İnsansız Hava Araçlarında Kullanılan Malzemelerin Uçuş Performansına Etkileri: Kapsamlı Bir Derleme

Abstract

Bu çalışma, insansız hava araçlarında (İHA) kullanılan malzemelerin uçuş performansı üzerindeki etkilerini literatür taraması yoluyla incelenmektedir. Araştırmada, farklı malzeme türlerinin aerodinamik verimlilik, ağırlık, dayanım, menzil ve taşıma kapasitesi, sürdürülebilirlik üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Alüminyum, karbon fiber takviyeli polimerler (CFRP), cam elyaf ve Kevlar gibi yaygın malzemelerin mekanik ve fiziksel özellikleri karşılaştırılarak İHA yapısına uygunlukları analiz edilmiştir. Bulgular, kompozit malzemelerin metal esaslı malzemelere kıyasla yapısal ağırlığı önemli ölçüde azalttığını ve buna bağlı olarak yakıt verimliliği, manevra kabiliyeti ve uçuş süresini arttırdığını göstermektedir. Termoset polimerler, özellikle epoksi reçineler, yüksek sertlik, güçlü elyaf yapışması ve kimyasal kararlılıkları nedeniyle tercih edilmekterdir. Termoplastikleri ise geri dönüştürülebilirlik avantajına sahiptir. Karbon ve Kevlar elyafları, yüksek mukavemet/ağırlık oranları sayesinde hem askeri hem de sivil İHA’larda kanat ve gövde üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca, kompozit malzemelerin korozyon direnci, titreşim sönümleme ve tasarım esnekliği açısından da önemli avantajlar sağladığı belirlenmiştir. Sonuç olarak, uygun malzeme seçimi; hafiflik, dayanıklılık ve aerodinamik verimlilik dengesini sağlayarak İHA performansının ve sürdürülebilirliğinin artırılmasında kritik bir faktördür.

Keywords

• Uçuş Performansı
• Kompozit Malzemeler
• Aerodinamik
• İnsansız Hava Araçları (İHA)

Supporting Institution

Bu çalışma herhangi bir kurum veya kuruluş tarafından desteklenmemiştir.

Project Number

Bu çalışma herhangi bir proje kapsamında desteklenmemiştir.

Ethical Statement

Bu çalışma, yanlızca literatür taramasına dayalı olarak hazırlanmıştır. Bu nedenle etik kurul izni gerekmemektedir.

Effects of Materials Used in Unmanned Aerial Vehicles on Flight Performance: A Comprehensive Review

Abstract

This study examines the effects of materials used in Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) on flight performance through a comprehensive literature review. The research evaluates the influence of different material types on aerodynamic efficiency, weight, strength, range, and payload capacity. The mechanical and physical properties of commonly used materials such as aluminum, carbon fiber reinforced polymers (CFRP), glass fiber, and Kevlar were compared to analyze their suitability for UAV structures. The findings indicate that composite materials significantly reduce structural weight compared to metal-based materials, thereby improving fuel efficiency, maneuverability, and flight endurance. Thermoset polymers, particularly epoxy resins, are preferred due to their high stiffness, strong fiber adhesion, and chemical stability. Thermoplastics, on the other hand, offer the advantage of recyclability. Carbon and Kevlar fibers are widely used in both military and civilian UAVs for the production of wings and fuselage components due to their high strength-to-weight ratios. Furthermore, composite materials provide notable advantages in terms of corrosion resistance, vibration damping, and design flexibility. In conclusion, appropriate material selection is a critical factor in enhancing UAV performance and sustainability by ensuring an optimal balance between lightness, durability, and aerodynamic efficiency.

Keywords

• Unmanned Aerial Vehicles (UAVs)
• Flight Performance
• Composite Materials
• Aerodynamics

Supporting Institution

This study was not supported by any institution or organization.

Project Number

Bu çalışma herhangi bir proje kapsamında desteklenmemiştir.

