Savaş uçaklarında kullanılan roket motorlu fırlatma koltuğunun yörünge analizi ve uçuş modellemesi

Abstract

Günümüzde savaş uçaklarındaki mürettebatın kurtarılması adına birçok yöntem ve sistem geliştirilmiştir, bunlar arasında en etkili sistem fırlatma koltuklarıdır. Fırlatma koltuğu, uçaklarda acil durumlarda mürettebatın güvenli bir şekilde hava aracından ayrılmasını sağlamak için kullanılır. Uçakta yaşanan bir arıza, yangın, patlama veya kontrol kaybı gibi durumlarda fırlatma koltuğu kullanılarak pilotlar hızla uçaktan uzaklaştırılabilir. Fırlatma koltuğu, altında bulunan roketin ürettiği itki ile pilotları güvenli bir şekilde uzağa fırlatır. Tehlikeden uzaklaşan pilotun paraşütü açılır ve yere emniyetli bir şekilde iniş yapması sağlanır. Olası bir fırlatma senaryosundan sonra mürettebatın güvenliğini sağlamak, iniş noktasını tahmin etmek, kurtarma operasyonlarını yönlendirmek, fırlatma koltuğu sistemlerinin tasarımını değerlendirmek, paraşütün uçağın kuyruk kanadı veya herhangi bir parçasına çarpmamasını sağlamak için fırlatma koltuğu yörünge hesapları büyük bir öneme sahiptir. Bu tezin içeriğinde jet uçağından fırlatma koltuğunun ayrılışı Matlab üzerinde Nokta Kütle Yörünge Modeli kullanılarak; koltuğun fırlatma hızı, fırlatma yönü, fırlatma açısı, uçağın yerden yüksekliği, uçak yön dümeni ile kanopinin uzaklığı/yüksekliği, pilot ağırlığı ve fırlatma koltuğu ağırlığı gibi koltuk hareketi üzerinde etkili olacak parametreler göz önünde bulundurularak incelenmiş ve bir Fırlatma Koltuğu Yörünge Modeli oluşturulmuştur. Fırlatma koltuğunun fırlatıldıktan sonra uçuş yörüngesinin modellenmesi için problemin analitik olarak çözümlemesi yapılmıştır. Matlab kodu yazılarak, bir kullanıcı ara yüzü oluşturulmuş ve kullanıcıya sunulmuştur. Doğrulama için geçmiş çalışmalar baz alınmıştır. Hazırlanmış olan jenerik kodun ilerde kullanıcıların kendi görev tanımlarına uygun bir şekilde revize ederek kolaylıkla kullanabilmeleri hedeflenmiştir. Many methods and systems have been developed so far to save the crew from the combat aircrafts. The most effective one among these developed systems is ejection seat. Ejection seats are used in combat aircrafts to enable the crew to leave the aircraft safely in case of emergency. In cases of aircraft malfunction, fire, explosion or loss of control, pilots can be quickly escaped from the aircraft by using the ejection seat. The ejection seat separates the pilots from the aircraft safely away with the thrust produced by the rocket underneath. When the pilot moves away from danger, the parachute integrated into the ejection seat is opened and allows the pilot to land safely on the ground. Ejection seat trajectory calculations are of great importance to ensure the safety of the crew after a possible ejection scenario, to estimate the landing point, to direct the operations of rescuing the pilot from the landing point, to evaluate the design of ejection seat systems, and to ensure that the parachute does not hit the tail wing or any part of the aircraft. In this thesis, the trajectory of the ejection seat from a jet aircraft was modeled using the Point Mass Trajectory Model on Matlab program. The aim of this study is to develop a generic Ejection Seat Trajectory Model code and propose to the users so that they can use this code by revising it in accordance with their own job descriptions in the future. Ejection Seat Trajectory Model was created by taking into account the parameters that will affect the seat movement such as the seat's launch speed, ejection direction, ejection angle, altitude of the aircraft, distance/height of the aircraft rudder and canopy, pilot weight and ejection seat weight. By writing a Matlab code, a user interface was developed and presented to the user as a module. The trajectory of the ejection seat after launch was analyzed analytically as well and validations were made by using the past studies.