Döner kanatlı bir iha pervanesinde buz birikiminin ve performans etkilerinin deneysel analizi
Experimental analysis of ice accretion and performance effects on a rotary-wing UAV propeller
- Tez No: 1024220
- Danışmanlar: PROF. DR. HAMDİ ERCAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erciyes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık Elektrik ve Elektroniği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışması, döner kanatlı bir insansız hava aracında (İHA) pervane buzlanmasının morfolojik gelişimini ve sistem düzeyindeki performans etkilerini deneysel olarak incelemektedir. Deneyler, kontrollü sıcaklık koşullarına sahip soğuk oda ortamında, rime ve glaze buzlanma rejimlerini temsil eden iki senaryo altında gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın temel amacı, izole pervane deneylerinin ötesine geçerek buzlanmanın tam araç konfigürasyonunda kontrol, motor ve enerji sistemi üzerindeki etkilerini ortaya koymaktır. Zaman damgalı görüntüler, uçuş günlükleri ve elektriksel telemetri verileri birlikte değerlendirilerek buz birikiminin kanat yüzeyi üzerindeki gelişimi, motor tepkileri, güç tüketimi ve batarya davranışı analiz edilmiştir. Rime buzlanmada buz tabakası daha düzenli, gözenekli ve pervane profiline uyumlu bir yapı göstermiştir. Glaze buzlanmada ise yüzey boyunca taşınan sıvı filmin yeniden donması sonucunda daha düzensiz, pürüzlü ve iğne benzeri oluşumlar meydana gelmiştir. Boyutsuz su yükleme parametresi, glaze koşulunda rime koşuluna kıyasla yaklaşık üç kat daha fazla sıvı su yüklemesi oluştuğunu göstermiştir. Görüntü tabanlı buz kalınlığı ölçümleri, buz birikiminin zamanla ve uç bölgeye doğru arttığını ortaya koymuştur. Buzlanma süresi boyunca ortalama elektriksel giriş gücü, glaze koşulunda rime koşuluna göre ön-sol motorda %26,4, arka-sağ motorda ise %15,8 artmıştır. Normalize batarya şarj durumu glaze buzlanmada %69,85'e düşerken, rime buzlanmada %74,10 seviyesinde kalmıştır. Bu bulgular, glaze buzlanmanın daha yüksek güç talebi ve daha hızlı enerji tüketimi oluşturduğunu göstermektedir. Sonuç olarak bu çalışma, döner kanatlı İHA pervanelerinde buzlanma etkisinin yalnızca buz miktarıyla değil, morfoloji, uzaysal dağılım ve kopma davranışıyla birlikte değerlendirilmesi gerektiğini ortaya koymuştur.
Özet (Çeviri)
This thesis experimentally investigates the morphological development of propeller icing and its system-level performance effects on a rotary-wing unmanned aerial vehicle (UAV). The experiments were conducted in a cold chamber under controlled temperature conditions using two scenarios representing rime and glaze icing regimes. The main objective of the study is to go beyond isolated propeller tests and reveal the effects of icing on the control, motor, and energy systems in a full vehicle configuration. Time-stamped images, flight logs, and electrical telemetry data were evaluated together to analyse ice accretion development on the blade surface, motor responses, power consumption, and battery behaviour. In the rime icing case, the ice layer exhibited a more regular, porous, and profile-conforming structure. In the glaze icing case, refreezing of the liquid film transported along the surface produced more irregular, rough, and needle-like formations. The dimensionless water-loading parameter showed that the glaze condition generated approximately three times greater liquid water loading than the rime condition. Image-based ice thickness measurements indicated that ice accretion generally increased with time and toward the blade tip region. Averaged over the icing period, the electrical input power increased under the glaze condition by 26.4% in the front-left motor and by 15.8% in the rear-right motor compared with the rime condition. The normalized battery state of charge decreased to 69.85% under glaze icing, whereas it remained at 74.10% under rime icing. These findings show that glaze icing causes higher power demand and faster energy depletion. Consequently, this study demonstrates that the effect of icing on rotary-wing UAV propellers should not be evaluated only in terms of ice quantity, but also together with morphology, spatial distribution, and shedding behaviour.
Benzer Tezler
- Optimizing rotary-wing UAV trajectory tracking: A comparative study of optimization methods
Döner kanatlı İHA yörünge takibinin optimize edilmesi: Optimizasyon yöntemlerinin karşılaştırmalı bir çalışması
AHMET SABAH
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL BAYEZİT
- Döner kanatlı bir insansız hava aracı için yer kontrol istasyonu tasarımı ve uygulaması
Design and implementation of a ground control station of a rotary wing unmanned aerial vehicle
ZAFER KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜZEYYEN SARITAŞ
- Döner kanatlı iha'lar için konvolüsyonel model öngörülü kontrol
Convolutional model predictive control for rotary-wing uavs
SEYEDTOFIGH HOSSEINIMOGHADDAM
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Havacılık ve Uzay MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERDEM ARSLAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEMDUH SUVEREN
- Trajectory tracking control of quadrotor UAV with LPV approach MPC controller
Dört kanatlı bir İHA'nın LPV yaklaşım MPC kontrol ile yörünge takip kontrolü
MÜCAHİT DEMİRCİOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ELBRUS JAFAROV
- Sıvı ilaçlama ve gübreleme maksadıyla kullanılacak sabit kanatlı bir mini insansız hava aracının tasarımı, üretimi ve performans testleri
Design, production and performance tests of a fixed wing mini unmanned aerial vehicle to be used for liquid spraying and fertilization
MUHAMMED İKBAL KARA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Uçak MühendisliğiErciyes ÜniversitesiUçak Gövde Motor Bakım Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÇAĞRI VAKKAS YILDIRIM