Eklemeli imalat ile geliştirilen metamalzemelerin radar soğurma özelliğinin iyileştirilmesi
Improvement of radar absorption properties of metamaterials developed by additive manufacturing
- Tez No: 1011998
- Danışmanlar: PROF. DR. MİHRİGÜL EKŞİ ALTAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İmal Usulleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Radar sistemleri, askeri ve sivil uygulamalarda hedeflerin tespit edilmesi ve izlenmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Radar sistemlerinde hedeflerin algılanabilirliği büyük ölçüde radar kesit alanına (RKA) bağlıdır. Özellikle X-band frekans aralığında çalışan radarlar için radar görünürlüğünün azaltılması, düşük görünürlük gereksinimleri açısından önemli bir tasarım hedefi hâline gelmiştir. Elektromanyetik özellikleri geometrik olarak ayarlanabilen metamalzeme tabanlı radar soğurucu yapılar, geleneksel radar soğurucu malzemelere alternatif bir yaklaşım sunmaktadır. Tez çalışması kapsamında re-entrant, re-entrant kollu ve okbaşı (arrow) geometrilerine sahip metamalzeme birim hücreleri X-band frekans aralığı için incelenmiştir. Farklı birim hücre geometrik parametrelerin radar soğurma davranışı üzerindeki etkileri öncelikle bilgisayar destekli analiz edilmiştir. Analizler birim hücre yaklaşımı kullanılarak gerçekleştirilmiş ve yansıma katsayısı (S₁₁) temel değerlendirme ölçütü olarak ele alınmıştır. Malzeme değişiminin etkisini incelemek amacıyla, eklemeli imalata uygunluğu nedeniyle PA2200 ve AlSi10Mg malzemeleri kullanılmıştır. Seçilen metamalzeme geometrileri üretilmiş ve X-band frekans aralığında deneysel ölçümler gerçekleştirilerek sayısal sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Deneysel ölçümlerde, tekli okbaşı (arrow) birim hücre yapıları için minimum S₁₁ değerleri −3,8 dB ile −5,0 dB aralığında elde edilirken, 1×4 dizilimli okbaşı konfigürasyonlarında soğurma performansının arttığı ve S₁₁ değerlerinin −5,2 dB ile −5,8 dB seviyelerine kadar düştüğü gözlemlenmiştir. Tekli re-entrant birim hücre yapısında ise minimum S₁₁ değerleri −1,7 dB ile −3,5 dB aralığında elde edilirken, 1×4 dizilimli re-entrant konfigürasyonlarında soğurma performansının arttığı ve minimum S₁₁ değerinin −7,2 dB seviyesine kadar düştüğü gözlemlenmiştir. Yapılan çalışmada re-entrant tasarımlarda hücre taban uzunluğu parametresinin etkili olduğu, okbaşı metamalzeme tasarımında ise yan kol eğim açısı parametresinin radar soğurma üzerine etkili olduğu görülmüştür. Re-entrant ve okbaşı (arrow) geometrilerine sahip metamalzeme yapıların X-band frekans aralığında radar soğurma davranışının, geometrik parametreler aracılığıyla optimize edilebildiği görülmüştür. Çalışmanın sonunda elde edilen hem analiz hem de deneysel bulgular, eklemeli imalat yöntemleriyle üretilebilen metamalzeme tabanlı yapıların radar soğurucu uygulamalar açısından önemli bir potansiyele sahip olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Radar systems are widely used in military and civilian applications for target detection and tracking, where target detectability largely depends on the radar cross section (RCS). Reducing radar visibility, particularly for radars operating in the X-band frequency range, has become an important design objective for low-observability applications. Metamaterial-based radar absorbing structures, whose electromagnetic properties can be tuned geometrically, offer an alternative approach to conventional radar absorbing materials. Within the scope of this thesis, metamaterial unit cells with re-entrant, re-entrant arm, and arrow geometries were investigated for the X-band frequency range. The effects of different geometric parameters on radar absorption behavior were first analyzed numerically using the unit cell approach, where the reflection coefficient (S₁₁) was used as the main evaluation parameter. To investigate the effect of material type, PA2200 and AlSi10Mg materials were used due to their suitability for additive manufacturing. The selected metamaterial geometries were fabricated, and experimental measurements were conducted in the X-band frequency range and compared with numerical results. Experimental results showed that for single arrow unit cells, minimum S₁₁ values ranged between −3.8 dB and −5.0 dB, while 1×4 arrow array configurations improved absorption performance, reducing S₁₁ values to between −5.2 dB and −5.8 dB. For single re-entrant unit cells, minimum S₁₁ values ranged between −1.7 dB and −3.5 dB, whereas 1×4 re-entrant array configurations achieved a minimum S₁₁ value of −7.2 dB. It was also observed that the base length parameter was effective in re-entrant designs, while the side arm angle parameter significantly affected the absorption performance in the arrow geometry. The results demonstrate that the radar absorption performance of metamaterial structures in the X-band can be optimized through geometric parameters, and that additively manufactured metamaterial-based structures have significant potential for radar absorbing applications.
Benzer Tezler
- Development and characterization of 3d printed frequency selective surface structures in aerospace applications
Havacılık uygulamalarında 3b yazılmış frekans seçici yüzey yapılarının geliştirilmesi ve karakterizasyonu
ÖMER ZİYAEDDİN ALABOYUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Havacılık ve Uzay MühendisliğiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ METE BAKIR
- Structural design and analysis of an impact resistant auxetic metamaterial
Darbe dayanım özellikli auxetic metamalzemenin yapısal tasarımı ve analizi
SERCAN GÖK
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MESUT KIRCA
- Eklemeli imalat yöntemi ile üretilmiş kafes kiriş yapılı metamalzemelerin titreşim karakteristiklerinin sayısal ve deneysel incelenmesi
Numerical and experimental investigation of vibration characteristics of latticed metamaterials manufactured with additive manufacturing methods
EMRE ERCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TUNCAY KARAÇAY
- Eklemeli imalat ile üretilen latis yapılardaki belirsizliklerin rassal alan yöntemi kullanılarak modellenmesi
Random field modelling of spatial variations in additively manufactured lattice structures
OLGUN UTKU GÜNGÖR
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiTobb Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ RECEP MUHAMMET GÖRGÜLÜARSLAN
- Eklemeli imalat ile elde edilen implant yüzeylerinde biyoaktif kaplamaların gerçekleştirilmesi
Achieving bioactive coating on implant surfaces obtained by additive manufacturing
DORUK GÜRKAN
Doktora
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİNNUR SAĞBAŞ