Çok fonksiyonlu entegre hava aracı probu benzetimi
Simulation of integrated multifunction aircraft probe
Yazar: MUHAMMED BERAT DİKMEN
Danışman: PROF. DR. ŞEREF NACİ ENGİN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Aviyonik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Aviyonik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Uçak Mühendisliği = Aeronautical Engineering

Özet:
Hava araçlarındaki nesil kavramı sayısı arttıkça, her nesil önceki nesile göre önemli yenilikler ve gelişmeler sunar. Bu kavram sınıflandırması; performans, radar görünmezliği, aviyonik sistemler, sensör teknolojileri kabiliyetlerini belirler. Hava araçları akıllandıkça, sadece görevlerini yerine getiren platformlar olmasının ötesine geçerek, aynı zamanda gelişmiş bir akıllı bilgisayar sistemi ve veri ağına dönüşmüştür. Hava araçlarının nesil gelişimleri ile birlikte sensör teknolojisi giderek önem kazanmaya başlamıştır. Kullanılan sensörlerin sayısının yanında sensörlerin işlevselliği de zamanla artmıştır. Sensör çeşitliliği ve sayısının artması hava araçlarında tek bir sensörün birden fazla fonksiyonu aynı anda yapma ihtiyacını doğurmuştur. Bu durum, hava araçlarının performansı, operasyonel esnekliği, ağırlık yönetimi ve bakım süreçleri üzerinde önemli sonuçlar doğurur. Entegre çok fonksiyonlu hava aracı probları bu ihtiyaçlara dayanarak ortaya çıkmıştır. Bu problar, hava araçlarının çevresel verileri toplama, işleme ve uçuş sistemlerine entegre etme sürecinde kritik rol oynar. Entegre çok fonksiyonlu problar, hava hızını, irtifayı, sıcaklık ve basınç gibi çeşitli verileri aynı anda ölçebilir. Geleneksel sistemler bu verileri ayrı ayrı sensörlerden toplamaya çalışırken, entegre çok fonksiyonlu prob sayesinde bu fonksiyonlar tek bir cihazda birleştirerek hava aracında hem ağırlık hem de kablolama açısından önemli tasarruflar sağlanmıştır. Ayrıca, bu veriler sensör üzerinde işlenip uçuş kontrol bilgisayarına entegre edilerek kontrol sistemlerine doğrudan aktarılır.
Bu çalışmanın temel amacı, entegre çok fonksiyonlu probun davranışını simülasyon ortamında modelleyerek, hava aracı geliştirme süreçlerinde hızlı ve etkin çözüm sunmaktır. Geliştirilen bu model sayesinde, hava aracının uçuş testlerine geçmeden önce, gerçek uçuş koşullarını tam anlamıyla simüle etmeye çalışarak, probun performansını ve olası tepkilerini kapsamlı şekilde değerlendirmeyi amaçlar. Bu sayede, geliştiriciler fiziksel test süreçlerine geçmeden önce probun davranışını derinlemesine analiz edebilir ve olası sorunları erken aşamada tespit ederek, zaman ve maliyet etkin çözüm üretir. Ayrıca, simülasyon ortamında elde edilen bu veriler sayesinde, uçuş güvenliğini yükseltmek ve test aşamasındaki riskleri azaltmak için önemli bir referans niteliği taşır. Rüzgar tüneli testleri ile birlikte prob modelinin doğruluğu yükseltilerek benzetim işlemi ileriye taşınmış olur. Benzetim çalışması yapılırken proba etki eden ve prob tarafından oluşturulan momentler modellenmiştir. Yapılan rüzgar tüneli testleri ve model çıktıları ile doğrulama işlemi yapılmıştır.

Abstract:
As the concept of aircraft generations evolves, each generation introduces significant innovations and advancements compared to the previous one. This classification defines capabilities in terms of performance, radar stealth, avionics systems, and sensor technologies. As aircraft become more advanced, they have transformed from platforms that merely perform missions to sophisticated systems functioning as intelligent computers and data networks. Along with the development of aircraft generations, sensor technology has gained increasing importance. Over time, not only has the number of sensors increased, but also their functionality and intelligence have improved. The rise in the variety and number of sensors has created a need for single sensors to perform multiple functions simultaneously in aircraft. This has had significant impacts on aircraft performance, operational flexibility, weight management, and maintenance processes. Integrated multifunctional air data probes have emerged in response to these needs. These probes play a critical role in collecting, processing, and integrating environmental data into aircraft flight systems. Integrated multifunctional probes can measure various parameters such as airspeed, altitude, temperature, and pressure simultaneously. While traditional systems attempt to collect these data from separate sensors, the integrated multifunctional probe consolidates these functions into a single device, providing significant weight and wiring savings in the aircraft.Moreover, the data are processed on the sensor and directly transmitted to the flight control computer, integrating with the control systems.
The primary goal of this study is to model the behavior of the integrated multifunctional probe in a simulation environment to provide a fast and effective solution during the aircraft development process. With the developed model, the aim is to simulate real flight conditions as accurately as possible before moving to flight tests, allowing for a comprehensive evaluation of the probe's performance and potential responses. This enables developers to conduct in-depth analysis of the probe's behavior before physical testing, identifying possible issues early and offering time- and cost-effective solutions. Additionally, the data obtained from the simulation environment serve as an important reference for enhancing flight safety and reducing risks during the testing phase. Through wind tunnel tests, the accuracy of the probe model is improved, advancing the simulation process further. During the simulation, the forces acting on the probe and the moments generated by the probe have been modeled. Validation has been carried out through wind tunnel tests and model output comparisons.