Aerodynamic analysis and controller integration of amoving horizontal tail for a utility helicopter with asingle main rotor
Tek ana rotorlu genel maksat helikopteri için hareketli yatay kuyruğun aerodinamik analizleri ve kontrolcüye entegrasyonu
- Tez No: 1002181
- Danışmanlar: DOÇ. DR. NİLAY SEZER UZOL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, tek ana rotorlu bir genel maksat helikopteri için hareketli bir yatay kuyruğun, uçuş kontrol sistemini desteklemek amacıyla yedek bir kontrol eyleyicisi olarak boylamsal kontrolde kullanılabilirliği araştırılmıştır. Çalışmada, ana rotor/yatay kuyruk sisteminin orta-sadakat seviyeli aerodinamik analizleri ile genel maksat helikopterinin doğrusal olmayan uçuş mekaniği modelleme ve simülasyonunu birleştiren ayrıştırılmış bir simülasyon yaklaşımı benimsenmiştir. İlk olarak, kuyruk bölgesindeki karmaşık ve zamana bağlı aerodinamik ortam, Yeniden Formüle Edilmiş Girdap Parçacık Yöntemi ile çözümlenmiştir; bu yöntem, ana rotor iz bölgesi ile etkileşim nedeniyle yatay kuyruk yükleme koşullarının ve kuyruk çevresindeki akış alanının uçuş hızına büyük ölçüde bağlı olduğunu ortaya koymaktadır. Uçuş dinamikleri simülasyon aracı kullanılarak yapılan duyarlılık analizleri, yatay kuyruk açısının değiştirilmesinin gövde denge tutumunu ve boylamasına kontrol girdilerini önemli ölçüde değiştirdiğini doğrulamaktadır. Daha sonra, öncelik tabanlı, kural tabanlı ve frekans tabanlı olmak üzere üç farklı kontrol dağıtım yaklaşımı, genel maksat helikopterinin kontrol sistemine entegre edilerek uçuş dinamiği simülasyon aracı ile test edilmiştir. Karşılaştırmalı simülasyonların sonuçları, frekans tabanlı yöntemin üstün rotor yük azaltma performansı sunarken, yatay kuyruk üzerinde büyük yer değiştirme talepleri yarattığını göstermektedir. Sonuç olarak, kural tabanlı tahsis, farklı hatve açısı ayarlarına sahip hareketli yatay kuyruk kullanılarak ana rotor kontrol çabasını etkili bir şekilde azaltan uygun bir strateji olarak belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
This thesis investigates the feasibility of utilizing a moving horizontal tail for a utility helicopter with a single main rotor as a redundant control surface in the longitudinal control to augment the flight control system. A decoupled simulation approach is adopted, combining mid fidelity aerodynamic analysis of the main rotor/horizontal tail system with nonlinear flight mechanics modeling and simulation of the utility helicopter. First, the complex unsteady aerodynamic environment in the empennage region is resolved using the Reformulated Vortex Particle Method, which reveals that loading conditions and flow field around the horizontal tail due to the interaction with the main rotor wake are highly dependent on flight speed. The sensitivity analyses using the flight dynamics simulation tool confirm that changing horizontal tail in cidence angle significantly alters the fuselage trim attitude and longitudinal control inputs. Then, three different control allocation approaches, which are the priority based, rule-based, and frequency-based approaches, are integrated into the utility helicopter control system and tested with the flight dynamics simulation tool. The results of the comparative simulations show that while the frequency-based method offers superior rotor offloading, it imposes large displacement demands on the horizontal tail. As a result, the rule-based allocation is identified as a suitable strategy, effectively reducing main rotor control effort by using the movable horizontal tail with different pitch angle settings.
Benzer Tezler
- Design and performance analysis of a mini unmanned coaxial helicopter
İnsansız eşeksenli mini helikopterin tasarım ve performans analizi
BELKIS ERZİNCANLI
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. A. RÜSTEM ASLAN
- Design and experimental validation of an adaptive integral chattering-free sliding mode control for quadrotor attitude tracking
Bir dört pervaneli iha'nın yönelim takibi için uyarlamalı integral ve çatırtısız kayan kipli denetimin tasarımı ve deneysel doğrulaması
MERT SERHAT SARIHAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİKRET ÇALIŞKAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH ADIGÜZEL
- Hava araçları dışındaki anten akış düzenleyici kapaklarının aerodinamik parametrelerinin araştırılması
Investigation of aerodynamic parameters of antenna flow regulator covers outside of aircraft
FURKAN MAMUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALPASLAN ALKAN
- İnsansız hava aracı için bir borda bilgisayarının mimarisi ve tasarımı
Başlık çevirisi yok
SAİT N. YURT
Yüksek Lisans
Türkçe
1995
Astronomi ve Uzay Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiY.DOÇ.DR. T. BERAT KARYOT
- Surrogate modeling of flows in hemodynamics and aerodynamics using machine learning
Makine öğrenmesi tabanlı hemodinamik ve aerodinamik akışların temsilci modellenmesi
KEREM DÜLGER
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BARBAROS ÇETİN
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKBERK KABACAOĞLU