İnsansız hava araçlarında çoklu pervane sistemi kullanımının uçuş performansına etkisinin sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of the effect of the use of multiple propeller systems on flight performance in unmanned aerial vehicles
Yazar: KASIM ŞAHİN DÖNMEZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ METİN UZUN
İskenderun Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Havacılık Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Havacılık ve Uzay Mühendisliği = Aeronautical Engineering

Özet:
Bu çalışmanın amacı, toplam kalkış ağırlığındaki değişikliklerle elektronik donanım ve pervane tipini değiştirmeden yatay ve düşey yönlerde birden fazla pervane kullanarak Sabit Pervaneli İnsansız Hava Araçları ihtiyacını gidermeye çalışmaktır. İnsansız hava araçlarında, birçoğunda yakıt sistemi olarak depolanan bir batarya yardımıyla elektrik gücünü etkin bir şekilde kullanarak enerji ihtiyacı karşılanmaktadır. Uçuş yüksekliği, uçuş yüksekliği, gövde ağırlığı ve faydalı yük bilgileri sonucunda uçağın ihtiyaç duyacağı tüm motor, batarya ve pervane sistemlerinde değişiklikler olacaktır. Elektronik donanımların ağırlığı ve maliyeti, uçağın kalkış ağırlığındaki artış miktarıyla orantılı olarak artmaz. Örneğin batarya kapasitesinin 2 katına çıkmasını istiyorsanız, bataryanın ağırlığı ve maliyeti 2 kattan daha fazla artacaktır. Ancak gerekli itme gücü, yani uçaktaki ağırlık artışı, tüm elektronik donanımların değişmesine neden olacaktır. Bu çalışma donanımları arasındaki uyumluluk sağlandığında, uçağın ağırlığı değişse bile elektronik donanımların sayısını değiştirerek sorun çözülebilir. Bu çalışmada Ansys Fluent yardımıyla yatay ve düşey yönlerde eşit çaplı ikili ve üçlü olarak yerleştirilen pervaneler arasında belirli bir mesafe bırakılmış, bu mesafenin minimum kaç cm olduğu ve çoklu pervane kullanımında verim kaybı olup olmadığı detaylı olarak açıklanmıştır. Burada çoklu pervane çiftleri hem aynı yönde hem de zıt yönlerde çalıştırılmış ve mesafe ve yön analizleri de yapılmıştır. Ayrıca pervane çiftlerinin uyumluluğu farklı devirlerde benzer olup olmadığı grafiksel ve görsel olarak gösterilmiştir.

Abstract:
The aim of this study is to try to solve the need for Fixed Propeller Unmanned Aerial Vehicles by using multiple propellers in the horizontal and vertical directions without changing the electronic equipment and propeller type with the changes in the total take-off weight. In unmanned aerial vehicles, energy needs are met by using electrical power effectively with the help of a battery, which is stored as a fuel system in many of them. There will be changes in all of the engine, battery and propeller systems that the aircraft will need as a result of flight altitude, flight altitude, body weight and useful load information. The weight and cost of electronic equipment do not increase proportionally to the amount of increase in aircraft take-off weight. For example, if you want the battery capacity to increase by 2 times, the weight and cost of the battery will increase more than 2 times. However, the required thrust, that is, the weight increase in the aircraft, will cause the change of all electronic equipment. When the compatibility between these working equipments is ensured, the problem can be solved by changing the number of electronic equipment even if the weight of the aircraft changes. In this study, with the help of Ansys Fluent, a certain distance was left between the propellers placed in horizontal and vertical directions as double and triple of equal diameter, and the minimum distance of this distance and whether there was a loss of efficiency in the use of multiple propellers were explained in detail. Here, multiple propeller pairs were operated both in the same direction and in opposite directions, and distance and direction analyzes were also carried out. In addition, the compatibility of the propeller pairs is shown graphically and visually whether it is similar or not in different revolutions.