Asrel Aerospace Research Letters Son Sayı

Nüfusları milyonları hatta on milyonları aşan metropollerde yaşanan kalabalıklar birçok probleme sebep olmaktadır. Yaşanan problemlerinde başında trafik problemi gelmektedir. Trafik probleminin çözümü noktasında şüphesiz en önemli araç toplu taşımanın etkin şekilde kullanılmasıdır. Güvenlik, konfor ve dakikliği gibi sebepler nedeniyle raylı sistemler ve havayolları ile ulaşım, toplu taşıma sistemleri içerisinde en çok tercih edilen sistemlerdir. Ancak, istasyonlarda ve alanlarda yaşanan kalabalıklar ve mimari açıdan her istasyonda yolcuların aynı noktadan giriş yapmaları neticesinde trenlerin belli noktalarında birikmelere yol açmaktadır. Bu sebepler hem yolculuk konforunun düşmesine hem de yolcuların bekleme süresinin uzamasına sebep olmaktadır. Yaşanan bu beklemeler neticesinde özellikle raylı sistemlerde günlük sefer planlamaları, trenlerin sefer süreleri ve istasyonlara olan varış süreleri değişmektedir. Bu aksaklık ve değişimler yolcular kadar hafif raylı sistemlerin işletmesi açısından da sıkıntılar meydana getirmektedir. Günümüzün en popüler çalışma alanlarının başında gelen yapay zekâ başarılı uygulamaları ile her alanda adından söz ettirmektedir. Çalışmamızda da çözüm noktasında yapay zekâ’nın alt dalı olan derin öğrenme ve sayısal görüntü işleme teknikleri kullanılmaktadır. Bu teknikler ile örnek olarak hafif raylı sistemlerde vagon içerisindeki yolcuların sayılarına bağlı olarak yoğunluklarının tespit edilmesi ve gelecek istasyonlarda bekleyen yolcuların uygun vagon ve kapılara yönlendirilmesi ile hem yolcular hem de raylı sistemin işletmesi açısından daha verimli bir sistem elde edilmesi hedeflenmektedir. Bu sayede seferlerin planlanması aşamasında kullanılabilecek çok değerli verilerde elde edilecektir. Bu veriler ışığında gerçekleşecek planlama ile hangi günlerde ve günün hangi saatlerinde hangi bölgelerde yoğunluk yaşandığı tespit edilebilcek ve sefer yoğunlukluları ve araç kapasiteleri gibi tüm durumlar göz önüne alınarak hesaplanacağından maddi açıdan da daha verimli bir süreç yürütülebilecektir.

Havacılık sektörü hem dünyada hem de Türkiye’de teknolojik gelişmelerle paralel olarak sürekli bir ilerleme içerisindedir. Bu ilerleme, sınırlı enerji kaynaklarının verimli kullanımı gerekliliği ile birlikte sağlam, ekonomik ve hafif sistem tasarımlarını zorunlu kılmaktadır. Uçaklarda bulunan çok sayıda aviyonik sistemin güvenli ve hızlı şekilde birbiriyle haberleşebilmesi, bu sistemlerin etkin çalışması açısından kritik öneme sahiptir. Bu doğrultuda, kablolama karmaşasını azaltmak ve hafif yapılar oluşturmak amacıyla çeşitli haberleşme protokolleri geliştirilmiştir. İlk olarak otomotiv sektörü için Bosch firması tarafından geliştirilen denetleyici alan ağı (Controller Area Network - CAN) protokolü, düşük maliyetli ve yüksek güvenilirlikli bir seri iletişim protokolüdür. Özellikle kablolama karmaşasını azaltmak ve gerçek zamanlı veri iletimi sağlamak için tasarlanmıştır. CAN sağlamlığı ve düşük gecikme süresi gibi avantajları sayesinde havacılık, endüstriyel otomasyon ve askeri araçlar gibi birçok farklı alanlarda da kullanılmaya başlanmıştır. CAN tabanlı bir üst seviye protokol olan CANaerospace ise, 1998 yılında Stock Flight Systems tarafından, CAN üzerine inşa edilerek, havacılığın gerçek zamanlılık, hata toleransı ve birlikte çalışabilirlik gibi özel gereksinimlerine cevap verebilecek şekilde geliştirilmiş modüler ve esnek yapısıyla dikkat çeken bir veri iletim protokolüdür. Bu çalışmada havacılık sektöründe kullanılan CAN tabanlı CANaerospace protokolü detaylı olarak incelenmiş, bu protokol kullanılarak LabVIEW programı ortamında bir veri alışverişi uygulaması geliştirilmiştir. National Instruments firmasının NI USB 8473s donanımı aracılığıyla bilgisayar, CAN ağına bağlanmış ve CANaerospace protokolünden gelen mesajlar yazılım aracılığıyla ayrıştırılarak görsel olarak kullanıcıya sunulmuştur. Aynı zamanda kullanıcılar, gerekli alanlara veri girerek protokol formatına uygun mesajlar gönderebilmektedir. Bu sistem, CANaerospace protokolünün etkin bir şekilde anlaşılmasını sağlamakta, aynı zamanda aviyonik sistemlerin geliştirme ve test süreçlerinde kullanılabilecek pratik bir araç sunmaktadır. Geliştirilen program, protokol analizörü olarak işlev görmesinin yanı sıra eğitim ve prototipleme amacıyla da kullanılabilecek niteliktedir.

