Havacılık & Uzay

Havacılık ve uzay sistemleri, bugün tasarlanan en karmaşık mühendislik ürünleridir. Bir kanat profilinin aerodinamiğinden, yapısal sertifikasyon analizlerine; anten yerleşiminin elektromanyetik doğrulamasından gürültü azaltma çalışmalarına kadar her alt disiplin, hesaplama yoğun iş yükleri doğurur. Tasarım döngüsünün her aşamasında doğruluk ve hız arasındaki denge rekabet avantajı belirler. Bu dengeyi sağlamanın yolu, doğru ölçeklenmiş bir HPC altyapısıdır.

TAI/TUSAŞ, ASELSAN ve ROKETSAN gibi Türk savunma-havacılık paydaşlarının üretim hacmi arttıkça, yerli ve bağımsız hesaplama altyapısına duyulan ihtiyaç da artmaktadır. ITAR/EAR kapsamındaki savunma-havacılık iş yükleri, yabancı bulut ortamlarında yasal olarak işlenemez; bu durum on-premise veya yerli yönetilen altyapıyı zorunlu kılar.

Ana İş Yükleri

CFD Yazılımları ve HPC Gereksinimleri

Yazılım	Uygulama Alanı	Paralel Ölçekleme	GPU Desteği	Tipik Çekirdek Sayısı
ANSYS Fluent	Kanat aerodinamiği, kompresör/türbin akışı	Mükemmel	Evet (GPU solver)	64–4.096
STAR-CCM+	Full-aircraft CFD, soğutma kanalı	Çok iyi	Evet	64–2.048
OpenFOAM	Araştırma odaklı CFD, DES/LES	Mükemmel	Sınırlı	32–1.024
SU2	Şekil optimizasyonu, adjoint CFD	İyi	Geliştirme aşamasında	32–512

Yapısal Analiz ve FEM Araçları

Yazılım	Uygulama Alanı	Paralel Ölçekleme	Bellek Gereksinimi
MSC Nastran / MD Nastran	FAR/CS sertifikasyon analizleri, modal analiz	İyi	Çok yüksek (node başına 1–2 TB)
Abaqus	Doğrusal olmayan yapısal analiz, hasar modelleri	İyi	Yüksek
LS-DYNA	Çarpışma ve darbe simülasyonu	Mükemmel	Orta–Yüksek
ANSYS Mechanical	Termal-yapısal bağlı analiz	Çok iyi	Orta

Elektromanyetik Analiz

Yazılım	Uygulama Alanı	Yöntem
FEKO (Altair)	Anten yerleşimi, RCS hesabı	MoM, MLFMM, FEM
CST Studio Suite	Anten tasarımı, EMC	FDTD, FEM
HFSS (ANSYS)	Yüksek frekanslı RF bileşenler	FEM

Sektörel Uygulama Alanları

Aerodinamik Analiz ve CFD

Kanat profillerinin aerodinamik tasarımı, modern havacılık mühendisliğinin en kaynak yoğun alanlarından biridir. Transonik rejimde çalışan bir kanat için yüksek güvenilirlikli RANS tabanlı CFD, 64–256 çekirdek ve 6–24 saatlik hesaplama süresi gerektirir. Daha yüksek doğruluk gerektiren DES (Detached Eddy Simulation) veya LES analizleri ise 512–2.048 çekirdeğe ihtiyaç duyar.

Çok aşamalı kompresör ve türbin akış analizlerinde dönen referans çerçevesi (MRF) ve sliding mesh teknikleri kullanılır. Bu iş yüklerinde node’lar arası MPI iletişimi kritik performans faktörüdür; InfiniBand HDR200 veya NDR400 bağlantı, Ethernet’e kıyasla %30–45 daha iyi MPI verimliliği sağlar.

Full-aircraft simülasyonlarında ise model karmaşıklığı 50–200 milyon hücreye ulaşabilir. Bu ölçekteki iş yükleri için 512–4.096 çekirdeklik hesaplama kapasitesi ve yüksek bantlı paralel dosya sistemi (Lustre, BeeGFS) zorunludur.

Yapısal Sertifikasyon ve Dayanım Analizleri

FAR (Federal Aviation Regulations) ve EASA CS (Certification Specifications) gereklilikleri kapsamında yürütülen yapısal sertifikasyon analizleri, simülasyonların doğruluğunu ve tekrarlanabilirliğini ön plana çıkarır. MSC Nastran ile yürütülen büyük modal ve statik analizlerde (10+ milyon eleman) node başına 256 GB–1 TB RAM kapasitesi gerekebilir. High-memory node’lar bu iş yükleri için yapılandırmanın ayrılmaz bileşenidir.

Darbe ve çarpışma analizi (LS-DYNA) havacılık sektöründe kuş çarpması, acil iniş ve kabul edilemez hasar modelleme senaryolarında yaygın olarak kullanılır. LS-DYNA iş yükleri çok sayıda çekirdeğe verimli biçimde dağıtılabilir; 64–512 çekirdek aralığı pratik ölçek aralığıdır.

ITAR Notu: Savunma-havacılık uygulamalarına yönelik yapısal ve balistik analizler, ABD ihracat kontrol mevzuatı (ITAR/EAR) kapsamında olabilir. Bu tür iş yüklerinin ulusal güvenlik gereksinimleri açısından yabancı bulut platformlarında yürütülmesi uygun değildir. On-premise yerli altyapı bu riskleri ortadan kaldırır.

