Multı-rotor insansız hava araçları için aktif gürültü sönümleme geliştirilmesi
Development of active noise damping for multi-rotor unmanned aerial vehicles
Yazar: İREM GÜLDEMET
Danışman: DOÇ. DR. HAMİT TEKİN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ MASOUD LATIFINAVID
Türk Hava Kurumu Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnsansız ve Otonom Sistem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Günümüzde hızla gelişen teknoloji, insansız hava araçlarının (İHA) birçok alanda etkin bir şekilde kullanılmasına olanak tanımaktadır. Özellikle savunma sanayisinde önemli bir yer tutan dronlar, düşman bölgelerinde çeşitli görevleri icra ederken hayalet modunda faaliyet göstermeleri gerekmektedir. Bu gereklilik, dronların tespit edilmeden operasyon yapabilme yeteneklerini ifade eder. Ancak, bu durumu zorlaştıran temel faktörlerden biri, motor ve pervane ikilisinin oluşturduğu gürültüdür.
Gürültü kontrolü, gürültü kaynaklarından yayılan istenmeyen sesleri azaltma veya tamamen ortadan kaldırma yöntemlerini içeren çok önemli bir araştırma alanıdır. Bu alanda yapılan çalışmalar, özellikle aktif gürültü kontrolü tekniklerinin kullanımını ön plana çıkarmaktadır. Aktif gürültü kontrolü, algılanan ses dalgalarına tepki olarak tam tersi fazdaki sinyalin üretilmesi ile gürültünün etkisiz hale getirilmesini amaçlayan bir tekniktir. Bu yöntem, özellikle motor ve pervane gürültüsünün azaltılması açısından büyük bir potansiyele sahiptir. 
Bu çalışmada, boru test düzeneğinde ve tek pervaneli test düzeneğinde aktif gürültü kontrolü (AGK) sistemlerinin gürültü azaltma performansı incelenmiştir. Boru test düzeneğinde yapılan AGK simülasyon grafiğinde, amplitüd değeri 0,77'den 0,52'ye inerek gürültüde %32 oranında bir azalma sağlanmıştır. 73,6 dB olarak ölçülen giriş gürültüsü AGK sonrası 70,18 dB'ye düşmüştür. 
Tek pervaneli test düzeneği için yapılan AGK simülasyon grafiğinde ise, amplitüd değeri 0,35'den 0,273'e inerek gürültüde %22 oranında bir azalma sağlanmıştır. 101,2 dB olarak ölçülen giriş gürültüsü AGK sonrası 99,06 dB'ye düşmüştür. 
Bu tez çalışması, insansız hava araçlarındaki gürültü kontrolüne odaklanacak ve aktif gürültü kontrolü tekniklerinin uygulanabilirliğini kapsamlı bir şekilde inceleyecektir. Çalışma, öncelikle bu tekniklerin teorik temelini ve modellemesini ele alacak, ardından gerçek zamanlı prototipleme aşamalarını detaylandıracaktır. Amacımız, İHA'ların operasyonel etkinliğini artırmak ve düşman bölgelerinde daha başarılı görevler gerçekleştirmelerini sağlamaktır.
Tez kapsamında yapılacak çalışmalar, aktif gürültü kontrol sistemlerinin tasarımı, simülasyonu ve prototip geliştirme süreçlerini içerecektir. Ayrıca, bu sistemlerin performans değerlendirmeleri ve gerçek dünya uygulamaları da analiz edilecektir. Elde edilen sonuçlar, sadece savunma alanında değil, aynı zamanda sivil havacılık ve diğer ticari uygulamalarda da önemli katkılar sağlayacaktır.
Sonuç olarak, bu tez çalışması, insansız hava araçlarının operasyonel kabiliyetlerini artırmak için yenilikçi gürültü kontrol yöntemlerini araştıracak ve bu yöntemlerin pratikte nasıl uygulanabileceğine dair değerli bilgiler sunacaktır. Tezde elde edilecek bulguların, İHA'ların daha sessiz ve etkin bir şekilde kullanılmasına katkı sağlaması planlanmaktadır.
Anahtar Kelimeler: Adaptif filtre, pasif gürültü kontrolü, aktfi dron gürültü kontrolü

Abstract:
The issue of noise pollution has become more pressing due to the increasing use of drones in a variety of businesses, making the creation of effective noise control strategies necessary. This study offers a thorough examination of both passive and active drone noise reduction techniques, stressing the advantages of each alone as well as the enhanced efficacy that results from combining them. Through the application of advanced noise control technologies and aerodynamic design improvements, we have developed a comprehensive method that effectively reduces drone noise in various environments.
To verify the efficacy of passive noise reduction techniques, the study comprised experimental studies that took advantage of a conventional duct system. Simultaneously, the efficacy of Active Noise Control (ANC) solutions utilizing the Least Mean Squares (LMS) algorithm was assessed through MATLAB simulations. The simulations demonstrated the LMS algorithm's exceptional real-time noise cancellation abilities as well as its ability to adjust to different types of noise. These studies have demonstrated that the combination of passive and active techniques not only lowers noise levels more effectively than applying each technique alone, but also, by striking a balance between effectiveness and environmental impact, encourages the development of drone designs that are environmentally friendly.
In this thesis, the noise reduction performance of active noise control (ANC) systems was comprehensively evaluated using pipe test rig and single-propeller test rig setups.
In the ANC simulation conducted with the pipe test rig, the amplitude value decreased from 0.77 to 0.52, resulting in a 32% reduction in noise. In this measurement, the input noise level was recorded as 73.6 dB, and after the application of ANC, this value decreased to 70.18 dB. 
In the ANC simulation conducted with the single-propeller test rig, the amplitude value decreased from 0.35 to 0.273, resulting in a 22% reduction in noise. In this setup, the input noise level was measured as 101.2 dB, and after the application of ANC, it decreased to 99.06 dB. 
The next research in this area would be the advancement of computational methods for ANC, the invention of new materials for effective noise cancellation, and the incorporation of noise reduction techniques in the beginning stages of drone design. It is this strategy that allows drone technology to be introduced into the civil sphere and allows technology to be used in situations other than those it is being used for now.
Keywords: Adaptive filter, passive noise cancellation, and active dron noise cancellation.