Bu çalışmada, özgün bir aerospike roket nozulu tasarlanmış ve performansı, geleneksel De Laval roket nozulu ile hem sayısal hem de deneysel olarak karşılaştırılmıştır. Roket motorlarında kullanılan nozüller, yanma odasında üretilen yüksek enerjili gazların kontrollü bir şekilde dışarı atılmasını sağlayarak itki üretiminde kritik rol oynamaktadır. Bu nedenle, bir nozulun geometrisi ve aerodinamik özellikleri, roketin genel verimliliği, yakıt tüketimi ve görev başarısı üzerinde doğrudan etkilidir. Roket motorlarında kullanılan nozul tipleri, görev türüne, atmosferik koşullara ve hedeflenen irtifa aralığına bağlı olarak değişiklik gösterebilir. En yaygın kullanılan nozul türleri arasında De Laval ve aerospike nozülleri yer almaktadır.De Laval nozülleri sabit geometrili ve belirli irtifa koşullarına göre optimize edilmiş tasarımlar sunarken, aerospike nozülleri değişken çevre basıncına uyum sağlayabilen yapıları sayesinde geniş bir irtifa aralığında yüksek aerodinamik verimliliği koruyabilmektedir. Bu özelliği nedeniyle aerospike nozülleri, özellikle Tek Aşamada Yörüngeye Ulaşım (SSTO) görevleri için avantajlı bir seçenek olarak değerlendirilmektedir. Aerospike nozulları, düşük irtifalarda çevresel basınca adapte olabilme yetenekleri sayesinde yakıt tasarrufu sağlayarak daha verimli bir itki üretimi gerçekleştirebilir.Çalışmada, hem aerospike hem de De Laval nozülleri, aynı yanma odası ve aynı yakıt koşulları altında karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Sayısal analizlerde ANSYS Fluent yazılımı kullanılarak nozüllerin basınç, sıcaklık ve hız dağılımları elde edilmiştir. Analizlerde kullanılan ağ yapıları, sınır koşulları ve türbülans modelleri dikkatlice seçilerek simülasyon doğruluğu artırılmıştır. Sayısal analiz sonuçları doğrultusunda, her iki nozulun performans eğilimleri değerlendirilmiş, ardından laboratuvar ortamında yapılan deneysel çalışmalarla bu sonuçlar doğrulanmıştır. Deneysel testlerde, itki kuvveti, gaz çıkış hızları ve sıcaklık ölçümleri gerçekleştirilmiş, elde edilen veriler sayısal sonuçlarla karşılaştırılmıştır.Çalışmanın özgün yönü, klasik nozul tasarımlarına alternatif olarak geliştirilen aerospike yapısının hem simülasyon hem de deney düzeyinde incelenmesi ve performansının somut verilerle ortaya konmasıdır.

