Kuşlardan esinlenmiş motorlu bir insansız planör konsept tasarımı
Conceptual design of a bird-inspired unmanned motoglider
Yazar: GÖKSEL KESKİN
Danışman: PROF. DR. İSMÜHAN POTOĞLU ERKARA ; DOÇ. DR. MELİH CEMAL KUŞHAN
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Zooloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Havacılık Mühendisliği = Aeronautical Engineering ; Zooloji = Zoology

Özet:
Kuşların uçuşu, havacılık bilimindeki birçok alanda araştırmacılara ilham kaynağı olmuştur. Günümüzdeki teknolojik gelişmeler ile birlikte yaygınlaşan insansız hava aracı (İHA) sistemlerinin geliştirilmesinde de oldukça yardımcı olmaktadır. İnsan taşıyan sistemlere nazaran, mini insansız hava araçları boyutlarının kuşlara yakın olması biyomimetik ilkeleri doğrultusunda farklı bir avantaj sağlamaktadır.
Mini insansız hava araçlarının sahip olduğu sınırlı gövde hacimleri nedeniyle büyük yakıt tankları veya bataryaların taşınamaması, en az enerji harcanacak şekilde tasarımının yapılmasını oldukça önemli bir konu haline getirmektedir. Bu bağlamda biyologların kuşların uçuşu hakkındaki bilgileri büyük önem arz etmektedir. Ülkemizde ve Dünyada birçok kuş türü, kanatlarını çırpmadan çeşitli meteorolojik oluşumları kullanarak kilometrelerce mesafe kat edebilmekte ve uzun süreler havada kalabilmektedir. Süzülme, termik dönme performansları gelişmiş bu kuş türlerinin, süzülerek uçan ve meteorolojik oluşumları kullanan planör hava araçlarının tasarımında kullanılması mümkün olduğu daha önce ki çalışmalarda görülmüştür. Yapılan literatür taramasında, gezgin albatrosun (Diomedea exulans) en uzun kanat açıklığına ve en yüksek açıklık oranına sahip olması nedeniyle en yüksek süzülme performansını gösterdiği görülmüştür. Diğer yırtıcıların çok daha iyi termik dönme performansı olmasına karşın, süzülme uçuşunun uçuş süresi boyunca daha sık kullanılması ve dönüş performansının istikamet dümeni ve kanatçıklar ile daha iyi seviyeye çıkartılacağı öngörüsü ile albatros kuşunun ölçülerine yakın bir İHA tasarımı yapılmıştır.
Yapılan tasarım sonucunda, yaklaşık 1:23 süzülme oranına sahip olan gezgin albatrosun süzülme performansını, İHA 1:28 süzülme oranı ile geçmiştir. Bunun nedeni ise gezgin albatrosun yaklaşık 15 olan açıklık oranına ve daha geniş gövde kesitine karşı, İHA'nın 20,6 olan açıklık oranı ve daha dar gövde kesiti gösterilebilmektedir.

Abstract:
The flight of birds has inspired researchers in many areas of aviation science. It is also very helpful in the development of unmanned aerial vehicle (UAV) systems, which have become widespread with current technological developments. Compared to manned systems, the fact that the dimensions of mini unmanned aerial vehicles are close to birds provides a different advantage in line with the biomimetic principles.
Due to the limited fuselage capacity of mini unmanned aerial vehicles, fuel tanks or batteries cannot be carried which makes crucial the design of airplane with least energy consumed. In this context, biologists' knowledge of the flight of birds is of great importance. Many bird species in our country and the world can cover a great distance in the air for long periods by using various meteorological formations without flapping their wings. It has been shown in previous studies that these bird species with improved gliding and thermal rotation performances can be used in the design of glider aircraft using gliding and meteorological formations. In the literature review, it has been found that wandering albatross (Diomedea exulans) shows the highest gliding performance thanks to its longest wingspan and highest aspect ratio. Although other predators have a much better soaring performance, an UAV design was designed close to the measurements of the albatross bird, with the idea that the glide flight would be used more frequently during the flight time and that the turning performance would be improved with the rudder and aileron.
As a result of the design, the gliding performance of the wandering albatross, which has a glide rate of approximately 1:23, exceeded the UAV 1:28 glide rate. This is due to the aspect ratio of about 15 and wider body cross-section of the wandering albatross, the aspect ratio of 20.6 and narrower cross-section of the UAV.