Uçaklarda acil durum fazının elektriksel yük modeli ve dinamik analizi
Electrical load model and dynamic analysis of the emergency phase in aircraft
Yazar: BERKAY ERSOY
Danışman: DOÇ. DR. ORHAN KAPLAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, bir uçağın acil durum fazında bataryadan beslenen elektrik yük sistemi modellenerek, dinamik ve statik elektriksel yük analizi karşılaştırması yapılmıştır. Çalışmanın amacı elektrik yük analizinde kullanılan havacılık standartlarından farklı olarak yük akımlarının değişkenliği, sıcaklık ve irtfa değerlerinin uçağın elektrik sistemine eklenmesiyle oluşturulan model ile elektrik yük analizinin gerçekçi veriler ışığında hesaplanmasıdır. Jeneratörde meydana gelen bir hata durumunda, uçağın güvenli bir şekilde piste inmesi için gerekli maksimum zaman hesaplanmıştır. Askeri ve sivil havacılık sektöründe kullanılmak üzere bir lityum iyon batarya modeli kullanılmıştır. Elektrik yük analizi simülasyonu için uçağın sistemindeki elektrik yükleri tanımlanmış ve bu yükler için gerekli veriler değerlendirilmiştir. Uçak simülasyonu üzerinde batarya verileri kullanılarak elektrik yük analizi hesabı yapılmıştır. Havacılık standartlarında belirtilen gereksinimlerin değişik iklim ve çalışma koşullarında simülasyonları gerçekleştirilmiştir. İlgili veriler değerlendirilerek acil durumda uçuş profili analiz edilmiştir. Tasarım ve simülasyon çalışmaları MATLAB Simulink programı kullanılarak yapılmıştır. Uçuş profilinde acil durum fazı incelenerek  bu fazda devrede olan değişken yükler simüle edilmiş ve bataryanın batarya doluluk oranı ve sıcaklık verileri değerlendirilmiştir. Sonuç olarak lityum iyon batarya üzerindeki sıcaklık etkisi ve elektrik yük analizindeki yüklerin akımlarının değişim etkisi gösterilerek dinamik yük analizi ile statik yük analizi arasındaki sapma ifade edilmiştir.

Abstract:
In this study, the electrical load system powered by a battery during an aircraft's emergency phase is modeled, and a comparison of dynamic and static electrical load analysis is performed. The aim of the study is to calculate the electrical load analysis with realistic data by incorporating the variability of load currents, temperature, and altitude values into the model, which differs from the aviation standards traditionally used in electrical load analysis. In the event of a generator failure, the maximum time required for the aircraft to safely land on the runway has been calculated. A lithium-ion battery model has been used for both military and civilian aviation sectors. For the electrical load analysis simulation, the electrical loads in the aircraft's system have been defined, and the necessary data for these loads have been evaluated. Electrical load analysis calculations have been conducted using battery data on the aircraft simulation. Simulations have been carried out under various climate and operating conditions, as specified in aviation standards. By evaluating the relevant data, the flight profile during an emergency has been analyzed. The design and simulation studies have been conducted using the MATLAB Simulink program. The emergency phase of the flight profile has been examined, and variable loads present in this phase have been simulated, along with the evaluation of the battery's state of charge and temperature data. As a result, the effects of temperature on the lithium-ion battery and the impact of current variations in electrical loads have been demonstrated, expressing the deviation between dynamic and static load analysis.