Ethical Statement

This study was conducted solely based on a literature review; therefore, it does not require approval from an ethics committee.

References

1. 1. Cücük,S.Y., &Durdu,A.Sabit Kanatlı İnsansız Hava Aracında Tasarım Konfigürasyon Seçimleri ve Performans Analizi Design Configuration Selections and Performance Analysis in Fixed Wing Unmanned Aerial Vehicles.
2. 2. Villi, O., Villi, Ö., & Yakar, M. (3). 3 Boyutlu Yazıcıların İnsansız Hava Aracı Uygulamalarında Kullanımı. Türkiye İnsansız Hava Araçları Dergisi, 5(2), 81-97.
3. 3. Sönmez, Maria, Pelin, C. E., Georgescu, Mihai, Pelin, George, Stelescu, M. D., Nituica, Mihaela, ... & Gurau, Dana (2022). Unmanned aerial vehicles–classification, types of composite materials used in their structure and applications. Proceedings of the ICAMS.
4. 4. Anand, S., & Mishra, A. K. (2022). High-performance materials used for UAV manufacturing: Classified review. International Journal of All Research Education and Scientific Methods, 10(7), 2811-2819.
5. 5. Hudayah, S., Ramadhani, M. A., Sary, K. A., Raharjo, S., & Yudaruddin, R. (2023). Green perceived value and green product purchase intention of Gen Z consumers: Moderating role of environmental concern. Environmental Economics, 14(2), 87.
6. 6. Xia, Q. (2023). Overview of aerospace materia s and their applications. Theoretica and Natura Science, (13), 115-120.
7. 7. Geiger, R., de Sousa, A. R., & Hannan, Y. A. (2019). Advanced composite drone manufacturing. In 8th annual world congress of advanced materials.
8. 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.

