AKILLI MALZEMELER ve HAVACILIK



Benzer belgeler
2/13/2018 MALZEMELERİN GRUPLANDIRILMASI

BASKI TEKNOLOJİSİNDE AKILLI MALZEME

Dielektrik malzeme DİELEKTRİK ÖZELLİKLER. Elektriksel Kutuplaşma. Dielektrik malzemeler. Kutuplaşma Türleri Elektronik kutuplaşma

MALZEME BİLİMİ Güz Yarıyılı Kocaeli Üniversitesi Ford Otosan Ġhsaniye Otomotiv MYO. Yrd. Doç. Dr. Egemen Avcu

ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ Elektrik ve Elektronik Ölçmeler Laboratuvarı Deney Adı: Sensörler. Deney 5: Sensörler. Deneyin Amacı: A.

PİEZOELEKTRİK YAMALARIN AKILLI BİR KİRİŞİN TİTREŞİM ÖZELLİKLERİNİN BULUNMASINDA ALGILAYICI OLARAK KULLANILMASI ABSTRACT

Sensörler. Yrd.Doç.Dr. İlker ÜNAL

Döküm Prensipleri. Yard.Doç.Dr. Derya Dışpınar. İstanbul Üniversitesi

1.GÜÇ HATLARINDA HABERLEŞME NEDİR?

Sensörler Öğr. Gör. Erhan CEMÜNAL Thomas Alva Edison

Hava Aracının Üzerinden Titreşim Kaynaklı Enerji Hasatı Çalışmaları

BÜLENT ECEVİT ÜNİVERSİTESİ Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü. facebook.com/groups/beunmetalurji

CALLİSTER - SERAMİKLER

YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MAKİNE FAKÜLTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ DERSİ. El Yapımı Basit Elektrik Motoru 3

GRUP TEKNOLOJİSİ VE HÜCRESEL ÜRETİM

REZONANS DEVRELERİ. Seri rezonans devreleri bir bobinle bir kondansatörün seri bağlanmasından elde edilir. RL C Rc

Sensörler. Yrd.Doç.Dr. İlker ÜNAL

DOĞRU AKIM DEVRE ANALİZİ Ö. ŞENYURT - R. AKDAĞ ÜÇÜNCÜ BÖLÜM: OHM KANUNU, İŞ, ENERJİ VE GÜÇ

TALAŞLI İMALAT. Koşul, takım ile iş şekillendirilmek istenen parça arasında belirgin bir sertlik farkının olmasıdır.

Kompozit Malzemeler. Tanım:

AP-HA. Sıcak Hava Apareyleri


ELEKTRİK MAKİNELERİ (MEP 112) (ELP211) Yazar: Yrd. Doç. Dr. Mustafa Turan S1

YAKIT PİLLERİ. Cihat DEMİREL

Kompozit Malzemeler. Tanım:

BÖLÜM IX DALGA MEYDANA GETİRME USULLERİ

SÜPER ALAŞIMLAR Prof.Dr.Ayşegül AKDOĞAN EKER Prof.Dr.Ayşegül AKDOĞAN EKER

RÜZGAR TÜRBİNİ KANAT BAĞLANTI NOKTALARINDA ŞEKİL HAFIZALI ALAŞIMLARIN KULLANILMASI

= σ ε = Elastiklik sınırı: Elastik şekil değişiminin görüldüğü en yüksek gerilme değerine denir.

