Çırpan Kanatlı İnsansız Hava Aracı Tasarımı ve uzaktan kontrolü

Savunma teknolojileri alanında insansız hava araçları keşif, gözetleme ve taarruz gibi alanlarda çok yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak kullanılan bilindik insansız hava araçlarının verimlilik, hareket kabiliyeti ve gizlenme gibi bazı dezavantajları olduğu için bu tez çalışmasında bilindik insansız hava araçlarından daha verimli ve hareket kabiliyeti olduğu bilinen Çırpan Kanatlı İnsansız Hava Aracı Tasarımı yapılmıştır. Birçok bilimsel yazım araştırmalarından sonra elde edilen veriler neticesinde, Solidworks ortamında birçok kanat profili tasarımı yapılmıştır. Elde edilen profil tasarımları üzerindeki aerodinamik kuvvetleri incelemek için Ansys programının bir algoritması olan Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği algoritması ile analizler yapılmıştır. Uygun görülen profil Solidwork ortamında üç boyutlu hale getirilerek istenilen kanat yapısı elde edilmiştir. Daha sonra hava aracının dengeli uçmasını ve yönelimini sağlayacak olan kuyruk uzvu ve gövde tasarlanarak ikici aşamaya geçilirmiştir. Bu aşamada çırpma hareketini sağlayacak olan dört çubuk mekanizması ele alınmıştır. İstenilen maksimum ve minimum çırpma açılarını verecek şekilde elde edilen kinematik denklemler ile Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO) algoritması kullanılarak mekanizmanın uzuv boyutları ve gerekli açı değeri bulunmuştur. Daha sonra, temel kanat hareketleri olan çırpma ve bükme hareketlerinin senkron bir şekilde olması için Matlab-Simulink ortamında Hopf osilatörü ile bir Merkezi Örüntü Üreteci tasarlanmıştır. Bükme hareketleri kanat ucuna bağlı olan servo motorlar ile sağlanmaktadır. Ancak, çırpma hareketini sağlayacak olan motor üç fazlı fırçasız bir doğru akım motorudur. Bu motorun kontrolünü sağlamak amacıyla öncelikle Matlab-Simulink ortamında motorun benzetimi yapılmıştır. Daha sonra bu model ile PSO kullanılarak uygun bir kontrolör tasarımı yapılmıştır. Son olarak elde edilen tasarımlar sonucu kanat hareketlerinin gözlemlenmesi ve uzaktan kontrol sisteminin test edilmesi amacıyla bir prototip yapılmıştır. Prototip sonucu kanat hareketlerinin istenilen şekilde hareket ettiği gözlemlenmiştir. Ayrıca yapılan teorik hesaplamalar sonucu hava aracı faydalı yük olarak 1.315 kg taşıyabilmektedir. 4.52 m yarıçapında 76.88°'lik bir açı ile irtifa kaybetmeden dönüş yapabilmektedir. Bu çalışmadan elde edilen veriler neticesinde robotik bir kuşun ileriye yönelik çalışmalara zemin oluşturması hedeflenmiştir.