Hava araçlarında elektrik yük analizi kapsamında Ni-Cd ve Li-ion batarya performanslarının karşılaştırılması
Comparison of Ni-Cd and Li-ion battery performances within the scope of electrical load analysis in aircraft
- Tez No: 938329
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ RAMAZAN AYAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Aviyonik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Aviyonik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 82
Özet
Uçaklarda sistem ve motor çalıştırma gücü ile acil durumlarda (jeneratör arızası vb.) uçağın enerjilendirilmesi bataryalar üzerinden sağlanır. Federal Havacılık İdaresi (Federal Aviation Administration, FAA) yönetmeliklerinde, hava araçlarında kullanılan bataryalar için acil durum koşullarında minimum 30 dakikalık güç gereksinimi mevcuttur. Bataryaların performans analizi, elektrik yük analizi (Electrical Load Analysis, ELA) kapsamında yapılmaktadır ve bu analiz bataryanın acil durumlarda gerekli gücü sağlama kapasitesine sahip olup olmadığını göstermektedir. Uçaklarda katastrofik tehlikelerden kaçınmak için ELA'nın, tüm uçuş fazlarında, elektrik yüklerinin en kötü durum kombinasyonları (maksimum talep) ve tüm olası senaryolar (havada 3 kez motor çalıştırma sonrası batarya dayanım süresinin hesaplanması vb.) göz önüne alınarak yapılması gerekmektedir. Uçakların güç taleplerindeki artış ile havacılık sektöründe yaygınlaşan ve milli uçak projelerimize de yansıyan Ni-Cd bataryadan Li-ion bataryaya geçiş, ELA'da batarya analiz yönteminin Ni-Cd bataryaya nazaran daha detay veri sağlayan Li-ion batarya üzerinde geliştirilmesi ihtiyacını doğurmuştur. Literatürde Li-ion bataryalara eğilim ve bu bataryaların avantaj ve dezavantajlarına yönelik çalışmalar yeterince mevcuttur. Ancak Elektrik Yük Analizi kapsamında Li-ion bataryaların analizleri konusunda kaynak sınırlıdır. Bu çalışma kapsamında, ELA içeriğinde olması gereken asgari bölümler, hesaplamaları etkileyecek varsayım ve kriterler ele alınarak batarya analiz metodu gösterilmektedir. Aynı yükler üzerinde, eş kapasiteli (Ah) nikel kadmiyum ve lityum iyon bataryanın şarj durumu (State of Charge, SoC) ve kullanım ömrü sonu (End of Life, EoL) parametreleri göz önüne alınarak batarya dayanım süreleri hesaplanmaktadır. Hesaplanan süreler uçakta acil modda beslenmesi gerekli ekipmanlar için farklı senaryolarda (uçağın tüm operasyonel fazlarında yük kombinasyonları düşünülerek, ekipmanların çalışma sürelerinde (5s, 5dk, sürekli) ayrı ayrı hesaplanması vb.) ne kadar süre güç sağlanabileceğinin göstergesidir. Her iki tip eş kapasiteli batarya için elde edilen analiz sonuçları, lityum iyon bataryanın batarya dayanım süresinin (battery endurance time/battery duration) nikel kadmiyum bataryadan daha yüksek olduğunu göstermektedir. Bu çalışma ile, Li-ion ve Ni-Cd bataryaların elektrik yük analizi kapsamında karşılaştırılmasının literatüre katkı sağlayacağı değerlendirilmektedir.
Özet (Çeviri)
System and engine starting power on aircraft and in case of emergency (generator failure, etc.) the energization of the aircraft is provided via batteries. According to Federal Aviation Administration (FAA) regulations, batteries used in aircraft have a minimum power requirement of 30 minutes in emergency conditions. The performance analysis of the batteries is carried out within the scope of Electrical Load analysis (ELA) and this analysis shows whether the battery has the capacity to provide the necessary power in emergency conditions. In order to avoid catatrophic hazards in aircraft, ELA must be performed during all flight phases, taking into account the worst-case combinations of electrical loads (maximum demand) and all possible scenarios (calculation of battery endurance time after starting the engine 3 times in the air, etc.). The transition from Ni-Cd battery to Li-ion battery, which has become widespread in the aviation sector with the increase in aircraft power demands and is also reflected in our national aircraft projects, has led to the need to develop ELA's battery analysis method on Li-ion battery, which provides more detailed data than Ni-Cd battery. There are enough studies in the literature on the tendency to Li-ion batteries and the advantages and disadvantages of these batteries. However, resources are limited for the analysis of Li-ion batteries within the scope of ELA. Within the scope of this study, the battery analysis method is shown by considering the minimum sections that should be in the ELA content, assumptions and criteria that will affect the calculations. Battery endurance times are calculated by taking into account the State of Charge (SoC) and End of Life (EoL) parameters of nickel cadmium and lithium ion batteries with equal capacity (Ah) at the same loads. The calculated times indicate how long power can be provided in different scenarios (consideration of load combinations and equipment operating times (5s, 5min, continuous) in all operational phases of the aircraft, etc.) for equipment that needs to operate in emergency mode on the aircraft. The analysis results obtained for both types of same capacity batteries show that the battery endurance time of a lithium-ion battery is higher than that of a nickel cadmium battery. With this study, it is estimated that the comparison of Li-ion and NiCd batteries within the scope of electrical load analysis will contribute to the literature.
Benzer Tezler
- Mini insansız hava araçlarının uçuş verilerinin elde edilmesi
Obtaining flight data of mini unmanned aerial vehicles
DİDEM ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Havacılık ve Uzay MühendisliğiErciyes ÜniversitesiHavacılık Elektrik ve Elektroniği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET KONAR
- Wankel motoru ve çevrim atlatma sisteminin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the Wankel engine and skip cycle system
ÖMER CİHAN
Doktora
Türkçe
2017
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. OSMAN AKIN KUTLAR
- Design and implementation of peak current controlled active clamp forward converter for railway applications
Raylı ulaşım uygulamaları için tepe akım kontrollü aktif-kıskaçileri dönüştürücü devresi tasarımı ve uygulanması
ÖNDER ERCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT YILMAZ
- Yedekli besleme güç hatlarının incelenmesi ve uygulaması
Investigation and implementation of backup supply power lines
CAFER KÖROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HERMAN SEDEF
- On the trail of west – east signalling interoperability:A novel proposal for an STM and an interface for ETCS onboard operating on class b trackside signalling systems
Batı – doğu arası karşılıklı işletilebilirliğin izinde: ETCS araç üstü sistemlerin sınıf b hat yanı sinyal sistemleri üzerinde çalışması için yeni bir STM ve arayüz önerisi
ÇAĞLA KIVILCIM ÇİFTCİOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiRaylı Sistemler Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET TURAN SÖYLEMEZ