Asrel Aerospace Research Letters Son Sayı

Bu çalışma kapsamında, Türkiye'nin güneş enerjisi potansiyeli açısından öne çıkan illerinden biri olan Konya'da, 1 MW kurulu güce sahip bir fotovoltaik güneş enerji santralinin tasarımı gerçekleştirilmiş ve bu santralin performansı kapsamlı simülasyon analizleriyle detaylı olarak değerlendirilmiştir. Çalışmanın fizibilite aşamasında, güneş enerjisi sektöründe yaygın biçimde kullanılan iki farklı simülasyon yazılımı olan PVsyst ve PVSOL programları kullanılmıştır. Bu yazılımlar aracılığıyla, bölgeye ait uzun yıllara dayanan güneş radyasyonu verileri temel alınarak, santralin yıllık enerji üretim kapasitesi ayrıntılı biçimde hesaplanmıştır. Simülasyon süreci yalnızca enerji üretimi üzerine odaklanmakla kalmayıp; aynı zamanda panel yerleşim düzeni, inverter seçimi, kablolama ve dönüşüm kaynaklı kayıplar, sistemin coğrafi konumu, çevresel etkiler ve meteorolojik koşullar gibi pek çok teknik ve çevresel parametre de dikkate alınarak gerçekleştirilmiştir. Bu parametrelerin hesaba katılması sayesinde, santral modeli gerçek çalışma koşullarına olabildiğince yakın bir şekilde oluşturulmuştur. Simülasyon sonuçlarının doğruluğunu değerlendirebilmek amacıyla, elde edilen veriler Konya bölgesinde yer alan ve benzer teknik özelliklere sahip mevcut bir güneş enerji santralinin 2022 ve 2023 yıllarına ait gerçek üretim verileri ile karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırmalı analiz sonucunda, PVsyst yazılımı 2022 yılı için %5,43 oranında, 2023 yılı için ise %13,44 oranında sapma göstermiştir. Öte yandan, PVSOL yazılımı aynı yıllarda sırasıyla %1,83 ve %9,58 oranında sapma ile daha düşük hata paylarına sahip sonuçlar üretmiştir. Bu çalışmada elde edilen veriler ışığında, PVSOL yazılımının daha düşük sapma oranlarıyla çalışması, yatırımcılara daha güvenilir öngörüler sunabileceğini göstermektedir. Bu da, sistem verimliliğinin artırılması, yatırımın geri dönüş süresinin daha doğru hesaplanması ve maliyetlerin optimize edilmesi açısından büyük avantajlar sağlamaktadır. Çalışma, güneş enerjisi yatırımlarında kullanılacak yazılım araçlarının seçiminde dikkat edilmesi gereken kriterlere ışık tutarak sektöre katkı sunmayı hedeflemektedir.

