Sabit kanatlı insansız hava aracında kanat geometri optimizasyonunun performansa etkisi
The effect of wing geometry optimization on performance in fixed-wing unmanned aerial vehicle
Yazar: BERK KAYNAK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET YİĞİT ARABUL
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Aviyonik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Aviyonik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Havacılık Mühendisliği = Aeronautical Engineering ; Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering ; Savunma ve Savunma Teknolojileri = Defense and Defense Technologies
Dizin: Akış analizi = Flow analysis ; Performans geliştirme = Performance development ; Uçak kanatları = Aircraft wings ; İnsansız hava aracı = Unmanned aerial vehicle

Özet:
Havacılık, gelişimin ve değişimin katlanarak devam ettiği yenilikçi bir alandır. Nitelikli her çalışma, kendi alanına önemli bir katkı sağlar ve daha büyük çalışmaların temelini oluşturur. İnsansız hava araçları (İHA), havacılıkta birçok kritik soruna getirdiği çözümler neticesinde günümüz teknolojileri arasında önemli bir yere sahip olmuştur. İnsansız hava araçlarının havacılıkta ve özellikle askeri alanda sağladığı önemli avantajlarından bazıları yüksek gözetleme, keşif ve takip kabiliyetidir. İHA türleri arasında sabit kanatlı İHA'lar bu çalışmalar için gerekli potansiyele ve yeterliliğe sahiptir. Birçok konfigürasyona sahip olan sabit kanatlı İHA'lar, elektrik motorlu modelleriyle verimlilik ve uçuş maliyeti açısından öne çıkar. Ancak keşif ve takip faaliyetleri için bu avantajın düşük seyir uçuş hızı ve yüksek aerodinamik verimlilik ile desteklenmesi de gerekmektedir. Daha iyi sonuçlar elde etmek için mevcut modeli değiştirip yeniden üretmek fazladan zaman ve para kaybına neden olur. Model üzerinde yapılacak tasarım ve yazılım geliştirmeleri ile bu durum aşılabilir ve istenilen teknik nitelikler sağlanabilir. Bu çalışma, İHA'nın performans özelliklerini geliştirmek için tasarım ve analiz iyileştirmelerinin yanı sıra üretim ve uçuş testlerini de içermektedir. Ayrıca simülasyon sonuçlarının test verileriyle karşılaştırılması sunulmaktadır. Kapsamlı çalışmalar sonucunda, seyir uçuş hızı önemli ölçüde düşürülür ve hava aracının takip yetenekleri iyileştirilir. Bununla birlikte, motorun çalıştığı RPM aralığıyla birlikte motorun çektiği akım da azaltılarak elektrik motorunun güç tüketimine olumlu etki yapılmaktadır. Güç tüketimindeki bu azalma; elektrik motorunun ömrüyle beraber sabit kanatlı insansız hava aracının uçuş süresini de uzatacaktır.

Abstract:
Aviation is an innovative field where development and change continue exponentially. Each qualified study makes a significant contribution in its field and forms the basis for larger studies. Unmanned aerial vehicles (UAV) have an important place among today's technologies as a result of the solutions they bring to many critical problems in aviation. Some of the important advantages of unmanned aerial vehicles in aviation and especially in the military field is high observation, reconnaissance and pursuit activities. Among the UAV types, fixed-wing UAVs have the necessary potential and competence for these studies. Fixed-wing UAVs, which have many configurations, stand out with their electric motor models with their efficiency and flight cost advantage. However, this advantage must be supported by low cruise flight speed and high aerodynamic efficiency for reconnaissance and pursuit activities. For better results, changing and reproducing an existing model causes loss of time and money. This situation can be overcome with the design and software developments to be made on the model and the desired technical qualifications are provided. This study includes design and analysis improvements to enhance the performance characteristics of the UAV. In addition, a comparison of the simulation results with the test data is presented. As a result of extensive studies, the cruise flight speed is significantly reduced and the pursuit capabilities of the aircraft are improved. This development has a positive effect on the power consumption of the electric motor by reducing the current drawn by the motor along with the RPM value of the motor. With this reduction in power consumption, the life of the electric motor and the flight time of the fixed-wing unmanned aerial vehicle will increase.