Dört dinamik rotorlu insansız hava aracının tasarımı, prototip üretimi, matematiksel modellenmesi ve hareket simülasyonu


Dr. Öğr. Üyesi ÖMER BAYRAKTAR

Tez Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Türkiye

Tez Danışmanı: Abdulmecit Güldaş

Tezin Onay Tarihi: 2020

Tezin Dili: Türkçe

Özet:

Son yıllarda insansız hava araçlarına (İHA) olan ihtiyacın artmasıyla birlikte İHA teknolojisi giderek gelişmektedir. Özellikle savunma, keşif yapma gibi önemli görevleri üstlenen İHA'lar günümüzde sivil kullanıcılara da hitap etmektedir. Dikey iniş kalkış yapabilen (VTOL) İHA'lar arasında olan dört rotorlu insansız hava araçları son zamanlarda önemli teknolojik gelişimler göstermiştir. Bunun en önemli sebepleri uçuş dinamiği açısından önemli olan sensörlerin ve matematiksel algoritmaların geliştirilmesidir. Bu tez çalışmasında, dört rotorlu İHA üzerinde sabit olarak duran rotorlar yerine, rotorların açı alabilmesini sağlayacak mekanizma ile dört rotorlu İHA'nın daha yüksek manevra kabiliyetine sahip olduğu İHA modeli geliştirilmiştir. Bu İHA modelinin, aerodinamik kuvvet ve momentlerini içeren matematiksel modeli oluşturularak dinamik hesaplamalar yapılmıştır. Performans kriterlerinin belirlenmesi için Matlab/Simulink modeli oluşturularak simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Daha sonra dört rotorlu İHA'nın tasarımı ve imalatı yapılmıştır. Yeni geliştirilmiş olan bu dinamik dört rotorlu İHA sabit dört rotorlu İHA'ya kıyasla, önemli uçuş karakteristiklerinden olan yunuslama (Pitch), sapma (Yaw), ve yuvarlanma (Roll) hareketlerinde daha üstün performans sergilemiştir. Ayrıca toplam 100m'lik mesafeye sahip kare yörüngede dinamik dört rotorlu İHA 10,6 s ile yörüngeyi en kısa sürede tamamlamış, sabit dört rotorlu İHA ise yörüngeyi 17,15 s'de tamamlamıştır.