İnsansız hava aracı tasarımı, imalatı ve tezgâh geliştirilmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında bir mini İHA'nın tasarım ve imalat aşamalarındaki problemlere çözümler geliştirilmiştir. Özellikle ticari olarak üretilen İHA'larda ileri teknoloji ürünü malzemeler kullanılmaktadır. Bunun sonucu olarak üretim maliyetleri ve süresi artmaktadır. Bu çalışmada öncelikli amaç düşük maliyetli bir İHA'yı kısa bir süre içinde üretmektir. Bu amaçla malzeme olarak polistren köpük kullanılmıştır. Hızlı ve kaliteli bir sonuç alabilmek için 4 eksenli CNC sıcak tel kesim tezgâhı tasarlanıp imal edilmiştir. Tezgâhta kullanılmak üzere gerekli olan G-kodlarını üreten bir yazılım geliştirilmiştir. Söz konusu yazılım farklı uç ve kök kanat profilleri ve oturma açıları için, farklı hücum ve firar kenarı ok açıları için, kübik spline ile 2000 noktaya enterpole edilmiş G-kodlarını otomatik olarak üreterek tezgâh ve polistren blok için imal edilebilirliğine dair raporlama da yapabilmektedir. Köpüğü kesmek için kullanılan sıcak telin gerginliğini sabit tutmak için kapalı çevrim çalışan bir sistem oluşturulmuştur. İHA'da kullanılan motorların seçilen pervane çapı ve hatve için itki testleri yapılmıştır. MotoCalc yazılımı ile batarya, motor, pervane, kanat alanı gibi parametreler kullanılarak eniyileme yapılmıştır. İmal edilen İHA'yı iple yere sabitleyerek uçurtma modunda uçurtmak için gerekli tasarım parametreleri belirlenmiştir. Multirotor modunda uçuş için gerekli kontrol sistemi seçilmiştir.

In this work, it is aimed to design and manufacture mini UAV. Especially on commercial UAVs high technology materials are used. Therefore the cost and the time for manufacturing is raised. This work's intent is to manufacture a mini UAV with low cost and as fast as possible. For this purpose, it was decided to use polystyrene as a body material. A 4-axes CNC hotwire cutting machine was designed to manufacture UAV parts fast and accurately. A software for generation of CNC G-codes is developed. This software automatically generates the g-codes for the machine tool with interpolated 2000 points using cubic spline technique for different tip and root wing profiles and pitch angles and for different sweep angles of leading and trailing edges. It also presents a report about the feasibility of the design for the machine tool and polystyrene block. A close loop control system is used in order to keep the wire tension within acceptable limits. Thrust tests of the motors to be used on UAV are conducted for selected propeller diameter and pitch values. By using a commercial software named MotoCalc, an optimization is achieved for parameters such as battery, motor, propeller, wing area. The design parameters for fixing the UAV by means of a string and flying in kite mode are calculated. The control system for multirotor mode is selected.