Rev MANYETİK AKI VE ENERJİ TRANSFERİ

HIZLI KATLANIR PVC KAPI

MMM 2011 Malzeme Bilgisi

Bölüm 1 Güç Elektroniği Sistemleri

MKT 204 MEKATRONİK YAPI ELEMANLARI

TESLA DEPREM MAKİNASI. Birkaç dakika içinde kirişin titremeye başladığını hissettim. Yavaş yavaş

Üç farklı malzeme türünden imal edilen ve günlük haya6a sıkça karşılaş9ğımız ürünlerden biri, gazlı içecek kaplarıdır. Gazlı içecekler alüminyum

Tasarım Metodolojisi-5

Şekil 2: Kanat profili geometrisi

SICAK YOLLUK KONTROL ÜNİTELERİNİN ÖNEMİ

Gökhan Göl 2. MULTİKOPTER SİSTEMLERİ VE UÇMA PRENSİPLERİ

DENEY 6 TUNGSTEN FİTİLLİ AMPUL VE YARIİLETKEN DİYOT

Yüksek Kutup Sayısı? 66 ve 88 ne anlama geliyor. SQML Kodlama Sistemi. Patentli LiProKa Motor Prensibi ( Patent No: EP )

Prof. Dr. ŞAKİR ERKOÇ Doç. Dr. MAHMUT BÖYÜKATA

Danışman: Yard. Doç. Dr. Metin Özgül

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

2xx SERİSİ ALÜMİNYUM ALAŞIMLARINDA Ag İLAVESİNİN MUKAVEMETE ETKİSİ

Hidrostatik Güç İletimi. Vedat Temiz

Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü

SİSTEM DİNAMİĞİ VE KONTROL

FİZ 101 Fizik I Autumn 7. KİM 101 Kimya I Autumn 5. Malzeme Bilimi ve Mühendisliğine Giriş MSE 115. Autumn 4. İNG 101 Akademik İngilizce I Autumn 3

AP Hücreli Aspiratörler

Malzeme Bilgisi. Mühendsilik Malzemeleri - RÜ

AKILLI BİR PLAKANIN SERBEST VE ZORLANMIŞ TİTREŞİMLERİNİN KONTROLÜ

T.C. BÜLENT ECEVİT ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

YAKLAŞIM SENSÖRLERİ (PROXIMITY) Endüktif, Kapasitif ve Optik Yaklaşım Sensörleri

POMPALAR FLYGT SUMAK FLYGT POMPA

UYGULAMA 1. Prof.Dr. Mustafa Cavcar Anadolu Üniversitesi, Sivil Havacılık Yüksekokulu, Eskişehir. Tablo 1. Uygulamalar için örnek uçak

MUKAVEMET ARTIRICI İŞLEMLER

Paslanmaz Çelik Sac 310

2. hafta Bulut Bilişime Giriş

MALZEMELERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

BÖLÜM 7. Piezoelektrik, Pyroelektrik ve Ferroelektrik Malzemeler

YÜKSEK BĐNALARDA KALORĐFER ve SIHHĐ TESĐSAT ÖZELLĐKLERĐ

Manyetik Alan. Manyetik Akı. Manyetik Akı Yoğunluğu. Ferromanyetik Malzemeler. B-H eğrileri (Hysteresis)

Havalı Matkaplar, Kılavuz Çekmeler, Hava Motorları KILAVUZ

POLARİZE MİKROSKOP ÇAĞRI KOCABIYIK

energeto Siradişi Pencere

DC Motor ve Parçaları

AERODİNAMİK KUVVETLER

MMT113 Endüstriyel Malzemeler 6 Nikel, Titanyum ve Kobalt alaşımları. Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir Güz Yarıyılı

EVAPORATİF SOĞUTMA VE HVAC SİSTEMLERİNDE DEC UYGULAMASI

BMT104 ELEKTRONİK DEVRELER DERSİ LABORATUVAR UYGULAMALARI

METAL KESİM ŞERİT TESTERELERİ

MUKAVEMET TEMEL İLKELER

Kristalizasyon Kinetiği

Şekil 4.12 : Klasik kumanda devresi. Ladder devresi : Network1. Network 2. Network 3 I0.0

TOPRAK KAYNAKLI ISI POMPALARI. Prof. Dr. İlhami Horuz Gazi Üniversitesi TEMİZ ENERJİ ARAŞTIRMA VE UYGULAMA MERKEZİ (TEMENAR)

2- Tristör ile yük akımı değiştirilerek ayarlı yükkontrolü yapılabilir.

