Bir yüksek irtifa uzun takat insansız hava aracında hibrit elektrik tahrik sisteminin menzil üzerine etkilerinin değerlendirilmesi
Evaluation of the effects of a hybrid electric propulsion system on range in a high altitude long endurance unmanned aerial vehicle
Yazar: SADIK ATA YALÇINKAYA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ELİF KORUYUCU ; PROF. DR. ÖNDER ALTUNTAŞ
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Uçak Gövde Motor Bakım Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Havacılık ve Uzay Mühendisliği = Aeronautical Engineering
Dizin: Havacılık = Aviation

Özet:
Fosil yakıtların hava araçlarında yaygın olarak kullanılması sonucunda oluşan olumsuz çevresel etkileri azaltmak, bu alanda fosil yakıtlara olan bağımlılığı azaltmak ve ileride yaşanabilecek arz problemlerinin önüne geçmek için çeşitli çalışmalar yapılmaktadır. Temel amaç uzun vadede tamamen elektrikli hava araçlarının kullanılması olup, mevcut teknolojide bu henüz mümkün değildir. Geçiş adımı olarak hibrit tahrik sistemleri gündeme gelmiştir. Bu çalışmada hibrit elektrikli tahrik sistemi kullanan hava araçları için daha önce literatürde yayınlanmış olan menzil denkleminden faydalanarak, farklı motor tipleri ve farklı irtifalarda HALE sınıfı bir İHA için menzil hesabı yapılmıştır. Çalışma, hibrit elektrikli tahrik sistemlerinde kullanılan bataryaların enerji yoğunluğunun, motor verimliliğinin ve seyir irtifasının hibrit elektrikli İHA'ların menzili üzerinde önemli bir etki yarattığını göstermektedir. Ayrıca bu çalışma, batarya enerji yoğunluğu, itki sistemini oluşturan alt sistemlerin verimliliği ve hibridizasyon derecesi ile İHA'nın menzili arasındaki bağlantıyı ortaya koyan bir vaka çalışması sunmaktadır. Mevcut batarya teknolojisi kullanıldığında hibridizasyon derecesi ile menzilin ters orantılı olduğu belirlenmiştir. Literatürde görülen çalışmalardan farklı olarak; irtifa faktörünün hibrit elektrikli itki sistemine sahip bir İHA'nın menzili üzerindeki etkileri de bu çalışmada incelenmiştir.

Abstract:
Various studies are being carried out to reduce the negative environmental impact resulting from the widespread use of fossil fuels in aircraft, to reduce dependence on fossil fuels in this field, and to prevent future supply problems. The main goal is to use fully electric aircraft in the long term, but this is not yet possible with current technology. Hybrid propulsion systems are considered as a transition step. In this study, using the range equation previously published in the literature for aircrafts using hybrid electric propulsion systems, range calculations were made for a HALE class UAV with different engine types and different altitudes. The study shows that the energy density of the batteries used in hybrid electric propulsion systems, engine efficiency and cruise altitude have a significant impact on the range of hybrid electric UAVs. Additionally, this study presents a case study that reveals the connection between battery energy density, the efficiency of the subsystems that make up the propulsion system, the degree of hybridization, and the range of the UAV. It has been determined that when current battery technology is used, the degree of hybridization and range are inversely proportional. Unlike the studies seen in the literature, the effects of altitude factor on the range of a UAV with a hybrid electric propulsion system were also examined in this study.