Havalimanı pistleri, kritik ulaştırma altyapısının temel bileşenleri olup, deprem gibi doğal afetlere karşı yüksek dayanıklılık gerektiren yapılardır. Depremler, havalimanı pistleri gibi kritik ulaşım altyapılarında ciddi yapısal ve işlevsel hasarlara yol açabilmektedir. Bu çalışma, deprem etkisi altında havalimanı pistlerinde meydana gelen hasarların analizini ve mevcut iyileştirme yöntemlerinin değerlendirmesini sunmaktadır. Depremler, havalimanı pistlerinde çeşitli hasar türlerine neden olmaktadır. Deprem etkisiyle ortaya çıkan başlıca hasarlar; zemin sıvılaşması, oturma(oturma farklılıkları), çatlak oluşumu(pist yüzeyinde çatlaklar), yüzey deformasyonları ve yapısal bozulmalar, drenaj sistemlerinde bozulmalar, altyapı stabilizasyonunda kayıplar şeklinde gözlemlenmektedir. Özellikle alüvyonal zeminlerde inşa edilmiş pistler, yüksek sıvılaşma riski nedeniyle deprem esnasında büyük zarar görebilmektedir. Bu tür hasarlar, pistlerin hizmet dışı kalmasına ve acil müdahale süreçlerinde önemli gecikmelere neden olabilmektedir. Özellikle yüksek magnitüdlü depremler sonrasında pistin operasyonel kapasitesinin ciddi şekilde etkilendiği gözlemlenmektedir. Deprem öncesi ve sonrası zemin açısından alınabilecek önlemler ve çeşitli güçlendirme-iyileştirme yöntemleri bulunmaktadır. Bunlar dinamik kompaksiyon ve vibro kompaksiyon,çimento enjeksiyonu (Jet Grouting) ve kimyasal enjeksiyon(permeation grouting) olmak üzere enjeksiyon tabanlı yöntemler, kum kazıkları ve dikey drenajlar, jet kazıklar ve mini kazıklar, zemine kireç, çimento, uçucu kül gibi katkıları karıştırarak yapılan mekanik stabilizasyon, geosentetik donatılarla zeminin takviyesi, biyolojik stabilizasyon, şok dalgası ile sıkıştırma gibi yöntemler, statik basınçlı sıkıştırma(CPG), derin karıştırma(DSM) olarak sıralanabilir. İyileştirme yöntemleri açısından, mevcut yaklaşımlar hem proaktif hem de reaktif stratileri içermektedir. Proaktif yöntemler arasında sismik tasarım kriterlerinin geliştirilmesi, zemin iyileştirme teknikleri ve esnek pist yapı sistemleri bulunmaktadır. Reaktif yöntemler ise hızlı hasar değerlendirme protokolleri, acil onarım teknikleri ve kapsamlı rehabilitasyon programlarını kapsamaktadır. Çalışmanın bulguları, havalimanı pistlerinin deprem dayanıklılığını artırmak için entegre bir yaklaşımın gerekliliğini vurgulamaktadır. Bu yaklaşım, tasarım aşamasından başlayarak, düzenli bakım ve güçlendirme çalışmalarını içeren kapsamlı bir risk yönetimi stratejisini gerektirmektedir. Literatür taraması ve geçmiş depremlerden elde edilen saha gözlemleri doğrultusunda, uygun iyileştirme yöntemlerinin uygulanmasının pist yapılarının sismik performansını önemli ölçüde artırdığı sonucuna varılmıştır.

Bu çalışma, yolcu uçaklarında güvenilir internet erişimi sağlamak amacıyla geliştirilen 2×2 Ka-Bant (18–21 GHz) faz dizinli mikroşerit antenin tasarımını, simülasyonunu ve performans değerlendirmesini kapsamaktadır. Özellikle uydu haberleşmesine dayalı yüksek hızlı kablosuz bağlantı ihtiyacının artmasıyla birlikte, anten sistemlerinin kompakt, hafif ve aerodinamik yapıya sahip olması; aynı zamanda elektromanyetik açıdan güçlü performans sunması zorunlu hale gelmiştir. Bu doğrultuda geliştirilen anten, hızlı hareket eden hava platformları için optimize edilmiş olup, düşük profilli yapısıyla uçak gövdesine entegre edilebilmekte ve aerodinamik direnci artırmadan görev yapabilmektedir. Anten tasarımı, tam dalga elektromanyetik simülasyonlar gerçekleştiren Ansys HFSS yazılımı kullanılarak yapılmıştır. Geri dönüş kaybı (S11), kazanç, bant genişliği ve radyasyon desenleri gibi temel parametreler detaylı biçimde analiz edilmiştir. Simülasyon sonuçlarına göre, antenin merkez frekanstaki geri dönüş kaybı –32,47 dB olup, bu değer mükemmel empedans uyumu göstermektedir. 2,36 GHz’lik bant genişliği ile Ka-Bant aşağı bağlantı frekans aralığı başarıyla kapsamaktadır. Maksimum kazanç ise 14,90 dBi olarak elde edilmiş olup, bu değer yüksek yönlülük ve odaklanmış radyasyon paterni ile uydu bağlantılarında kararlılığı desteklemektedir. Antenin ayrıca düşük yan lob seviyelerine sahip olması, parazitlerin azaltılmasına ve sinyal doğruluğunun artırılmasına katkı sağlamaktadır. Ayrıca, antenin uydu haberleşme senaryolarındaki uygunluğunu değerlendirmek amacıyla ayrıntılı bir link bütçesi analizi gerçekleştirilmiştir. Eb/N₀ oranı 13,60 dB, sistem bağlantı marjı ise 0,55 dB olarak hesaplanmıştır. Bu değerler, antenin zorlu atmosfer koşullarında dahi yeterli sinyal kalitesi ve güvenilir veri iletimi sağlayabileceğini göstermektedir. Sonuç olarak, geliştirilen 2×2 faz dizinli mikroşerit anten; üstün elektriksel performansı, kompakt yapısı, yüksek yönlülüğü, düşük parazit seviyesi ve aerodinamik uyumluluğu sayesinde, ticari havacılıkta Ka-Bant uydu haberleşmesine dayalı internet hizmetleri için etkili, güvenilir ve uygulanabilir bir çözüm sunmaktadır.