BÖLÜM I YÜZEY TEKNİKLERİ

NÖ-A NÖ-B. Şube. Alınan Puan. Adı- Soyadı: Fakülte No: 1. Aşağıda verilen fiziksel büyüklüklerin eşit olduğunu gösteriniz. 1/6

YAPI TEKNOLOJİSİ DERS-2

Hava Yapıları Üzerinden Farklı Tip Piezoelektrik Malzemeler Kullanılarak Enerji Hasatı Çalışmaları

Rezistif Gerilimölçerler (Strain Gauge - Şekil Değişikliği Sensörleri)

TAM ZAMANINDA ÜRETİM (JUST IN TIME MANUFACTURING)

Elektrik Yük ve Elektrik Alan

STRÜKTÜREL SİLİKONLU SİSTEMLER

Bu Haftanın Konu Başlıkları

ANOVA MÜHENDİSLİK LTD. ŞTİ.

METAL MATRİSLİ KOMPOZİT MALZEMELER

MEKATRONİĞİN TEMELLERİ TEMEL ELEKTRONİK KAVRAMLARI

Deney 32 de osiloskop AC ve DC gerilimleri ölçmek için kullanıldı. Osiloskop ayni zamanda dolaylı olarak frekansı ölçmek içinde kullanılabilir.

TESĐSATTA KOMPANSATOR ve ESNEK BAĞLANTI ELEMANLARI*

Yaşantımızı kolaylaştıran çoğu teknolojinin gelişimi, uygun malzemelerin üretilebilirliği ile yakından ilişkilidir.

ALUMİNYUM ALA IMLARI

Türkiye nin ilk fark basınç transmitteri imalatı,

T.C. ONDOKUZ MAYIS ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ MAKĠNA MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ SANTRĠFÜJ POMPA DENEY FÖYÜ HAZIRLAYANLAR. Prof. Dr.

Alümiyum Şekillendirme Teknolojileri

TR-AKS-400 YENI NESIL AYARLI KALIPLAR

326 ELEKTRİK MAKİNALARI LABORATUVARI II ÜÇ-FAZ SİNCAP KAFESLİ ASENKRON (İNDÜKSİYON) MOTOR DENEY

Transkript:

yeni ürünler AKILLI MALZEMELER ve HAVACILIK Derleyen : Đlke AYDINCAK ODTÜ, Havacılık ve Uzay Mühendisliği Bölümü "Akıllı malzemeler", biz farkında olmasak da, yıllardır kullandığımız eşyalarla mesela; kolumuzdaki saatte, artık dekoratif amaçla kullandığımız pikapta ya da çakmaklarımızda, sessiz sedasız hayatımızdalar. Bu türlerinin en basit örneklerinin Ağabeyleri sayılabilecek birçok yeni malzeme ise laboratuvarlardan yavaş yavaş gün ışığına çıkmaya ve hayatlarımıza ucuz ve kullanılabilir olarak girecekleri günleri beklemeye başladılar bile. Peki bir malzemeyi akıllı yapan nedir? Laboratuvarda yapılan tüm deneyleri başarıyla geçtiği ve yüksek not ortalamasına sahip olduğu için mi akıllı denmiştir yoksa IQ testinde aldığı puandan dolayı mı? Ya da karşılıklı oturup satranç oynanabilir mi bu "akıllı" malzemelerle? Ne yazık ki akıllı malzemeler ne yüksek not ortalamasına sahip, ne de satrançtan haberdarlar. Onları akıllı kılan, uygulanan harici "kuvvet" alanlarının etkisinde şekil değiştirip bu etki kalktığında tekrar eski hallerine dönebilmeleri. Akıllı malzeme alanında henüz sınırları kesin hatlarla çizilmiş akademik ya da ticari bir sınıflandırma sistemi bulunmamaktadır. Bu sebeple en geniş ölçekte olarak akıllı malzemeler 3 ana gruba bölünebilir: Piezoelektrik Malzemeler Şekil Hafızalı Alaşımlar (Shape Memory Alloys; SMAs) Magnetostriktif Malzemeler Piezoelektrik Malzemeler: Piezoelektrik etki ilk defa 1880'de Jaques ve Pierre Curie tarafından Rochelle tuzunda keşfedilmiştir. Temel olarak piezoelektrik etki, mekanik basınç altında bırakılan bazı yalıtkan kristallerin bir yüzünde pozitif, karşı yüzünde ise negatif elektrik yüklerinin ortaya çıkması şeklinde tanımlandırılır (Şekil-1). Bu durumun tersi de mümkündür, yani bir kristalin iki yüzüne bir potansiyel farkı uygulanması sonucunda kristalde mekanik biçim değişikliği görülmektedir. Bu prensipten yola çıkarak piezoelektrik özellik taşıyan malzemeler hem aktüatör olarak hem de sensör olarak kullanılabilmektedirler. En yaygın olarak kullanılanlar kuvars kristalleri, Rochelle tuzu ve kurşun-zirconat-titanattır (Lead-zirconate-titanate; PZT)