Elektromanyetik Analiz: Anten Yerleşimi ve RCS

Uçak gövdesindeki anten yerleşimi (IFF, VHF/UHF, datalink) platform üzerindeki elektromanyetik uyumluluk açısından kritiktir. FEKO ile gerçekleştirilen tam gövde EM analizlerinde hesaplama süresi frekans, platform boyutu ve yöntem seçimine göre önemli ölçüde değişir; orta büyüklükteki bir platform analizi 64–256 CPU çekirdeğinde 12–48 saat sürebilir.

Radar Kesit Alanı (RCS) hesabı, gizlilik odaklı savunma platformlarında zorunlu bir tasarım adımıdır. RCS iş yükleri genellikle çok sayıda frekans ve açı senaryosu için paralel iş dizileri (job array) biçiminde yürütülür; bu nedenle yüksek çekirdek sayısına sahip cluster’lar doğrudan iş akışı verimliliğine dönüşür.

Aeroakustik gürültü analizleri (Ffowcs Williams–Hawkings yöntemi veya LES tabanlı akustik hesaplama) kabin içi gürültü optimizasyonu ve çevre gürültü sertifikasyonu için kullanılır. Bu iş yükleri LES’in yüksek hesaplama maliyetiyle birleşince, 512+ çekirdeklik kapasiteye ihtiyaç duyar.

Tipik HPC Yapılandırması

Login / Pre-Post-Processing Nodes (2×)
├── CPU Compute Nodes (32–128 adet)
│   └── 2× AMD EPYC 9654 (96 çekirdek/node)
│       512 GB DDR5 ECC RAM
│       — RANS CFD, Nastran, Abaqus, LS-DYNA
├── High-Memory Nodes (4–8 adet)
│   └── 2× AMD EPYC 9654
│       2 TB DDR5 ECC RAM
│       — Büyük FEM modelleri (10M+ eleman), tam platform EM analizi
├── GPU Nodes (opsiyonel, 4–8 adet)
│   └── 2× Intel Xeon + 4× NVIDIA L40S veya H100
│       — ANSYS Fluent GPU solver, makine öğrenmesi destekli şekil optimizasyonu
└── Depolama
    └── Paralel Dosya Sistemi: Lustre veya BeeGFS
        NVMe Scratch: 200 TB+, 10+ GB/s bant genişliği
        Arşiv: Object storage (S3 uyumlu)

Ağ: InfiniBand HDR200 (200 Gb/s) veya NDR400 (400 Gb/s), fat-tree topoloji
İşletim Sistemi: Rocky Linux 8/9
İş Kuyruğu: SLURM ile öncelikli kuyruklama

Mevasis Havacılık & Uzay HPC Hizmetleri

Mevasis, havacılık ve uzay projelerinde hesaplama altyapısı ihtiyacını karşılamak üzere uçtan uca çözümler sunar:

İş yükü analizi ve boyutlandırma: Mevcut CFD, FEM ve EM iş yüklerinizin profili çıkarılarak doğru donanım konfigürasyonu belirlenir
Turnkey cluster kurulumu: Donanım temini, InfiniBand ağ tasarımı, SLURM yapılandırması ve yazılım kurulumu
ANSYS, MSC Nastran, LS-DYNA, FEKO optimizasyonu: MPI parametre ayarı, lisans havuzu yapılandırması ve performans kıyaslaması
Yerli on-premise altyapı: ITAR kapsamındaki savunma-havacılık iş yükleri için yabancı bulut bağımlılığını ortadan kaldıran çözümler
HPC Kiralama: Proje bazlı veya yıllık hesaplama kapasitesi — özellikle sertifikasyon dönemlerindeki yoğun hesaplama talebi için
HPC Danışmanlık: Mevcut altyapıda darboğaz tespiti, performans iyileştirme ve iş akışı otomasyonu

Sıkça Sorulan Sorular

Tam uçak CFD simülasyonu ne kadar kaynak gerektirir? Model boyutuna, akış rejimine ve turbulans modeline bağlıdır. 50 milyon hücreli bir full-aircraft RANS hesabı için 512–1.024 çekirdek ve 24–72 saatlik hesaplama süresi tipik bir çerçevedir. Yapısal uyum (FSI) analizleri veya LES tabanlı simülasyonlar bu tahminin üç ila beş katına çıkabilir. Kesin boyutlandırma için iş yükü profili analizi yapılması önerilir.

Savunma-havacılık simülasyonları için neden yerli altyapı zorunlu? ITAR (International Traffic in Arms Regulations) kapsamındaki teknik veriler, bu düzenlemeye tabi olmayan bulut ortamlarına aktarılamaz. Bu durum, ABD ile savunma iş birliği yapan Türk savunma sanayii firmalarını doğrudan etkiler. On-premise altyapı verinin tesis sınırları dışına çıkmamasını garanti eder.

MSC Nastran büyük modeller için yeterli belleğe nasıl ulaşabilir? Nastran, bazı çözücü modlarında (SPARSE, ILP64) tek bir MPI işleminin büyük bellek bloklarına erişmesini gerektirir. Node başına 1–2 TB RAM kapasiteli high-memory node’lar bu ihtiyacı karşılar. Mevasis, Nastran iş yükleri için bellek boyutlandırma danışmanlığı sunmaktadır.

FEKO ile büyük platform RCS analizi ne kadar sürer? Platform boyutu ve analiz edilen frekans aralığına göre değişir. Orta büyüklükteki bir insansız hava aracı için 1–18 GHz aralığında RCS hesabı, MLFMM yöntemiyle 128 çekirdekte 8–24 saat sürebilir. Paralel job array ile frekans dilimlerinin eş zamanlı işlenmesi toplam duvar saati süresini önemli ölçüde azaltır.