Bu çalışma, Euler denklemlerine dayalı Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) çözücüsünün geçerliliğini değerlendirmek amacıyla gerçekleştirilmiş bir doğrulama analizini kapsamaktadır. Analiz, bir lisans araştırma grubu tarafından yürütülen ve eş eksenli bir dron tasarımını konu alan bir proje kapsamında, kavramsal tasarım aşamasında kullanılabilecek uygun ve hızlı bir sayısal çözüm yönteminin doğruluğunu test etmeyi hedeflemektedir. Bu doğrultuda, rotor aerodinamiği alanında literatürde yaygın olarak referans gösterilen ve birçok çalışmaya temel teşkil eden Caradonna-Tung rotor deneyinin sonuçları temel alınmıştır. İlgili deneysel yapı, sabit kord uzunluğuna sahip, iki düz palden oluşan ve simetrik NACA 0012 kanat profili ile modellenmiş bir rotor konfigürasyonudur. Rotorun çapı 1.143 metre, kord uzunluğu ise 0.1905 metredir. Sayısal analizler, 1750 RPM dönme hızı ve 8° kolektif yunuslama açısı altında gerçekleştirilmiştir. Çözümler, viskoz etkilerin ve sınır tabaka davranışlarının göz ardı edildiği Euler denklemleri kullanılarak, zamanla değişmeyen akış koşulları altında yapılmıştır. Hesaplama alanı, rotor etrafında yüksek hassasiyet sağlayacak şekilde ağ yapısıyla modellenmiştir. Bu sayede özellikle rotor bıçağı etrafındaki basınç gradyenlerinin daha doğru çözümlenmesi amaçlanmıştır. Elde edilen sayısal veriler, beş farklı kesit oranında (r/R = 0.5, 0.68, 0.8, 0.89, 0.96) hesaplanan basınç katsayısı dağılımları üzerinden deneysel verilerle karşılaştırılmıştır. Sayısal ve deneysel sonuçlar arasında genel olarak yüksek seviyede bir uyum gözlemlenmiş, özellikle pal ucuna doğru yaklaşıldıkça (r/R ≥ 0.8) bu uyum daha da belirgin hale gelmiştir. Hücum kenarı yakınındaki bölgelerde ise, özellikle emiş tepe noktalarında küçük sapmalar gözlemlenmiş, bu durumun Euler denklemlerinin viskozite ve sınır tabaka etkilerini modelleyememesinden kaynaklandığı değerlendirilmiştir. Sonuçlar, Euler tabanlı çözümlerin kavramsal tasarım ve ön değerlendirme aşamalarında hızlı, hesaplama maliyeti düşük ve yeterli doğrulukta bir yöntem sunduğunu göstermektedir. Bu modelin doğrulanması, eş eksenli dron sistemlerinde rotor optimizasyonu, performans öngörüsü ve sistem düzeyinde karar alma süreçleri için güçlü bir temel sunmaktadır.

Bu çalışma, görevi düşman radarlarına yakalanmadan gözlem yaparak bilgi toplamak olan insansız hava aracının tasarımını ve kararlılığının incelenmesini içermektedir. Tasarlanan hava aracı, sabit kanatlı, 10 kg ağırlığında ve 30 m/s seyir hızına sahiptir. Ayrıca hava aracının en önemli özelliği gizlilik teknolojisini kullanıyor olmasıdır. Gizlilik teknolojisine sahip insansız hava araçlarının geleneksel hava araçlarına göre tespit edilmesi daha zor olduğu için bu görev türünde tercih edilmiştir. Tasarım aşamasında ilk olarak belirlenen kanat profillerinin XFLR5 programında analizleri gerçekleştirilmiş ve kriterlere göre değerlendirilerek en iyi taşıma katsayısına ve minimum sürüklemeye sahip S1210 kanat profili seçilmiştir. Hava aracı tasarımına uygun olması nedeniyle kuyruk profilinde simetrik bir profil olan NACA 0010 tercih edilmiştir. Profil seçiminin ardından konfigürasyon aşamasında kanat, gövde, kuyruk ve iniş takımı konfigürasyonları yapılmıştır. Hava aracının daha dengeli ve kararlı olmasını sağlamak için ortadan kanat ve T kuyruk tercih edilirken parazit sürükleme ve radar görünürlüğünü azaltmak için ise geleneksel gövde ve gövde içine alınabilen iniş takımı tercih edilmiştir. Uygun konfigürasyonların belirlenmesinden sonra aerodinamik ve kontrol yüzeylerinin boyutlandırılması yapılarak hava aracının 3 boyutlu CAD çizimi oluşturulmuştur. Faydalı yük olarak hava aracını güvenli bir şekilde kaldırabilecek ve görevin sorunsuz bir şekilde tamamlanmasını sağlayacak güce sahip fırçasız T-Motor MN4014 , motora uyumlu olarak 40A akım kapasitesine sahip ESC, 4S 5000mAh Li-Po batarya ve gece/gündüz keşif görevlerinde kötü hava şartlarında dahi görüntüleme yeteneğine sahip Teledyne FLIR hadron 640 görüntüleme sistemi tercih edilmiştir. Bu tasarım günümüz savunma alanındaki ihtiyaçları karşılamak açısından önemli bir katkı sağlamaktadır. Tasarım aşaması tamamlandıktan sonra hava aracının boylamasına kararlılığının incelenmesi adına durum uzay matrisleri oluşturulmuştur. Matris içerisinde bulunan değerler XFLR5 yazılımı aracılığıyla kararlılık analizleri sonucunda elde edilirken matriste bulunan elevatör sapma açısı OpenVSP yazılımı aracılığıyla elde edilmiştir. Son olarak kararlığın incelenmesi amacıyla PID kontrolcüleri kullanılarak en iyi sistem cevabı elde edilmiştir.

