza çıkmaktadır. Ve güncel çalışmaların sonik patlama minimizasyonu konusunda yoğunlaştığı görülmektedir.Bu kapsamda, bu projede aerodinamik performans ve sonik patlama gibi güncel havacılık konularını da ele alan çok disiplinli ve çok doğruluklu ses-üstü uçak tasarım platformu geliştirilmesi hedeflenmektedir. Bu projede literatürdeki çalışmalara katkı olarak açık kaynak hesaplamalı aerodinamik, aeroakustik, çok- doğruluklu ve çok-disiplinli optimizasyon yöntemlerini tek bir çatı altında birleştirilmesi yapılacaktır.Çalışma sonucunda elde edilecek platform ve çıktılar ile ses-üstü uçak tasarımında aerodinamik performans, sonik patlama minimizasyonu gibi konularda iyileştirmeler sağlanması beklenmektedir.

Son yıllarda dünyada yapılan ileri sonik patlama çalışmalarında, ses-üstü uçağın sonik patlama analizlerine aeroelastik yapıların deformasyonundan kaynaklanan etkiler, ses-üstü uçak motorunun çalışma şartlarından kaynaklanan etkiler, ve uçak motorunun sonik patlama açısından optimum yerleşiminin sağlanması gibi ileri araştırma alanları yoğunluk kazanmaktadır. Ayrıca gelişen hesaplama kabiliyetleri sayesinde stokastik yaklaşımların analiz surecine dahil edilmesi ile belirsizlik analizleri yürütebilmek, kavramsal ve detaylı tasarım aşamalarında sonik patlama hesapları yapabilmek, çok- doğruluklu analizlerden faydalanabilmek ve otomatik olarak çok-disiplinli optimizasyon süreçlerini yönetebilmek mümkün olmuştur.Bu kapsamda, bu projenin amacı havacılık araştırmalarının yoğunlaşmış olduğu sonik patlama minimizasyonu konusunda, Türkiye’de de teknoloji altyapısı kurmak amacı ile öncelikli olarak kurum içi kodların ve yöntemlerin geliştirilmesi, açık kaynaklı kodların adaptasyonu ve bunun için bağlantı ara yüzlerinin geliştirilmesi sağlanarak rijit ve aeroelastik yapılarda motor etkilerini de dikkate alarak sonik patlama analizi ve minimizasyonu gibi zorlu bir çalışmayı gerçekleştirmektir. Bu projede, yenilikçi katkı olarak hesaplamalı akışkanlar dinamiği, numerik aerodinamik, lineer ve lineer olmayan aeroakustik, belirsizlik analizi, çok-doğruluklu ve çok-disiplinli optimizasyon gibi ileri sayısal yöntemler ses- üstü uçak teknolojisini geliştirmek için tek bir hesaplama çatısı altında birleştirilecektir.

Duzlemsel olmayan kanat sistemlerinin turbulansli akis altinda incelenerek aerodinamik sekil optimizasyonunun yapilmasina yonelik bu projede hem deneysel calismalar, hem hesaplamali akiskanlar dinamigi calismalari hem de sayisal optimizasyon tekniklerinin uygulanmasina yonelik calismalar gerceklestirilecektir. NATO Bilim ve Teknoloji Organizasyonu Uygulamal Arac Teknolojileri Paneli bunyesinde Glasgow Universitesi ile isbirligi yapilmaktadir.

Askeri hava ve deniz platformlarinin gelistirilmesinde belirsizlik analizini de tasarim ve optimizasyon surecine dahil eden ve boylelikle daha guvenilir sistemlerin gelistirilmesine olanak veren stokastik optimizaston tekniklerinin irdelenmesi ve uygulamalarda kullanilmasi icin yurutulen calismalarimizi kapsamaktadir.

NASA Langley Arastirma Merkezi onculugunde devam eden NASA Ses ustu Ticari Teknoloji projesi kapsaminda tanimlanan bu projede ucus esnasinda meydana gelen aeroelastik sekil degisikliklerinin ve yapisal belirsizliklerden kaynaklanan aeroelastik belirsizliklerin ucagin yakin alanindaki basinc dagilimina ve atmosfer icinde yayilarak yer seviyesine ulasan sonik patlama kriterlerine etkisi arastirilmistir Proje NASA Sistem Analizi ve Konseptler direktorlugu bunyesindeki Ucak Sistem Analizleri bransinda yurutulmus ve Aeroelastisite bransi ile isbirligi ile gerceklestirilmistir

Proje ile ilgili açıklama girilmemiştir.

Proje ile ilgili açıklama girilmemiştir.

Proje ile ilgili açıklama girilmemiştir.

Proje ile ilgili açıklama girilmemiştir.

Proje ile ilgili açıklama girilmemiştir.

Proje ile ilgili açıklama girilmemiştir.

Proje ile ilgili açıklama girilmemiştir.

Proje ile ilgili açıklama girilmemiştir.