İha'larda kullanılan bataryaların termal ve yapısal analizi
Thermal and structural analysis of batteries used in uavs
- Tez No: 1025200
- Danışmanlar: DOÇ. DR. EBRU KARAKÖSE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Savunma ve Savunma Teknolojileri, Sivil Havacılık, Aeronautical Engineering, Defense and Defense Technologies, Civil Aviation
- Anahtar Kelimeler: Bilgisayar destekli termal analiz, Harmonik analiz, Sonlu elemanlar yöntemi, Computer aided thermal analysis, Harmonic analysis, Finite element method
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Fırat Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
İnsansız Hava Araçları (İHA'lar) için kullanılan batarya sistemleri, uçuş performansı, enerji verimliliği ve operasyonel güvenlik açısından kritik öneme sahiptir. Bu tez çalışmasının amacı, farklı İHA platformlarında kullanılan lityum-iyon batarya paketlerinin termal ve yapısal performanslarını karşılaştırmalı olarak incelemektir. Çalışmanın temel hipotezi, farklı İHA platformlarının oluşturduğu mekanik ve termal yüklerin aynı batarya paketi üzerinde farklı davranışlara neden olduğu ve bu farklılıkların batarya güvenliği ile performansını doğrudan etkilediğidir. Ayrıca platform tipine bağlı olarak batarya paketinin titreşim ve gerilme karakteristiklerinin değişeceği öngörülmüştür. Araştırmada örneklem olarak çok rotorlu, sabit kanatlı ve VTOL olmak üzere üç farklı İHA platformu seçilmiş ve aynı lityum-iyon batarya paketi tüm platformlar için değerlendirilmiştir. Batarya paketi üç boyutlu olarak modellenmiş ve sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak analiz edilmiştir. Çalışma kapsamında statik yapısal analiz, harmonik titreşim analizi ve termal analizler gerçekleştirilmiştir. Yapısal analizlerde von Mises gerilmeleri, toplam deformasyon değerleri ve emniyet katsayıları incelenirken, titreşim analizlerinde doğal frekanslar ve rezonans bölgeleri değerlendirilmiştir. Termal analizlerde ise sıcaklık dağılımları ve maksimum sıcaklık değerleri belirlenmiştir. Elde edilen bulgular, çok rotorlu platformlarda daha yüksek titreşim ve termal yüklerin oluştuğunu, sabit kanatlı platformlarda ise daha dengeli çalışma koşullarının sağlandığını göstermiştir. VTOL platformlarının değişken yük karakteristiği nedeniyle daha karmaşık davranış sergilediği belirlenmiştir. Sonuç olarak, İHA batarya sistemlerinin tasarımında platforma özgü termal ve yapısal gereksinimlerin dikkate alınmasının performans ve güvenlik açısından önemli olduğu ortaya konulmuştur.
Özet (Çeviri)
Battery systems used in unmanned aerial vehicles (UAVs) are of critical importance in terms of flight performance, energy efficiency, and operational safety. The objective of this thesis is to conduct a comparative analysis of the thermal and structural performance of lithium-ion battery packs used in different UAV platforms. The main hypothesis of the study is that the mechanical and thermal loads generated by different UAV platforms cause different behaviors in the same battery pack, and that these differences directly affect battery safety and performance. It is also predicted that the vibration and stress characteristics of the battery pack will vary depending on the platform type. For this research, three different UAV platforms multirotor, fixed wing, and VTOL were selected as the sample, and the same lithium-ion battery pack was evaluated for all platforms. The battery pack was modeled in three dimensions and analyzed using the finite element method. Within the scope of the study, static structural analysis, harmonic vibration analysis, and thermal analyses were performed. In the structural analyses, von Mises stresses, total deformation values, and safety factors were examined, while in the vibration analyses, natural frequencies and resonance regions were evaluated. In the thermal analyses, temperature distributions and maximum temperature values were determined. The findings revealed that multi rotor platforms experience higher vibration and thermal loads, whereas fixed wing platforms provide more balanced operating conditions. It was determined that VTOL platforms exhibit more complex behavior due to their variable load characteristics. In conclusion, it was demonstrated that battery systems, it has been demonstrated that considering platform specific thermal and structural requirements is crucial for both performance and safety.
Benzer Tezler
- İnsansız hava araçlarında menzil uzatılmasına yönelik yakıt pili tabanlı yenilikçi bir enerji sisteminin tasarımı ve uygulanması
Design and implementation of an innovative fuel cell based energy system for extending range in unmanned aerial vehicles
BETÜL ERDÖR TÜRK
Doktora
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA HADİ SARUL
- Dikey iniş kalkış araçlar ı̇çı̇n melez güç sı̇stemı̇: Analı̇z, uygulama ve kavramsal tasarım
Hybrid power system for vertical take-off and landing vehicles: Analysis, application and conceptual design
EIAD ABDULQADER MOHAMMED SAIF
Doktora
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İLYAS EMİNOĞLU
- Pozisyon İzleme Gözlemcisi ile Fırçasız Doğru Akım Motorlarının Sensörsüz Alan Yönlendirmeli Kontrolü
Sensorless Field Oriented Control of BLDC Motors Based On Position Tracking Observer
ALİ CANPOLAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BÜNYAMİN TAMYÜREK
- A practical implementation of navigation and obstacle avoidance for quadcopters
Dört pervaneli helikopterler için bir engelden kaçınma ve seyrüsefer uygulaması
ONUR YILDIRIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OVSANNA SETA ESTRADA
- Güneş enerjisiyle desteklenen insansız hava aracı tasarım ve üretimi
Solar powered UAV design and production
FATİH BAYKAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİM RÜSTEM ASLAN