Doğal afetler sonrasında gerçekleştirilen arama kurtarma operasyonlarında insansız hava araçları tarafından elde edilen görüntülerin etkin bir şekilde kullanılması, hızlı ve doğru hasar tespiti için büyük önem taşımaktadır. Bu çalışma, deprem sonrası arama, kurtarma ve hasar tespit süreçlerinde kullanılmak üzere güncel YOLO algoritmalarından YOLOv8n ve YOLOv11n baz modellerini kullanılarak geliştirilen, gerçek zamanlı çok sınıflı nesne ve hasar tespit yaklaşımı sunmaktadır. Tespit hızını korumak için çoklu veri kümesi birleştirmeyi olumsuz koşul artırma ve hafif zamansal entegrasyonla birleştiren, insansız hava araçları ile izlenen felaketlere müdahale için gerçek zamanlı, video tabanlı alan genelleştirilmiş bir YOLO çerçevesi önerilmektedir. Bu makale kapsamında, VisDrone2019, VisDrone-Adverse Weather, DAWN, UAVDT, RescuNet ve diğer çevrim içi deprem görüntüleri toplanarak elde edilen veri kümelerinden derlenen, ayrıca çeşitli veri arttırma yöntemleri kullanılarak sis, duman, karanlık, yağmur ve toz gibi düşük görüş koşullarına sahip görüntülerle zenginleştirilen 8.754 görüntüden oluşan hibrit bir veri kümesi oluşturulmuştur. Veri artırma sürecinde, geometrik dönüşümler olarak rotasyon, yatay ve dikey çevirme ile ölçeklendirme, renk uzayı manipülasyonları olarak parlaklık, kontrast ve HSV ayarlamaları, çevresel koşul simülasyonları olarak sis, duman, karanlık, yağmur ve toz, ayrıca Gaussian gürültü ekleme ve rastgele piksel manipülasyonları uygulanmıştır. Ayrıca, modeller gerçek zamanlı video işleme ve nesne tespiti gerçekleştirmek üzere bu veri kümesi üzerinde eğitilerek afet bölgelerindeki dinamik koşullara hızlı adaptasyon sağlanması amaçlanmıştır. YOLOv11 tabanlı model, %92.1 mAP değeri ve 0.89 F1 puanı ile YOLOv8 tabanlı modele kıyasla en yüksek performansı gösterirken, zorlu çevre koşullarında ortalama %15 daha sağlam sonuçlar elde etmektedir. Bu çalışma doğrudan insansız hava aracı video akışları üzerinde çalışmakta ve dinamik afet sahnelerinde anlık adaptasyon ile zamansal tutarlılık sağlamaktadır. Önerilen yöntem, gerçek zamanlı nesne tespit performansı ve hasar sınıflandırma doğruluğu açısından kapsamlı bir şekilde değerlendirilmiş ve elde edilen sonuçlar, modelin afet yönetim süreçlerinde etkili bir şekilde kullanılabileceğini göstermiştir.