Şekil 1. Şekil Hafızalı Alaşımlar: (Shape Memory Alloys) (SMA): Bu alaşımlar, bir sıcaklık değişimine maruz kaldıkları zaman şekil değiştirmektedirler. Bu malzemeler bir sıcaklık farkı altında faz değişimine giderek hacimsel ve geometrik şekil değişiklikleri göstermektedir. Eğer doğru bir biçimde dizayn edilirse ve "eğitilirse", bu değişim tamamen tersinir kılınabilmekte ve bu alaşımlar aktüatör olarak kullanılabilmektedir (Şekil-2). SMA lar piezoelektrik seramiklere göre daha güçlü olmalarına rağmen tepki hızları sıcaklık değişimiyle doğrudan ilintili olduğu için birçok uygulama için çok yavaş kalmaktadırlar. Şekil 2. Magnetostriktif Malzemeler: Bu malzemeler ise manyetik alana tepki vermektedirler. Temel çalışma mantığı magnetostriktif malzemenin etrafına sarılan bobinden elektrik akımı geçirilerek oluşturulan manyetik alanın istenilen uzamayı vermesi şeklindedir. Halen birçok farklı alaşımdan magnetostriktif malzemeler geliştirilmeye çalışılmaktadır. Gelecekte güçlü aktüatörler olarak kullanılacakları öngörülmektedir.

SMA.s Magnetostriktif Piezoelektrik Avantajları Dezavantajları Yüksek enerji yoğunluğu Yüksek mukavemet Yüksek Esneklik Malzemeler Yüksek çalışma frekansları Geniş çalışma sıcaklığı aralığı Seramikler Geniş bant aralığı Yüksek çalışma frekansları Düşük güç ihtiyacı Dar bant aralığı Sınırlı uzama Sınırlı uzama Dar çalışma sıcaklığı aralığı Düşük çalışma frekansları Düşük mukavemet Düşük mukavemet Dar çalışma sıcaklığı aralığı Yukarıda bahsi geçen üç ana gruba ilave olarak electroheological ve magnetorheological sıvılarda üzerinde araştırma yapılan akıllı malzemeler arasında sayılabilir. Bu sıvılar elektrik akımına ya da manyetik alana maruz kaldıklarında çok ciddi viskozite değişimleri göstermektedirler. Havacılık ve Akıllı Malzemeler: Havacılık alanında mevcut klasik sistemlerle aşılamayan birçok problemin geliştirilmekte olan akıllı malzemelerin maliyet ve ağırlık açısından kullanılabilir hale gelmesiyle çözüleceği düşünülmektedir.

