Bir İnsansız Hava Aracının İtki ve Manevra Hareketlerinde Gövde İçi Basınçlı Hava Kullanımı

Abstract

Bu çalışmada bir İnsansız Hava Aracı (UAV) üzerinde itki sistemi olarak basınçlandırılmış havanın kullanımı sayısal determinasyon yöntemi ile ortaya konmaktadır. Söz konusu İHA, Eklemeli Üretim (EÜ) yöntemi ile üretilecektir. Tasarlanan İHA üzerinde yunuslama, yatış ve sapma hareketleri her bir kumanda yüzeyi üzerinde yerleştirilen lüle (nozzle) vasıtasıyla sağlanacaktır. Ultem 1010 malzeme kullanılarak gerçekleştirilecek olan proje kapsamında İHA’nın istenen kumandaları vermesi için üzerine elektronik donanım (Aviyonik) yerleştirilecektir. Bir fırlatıcı sistem ile ilk hareketinin sağlandığı İHA irtifa, istikamet ve sürat bilgilerini gerçek zamanlı olarak yer istasyonuna akyataracaktır. Uçuşu etkileyen en kritik unsurlardan olan rüzgâr bilgisi vektörel olarak İHA tarafından algılanacaktır. İHA, rüzgâr şiddet ve istikamet bilgilerine göre doğrulama yaparak yol noktalarına (waypoint) ilerleyecektir. Yol noktaları İHA yerdeyken bir veri seti olarak girilebileceği gibi, uçuş esnasında da yeniden programlama yapılabilecektir. Herhangi bir arıza ya da bağlantı kopması durumunda İHA kalkış yaptığı istasyona geri dönecektir. Çalışmanın sonunda, mevcut imkânlarla söz konusu İHA’nın üretilebelirliği ortaya konarak sessizlik, enerji tasarrufu gibi konularda fayda sağladığı belirlenmiştir.

Keywords

• İHA
• Basınçlı hava
• Eklemeli üretim
• Üç eksenli hareket

The Use Of Pressurized Air Inside the Fuselage Of An Unmanned Aerial Vehicle for Thrust and Maneuver Movements

Abstract

In this study, the use of pressurized air as a propulsion system on an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) is demonstrated by the numerical determination method. The mentioned UAV will be produced by Additive Manufacturing technology. The pitch, roll, and yaw movements on the designed UAV will be provided through a nozzle placed on each control surface. Within the scope of the project to be carried out using Ultem 1010 material, the avionics will be implemented on the UAV to perform the entered data. A launcher system will propel the UAV for initial movement and the flight altitude, heading and speed information of the UAV will be transferred to the ground station in real-time. Wind information, which is one of the most critical factors affecting flight, will be detected by the UAV vectorially. The UAV will proceed to the waypoints by verifying the wind amplitude and direction information. Waypoints can be entered as a data set while the UAV is on the ground, as well as reprogramming during flight. In case of any malfunction or disconnection, the UAV will return to the station where it took off. At the end of the study, with current capabilities, it was determined that the manufacturability for mentioned UAV was possible providing benefits such as silence and energy saving.

Keywords

• UAV
• Pressurized air
• Additive manufacturing
• Three axis movement

References

1. Ateş, H., Düzgün, M. (2020). İnsansız Hava Araçları. Temel Bilgiler ve Kullanım Alanları. Ankara, Nobel Akademik Yayıncılık.
2. Hermanutz, A., Hornung, M. (2020). Aeroelastic Wing Planform Design Optimization of a Flutter UAV Demonstrator. Aerospace 7, no. 4: 45. https://doi.org/10.3390/aerospace7040045
3. Küçükçelebi, A , Yaldız, E . (2020). Kablolu İHA Sistemleri ve Uygulamaları . Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi , Ejosat Özel Sayı 2020 (ICCEES) , 154-159 . DOI: 10.31590/ejosat.802734
4. Yiğit, E., Yazar, I., & Karakoç, T.H. (2018). İnsansız Hava Aracı (İHA)'nın Kapsamlı Sınıflandırılması ve Gelecek Perspektifi. Sürüdülebilir Havacılık Araştırmaları Dergisi, 3 (1): 13-19
5. Ulloa, C., Nunez, J.M., Lin, C, Rey, G. (2018). AHP-based design method of a lightweight, portable and flexible air-based PV-T module for UAV shelter hangars. Renew Energy,123:767e80.
6. Özbek, E., Yalin, G., Ekici, S., Karakoç, T. H., (2020). Evaluation of design methodology, limitations, and iterations of a hydrogen fuelled hybrid fuel cell mini UAV, Energy, Volume 213, 118757, https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.118757
7. Wang, B., Zhao, D., Li, W., Wang, Z., Huang, Y., You, Y., & Becker, S. (2020). Current technologies and challenges of applying fuel cell hybrid propulsion systems in unmanned aerial vehicles. Progress in Aerospace Sciences, 116, 100620. doi:10.1016/j.paerosci.2020.100620
8. Goh, G. D., Agarwala, S., Goh, G. L., Dikshit, V., Sing, S. L., & Yeong, W. Y. (2017). Additive manufacturing in unmanned aerial vehicles (UAVs): Challenges and potential. Aerospace Science and Technology, 63, 140–151. doi:10.1016/j.ast.2016.12.019

9. Saraçyakupoğlu, T. (2020). Emniyet İrtifasından Bilgiler: Genel Havacılık, Üretim ve Bakım Süreçleri. Ankara, Nobel Akademik Yayıncılık.
10. Raymer, D. P., & American Institute of Aeronautics and Astronautics. (1989). Aircraft Design: A Conceptual Approach. Washington, D.C: American Institute of Aeronautics and Astronautics.
11. Saraçyakupoğlu, T . (2020). Havacılıkta Organizasyonel Kazalar: B-737 Max Uçak Kazalarının Mühendislik Perspektifinden İncelenmesi . Mühendis ve Makina , 61, 701, 241-261.DOI: 10.46399/muhendismakina.741842