Bu çalışma, Agusta A119 helikopterinde kullanılan PT6B-37A turboşaft motorunun farklı irtifa koşullarındaki enerji ve ekserji temelli performans analizini kapsamlı bir şekilde sunmaktadır. İnceleme, Uluslararası Standart Atmosfer (ISA) koşulları altında, 0 m, 300 m, 600 m ve 900 m irtifalarda motor davranışının değerlendirilmesine odaklanmaktadır. Çalışmanın temel amacı, motorun termodinamik performansını analiz ederek irtifa değişiminin verimlilik ve tersinmezlik üzerindeki etkilerini ortaya koymaktır. Bu kapsamda hibrit bir modelleme yöntemi izlenmiştir: Motorun tasarım noktası verileri GasTurb 14 yazılımı ile simüle edilmiş, ardından MATLAB tabanlı özel bir analiz kodu aracılığıyla her irtifada enerji ve ekserji parametreleri hesaplanmıştır. Ayrıca, bileşen düzeyinde (kompresör, yanma odası, türbin, egzoz) ayrıntılı analizler gerçekleştirilmiştir. Analiz sonuçlarına göre, deniz seviyesinde motorun şaft gücü 712,3 kW, genel enerji verimliliği ise %26,24 olarak belirlenmiştir. Artan irtifa ile birlikte şaft gücü ve termal verimlilikte %9’a varan düşüşler gözlemlenirken, özgül yakıt tüketimi ve ekserji yıkımı artış göstermiştir. Özellikle yanma odası ve egzoz sisteminin atmosferik değişimlere yüksek derecede duyarlı olduğu ve ekserji kayıplarının temel kaynaklarını oluşturduğu tespit edilmiştir. Yanma odasında meydana gelen kimyasal tersinmezlikler, yüksek alev sıcaklığına bağlı entropi üretimi ve basınç kayıpları, sistemin genel verimliliğini sınırlayan ana faktörler arasında yer almıştır. Ayrıca, çevresel parametreler kapsamında değerlendirilen NOx emisyonlarının, artan irtifa ile birlikte azaldığı belirlenmiştir. Bu durum, daha düşük yanma sıcaklıkları ve kısmi oksijen basıncındaki azalmayla ilişkilidir. Elde edilen bulgular, motor üreticileri, kullanıcıları ve araştırmacılar için önemli teknik veriler sağlamakta olup; irtifaya duyarlı tasarım çözümleri, görev planlama stratejileri, yakıt optimizasyonu ve çevresel etki azaltımı açısından yol gösterici niteliktedir. Bu analiz aynı zamanda gelecekteki hibrit elektrikli helikopter platformları için referans niteliği taşıyabilecek parametre temelli tasarım kriterlerinin geliştirilmesine de katkı sağlayabilir.

