Metehan Emlik | Deneysel Dikey Kalkış ve İnişli İnsansız Hava Aracı
1372
single,single-portfolio_page,postid-1372,ajax_fade,page_not_loaded,smooth_scroll,

Deneysel Dikey Kalkış ve İnişli İnsansız Hava Aracı

Projenin Adı:

Deneysel Dikey Kalkış ve İnişli İnsansız Hava Aracı

comp_ucak_

1 Projenin Amacı:

Projenin amacı, gözetleme, uzaktan algılama gibi amaçlar taşıyan insansız hava araçları için yeni bir deneysel konsept tasarım yapmak ve tasarımı test etmektir. Yapılacak konsept tasarımın ana hedefi İHA’ların kalkış ve iniş aşamlarında yaşanan problemlerin asgari düzeye indirilmesidir. Kalkış ve iniş problemlerinin asgari düzeye indirilmesi ile tedavülde kullanılan kesif İHA’larının operasyonel yeteneklerin arttırılması hedeflenmiştir.

2.1 İHA Sistemlerinin Kalkış ve İniş Sorunu:

Günümüzde kullanılan İHA’ların kalkış ve iniş yapabilmek için dört farklı yöntem bulunmaktadır. Bunlar;

2.1.1 Pistten Kalkış:

Bu metod hali hazırda uçuş mesafeleri kısa olan gözetleme ve keşif İHA’larının sadece belli noktalardan iniş ve kalkış yapabilmesine olanak verir. Bu yöntemin dez avantajı kalkış ve iniş pistinin sabit olmasıdır. Bu durum İHA’ların operasyonel yeteknelerini önemli ölçüde sınırlamaktadır.

2.1.2  Pnömatik Kalkış Rampası ile Kalkış:

Bu metod kalkış için piste ihtiyaç duymamasına rağmen uçağın kalkış yapabilmesi için fırlatma ekipmanlarına ihtiyaç duyar. İniş aşamasında ise sabit bir piste ihtiyaç duyarlar.

2.1.3   Elden Atarak Kalkış:

Genellikle küçük modeller için kullanılır. Eğer uçak elden doğru şekilde atılmaz ise kırım yaşanabilir. İniş için pist ve özel bir paraşüt sistemi kullanılır.

2.1.4 Döner Kanat Sistemleri:

Bu sistemler her ne kadar piste ihtiyaç duymadan yerden iniş ve kalkış yapabilseler de kanat sistemleri olmadıkları için uçuş mesfeleri diğer kanatlı sistemlere göre oldukça sınırlıdır.

resim1

3 Tasarım:

Yapılan bütün bilimsel çalışmalar kendisinden önce yapılan çalışmaların devamı şeklinde olduğu genel kabul gören bir görüştür. Yapacağımız uçak tasarımının başarıya ulaşması için günümüze kadar yapılmış dik kalkış ve iniş yapabilen uçak tasarımlarının  incelenmesi birincil önceliğimiz olmuştur. Araştırmalarımız sonucunda tespit ettiğimiz İHAların en çok dez avantaj yaşadığı aşama iniş ve kalkış aşamasıdır. Geliştirdiğimiz yenilikçi tasarımla beraber İHAların iniş kalkış aşamasında yaşadığı bu dez avantajın giderilmesi amaçlanmıştır.

3.1 Benzer Tasarımlar:

Uçan araçların yapılabildiği tarihten bu yana uçakların en büyük problemlerinden biri iniş ve kalış problemidir. Bu soruna çözüm bulmak için mühendsilerden tarafından bir çok konsept tasarım ortaya konulmuştur. Bu çalışmaların bir kısmı uçağın dik olarak iniş ve kalkış yapabilmesini amaçlayan tasarımlardır. Dik iniş ve kalkış yapabilmesi için yapılan bazı tasarımlar;

  • Convair XFY Pogo
  • Ryan X-13
  • Bell XV-15
  • Lockheed XFV-1
  • Fairey Jet Gyrodyne
  • CL-84-1
  • F-35

Bu tasarımlar arasında ki “Convair XFY Pogo” projesi, ilk dik iniş ve kalkış yeteneğine sahip uçaktır. Ancak,  dönemin teknolojik imkanlarının yetersiz kalması yüzünden pilotlar için tehlikeli olarak görülmüş ve proje çalışmları durdurulmuştur. Yukarıdaki tasarımların en gelişmişi ise f-35B uçağıdır. F-35 2040’lı yıllarda dünyanın en önde gelen avcı uçağı olması için tasarlanmıştır. Yukarıda ki tasarımların ana hedefi savaş uçaklarının uçak gemilerine piste ihtiyaç duymadan dik olarak iniş ve kalkış yapabilmesini mümkün kılmaktır.

download

3.2 Kavramsal Tasarım:

3.2.1 Ön Kavramsal Tasarım:

Ön kavramsal tasarımın amacı yapılacak olan asıl uçak için tecrübe kazanmaktır.

