Kanat açma mekanizması tasarımı ve analizi
Design and investigation of wing deployment mechanism
Yazar: İSMAİL YILMAZ
Danışman: PROF. DR. ÖMER KELEŞ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Yüksek aerodinamik yüklere ve atalet yüklerine maruz kalan, bir insansız hava aracının kanat açma mekanizması tasarımı teknik isterler doğrultusunda gerçekleştirilerek kanatların güvenli bir şekilde açıldıktan sonra işlevini istenilen ölçüde yerine getirmesi sağlanmıştır. Bu çalışmada kanat açma mekanizması tasarlandıktan sonra sistemin sürtünme ve sönüm katsayıları deneysel verilerle tutarlı olacak şekilde elde edilmiştir. Hava araçlarında kullanılan açılır kanat mekanizmaları incelendiğinde, kanat açma hareketini sağlamak için tahrik motorların veya pistonlu mekanizmaların sıklıkla kullanıldığı görülmüştür. Bu mekanizmalar geometrik hacim kısıtları nedeniyle güncel kompleks ve karmaşık sistem entegrasyonları için elverişli olmamaktadır. Burulma yayı kullanılan mekanizmalarda ise yüksek aerodinamik yüklere maruz kalan kanatların mili saniyeler içerisinde istenilen açısal konumlara gelmelerini sağlayan açma mekanizması tasarımlarının daha küçük hacimler içerisinde kalınarak yapılabileceği anlaşılmıştır. Bu nedenle tasarlanacak bir kanat açma mekanizmasında kanatların açılmasını sağlayan mekanizmada burulma yayları kullanımı büyük bir avantaj getirmektedir. Bu çalışma ile burulma yaylarından tahrik alan kanat açma mekanizması geliştirilmiş aynı zamanda kanatların eş zamanlı açılmasını sağlayan mekanizmanın tasarımı da gerçekleştirilmiştir. Açma mekanizmasının dinamik modeli Ansys katı cisim dinamiği çözücüsü ile oluşturulmuş ve Matlab Simulink ile dinamik model oluşturulmuştur. Kanat açma mekanizması farklı tork değerlerine sahip burulma yayları ile test edilmiş ve testler yüksek hızlı kameralar ile görüntülenerek açılma zamanı verileri elde edilmiştir. Elde edilen veriler ile mekanizmanın analitik ve sayısal hesaplamaları karşılaştırılmış, benzer kanat açma mekanizmaları için sönüm ve sürtünme katsayı değerleri elde edilmiştir.

Abstract:
A wing deployment mechanism exposed to high aerodynamic and inertial loads of an unmanned air vehicle was designed in accordance with technical requirements for achieving its desired functions. After designing of the wing deployment mechanism, friction and damping coefficients were obtained in accordance with experimental studies and data. When the wing deployment mechanisms are examined, it is seen that driving motors and piston mechanisms are used typically. But these systems are not suitable for complex and complicated system integrations that have limited system volume. Then it is understood that the deployment system design which providing desired angular position in milli seconds of a wing exposed to high aerodynamic loads can be accomplished in limited system volume with using torsional springs. Therefore using torsional springs have a great advantage in designing a deployment mechanism. In this study,  design of a wing deployment mechanism driven by torsional springs was done and the mechanism that makes the wings deployment simultaneously was designed. Dynamic model of system was modeled by Ansys and then dynamic model was created by Matlab Simulink. Wing deployment mechanism was tested with different torsional springs and deployment time of wings was obtained by using high speed camera. Test outputs were compared with numerical models and the damping and friction coefficients were obtained for using similar deployment mechanisms.