Aktif akış kontrol ve otonom kontrol yöntemlerinin birlikte insansız hava araçları üzerine uygulaması
Application of active flow control and autonomous control methods on unmanned aerial vehicles
Yazar: ÖZTÜRK ÖZDEMİR KANAT
Danışman: DOÇ. DR. TUĞRUL OKTAY
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Sivil Havacılık Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Havacılık Mühendisliği = Aeronautical Engineering ; Sivil Havacılık = Civil Aviation

Özet:
Akış kontrolü uzun süredir üzerine araştırmalar yapılan bir çalışma alanı olarak karşımıza çıkmakta ve temelde iki ana başlık altında incelenmektedir. Bunlar, pasif akış kontrolü ve aktif akış kontrolüdür. Aktif akış kontrol tekniğinin kullanım amaçları arasında, sürükleme kuvvetinin azaltılması, taşıma kuvvetinin artırılması, yüzey ayrılmalarının geciktirilmesi, türbülans yönetimi, gürültü azaltımı, hava araçlarının kontrol edilebilirliğinin artırılması yer almaktadır.
Bu araştırma kapsamında, sabit kanatlı hava araçlarının kanatları üzerinde meydana gelen akış ayrılmalarının, aktif akış kontrol tekniği yöntemlerinden biri olan üfleme yöntemi yardımıyla geciktirilerek, hava aracının performansı iyileştirilmeye çalışılmıştır. Bu doğrultuda, ZANKA-II İHA ve ZANKA-III TİHA'nın başlangıç konfigürasyonları ve farklı üfleme parametrelerinin kullanıldığı üfleme sistemine sahip konfigürasyonları için sayısal simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Bu simülasyonlar sonucunda elde edilen aerodinamik kuvvet katsayıları kullanılarak, hava aracının toplam performansını ifade eden aerodinamik etkinlik faktörü hesaplanmıştır. Her bir konfigürasyon için hesaplanan aerodinamik etkinlik faktörü değerleri karşılaştırılmış ve üfleme yönteminin İHA'ların düz uçuş performası üzerine önemli etkileri olduğu görülmüştür. Ayrıca, ZANKA-II İHA için basınçlı hava kaynağı kullanılarak sürekli üfleme sistemi tasarlanmış ve üretimi gerçekleştirilerek yer testleri yapılmıştır. Son olarak, üfleme yöntemi ile elde edilen en yüksek aerodinamik etkinlik faktörü değerine göre hava aracının hem uzunlamasına hem de yanlamasına otonom uçuş performansı en iyilenmeye çalışılmıştır.

Abstract:
Flow control is a field of study that has been researched for a long time and basically examined under two main titles which are passive flow control and active flow control. The purpose of the active flow control technique includes reducing drag, increasing lift, delaying surface separations, turbulence management, noise reduction, and increasing controllability of aircraft.
Within the scope of this research, the performance of the aircraft is aimed to be improved by delaying the flow separations occurring on the wings of fixed-wing aircraft with the using of the blowing method, which is one of the active flow control technique methods. In this respect, numerical simulations are carried out for not only the initial configurations of ZANKA-II UAV and ZANKA-III TUAV, but also their configurations with a blowing system using different blowing parameters. Using the aerodynamic force coefficients obtained as a result of these simulations, the aerodynamic efficiency factor expressing the total performance of the aircraft is calculated. The aerodynamic efficiency factor values calculated for each configuration are compared and it is observed that the blowing method has important effects for the cruise performance of UAVs. In addition, a continuous blowing system has been designed for ZANKA-II UAV by utilizing a compressed air source, and ground tests have been carried out by producing. Finally, both longitudinal and lateral autonomous flight performance of the aircraft is aimed to be optimized according to the highest aerodynamic efficiency factor value obtained by the blowing method.