3
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Sıcak hava balonlarına yönelik bir çarpışma önleme sisteminin tasarımı ve gerçekleştirilmesi
Yapılan bu çalışmada sıcak hava balonlarının birbirlerini görememeleri nedeni ile çarpışmaları sonucunda yaşanacak kazaların ve akabinde meydana gelebilecek olası can ve mal kayıplarının önlenmesine yardımcı olacak bir sistem tasarlanmış ve bu kapsamda iki adet prototip üretilmiştir. Her bir prototip için Raspberry Pi-4, 7 inçlik Raspberry Pi dokunmatik ekran, LoRa yayın anteni modülü, BMP180 basınç sensörü, MPU6050 ivme sensörü ve GYGPSV1 NEO-M8N GPS modülünden birer adet kullanılmıştır. Sensörlerden elde edilen irtifa, konum ve hız bilgileri, prototip olarak üretilmiş iki cihaz arasında LoRa modülü aracılığıyla broadcast yayını şeklinde paylaşılmıştır. Ayrıca hem kendi bilgileri hem de 500 m'lik yarıçap içerisinde bulunan intruder balonun bilgileri 7 inçlik ekranda sunulacak şekilde bir arayüz tasarlanmıştır. Tasarım, cihazın bulunduğu balonu merkeze alıp her bir yarıçapı arasında 100'er m mesafeye denk gelen 5 halkadan oluşacak şekilde, uçaklardaki trafik uyarı ve çarpışma önleme sistemi (Traffic Alert and Collision Avoidance System, TCAS) ekranını andıracak biçimde, yani 360 derecelik bir açıya sahip olacak şekilde gerçekleştirilmiştir. Intruder balonun 100-200 m arasındaki bir uzaklıkta bulunması durumunda her iki cihaz trafik uyarısı vermektedir. Bu mesafe 100 m ve altına düştüğünde ise bu defa her iki cihaz çözüm önerisi sunmaktadır. Öneri olarak balonlardan birisine alçalması, diğerine yükselmesi önerilmektedir. Üretilen prototiplerin testleri önce yerde ardından balonda gerçekleştirilmiştir. Yerde yapılan testlerde öncelikle cihazın sağladığı konum bilgileri test edilmiştir. Bu testlerde cihazın 1,297 m'lik kabul edilebilir bir hata ile konumu tespit ettiği görülmüştür. Yer testinin ikinci aşamasında cihazın sağladığı irtifa bilgisinin doğruluğu araştırılmıştır. Yapılan testte cihazın 0,49 m'lik bir hata ile irtifayı tespit ettiği görülmüştür. Testlerin son aşamasında, cihazlar arasındaki iletişimin düzgün çalışıp çalışmadığı ve birbirlerine göre konumlarının gerçek zamanlı olarak güncellenip güncellenmediği test edilmiştir. Tasarlanan cihazlardan bir tanesi test sırasında sabit bırakılıp, diğeri arayüzdeki her bir halka arasında kalacak şekilde belirli bir güzergâhta hareket ettirilmiştir. 6 farklı konumda yapılan testlerde ilgili konumların Google Earth'deki konumları ve bunların sabit cihazın konumuna göre uzaklıkları tespit edilmiş ve ekrandaki intruder balonun konumu karşılaştırılmıştır. Yapılan bu karşılaştırmalarda her iki balonun kendi ekranındaki intruder balonun uzaklığını doğru bir şekilde gösterdiği tespit edilmiştir. Geliştirilen sistemin Ihlara Vadisi'ndeki ticari balon uçuşlarında gerçekleştirilen testinde cihazların sahip olduğu irtifa, konum, balonun kalkış aşaması, yere göre hız bilgisi, trafik uyarısı, CLIMB ve DESCENT şeklindeki çözüm önerileri, radyal bilgileri, intruder balonun yatay uzaklığa bağlı olarak ekranda görüntülenme şekli ve renginin değişimleri detaylı olarak incelenmiştir. Yapılan bu testte cihazların birbirlerine göre göreceli konumlarını gösteren radyal bilgilerinin doğruluğu, 5 farklı uzaklık değeri için cihazlardan elde edilen konum bilgileri ile Google Earth kullanılarak ortaya konulmuştur. Testin başlangıç aşamasında balon yerden 50 ft'lik bir yüksekliğe tırmanıncaya kadar balonun kalkış aşamasında olduğunu gösteren LANDING PROGRESS uyarısının, 50 ft aşıldıktan sonra FLIGHT PROGRESS uyarısına dönüştüğü de gözlemlenmiştir. Sıcak hava balonlarına yönelik gerçekleştirilen ve geliştirilmeye açık olan bu sistemin, balonların birbirine teması sonrasında yaşanabilecek kazaları önlemede büyük bir boşluğu dolduracağı ve sıcak hava balonu sektörüne büyük katkı sağlayacağı öngörülmektedir.
