İnsansız Hava Araçları
Havalanabilme ve havada seyredebilme kabiliyetine sahip her türlü araç, hava aracı olarak tanımlanır.
İnsansız Hava Araç sistemleri; hava platformlarını içermesi, disiplinli ve profosyenel bir uçuş ekibi gerektirmesi, hava sahasını kullanması, havacılık bakımı ve lojistik destek gerektirmesi, eğitimin önemli olması gibi özelliklerinden ötürü insanlı uçaklara benzemektedir. Bununla birlikte uçuş mürettebatının uçak kokpitinde olmaması, etkin görev zamanının uzun olabilmesi avantaj olarak görülebilir.
İHA uzaktan kumanda ile kontrol edilebilir veya otonom olarak görev yapabilir.
İHA' lar azami kalkış ağırlıkları referans alınarak 4 farklı sınıfa ayılmıştır.
==> İHA0 : Azami kalkış ağırlığı 500 gr (dahil)- 4 kg
==> İHA1 : Azami kalış ağırlığı 4 kg (dahil)- 25 kg
==> İHA2 : Azami kalış ağırlığı 25 kg (dahil)- 150 kg
==> İHA3 : Azami kalış ağırlığı 150 kg ve daha fazla
Newton' un Hareket Kanunları
Havanın içinde hareket eden cismin, hava ile birbirlerine etkisini inceler.
Eylemsizlik Kanunu
Cisme herhangi bir etki söz konusu olmadığı sürece hareketsiz cisim konumunu, hareket halinde olan ise hızını ve yönünü muhafaz eder.
Hareket Kanunu
Cismin konumunda bir değişiklik isteniyorsa değişiklik istenilen oranda cisme bir kuvvet uygulamak gerekir.
Etki- Tepki Kanunu
Cisme uygulanan kuvvet oranında cisim, eşit büyüklük zıt yönde bir tepki gösterir.
Bernoulli Teoremi
Geniş bölgeden dar bir bölgeye giren havanın hızı artar iken basıncı düşer. Kanadın üst ve alt bölgesinden geçen hava kanadın arka kısmında birleşir. Kanadın üst kısmı daha geniş olduğu düşünülürse profil sonunda birleşimi sağlamak adına hava, geniş olan üst kısımda daha hızlı; dar olan alt ksımda daha yavaş olmalıdır. Hız ile basınç ters orantılı olduğundan kanadın alt kısımda yüksek basınç üst kısmında daha düşük basınç oluşur. Alttan geçen havanın basıncı fazla olduğundan gerekli kaldırma kuvveti elde edilir ve kanat havada kalır.
Tork
Bir cismin bir eksen etrafında dönme, bükülme veya burulma eğilimini dönme ekseni merkezine indirgeyerek ölçen fiziksel büyüklüktür. Bu büyüklük ise moment kolu uznluğuna, uygulanan kuvvete ve moment kolu ile kuvvet vektörü arasındaki açının sinüs değerine bağlıdır.
Kaldırma kuvvetine etki eden faktörler;
- Hız
- Kanat Yüzeyi
- Hücum Açısı
- Yerçekimi Kuvveti
- Sürükleme kuvveti
- Sürtünme Kuvveti
- Ağırlık Direnci
- Şekil Direnci
Hava aracını etkileyen dört temel kuvvet;
- Taşıma (L)
- Ağırlık (W)
- İtme (T)
- Sürükleme (D)
Quadcopter (Drone)
Sabit bir açıya sahip olan insansız hava araçlarıdır. Ana gövdesi "+" şeklinden oluşmakta ve her bir ucunda motor bulunmaktadır. Motorlar sayesinde üzerine takılı pervanenin hareket etmesi sğlanır ve gerekli kaldırma kuvveti oluşur.
Motorlar ayrıca;
- Quadcopterin havalanmasını,
- Kendi ekseninin yanında başka yönlere hareket etmesini,
- Rahatlıkla iniş yapabilmesini, sağlar.
Quadcopterin karşılıklı iki pervanesi saat yönünde dönerken, diğer karşılıklı iki pervanesi de saat yönünün tersi istikametinde döner. Pervanelerin farklı yönde dönmesi ile döndürme kuvveti dengelenir, kendi ekseni etrafında yönelme açısı sabit kalır.
Pervanelerin dönmesini sağlayan motorların güç ayarları Electronic Speed Controller (ESC) tarafından gerçekleştirilir.
Teknik Kabiliyetlere Karşı Limitler
- Veri Linki
Önceden programlı otonom görevin gerçekleştirilmesinin yanında; sistem ve görevin izlenmesi, manuel kontrol için veri linki bağlantısı gerekir. Veri linki de elektromanyetik karıştırmaya açık olma, fiziksel mesafe, sinyal gücü, fiziksel engel, bant genişliği, sadece tahsis edilen frekansların kullanılması gibi limitler içerir.
- Rüzgar
İHA kalkış ve inişte, yan ve karşı rüzgardan etkilenebilir. Düşük süratin de etkisi ile havada rüzgara duyarlı olmaktadır. Bu nedenle verimli görev süresi azalabilir.
- Türbülans
İHA' nın kontrol edilmesini zorlaştırabilir, veri linkinin muhafazasını etkileyebilir, sensörlerin kararlılığını bozabilir, uçuş kontrol sunucularında arızalara sebep olabilir. Türbülansın yapısal limitin üzerinde olması durumunda hava aracı parçalanabilir.
- Buzlanma, İniş ve kalkış usulü, Gündüz ve gece durumu, Özel yakıt ihtiyacı, Termal geçişler, Aşırı sıcaklık, Şiddetli yağış gibi faktörler de örnek verilebilir.
İHA tasarımı; itki, aerodinamik, kontrol, yapı gibi birçok disiplini bir arada bulundurur.
Hava aracı için belirlenen istek ve gereksinimleri karşılaması için tasarım hamlelerinin planlanması başlangıç adımı olarak görülebilir.
Tasarım aşamasında ortaya konan ön ağırlık ve performans hedeflerine ulaşmak için boyutlandırma işlemleri, tasarım hesaplamaları tüm alt sistemleri ile gerçekleştirilmeli. Üretim aşamasının planlanması ve malzeme seçimi belirlenmeli.
Üretim ve montaj aşamasından sonra örnek üzerinde yapısal testler gerçekleştirilir. İlerleyen aşamalarda parçaların iyileştirilmesi, yapısal ağırlık azaltılması sağlanabilinir.
Gerçekleştirilen testler; itki sistemi ve uçuş testleri olmak üzre ikiye ayrılabilir. İtki sistemi testleri; sistemin elemanları arasındaki uyumun sağlanması, en iyi performansın alınmasına yönelik gerçekleştirilir. Uçuş testleri ise; hava yoğunluğu, sıcaklığı, rüzgar şiddeti, nem miktarı gibi çevre parametrelerine bağlı olarak yapılan uçuşları kapsar.
Kompozit yapılar; yüksek mukavemet- ağırlık oranı, aerodinamik olarak uyumlu olması, bileşik ve eğimli panel üretiminin nispeten daha kolay ve dayanıklı olması nedenlerinden dolayı tercih edilmektedir.
