Hibrit (piston prop-elektrik) tahrikli hafif genel maksat helikopterin enerji ve çevresel etkilerinin matematiksel incelenmesi

Abstract

Fosil yakıtların giderek azalması ve fosil yakıt kullanımının olumsuz çevresel etkileri, sıfır emisyonlu ulaşım araçlarını gündeme getirmiştir. Sıfır emisyonlu hava araçlarının üretilmesi ve güvenle kullanılabilmesi için birçok çalışma yapılmaktadır. Mevcut teknolojideki batarya sistemleri ve yakıt hücresi sistemlerinde ilave ağırlık, maliyet, menzil, şarj süreleri gibi sorunlarla karşılaşılmaktadır. Bu bağlamda, hibrit tahrik sistemleri; elektrikli ve yakıt hücreli araçlara geçiş aşamasında önem kazanmıştır. Bu çalışmada; piston prop motor ve elektrik motoru kullanılan paralel hibrit hafif genel maksat helikopterin enerji ve çevresel etkileri incelenmiştir. En fazla gücün harcandığı kalkış fazı için farklı irtifalar ve farklı hibridizasyon dereceleri için yakıt tüketimi, CO2 üretimi; insan sağlığı; ekosistem kalitesi hesaplanarak değerlendirilmiştir. Hesaplamalar deniz seviyesinden 3000 m irtifaya kadar çeşitli irtifalar için yapılmıştır. 3000 m irtifada, hibridizasyon derecesinin %6 olduğu durumda yakıt tüketimi ve CO2 üretiminin en fazla %3.91 oranında azaldığı görülmüştür. Aynı irtifa ve hibridizasyon derecelerinde insan sağlığı ve ekosistem kalitesi sırasıyla %3.27 ve %2.92 oranında daha az etkilenmiştir.

The gradual decrease in the amount of fossil fuels on earth and the negative environmental effects of fossil fuel usage have brought the importance of zero emission transportation vehicles to the agenda. Various studies have discussed production and secure application of Zero Emission Aircrafts in the past. With current technology, existing battery and fuel cell systems have problems such as additional weight, cost, range, charging times. In this context, hybrid propulsion systems have gained importance in the transition stage to electrical and fuel cell vehicles. In this study, energy consumption and environmental effects were analyzed for parallel hybrid light utility helicopter with piston engine and electric motor. Fuel consumption, CO2 production, impact on human health and ecosystem quality were examined and evaluated for different altitudes and different hybridization factors for during take-off where the maximum power is needed. The calculations were made for various altitudes up to 3000 m above mean sea level. Fuel consumption and CO2 production decreased by 3.91% in the case of hybridization factor 6%, at an altitude of 3000 m. At the same altitude and same hybridization factor, impact on human health and ecosystem quality were determined to be less, drop of 3.27% and 2.92% respectively.