Artan enerji talebi, enerji kaynaklarına ve ithalata yatırım yapılmasını zorunlu kılmaktadır. Fosil yakıtlar şu anda küresel enerji üretimine hâkim olduğundan, daha temiz enerji alternatiflerine geçiş çok önemlidir. Nükleer güç santralleri ise baz yük oluşu ve düşük sera gazı salımı özelliği ile dikkatleri üstüne çekmektedir. Özelllikle küçük modüler reaktör (KMR) teknolojileri elektrik dışı uygulamalarda önceliklendirilmiş durumdadır. Bu çalışmada, SMR destekli yeşil hidrojen üretiminin havacılık sektörünün karbonsuzlaşması üzerindeki ekonomik etkisi kapsamlı bir şekilde analiz edilmektedir. İlk aşamada teorik olarak literatür taraması ile SMR'lerin teknolojik ve ekonomik özellikleri, hidrojen üretim teknolojisi ile SMR ilişkisi ve havacılık sektörüne entegrasyon potansiyeli incelenmiştir. Havacılık endüstrisi için SMR'ler kullanılarak hidrojen üretiminin maliyet etkinliği değerlendirilmiştir. Ayrıca temel parametreler ve potansiyel fiyat dalgalanmalarını göz önünde bulundurarak seviyelendirilmiş elektrik maliyeti (LCOE) ve seviyelendirilmiş hidrojen maliyeti (LCOH) hesaplanmıştır. ACP100, NuScale (VOYGR-4), BWRX-300 ve i-SMR tasarımlarına özel olarak duyarlılık analizi yapılmış ve sonucunda, işletme ömrü ve indirgenme oranının LCOH üzerindeki etkisi %1'in altında kaldığı görülmüştür. En etkili parametre, yaklaşık %8-9 etki gösteren hidrojenin alt ısıl değeri (LHV) olarak belirlenmiştir. Özellikle, teknolojiye özgü önemli bir farklılık gözlenmemiştir. Tüm parametreler en düşük seviyelerdeyken bile LCOH’ın 6$/kg'ın altına düşmediği gözlemlense de parametrelerde 10%’luk bir değişiklikle hidrojen maliyetinin potansiyel olarak kilogramda $10/kg’a ulaşabileceği sonucuna varılmıştır. Jet yakıtı ile rekabet gücü için LCOH’ın $4/kg’ın altına düşmesi gerekmektedir. Bunun içinde bütün parametrelerin %10 azaldığında oluşan senaryo için LCOE değerinin 42 $/MWh, referans senaryo için ise 33 $/MWh seviyelerine kadar düşmesi gerektiği sonucu elde edilmiştir. Bunun yanı sıra, nükleer enerji, hidrojen ve havacılık üzerine çalışan diğer araştırmacılara da yol göstermek adına hazırlanan başlıca öneriler ve dikkat edilmesi gereken hususlar sonuç bölümünde sunulmuştur.

Uçakların boyutlarının büyümesi ve hızlarının artmasıyla birlikte, iniş takımlarının yalnızca kol kuvvetiyle açılıp kapatılması güçleşmiş, bu nedenle sistemi çalıştırmak üzere özel hidrolik güç kaynakları geliştirilmiştir. Hidrolik destekli otomatik iniş takımı mekanizması ilk kez efsanevi Douglas DC-1, DC-2 ve DC-3 modellerinde uygulanmış ve havacılık teknolojisinde önemli bir dönüm noktası oluşturmuştur. Uçak tasarımlarının gelişimine paralel olarak, başlangıçta kuyruk kısmında bulunan iniş takımının uçağın ön bölümüne alınması kararlaştırılmıştır. Böylece kalkış ve iniş performansı iyileştirilmiş, pilotun kontrol yükü azaltılmıştır. Kuyruk tekerlekli uçaklarda pilot, kalkış esnasında lövyeyi öne iterek kuyruğu kaldırmak zorunda kalırken; iniş sırasında ise ya hafif yüksek bir hızla iki ana tekeri aynı anda piste temas ettirmeye ya da oldukça hassas bir düz iniş gerçekleştirmeye çalışırdı. Burun iniş takımının kullanılması, pilotlara çok daha kontrollü ve güvenli iniş-kalkış imkânı sunmuş, böylece modern havacılıkta standart bir çözüm hâline gelmiştir. Günümüz uçaklarında burun iniş takımı ile kanat altında konumlandırılmış iki ana iniş takımı birlikte kullanılmaktadır. Bu çalışmada, günümüzde genel havacılık sınıfında yaygın olarak kullanılan sabit hidrolik iniş takımlarının tasarımı ele alınmaktadır. Tasarımın temel amacı, farklı amaçlarla kullanılan ultra-light sınıfı uçaklar için yüksek dayanım ve mukavemet sunan, aynı zamanda düşük maliyetli bir hidrolik iniş takımı konsepti geliştirmek ve bunun simülasyon analizlerini ortaya koymaktır.

