Küçük İHA'lar İçin 3D Baskılı Şekil Değiştirebilir Kanat Tasarımı ve Testleri - Aytaç, Fatma İlayda; Celik, Umit; Gençoğlu, Muhsin Tunay (My University, 2023)
Kuşlar; tırmanış, düz uçuş, alçalma vb. değişik uçuş fazlarını, şekillendirilebilir kanatları sayesinde verimli bir şekilde gerçekleştirebilmektedirler. Geleneksel hava araçlarında ise değişik uçuş fazları için yardımcı kontrol yüzeyleri kullanılmaktadır. Bu çalışmada şekil değiştirebilir esnek kanat yaklaşımı ile mini sınıf insansız hava araçlarının uçuş verimliliğinin artırılması hedeflenmiştir. Esnek kanat 3 boyutlu yazıcı ile üretilebilir şekilde tasarlanmıştır. Kanat profilleri simetrik, yarı simetrik ve bombeli (kambur) olarak sınıflandırılabilir. Simetrik kanatlar daha yüksek hızlara ulaşılabilmesine olanak sağlarken bombeli kanat profilleri daha fazla kaldırma kuvveti üretilmesini sağlar. Hava aracı kanadının belirtilen kanat profillerine dönüştürülebilmesi amaçlanmıştır. Kanat, uyumlu hücum kenarı ve firar kenarına sahip olacak şekilde tasarlanmıştır. Bu sayede uçuş sırasında kanadın değişken kamburlu olabilmesi hedeflenmiştir. Kanadın şekillenebilmesi için kanadın üst yüzeyinde elastik deforme edilebilir esnek 3D baskılı yapılar, alt yüzeyinde ise yuva-yol ilişkisine sahip bir yapı tasarlanmıştır. Tasarlanan kanadın statik ve aerodinamik analizleri simülasyon araçları kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Optimizasyon çalışmalarından sonra 3 boyutlu (3B) yazıcı kullanılarak prototip kanat üretimi ve daha sonra rüzgar tünelinde şekil değiştirebilen kanadın testleri gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan şekil değiştirebilen kanadın değişik durumlardaki aerodinamik davranışı XFRL5 yazılımı kullanılarak analiz edilmiştir. Aerodinamik analizler sonucunda kambur kanadın en yüksek kaldırma katsayısına (CL) sahip olduğu görülmüştür. Simetrik kanadın daha düşük sürükleme katsayısına (CD) sahip olduğu ve sonuç olarak aerodinamik verimliliğinin daha yüksek olduğu görülmüştür. Rüzgâr tüneli testlerinde farklı rüzgâr hızları ve hücum açıları için kanat kaldırma kuvveti ölçümleri yapılmıştır. Geliştirilen uyumlu kanat ile çok geniş yelpazede farklı kanat davranışlarının elde edilebildiği görülmüştür.
Keywords: İHA; Şekil değiştirebilen kanat; uyumlu kanat