Muharip uçakların yakıt tankı basınçlandırması için bulanık mantık kontrolörü tasarımı

Muharip uçaklar, aniden değişen basınç ve sıcaklık ortamları gibi zorlu koşullarda çalışmak üzere tasarlanmaktadır. Bu durum, uçaktaki birçok sistem arasındaki karmaşık gereksinimleri ve ara yüzleri getirir. Yakıt sistemi, kullandığı yakıt tanklarını basınçlandırma fonksiyonuna sahip kritik sistemlerden biridir. Yakıt tanklarını basınçlandıran havanın kaynağı, özellikle açık hava basıncının deniz seviyesinden çok daha düşük olduğu yüksek rakımlarda yakıt buharlaşmasının azaltması açısından önemlidir. Kullanılan bu hava, çevresel kontrol sisteminden gelir ve patlama önleyici sistem içindeki havanın içinde oksijen ve azot moleküllerini ayıran modüller sayesinde azotça zenginleştirilmiş havaya dönüştürülür. Motor kompresöründen çekilen besleme havası motor tarafından üretilen gücün veya itmenin önemli miktarda azalmasına neden olur. Tırmanma ve dalış vanaları olarak adlandırılan geleneksel mekanik vanalar genellikle belirli bir basınç sınırını korumak üzere geliştirilmiştir. Kapalı basınçlandırma sistemi kullanan uçaklarda tırmanış sırasında, tırmanma valfi atmosfer basıncı düştükçe tank içindeki havanın dışarıya çıkmasına izin verirken, dalış valfi alçalma sırasında tanka kaynaktan havanın içeri girmesine izin verir. Öte yandan, tanktan yakıt transferi gerçekleşirken tank içindeki boşluk artar ve bu da basınçta bir azalmaya neden olur. Mekanik valfler, temel mantık çerçevesine göre çalışır. Önceden tanımlanmış basınç limitleri belirlenir ve bu seviyeye kadar vana kapalıdır ve sınıra ulaştığında açık konuma gelir. Bu, yakıt tankı basınçlandırmasını sürdürmek için yeterli olabilir, ancak motor kompresör havası tüketimini dikkate almaz. Bu tezde, yakıt tanklarına basınçlandırma için gelen havanın akışını düzenlemek için elektro-mekanik valfe uygulanabilecek bir bulanık mantık kontrolörünün tasarımı ve uygulanması ele alınmıştır. Mamdani'ye ait çıkarım metodu tercih edilmiştir. Yakıt tanklarındaki hava basıncının ani değişikliğinden kaynaklanan modelleme karmaşıklığı nedeniyle kontrolör tasarlamak için bulanık mantık kullanılmıştır. Aynı zamanda bulanık mantık, kontrolör tasarımı için yüksek düzeyde matematiksel altyapı ve analitik modellerden ziyade uzmanların deneyim ve görüşlerini insan diline ait terimlerle yansıttığı için uygun bulunmuştur. Bu çalışmadaki temel amaç basınçlandırma gereksinimini karşılarken besleme havası kullanımındaki israfı azaltmaktır. Modern muharip uçaklar genellikle farklı tipte görevler icra ettiklerinden, kontrolörü test etmek için iki uçuş profili oluşturulmuştur. Yeni tipteki elektro-mekanik vananın etkinliğini geleneksel mekanik olanlarla karşılaştırmak için dört deney ve dört kontrol grubu benzetim yöntemiyle analiz edilmiştir. Tasarlanan kontrolör, yakıt tankı basıncını önceden belirlenmiş sınırlarda tutarken, besleme havası miktarında kayda değer tasarruf sağlamıştır. Yakıt transferinin olduğu durumlarda hava alma miktarı %90 kadar düşmüş iken, yakıt transferinin olmadığı durumlarda besleme havasının neredeyse ihmal edilecek kadar az tüketildiği gözlemlenmiştir. Bu çalışma ile uçak yakıt sisteminin tank basınçlandırılması için yeni bir bakış açısı elde edilmiştir. Tasarlanan kontrolör uyumlu bir elektro-mekanik valf için uygulanabilir ve yakıt tanklarını basınçlandırmak için gerekli olan motordan çekilen kompresör havasından tasarruf sağlanabilir. Bu nedenle, tasarruf edilen kompresör havası diğer sistemlere dağıtılabilir veya daha fazla güç üretimi için kullanılabilir.