Dört pervaneli bir mini-İHA'nın hibrit PEMFC/batarya tasarımıyla uçuş performansının arttırılması

İnsansız hava araçlarının kullanımındaki artış, enerji verimliliğini ve çevreci güç sistemlerine olan talebi de beraberinde getirmektedir. Kullanım çeşitliliğine bağlı olarak uçuş süresinin arttırılması en önemli noktalardan biridir. Bu amaçla tez kapsamında enerji verimliliği ve uçuş süresinin arttırılması hedeflenmektedir. Çalışmada, çevre dostu yapısı, yüksek enerji yoğunluğu ve güvenilirliği nedeniyle Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) tercih edilmiştir. Yüksek güç ihtiyacı durumlarında enerjinin devamlılığı açısından Lityum Polimer pil ile hibrit bir tasarım oluşturulmuştur. Oluşturulan tasarımın dinamik özellikleri, çevresel koşullardaki değişiklikler ve birincil bileşenlerin kontrol stratejilerine göre değerlendirilebilir. Hibrit tasarımda kullanılan yakıt hücresi ve diğer elamanların ağırlığı optimize edilmiş elemanlardan tercih edilmesi sayesinde toplam ağırlık 6,536 kg'dır. Sistem, Simulink Simscape programında modellenmiş ve Simscape'in geleneksel Simulink modellemesine göre sunduğu avantajlarla detaylı analizler gerçekleştirilmiştir. Hibrit sistemin enerji yönetimi, mühendislik deneyimine dayalı kural tabanlı bir strateji ile ele alınmıştır. Bu sayede uçuş süresinin arttırılması konusunda önemli bir fark sağlamaktadır. Hibrit sistem için verimli bir şekilde sonuçlar elde edebilmek adına mühendislik deneyimine göre güç tahsisini gerçekleştiren kural tabanlı enerji yönetim stratejisi benimsenmiştir. Sonuçların daha anlaşılır olması için sadece batarya ile çalışan quadkopter ve hibrit tasarım quadkopter karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Gerçekleştirilen analizler, sadece batarya ile çalışan quadkopterin yaklaşık 25 dakikalık uçuş süresine karşın, önerilen hibrit sistem tasarımıyla uçuş süresinin yaklaşık 165 dakikaya çıktığını ortaya koymuştur. Bu sonuçlar, hibrit tasarımın enerji verimliliği ve uzun uçuş süreleri sağlama konularında önemli bir avantaj sunduğunu göstermektedir. Çalışmada ayrıca, hibrit sistemin dinamik özellikleri, çevresel koşullardaki değişimlere uyumu ve bileşenlerin kontrol stratejileri de incelenmiştir.