Uzay aracının, özellikle uyduların yön kontrolü, görevin başarısını sağlamak için en kritik faktörlerden biridir. Uydular, yönlü antenlere sahip iletişim uyduları veya enerji verimliliğini en üst düzeye çıkarmak için hassas güneş paneli hizalamasına bağlı olanlar gibi operasyonel hedefleri nedeniyle uzayda sabit bir yönelimini korumak zorundadır. Uyduyu uzayda önceden belirlenmiş bir konumda sabit tutmak çok önemlidir. Bu sabit yönelimi korumak ve herhangi bir bozulmayı düzeltmek için yönelim kontrol sistemleri kullanılır. Bu tür sistemlerin dinamiği Newton'un İkinci Yasası kullanılarak tanımlanabilir ve bu da x, y ve z eksenleri etrafındaki hareket için bir dizi doğrusal olmayan denklemle sonuçlanır. Doğrusal olmamaları nedeniyle, bu denklemler transfer fonksiyonlarına dayalı klasik kontrol yöntemleri kullanılarak doğrudan analiz edilemez. PID (Oransal – İntegral - Türev) kontrolcüleri kontrol sistemlerinde yaygın olarak kullanılır, ancak katsayılarının uygun şekilde ayarlanması gerekir. Reaksiyon tekerlekleri aracılığıyla uydu kontrolü için uygun bir PID katsayıları kümesi elde etmek için, doğrusal olmayan sistemin önce çalışma noktasına yakın bir değer etrafında doğrusal hale getirilmesi gerekir. Bu durum, doğrusal yaklaşımın istenen yönelim yakınındaki sistem dinamiklerini doğru bir şekilde temsil etmesini sağlar. Bu çalışma, reaksiyon tekerlekleri ve doğrusal hale getirilmiş sistem modeli kullanarak uydular için optimal PID tabanlı bir yönelim kontrol sistemi geliştirmeyi amaçlamaktadır. Bunun için, PID katsayıları doğrusal hale getirilmiş sistemden hesaplanarak orjinal doğrusal olmayan modele uygulanır. Bu hesaplama için önceden elde edilen doğrusal model ve eyleyici modelleri kullanılmaktadır. İstenen oturma zamanı ve aşım değerleri göz önünde buludurularak PID katsayıları hesaplanmaktadır. Hesaplanan PID değerleriyle çalıştırılan simülasyonlar, kontrolcünün düşük aşım ve minimum hata ile kararlı bir performans elde ettiğini göstermektedir. Sonuçlar, bu yöntemin verimli uzay aracı yönelim kontrolü için etkinliğini doğrulamaktadır.

Bu araştırma, hidrojenin havacılık sektöründe yaygınlaştırılmasına yönelik literatüre önemli katkılar sağlamayı ve sektörde çevre dostu alternatiflerin kullanımını artırmayı amaçlamaktadır. Bu derleme, havacılık sektöründe karbon salınımını azaltmayı ve çevre dostu, sürdürülebilir enerji kaynaklarına yönelmeye odaklanmıştır. Çalışmada, hidrojenin alternatif yakıt olarak kullanılması fikri üzerinde durulmuş ve yapılan araştırmalar sonucu hidrojen gazının, havacılık sektöründe kullanılan geleneksel Jet A-1 yakıtının yerine potansiyel bir alternatif olarak önerilmektedir. Bu doğrultuda, hidrojenin çeşitli depolama yöntemleri incelenmiş ve özellikle daha güvenli ve maliyet açısından uygun olan kriyojenik tanklar üzerine yoğunlaşılmıştır. Günümüzde uçaklar, fosil yakıtların kullanımından kaynaklanan yüksek karbon emisyonları nedeniyle çevreye önemli bir zarar vermektedir. Artan hava trafiği ve fosil yakıt bağımlılığı, küresel ısınma, iklim değişikliği ve çevre kirliliği gibi sorunları daha da derinleştirmektedir. Uçaklarda kullanılan mevcut yakıtların iklim üzerinde oluşturduğu bu olumsuz etkiler, dünya genelinde daha temiz ve sürdürülebilir alternatif yakıtların geliştirilmesine olan ihtiyacı gündeme getirmiştir. Araştırma, hidrojenle çalışan motorlar ve yakıt hücreli uçaklarla yapılan çalışmalar üzerinden hidrojenin havacılık sektöründeki kullanım potansiyelini incelemektedir. Bu yöntemle, hidrojenin performansı, verimliliği ve güvenliği değerlendirilecek, havacılıkta dönüşüm süreci için gerekli adımlar atılacaktır. Proje, hidrojenin havacılıkta kullanımını artırarak çevreye duyarlı bir dönüşüm sağlamayı hedeflerken, bunun yanı sıra havacılık sektörünün karbon emisyonlarını sıfıra indirgemek için inovatif çözümler sunmaktadır. Hidrojenin sıfır emisyonlu bir yakıt olması, havacılık sektöründe çevre dostu alternatiflerin kullanılmasının yaygınlaşmasını sağlayacak bir katkı sunmaktadır. Ayrıca, hidrojenle çalışan uçakların tasarımı ve bu uçaklarda kullanılacak sıvı hidrojen tanklarının özellikleri üzerine yapılan çalışmalar, gelecekteki uçak tasarımlarının çevresel etkilerini azaltma potansiyeli taşımaktadır. Bu çabalar, havacılık endüstrisinin geleceğinde temiz enerjiye geçişi hızlandıracak ve karbon emisyonlarını önemli ölçüde azaltacaktır.