3.2.2 Kavramsal Tasarım İçin Azami Gereksinimler:

Yapılacak ön prototipin başarılı sayılması için gerekli olan gereksinimler aşağıda sıralanmıştır.

  • Dik iniş ve kalkış yapabilmesi
  • Minimum 15 dk havada kalabilmesi

3.2.3 Ön Kavramsal Motor Seçimi:

Pervaneli Vtol uçaklarda ki ana sorunlardan bir tanesi pervanenin dönüşünden kaynaklanan uçağı pervane yönünün tersine döndürmeye çalışan torktur. Oluşan bu torku absorve edebilmek için uçaklarda iki farklı motor kullanılır. İkinci motor ilk motorun ters yönde çalışır ve ters yönlü bir pervaneyi döndürür.  Bu yöntem ”contra rotating”  olarak adlandırılır. Ön prototip uçakta Contra Rotating System1550kv motor kullanılacaktır.

 patented-product-contra-rotating-motor-crm

3.2.4 Ön Kavramsal Kanat Seçimi:

Uçuş performansını etkiliyen en önemli bölümlerden bir tanesi kanat tipi seçimidir. Kanat seçimi yapılırken aşağıdaki kriterler göz önünde bulundurulmuştur.

  • Ağırlık
  • Kaldırma Kapasitesi
  • Uçuş Kontrolü Kolaylığı
  • Üretim Kolaylığı

Bu kriterler doğrultusunda “delta kanat” kullanılması kararlaştırılmıştır.

untitaaaled

3.2.5 Hedeflenen Teknik Özellikler:

Boyut Doneleri

  • Uzunluk:35 cm
  • Kanat Genişliği: 100 cm
  • Kanat Alanı:2000 cm^2

Ağırlık Doneleri

  • Boş Ağırlık:400 gr
  • Azami Ağırlık:1000 gr
  • Yakıt Hücresi : 1350 mAh 3s

Güç Kaynağı

  • Motor:R23M Contra Rotating BL System1550kv
  • Motor Gücü:2x 64W

3.4 Ön Prototip

Bu prototipi yapmamızdaki amaç test prototipinden öğrendiğimiz bilgileri test etmek ve ilk dik kalkış testlerini yapmaktı. Bu prototip ile başarıya biraz daha yaklaştık ancak başarılı bir uçuş gerçekleştiremedik ve en baştan kurguladığımız bazı sistemlerde değişiklik yapmaya karar verdik. Bu prototipte  dik kalkış sisteminde ki bir hesap hatası yüzünden tam olarak başarıya ulaşamadık. Daha hafif bir cihaz üretmek için ikincil ön Prototipi üretmeye başladık.

untitdadaled

3.5 İkincil Ön Prototip Üretimi

untitdaadadaled

Bu üretimde istenilen ağırlığa ulaşılmasına rağmen motorda oluşan bir sorundan dolayı uçuş denemeleri çok kısıtlı bir şekilde gerçekleştirilebilmiştir. Contra Rotating sistemin  dayanıklı ve kulanışlı olmadığı düşünülerek yeni bir tasarım ile motor sisteminin değiştirilmesine karar verilmiştir.

3.6 Final Tasarımı

Yapılan ön tasarım ve ön prototiplerden öğrenilen bilgiler doğrultusunda yeni ve daha etkili bir tasarım yapılmasına karar verilmiştir.

3.6.1 Final Tasarımı İçin Azami Gereksinimler:

Yapılcak uçağın başarılı sayılması için gerekli olan gereksinimler aşağıda sıralanmıştır.

  • Dik iniş ve kalkış yapabilmesi
  • Kablosuz görüntü aktarımı yapabilmesi
  • Minimum 400 gr faydalı yük taşıyabilmesi
  • Minimum 15 dk havada kalabilmesi

3.6.2 Final Tasarımı İçin Motor Seçimi:

Contra Rotating sistemlerin oluşturduğu hatalardan dolayı bu tasarımda tercih edilmeyecektir. Kanat önlerine iki adet ters yönde dönen motor yerleştirilecektir.

Motor Rimfire.32
ESC Electrifly SS-45 Brushless
Battery 4 cell LiPo 2200 mAh
Propeller 13×5.5

untitlczczced

3.6.3 Final Tasarımı İçin Kanat Seçimi:

Delta kanat sistemi final tasarımında kullanılmaya devam edecektir ancak daha stabil uçuş sağlaması için hücüm kanat ucu ve hücüm kanat sonu  aynı doğrultu üzerine getirilecektir.