Bu çalışma, kentsel hava hareketliliği (Urban Air Mobility – UAM) çerçevesinde alternatif ulaşım çözümlerine yönelik geliştirilen, hidrojen yakıt hücreli ve çift modlu hareket kabiliyetine sahip, yüksek manevra yetenekli bir uçan araç olan Airstream’in mühendislik çözümlemesini kapsamaktadır. Airstream, sürdürülebilirlik odaklı ulaşım anlayışını esas alan, sıfıra yakın emisyon değerleri sunan hibrit bir itki sistemi ile donatılmıştır. Kara modu için 178 kW gücünde bir elektrik motoru, dikey kalkış ve uçuş modu için ise sekiz adet 40 kW gücünde bağımsız elektrik motoru kullanılmaktadır. Hibrit sistemin temelinde yer alan hidrojen yakıt hücresi, batarya destekli enerji paylaşımı sayesinde görev profili boyunca yüksek verimlilik sağlamaktadır. Tasarımda biyotaklit ve simetrik yerleşim prensipleri benimsenmiş, özellikle yönlendirilebilir pervanelerin tekerlek göbeklerine entegre edilmesiyle, dar alanlarda bile etkili bir dikey kalkış/iniş performansı elde edilmiştir. Araç, zıplama destekli aktif süspansiyon sistemi sayesinde kara-hava geçişlerinde dinamik tepki verebilmekte; jiroskopik dengeleme ve otonom yönelim kontrol sistemleri sayesinde uçuş stabilitesi korunmaktadır. Yapısal sistemde kullanılan karbon fiber kompozit gövde ve titanyum alaşımlı jantlar, hem taşıma kapasitesini artırmakta hem de sistem ağırlığını azaltarak genel enerji verimliliğine katkı sağlamaktadır. Uçuş kontrolü, ASELSAN tarafından geliştirilen merkezi bir uçuş bilgisayarı aracılığıyla GNSS, VOR/DME, ILS ve TCAS gibi çok katmanlı seyrüsefer sistemleriyle entegre biçimde sağlanmaktadır. Ayrıca, yangın algılama ve bastırma modülleri, paraşüt destekli acil durum iniş sistemleri, elektromanyetik koruma gibi emniyet unsurları sistem bütünlüğünü güvence altına almaktadır. Airstream, yüksek performansı, çevreci yapısı, güvenlik odaklı sistem tasarımı ve teknolojik bileşenleriyle, geleceğin akıllı ve sürdürülebilir ulaşım sistemlerine yönelik somut bir mühendislik çözümü sunmaktadır. Gelecekte yapılacak prototipleme ve uçuş testleri, bu konseptin ticari hava sahası uygulamalarına entegrasyonu için yol gösterici olacaktır.