Kanat yüzeyindeki farklı kavite tiplerinin aerodinamik olarak deneysel incelenmesi
Hava araçlarında aerodinamik iyileştirme, yakıt ve enerji tasarrufunun yanı sıra menzil ve yük kapasitesinin artmasında da önemli bir katkı sağlamaktadır. Bu nedenle hava taşıtlarının her bölümü için aerodinamik çalışmalar her zaman güncel ve yenilikçi olmalıdır. Aerodinamik kazanımdan faydalanabilmek için akışın kontrol edilebilmesi çok önemlidir. Bu çalışmada temel olarak bir pasif akış kontrol yöntemi olarak kavite uygulamasına yöneliktir. Sabit kanatlı hava aracı olan İHA'larda, son dönemde kullanımı yaygınlaşan yüksek lift katsayısına sahip NACA 4412 kanat profiline kavite uygulaması ile aerodinamik performansı artırmak bu çalışmanın amacıdır. Böylece, İHA'nın menzil mesafesi ile yük kapasitesini artırmak ve enerji/yakıt tasarrufu sağlamak hedeflenmektedir. Çalışma deneysel olarak rüzgâr tünelinde, 4 farklı hızda ve 6 farklı hücum açısında ve 3 farklı kavite tipinde (üçgen, daire ve kare) gerçekleştirilmiştir. Kanat modelleri 3D yazıcı ile üretilmiş, rüzgâr tüneli kuvvet sensörü aparatına bağlanacak şekilde modellenmiştir. Yüzey pürüzlülüğü minimize edilmiştir. Deneyler esnasında, kuvvet değerleri ve yüzey basıncı ölçülmüştür. Ölçülen değerlerden sürükleme ve lift katsayıları hesaplanmış, kanat modellerinin aerodinamik performansları belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar analiz edilerek en iyi kavite tipi ve uygulandığı kanat yüzeyi bölgesi belirlenmiştir.
Farklı yoğunluğa sahip nanokompozit takviyesi ile kuş çarpmasına maruz kalan hava taşıtlarının hasar davranışlarının iyileştirme senaryoları
Havacılık sektörü, hızla gelişen teknolojiler ve artan güvenlik gereksinimleriyle birlikte sürekli olarak yenilikçi malzeme çözümlerine ihtiyaç duymaktadır. Özellikle uçuş emniyeti açısından tehdit oluşturan kuş çarpması gibi düşük hızlı darbe olayları, hava taşıtlarının yapısal bütünlüğünü ciddi şekilde etkileyebilmekte ve bu durum uçuş güvenliğini edeleyebilmektedir. Bu tür olayların neden olduğu hasarlar yalnızca gövde üzerinde fiziksel deformasyonlara yol açmakla kalmayıp, aynı zamanda taşıyıcı yapıların iç yapısında da görünmeyen zararlar meydana getirebilmektedir. Bu bağlamda, darbe dayanımı yüksek ve aynı zamanda hafif yapılı malzeme çözümlerine duyulan ihtiyaç önem arz etmektedir. Son yıllarda havacılık uygulamalarında öne çıkan nano kompozit malzemeler, geleneksel kompozitlere göre üstün mekanik özellikler sunmakta, özellikle enerji emilimi, darbe direnci ve yorulma dayanımı gibi kritik parametrelerde büyük avantaj sağlamaktadır. Karbon nanotüpler (CNT) gibi nanometrik boyutlu takviye elemanları, bu alanda dikkat çeken yeniliklerden biri olup, matris yapıya dahil edilerek mikro ölçekte rijitlik ve makro ölçekte yapısal dayanım artışı sağlamaktadır. Özellikle karbon elyaf ve bal peteği yapı ile kombine edilen bu nano takviyeler, kuş çarpması benzeri senaryolarda çarpma enerjisini geniş bir alana yayarak hasar oluşumunu minimize etmektedir. Bu çalışmada, farklı yoğunluklara sahip karbon elyafların ve nano takviyelerin bir arada kullanıldığı sandviç kompozit panellerin kuş çarpması benzeri darbe yükleri altındaki yapısal davranışları deneysel olarak incelenmiştir. Deneylerde bal peteği çekirdek yapılar ile desteklenmiş, karbon nanotüp (CNT) katkılı kompozit yüzey kaplamaları içeren paneller kullanılmış; testler düşük hızlı darbe cihazında gerçekleştirilmiştir. Çalışmada; darbe sonrası hasar morfolojisi, enerji emilimi, darbe kuvveti –deplasman eğrileri ve yüzey altı deformasyon alanları analiz edilmiştir. Ayrıca, elde edilen bulgular karşılaştırmalı olarak grafiksel biçimde sunulmuş ve hangi konfigürasyonun hangi enerji seviyelerinde optimum performans sağladığı değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, CNT katkılı karbon elyaf kompozitler, geleneksel elyaf konfigürasyonlarına göre daha yüksek darbe direnci göstermiştir. Bunun yanı sıra, enerji dağılımı daha homojen gerçekleşmiş, yapısal bütünlük daha uzun süre korunabilmiştir. Bu yönüyle nano kompozitlerin, özellikle küçük boyutlu insansız hava araçları (İHA), hafif planörler ve ticari hava taşıtları gibi yapısal darbe hassasiyeti yüksek olan platformlarda yaygınlaştırılması mümkün görünmektedir. Çalışma, havacılıkta kuş çarpmasına karşı dayanımı artırmaya yönelik yerli malzeme ve üretim stratejilerinin geliştirilmesine katkı sunmaktadır. Anahtar Kelimeler: Bal peteği yapı, Düşük hızlı darbe, Hava taşıtları, Karbon elyaf, Karbon nanotüp (CNT), Kuş çarpması, Nanokompozit, Yapısal hasar