3.6.4 Final Tasarımı

untidadtlczczced

3.6.5 Final Tasarımı Parametreler

Gövde
Uzunluk (m) 0.6
En (front) (m) 0.36
boy (back) (m) 0.29
Ağırlık (max) (m) 0.09
Hata Oranı (m) ±0.0001
Kanat
Uzunluk (m) 1.2
Tek Kanat (m) 0.5
Alan (m2) 0.475
En-Boy Oranı 6.065
Profil MH45
Hücüm Açısı
Statik Sürtünme 8%
Hata Oranı (m) ±0.0001
Kumanda Sistemi
Hız Kontrol Electrifly SS-45 Brushless ESC
Alıcı sistemi FrSky D8R-2 Plus
Servo motor Sayısı 2
Servo Tipi 2x HS-5495BH

Tasarımın Son Hali

untidadtlczcdadzced

3.7 Üretim

Kanat ve gövde üretimi tamamen köpük(strafor) kullanılarak yapılmıştır. Kanat kesimi cnc lazer kesim ile alınan  Mh45 kanat profilini köpük üzerine yapıştırarak sıcak tel yardımı ile kesilmiştir.

“Kanat ve Gövde Kesiminin Tamamlanmış Hali”

svdasv

3.7.1 Güçlendirme:

Uçağın uçuşunu güven içinde gerçekleştirebilmesi için kanat ve gövdenin sağlamlığı önemlidir. Bizim yaptığımız tasarımda uçağın gövdesine yerleştirilen 18-16mm çapındaki karbon fiber çubuk sayesinde uçağın gerekli sağlamlığa ulaşması sağlanmıştır.

untitdadadaled

3.7.2 3D Parçalar

Uçak tasarımımızda uçağın sağlamlığının önemli olduğu iki farklı nokta vardır bunlardan bir tanesi motor kanat bağlantı noktası diğer nokta ise gövde ayak bağlantısıdır. Bu bağlantıların sağlam olması için 3D yazıcı ile üretilen parçalar kullanılmıştır.

untitdadadadadaled

Taşıma Katsayısı:

Kaldırma (Taşıma): Uçağa etkiyen bileşke aerodinamik kuvvetin serbest akıma dik doğrultuda uçağın yukarısına doğru etkiyen bileşenidir. Burada “yukarı doğru” ile pilotun başı doğrultusu kastedilmektedir. Yukarı veya aşağı gibi tanımlamaların tam olarak yapılamadığı roket vb. cisimlerde taşımanın yönünün ona göre iyi tarif edilmesi gerekir. Ancak, esas olarak belirtilebilecek husus taşımanın serbest akım doğrultusuna dik olduğudur. Kaldırma katsayısının formülü aşağıdaki denklemde verilmiştir.

4 PAZAR TANIMI:

Günümüzde gelişen ileri teknoloji ile birlikte insansız hava araçlarının kullanımında ve üretilmesinde büyük bir artış görülmektedir.  Çok farklı şekil, ebat, konfigürasyon ve karakterde araçlar üretilmektedir. Bu İHA’lar çok geniş bir yelpazede kullanılmaktadır. Bunlardan en önemlileri uzaktan algılama, keşif ve nakliyedir. Bizde bu çerçevede geliştireceğimiz yenilikçi tasarıma sahip İHA ile bu alanlar üzerine yoğunlaşan ihtiyaca cevap verebilmeyi amaçladık. Özellikle afet durumlarında acil yardım paketlerinin ulaştırılmasında, değerli kargoların güvenli bir şekilde taşınması ve acil medikal yardımın yapılmasında kullanmayı kendimize birincil hedef olarak belirledik. Dünyada ve Türkiye’de son 10 yılda İHA pazarı büyük ölçüde gelişmiştir. Bu bağlamda ulusal ve uluslar arası alanda birçok havacılık ve teknoloji firmaları kurulmuş ve pazarda rekabet içerisine girmişlerdir. Pazarda ki en önemli alıcılar ise kargo ve taşımacılık firmaları, devletlerin savunma kuruluşları ve acil müdahale kuruluşlarıdır. Yenilikçi tasarımıyla dikkat çeken ve İHA’ların iniş kalkış sırasında gereksinim duyduğu aparatları ve pist sorununu ortadan kaldıran İHA’mız pazarda önemli bir ihtiyaca cevap vermeyi amaçlmaktadır. Gelişmiş ülkelerin İHA araştımaları ve üretimi için ayırdıkları kaynaklar göz önüne alındığında bu pazarın ileride dahada büyüyeceği görülebilir. Ülkemizde de bu alanda son dönemde kapsamlı çalışmalar yapılmaktadır. Anka, Bayraktar ve Turna gibi İHA’lar keşif, savunma gibi alanlarda sergiledikleri performans ile uluslararası pazarda dahil olma üzere iddialı projelerdir. Türkiye’nin bu pazarda geldiği nokta ve devletimizin bu alandaki ihtiyacını karşılama amacı birçok teknoloji ve havacılık şirketini cezbetmektedir. Devletimizin verdiği destekler de bu alandaki firmaları cesaretlendirmekte genç başarılı mühendislerimizin çalışması için başarılı ve gelişime açık bir pazar oluşmuştur.

5 Proje Prototipi:

Uçağın üretimi başarı ile tamamlanmıştır ancak ülkemizde yaşanan olağan üstü hallerden dolayı yapılan uçuş yasağı sebebi ile uçuş testeleri proje teslim tarihine yetişememiştir.

untitldadaed

Category: proje

5

Watch Dragon ball super