Mini insansız hava araçlarında kullanılan motorların performanslarının incelenmesi ve optimizasyonu.

Abstract

İlk olarak 19. yüz yılda balon olarak kullanılmaya başlayan insansız hava aracı (İHA), günümüzde önemli bir yere sahip olan teknolojisinin kullanım alanları incelendiğinde sağladığı avantajların göz ardı edilemeyecek derecede büyük olduğu görülmektedir. Özellikle 1990'lı yıllardan sonra teknoloji alanındaki yüksek ivmeli gelişmeler, ülkelerin, askeri stratejilerini tekrar gözden geçirmelerine neden olmuştur. Gün geçtikçe ağır sanayi ürünlerinin yerini daha hafif, hızlı ve daha etkili araçlar almaya başlamıştır. Bu gelişmelerden birisi de özellikle istihbarat amaçlı yürütülen uzay çalışmaları ve insansız hava araçlarıdır. İnsansız hava araçları insan bünyesinin dayanamayacağı görevleri yapabilecek kapasiteye ulaşmıştır. Bu görevlerin icrası tasarlanan aracın karakteristiğine ve performansına bağlıdır. Bir insansız hava aracının göreve yönelik performansı birçok değişkene bağlıdır. Tasarım aşamasında aracın yapacağı görev göz önünde bulundurulmalı ve aracın tüm parçaları buna göre optimize edilmelidir. Bu bağlamda aracın parçaları arasında en kritik parça motordur. Aracın motorunun seçimi veya tasarlanması aşamasında motorun kriterlerinin ve performansının çok iyi incelenmesi bir şarttır. Bu çalışmada model bir İHA ile mevcut İHA'lar ve motorlarının itki, ağırlık, hız, kanat açıklığı ve havada kalış süresi gibi değerler göz önüne alınarak performans incelemesinde bulunulmuştur. Özellikle son dönemlerde ilgi odağı olmaya başlayan mikro jet motorlarının diğer insansız hava araç motorlarıyla performans kıyaslaması yapılmıştır. Bu çalışmada ayrıca model İHA'nın motor performansının incelemesinin devamında ise model İHA'da kullanımı amaçlanmış bir radyal akışlı mikro jet motor türbininin kanatlarının ısıya karşı gösterdikleri davranışları COMSOL bilgisayar analiz programıyla incelenmiştir. Sıcaklık değişiminin kanat üzerindeki etkilerini incelemek için, İHA'nın 7 farklı uçuş gerçek şartları göz önünde bulundurularak üç ayrı ısı taşınım katsayısı hesaplanmıştır. Türbin dış yüzeyi, türbin dış ve yan yüzeyi, türbin dış ve yan yüzey ile merkez kısmı için hesaplanan ısı transfer katsayısı sisteme tanımlanarak kanat üzerindeki sıcaklık analizi yapılmış ve değerlendirmelerde bulunulmuştur. İHA hızı ve yüksekliği arttıkça h değeri artacağından soğuma etkisinin de arttığı gözlenmiştir.