Bu makale, sekiz adet dikey rotora sahip sabit kanatlı bir insansız hava aracı olan octoplane İHA için Kayan Kipli (SMC) temelli bir Arıza Toleranslı Kontrol (FTC) yöntemi sunmaktadır. Önerilen yaklaşım, hem arızasız koşullarda hem de çeşitli aktüatör arıza ve hata senaryolarında etkinliğini koruyan tek bir temel (baseline) denetleyicinin tasarlanmasını gerektirir. Sekiz rotorlu hibrit bir çift sistemli İHA (dikey kalkış ve iniş kabiliyetine (VTOL) sahip sabit kanatlı bir hava aracı) olan octoplane, aktüatör fazlalığı nedeniyle hem özgün zorluklar hem de önemli fırsatlar sunmaktadır. Kontrol yapısı, octoplane İHA'nın yedekli dikey rotorları ile ilave kontrol yüzeyleri—elevatör, rudder ve bağımsız olarak çalışabilen aileronlar—aracılığıyla seyir uçuşu sırasında meydana gelebilecek tam aktüatör arızalarının üstesinden gelebilmektedir. Bu yöntem, aktüatör kayıpları durumunda kontrol sinyallerini yeniden dağıtmak amacıyla kayma kipi kontrolünün dayanıklılığını ve kontrol paylaştırma (CA) stratejisini birlikte kullanmaktadır. Octoplane'in doğrusal olmayan bir modeli üzerinde gerçekleştirilen simulasyon sonuçları, önerilen yöntemin etkinliğini göstermek üzere makalenin sonunda sunulmaktadır. Makale, Kayan Kipli Kontrol (SMC) yöntemi ve çift sistemli insansız hava araçlarına (İHA'lar), özellikle de bir octoplane İHA konfigürasyonuna dair genel bir incelemeyi içeren bir giriş bölümüyle başlamaktadır. Bu bölümde, arızaya toleranslı kontrolün (FTC) İHA kararlılığını artırmadaki önemi ve FTC tasarımında fazladan aktüatör yedeklemesi kullanımının sağladığı avantajlar vurgulanmaktadır. Devamında, octoplane İHA’nın hareket denklemleri analiz edilerek seyir (cruise) modu için FTC'nin incelenmesine temel oluşturulmaktadır. Ardından, SMC tasarım süreci tanıtılmakta ve FTC’ye uygulanışı açıklanmaktadır. Seyir modunda, önerilen SMC-CA yöntemi, arıza veya hata durumlarında dahi, arızasız senaryolarla karşılaştırıldığında herhangi bir performans düşüşü sergilememektedir. Bu yöntem, seyir uçuşu sırasında bir octoplane İHA'ya SMC-CA tekniklerinin başarılı bir şekilde entegre edildiğini ortaya koymaktadır.

Bu çalışma, NREL 5-MW rüzgar türbinini destekleyen NREL/MIT gergi ayaklı platformun (TLP) dinamik analizini OpenFAST kullanarak sunmaktadır. Simülasyonlar, Batı Karadeniz'deki Kıyıköy bölgesine özgü çevresel koşulları temsil etmektedir. Seçili Tasarım Yük Durumları (DLC'ler), IEC yönergeleri tarafından tanımlanan hem platform tepki karakteristiği tanımlayıcı hem de aşırı deniz durumlarını kapsamaktadır. Platform hidrodinamiği, birincil hareketleri ve tendon gerilimlerini verimli bir şekilde yakalamak için birinci dereceden potansiyel akış teorisi kullanılarak modellenmiştir. Hesaplama performansını vurgulamak için viskoz ve ikinci dereceden etkiler hariç tutulmuştur. Simülasyon süreleri tutarlı değerlendirmeye uygun seçilmiştir. Ayrıca bir hesaplama maliyeti değerlendirmesi de yürütülmüştür. Sonuçlar, OpenFAST'ın düşük hesaplama talebini korurken tüm koşullarda kararlı ve gerçekçi platform tepkileri ürettiğini göstermektedir. Çalışma, Kıyıköy gibi bölgesel ortamlarda yüzen rüzgar türbinlerinin ön değerlendirmeleri için zaman açısından verimli modelleme yeteneğini doğrulamaktadır.