Şekil 3. MIT laboratuvarlarında geliştirilen bir magnetorheological "sıvı" Akıllı malzemelerin ilk etapta kullanılması planlanan yer kontrol yüzeyleridir. Mevcut menteşeli sistemin yerine SMA kullanılarak menteşesiz, kanadın devamı olarak gelen kontrol yüzeyleri geliştirilmektedir. (Şekil 4) Bu sayede uçağın hava direnci düşürülerek performans artışı sağlanacaktır. Şekil-4 SMA Tellerinin Aktüatör Olarak Kullanımı Bunun bir sonraki adımı ise tümüyle akıllı malzeme kullanılarak yapılmış kanatlar olacak. Bu sayede uçağın uçuş şartlarına göre aerodinamik kayıpları minimize ederek en verimli kanat profiliyle uçması mümkün olacaktır. Bilindiği üzere düşük hızlarda ihtiyacı karşılayan bir kanat yüksek hızlarda karşılayamamakta, yüksek hızlarda başarılı olan bir kanat ise aynı başarıyı düşük hızlarda gösterememektedir. Bu problemi çözmek için F-14 ve B-1 uçakları gibi mekanik olarak kanat geometrisini değiştirebilen uçaklar tasarlanmış fakat bu mekanik sistemlerin ağırlıkları ve

sistemin radikal değişikliklere olanak tanımaması bu sistemlerin yaygınlaşmasına engel teşkil etmiştir. Uçaklarda yaşanan bu problemi helikopterlerde de görmek mümkün. Askı durumuyla, ileri uçuş şartlarının gerektirdiği pal yapısı birbirlerinden farklı olduğu için rotor titreşimi, gürültü ve verim kaybı gibi sıkıntıları engellemek mümkün olamamakta. Burada da yine akıllı malzemelerin kullanımı çok yakın bir gelecekte bu sıkıntıların aşılmasında yarar sağlayabilir. Şekil 5'de görülen akıllı malzeme kullanılarak Midé Şirketi tarafından "Phase I DARPA" programı için üretilmiş aktüatör, helikopter rotor pali flap aktüatörü olarak minumum ağırlıkla çözüm sağlamıştır. Şekil 6 ise bu aktüatörün pal üzerinde yerleşimi görülmekte. Şekil-6

Şekil-7 Flaplı ve Flâpsız Pallerin Performansları Şekil-8-a Rotorun Bir Rotor Çapı Altındaki Gürültü Seviyeleri (desibel)

Şekil-8-b Yürütülen bir diğer çalışma ise yine SMA'ların kullanımıyla alçalmakta olan bir helikopterin palvorteks etkileşimi gürültüsünün azaltılmasını amaçlamakta. Şekil-8-a 'da normal rotor kullanılırken çıkan gürültü seviyeleri, Şekil-8-b'de ise SMA kullanılmış rotorun gürültü seviyeleri görülmekte. Şekil-9 Sonuç olarak, akıllı malzeme teknolojisinin önümüzdeki yıllarda havacılık alanında büyük atılım ve gelişmelere yol açacağını söylemek yanlış olmaz. Eğer gelişmeler bu hızda devam ederse 20-30 yıl gibi bir süre içerisinde tamamen akıllı malzeme kullanılarak imal edilmiş uçakları, helikopterleri gökyüzünde görmek hiç de şaşırtıcı olmayacak. Kaynakça: http://www.smartmaterials.info http://www.nasa.gov

http://www.continuum-dynamics.com/research/topics/bvi_noise_mitigation/index.html http://www.continuum-dynamics.com/research/topics/vttr/index.html Application of Magnetic Smart Materials to Aerospace Motion Control Chad H. Joshi1 and Bruce R. Bent Energen, Inc., Billerica, MA2 "How Smart Are Smart Materials?" Jennifer Ouellette, The Industrial Physicist