Aviyonik Kutuların İmalatında Kullanılan Malzemelerin Soğutma Üzerindeki Etkisi

Authors : Melih ATEŞ, Rasim BEHCET

Pages : 17-26

Doi:10.31590/ejosat.1144057

View : 14 | Download : 14

Publication Date : 2023-01-31

Article Type : Research Paper

Abstract :Havacılık sektöründe kullanılan aviyonik kutular, işlemci, sensör ve kablolama gibi elemanları içerisinde barındıran sistemlerdir. Yüksek mukavemet ve hafiflik gerektiren bu sistemler bakır, alüminyum ve farklı tür kompozit malzemelerden imal edilebilmektedirler. Bu çalışmada, aviyonik kutuların imalatında kullanılan alüminyum ve nanokompozit malzemelerin harici bir soğutma ünitesi kullanılarak termal analizleri yapılmış ve soğutmaya olan etkileri karşılaştırılmıştır. Malzemelerin termal performansları iki aşamada gerçekleştirilmiştir. Birinci aşamada, kutu içerisinde oluşan ısının homojen olarak dağıldığı durumda iki malzemenin termal performansları hesaplanıp karşılaştırılırken ikinci aşamada ısıl yüke sebep olan enstrümanlar tek bir duvarda toplanarak hesaplamalar yapılmıştır. Analizlerde elde edilen sonuçlar dikkate alındığında homojen ısı dağılımlı koşullarda 75 oC dış ortam sıcaklıkları için alüminyum malzemeden imal edilen kutuda en yüksek sıcaklık 112,9 oC olurken alüminyum yerine epoksi matrisli VGCF nanokompoziti kullanılması durumunda bu sıcaklık değeri 96,8 oC seviyelerine düşmüştür. İkinci aşama olan ısıl yükün tek duvarda toplandığı koşulda ise yine 75 oC dış ortam sıcaklığı için hesaplamalar yapılmış olup alüminyum kutuda 99,1 oC, nanokompozit kutuda 92,2 oC sıcaklık değeri elde edilmiştir. Bu da yapılan malzeme güncellemesinin homojen ısı dağılımlı koşulda %14,3, homojen olmayan ısı dağılımı koşulunda ise %7 seviyelerinde iyileştirme olduğunu göstermektedir. Analizlerin tüm aşamalarında 800 W kapasiteli termoelektrik soğutucu kullanılmıştır. Yapılan bir diğer analizde ise alüminyumdan imal edilen kutuda hangi kapasitedeki soğutucu kullanılırsa nanokompozit malzeme ile aynı sonucu edileceği araştırılmıştır. Homojen ısı dağılımında alüminyum kutuda 112,9 oC yerine 96,8 oC sıcaklık elde etmek için soğutucu kapasitesini 800 W’dan 1100 W seviyelerine çıkarmak gerekmektedir. Tek duvara yoğunlaştırılmış koşulda ise alüminyum kutunun sıcaklığını 99,1 oC’den 92,2 oC’ye düşürmek için 900 W kapasiteli termoelektrik soğutucu kullanmak gerektiği belirlenmiştir. Bu da homojen ısı dağılımı koşullarında %37,5, homojen olmayan ısı dağılımında ise %12,5 seviyelerinde bir verim elde edildiğini göstermektedir. Dolayısıyla düşük enerji tüketimi ve düşük ağırlık özelliklerinin kritik öneme sahip olduğu havacılık sektöründe aviyonik kutularda alüminyum yerine nanokompozit malzeme kullanımının daha uygun olduğu söylenebilir.
Keywords : Aviyonik kutu, Alüminyum, Nanokompozit, Soğutma, Termal analiz