9. 9. Zia, K. M., Akram, N., Tabasum, S., Noreen, A., & Akbar, M. U. (2021). Processing technology for bio-based polymers: Advanced strategies and practical aspects. Elsevier.
10. 10. Çakan, B. G., Ensarioğlu, C., & Çakır, M. C. (2019). Farklı oranlarda alüminyum köpük takviyeli çarpışma-kutularının mekanik performanslarının karşılaştırılması. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 21(1), 295-305.
11. 11. Linganiso, L. Z., & Anandjiwala, R. D. (2016). Fibre-reinforced laminates in aerospace engineering. In Advanced composite materials for aerospace engineering (pp. 101-127). Woodhead Publishing.
12. 12. Ahmad, Z. (2006). Principles of corrosion engineering and corrosion control. Elsevier.
13. 13. Fathima, S., Deeraj, B. D. S., Appukuttan, S., & Joseph, K. (2021). Carbon fiber and glass fiber reinforced elastomeric composites. In Fiber Reinforced Composites (pp. 307-340). Woodhead Publishing.
14. 14. Joseph, K., Oksman, K., Gejo, G., Wilson, R., & Appukuttan, S. (Eds.). (2021). Fiber reinforced composites: constituents, compatibility, perspectives and applications. Woodhead Publishing.
15. 15. Thariq, M., Saba, N., & Jawaid, M. (2019). Mechanical and physical testing of biocomposites, fibre-reinforced composites and hybrid composites. Woodhead Publishing.
16. 16. Vedrtnam, A., Negi, H., & Kalauni, K. (2025). Materials and energy-centric life cycle assessment for drones: A review. Journal of Composites Science, 9(4), 169.
17. 17. Kassapoglou, C. (2010). Design and analysis of composite structures: with applications to aerospace structures (p. 324). Chichester: Wiley.
18. 18. Rajak, D. K., Pagar, D. D., Menezes, P. L., & Linul, E. (2019). Fiber-reinforced polymer composites: Manufacturing, properties, and applications. Polymers, 11(10), 1667.
19. 19. Chinnasamy, S. K. P. R. M., & Jeganathan, S. P. S. K. (2023). Green sustainable process for chemical and environmental engineering and science. Green solvent and extraction Technology, 1-16.
20. 20. Chung, D. D. (2010). Composite materials: science and applications. London: Springer London
21. 21. Çağan, S. Ç., & Buldum, B. B. (2019). İnsansız Hava Araçlarında Kullanılan Malzemeler. Dünya Multidisipliner Araştırmalar Dergisi, 2019(1), 35-52.
22. 22. Phiri, R., Rangappa, S. M., Siengchin, S., Oladijo, O. P., & Ozbakkaloglu, T. (2024). Advances in lightweight composite structures and manufacturing technologies: A comprehensive review. Heliyon, 10(21).
23. 23. Jamal, M. A., Shah, O. R., Ghafoor, U., Qureshi, Y., & Bhutta, M. R. (2024). Additive manufacturing of continuous fiber-reinforced polymer composites via fused deposition modelling: A comprehensive review. Polymers, 16(12), 1622.
24. 24. Zheng, H., Zhu, S., Chen, L., Wang, L., Zhang, H., Wang, P., ... & Liu, C. (2025). 3B Baskı Sürekli Elyaf Takviyeli Polimerler: Hedeflenen Uygulamalar için Malzeme Seçimi, İşlem ve Mekanik-Fonksiyon Entegrasyonuna İlişkin Bir İnceleme. Polimerler , 17 (12), 1601.
25. 25. NuriddinAbdujabarov, JonibekTakhirov, RakhimjonShokirov, Current Status And Tendencies Of Use Of New Materials And Technologies In The Design Of Unmanned Aerial Vehicle(UAV), Universum: Technical Sciences: Electron Scientific Magazine, 12 (93), 2021,10.32743/UniTech.2021.93.12.12719.
26. 26. Zhu, L., Li, N., & Childs, P. R. N. (2018). Light-weighting in aerospace component and system design. Propulsion and Power Research, 7(2), 103-119.
27. 27. Balachandran, A. D. K., & Challa, J. (2014). International journal of mechanical engineering and technology (ijmet). Journal Impact Factor, 5(8), 34-40.
28. 28. Rajoo, P. G., Sultan, M. T. H., Łukaszewicz, A., Basri, A. A., Shah, A. U. M., Nayak, S. Y., ... & Holovatyy, A. (2023). The Development of UAV Airframes Made of Natural Fibers: A Review.
29. 29. Zeyrek, B. Y., Aydogan, B., Dilekcan, E., & Ozturk, F. (2022). Review of thermoplastic composites in aerospace industry. Int. J. Eng. Tech. Inf, 3, 1-6.
30. 30. Parveez, B., Kittur, M. I., Badruddin, I. A., Kamangar, S., Hussien, M., & Umarfarooq, M. A. (2022). Scientific advancements in composite materials for aircraft applications: a review. Polymers, 14(22), 5007.
31. 31. Piljek, P., Krznar, N., Krznar, M., & Kotarski, D. (2022). Framework for Design and Additive Manufacturing of Specialised Multirotor UAV Parts. In Trends and Opportunities of Rapid Prototyping Technologies. IntechOpen.
32. 32. Karcı, A. (2009). Uçak yapısal parçalarında kullanılan karbon/epoksi kompozit malzemelerin yorulma davranışı (Doctoral dissertation, Anadolu University (Turkey)).
33. 33. Boztepe, M. H. (2025). An Overview of Non-Destructive Testing for Composites Materials. ALKÜ Fen Bilimleri Dergisi, 7(1), 43-54.
34. 34. Gülcan, O., Günaydın, K., & Çelik, A. (2022). Investigation on surface roughness of polyjet-printed airfoil geometries for small UAV applications. Aerospace, 9(2), 82.
35. 35. Eleutério, T., Trota, M. J., Meirelles, M. G., & Vasconcelos, H. C. (2025). A review of natural fibers: classification