Kanat gövde tipindeki kompozit bir mini insansız hava aracının statik mukavemet analizi

Abstract

İnsansız Hava Araçlarına (İHA) yönelik talep ve çalışmalar tüm dünyada ve ülkemizde her geçen gün artmaktadır. Kullanım amacına uygun olarak, bu araçların verimliliği giderek artmaktadır. Gelişmelerin daha da ilerlemesi için birçok ülke hâlâ insansız hava aracı üzerine birçok araştırma ve çalışma yapmayı sürdürmektedir. Bu çalışmada ilk önce gerekli literatür araştırmaları yapılmış ve bu doğrultuda modellenecek olan kanat gövde tipindeki İHA'nın boyutu ve özellikleri belirlenmiştir. Polistiren Köpük malzemeden yapılan kanat gövde tipindeki bir İHA statik analizleri yapılmak üzere sonlu elemanlar metodu ile çalışan ANSYS Workbench programına aktarılmıştır. İHA modelimiz epoksi karbon UD, epoksi E cam UD ve epoksi S cam UD olmak üzere 3 farklı kompozit malzeme ile kaplanmıştır. Kaplanan malzeme kalınlıkları 0,23 mm ile 0,30 mm'dir ve 50 g ile 100 g gibi yüksek g değerleri uygulanarak analizler gerçekleştirilmiştir. Analizlerde; model üzerindeki gerilmeler, güvenlik faktörü ve kaplanan kompozit malzemelerin üzerinde oluşan gerilmeler ile hasar kriteri incelenmiştir. Elde edilen verilerde kaplanan kompozit malzemelerin, yüksek g değerlerinde yapılan analizlerinde mukavemetinin tek katlı kaplamada bile yeterince yüksek olduğu gösterilmiştir. Bu çalışmada aerodinamik kuvvetler ihmal edilmiştir. İHA yatay uçuşta kendi ağırlığını taşırken 1 g'lik taşıma kuvvetine maruz kalır, biz 50 g ve 100 g'de analizler yaptığımız için sonuçların çok aşırı manevra veya sert iniş durumundaki yüklemelere karşılık geldiği kabul edilebilir.Demand and studies for Unmanned Aerial Vehicles (UAV) are increasing day by day all over the world and in our country. In accordance with the intended use, the efficiency of these tools is gradually increasing. In order to further progress, many countries still continue to conduct many researches and studies on unmanned aerial vehicles. In this study, firstly, the necessary literature research was carried out and the size and characteristics of the wing body type UAV to be modeled in this direction were determined. A wing body type UAV made of Polysyrene Foam material was transferred to the ANSYS Workbench program, which works with the finite element method, for static analysis. Our UAV model is covered with 3 different composite materials: Epoksi Karbon UD, Epoksi E cam UD and Epoksi S cam UD. The thickness of the coated material is between 0,23 mm and 0,30 mm, and analyses were carried out by applying high g values such as 50 g and 100 g. In analysis; The stresses on the model, the safety factor and the stresses on the coated composite materials and the damage criterion were examined. In the analysis of the coated composite material at high g values in the obtained data, it has been shown that the strength is high enough even in a single layer coating. In this study, aerodynamic forces are neglected. While lift its own weight in horizontal flight, the UAV is exposed to a lift force of 1 g. Since we perform analyses at 50 g and 100 g, it can be accepted that the results correspond to loads in extreme maneuvering or hard landing situations.