detay tasar1m raporu

YESEVİ KOCATÜRK 1

1. GENEL ÖZET Yesevi Kocatürk takımı olarak ürettiğimiz İHA’mız üstten kanatlı, konvansiyonel kuyruk

yapısına sahip, elektrik motoru ile tahrik edilen önden çekişli katlanır pervaneli; elden atmalı

ve gövde üstüne (belly landing) iniş yapabilen; otonom kalkış, seyrüsefer, yük bırakma ve

yine otonom olarak iniş kabiliyetine sahiptir. Boyutsal parametrelerine bakacak olursak

kanat açıklığı 125 cm, veter uzunluğu 24 cm, gövde uzunluğu 105 cm ve boş ağırlığı

(yüksüz) 1392 gramdır. Aracımızın maksimum uçuş süresi 4 dakikadır. Aracımız verilen

görev kapsamında bir adet 330 ml’lik şişeyi gövde içerisinde taşıyarak istenilen hedefe

paraşüt ile bırakabilmektedir. İmalat için kullandığımız malzemeler depron köpük, 3D yazıcı

çıktısı, karbonfiber, cam elyaf ve epoksi (H285-L285) reçinedir. İHA’mız hakkında daha

detaylı bilgiler ilerleyen bölümlerde paylaşılacaktır.

1.1. Tasarım Süreci Bu yıl tasarladığımız ve imal ettiğimiz İHA’mızda genel planımız, geçen yıl imal ettiğimiz

uçağımıza göre daha hafif ve daha dayanıklı bir ürün ortaya çıkarmaktı. Çünkü bir önceki

yılda yapmış olduğumuz aracımızın depron köpükten imal ettiğimiz için dayanıklılık

açısından ciddi problemlerimiz vardı. Bu sorunu çözmek için ise yaptığımız araştırmalar

neticesinde kompozit malzeme kullanmaya karar verdik. Kompozit malzemeye daha net

şekil verebilmek için ise okulumuz bünyesine kazandırdığımız 3D yazıcı ile tasarladığımız

gövdenin kalıbını basarak bu kalıbın içerisine el sermesi yöntemi ile gövde üretimini

tamamladık.

Yine yatay, dikey stablize, elevatör ve rudder için depron köpüğü cam elyaf ile kapladık ve

bu elemanları birleştirmek için 3D çıktısı kullandık.

Kanat üretiminde ise önceden imal ettiğimiz kanat kalıbını kullanarak depron köpüğün

içerisine montaj köpüğü doldurarak kanadı ürettik. Bunun yanında hassas bölgeleri daha

mukavemetli imal edebilmek için cam elyaf kullandık.

Bunun yanında uçağımızın tasarımını önemli ölçüde etkileyen bir diğer farklılık ise yükün

birinci görev esnasında da uçak üzerinde bulunmasıdır. Buradan hareketle aracımızın

tasarımını yaparken iki farklı sonuca vardık. İlk olarak yükü aracın dışında taşıyacak bir

tasarımdı. İkinci tasarımda ise yük aracın içerisinde taşınacak bir tasarım geliştirebilirdik.

YESEVİ KOCATÜRK 2

İlk tasarımın en büyük kısıtlaması yük aracın dışında taşınacağı için araca iniş takımı

eklenmesi gerekliliğiydi. Çünkü birini görev yüklü uçulacağı için yükün iniş esnasında zarar

görmemesi için gövde altında taşınan bir yük için iniş takımı zorunlu olduğu sonucuna

vardık. Bu durumda da iniş takımından dolayı uçağın ağırlığı daha fazla olacaktı. Bu

yüzden tasarımımızı belirlerken yükü ve paraşüt mekanizmasını gövde içerisinde taşımaya

karar verdik

1.2. Temel Görev Gereksinimleri ve Tasarım Özellikleri Genel İHA tasarımımızda aracımızın minimum ağırlıkta olmasını hedeflediğimiz için bunu

yük bırakma mekanizması için de uygulamayı planlıyoruz. Aracımıza yükü taşımak ve

bırakmak için ekstra bir yapı (kafes, konteynır vb.) taşımak yerine İHA’mızın gövdesini hem

yükü sarsıntı olmadan taşıyacak şekilde hem de yükü emniyetle bırakacak şekilde

tasarladık. Bu yıl yapılacak olan yarışma kurallarını incelediğimizde geçen yıldan farklı

olarak taşınacak yükün boyutları, ağırlığı ve hasar görmeden yere düşmesi gerektiği ortaya

çıkmaktadır. Yaptığımız tasarım toplantılarında yükün gövde içinde taşınmasıyla iniş

takımına ihtiyaç duyulmayacağı için uçağın daha hafif olacağı ve düz uçuş için daha az

itkiye ihtiyaç duyacağı sonucuna vardık. Böylece görev mekanizmamızı yükü aracımızın

içinde taşıyacak şekilde tasarladık. Yaptığımız tasarımda şişe ve paraşüt gövde içerisinde

taşınacak, gövde altına yerleştirilmiş bir kapak uçuş esnasında şişeyi tutacaktır. Kapağın

kapalı kalması için ise bir lastik kullanılacaktır. Kapak atış anında bir ucu servoya bağlı

lastik servonun aktive edilmesiyle serbest kalacak ve kapak şişenin ağırlığı ile açılacaktır.

Şişe uçaktan ayrıldıktan sonra kapak uçağın ileri hareket ile kapanacak ve mıknatıslar

sayesinde kalan uçuş süresi ve iniş anında kapalı konumda kalabilecektir.

1.3. Sistem Performans Özellikleri Aracımızın maksimum kalkış ağırlığı 1800 gramdır. Birinci ve ikinci görev için aracımızın

kalkış ağırlığı (yüklü görev ağırlığı) 1742 gramdır. Görevde kullanacağımız batarya ile

aracımızın maksimum uçuş süresi yaklaşık 3 dakikadır. Yük taşıma kapasitesi 400 gramdır.

YESEVİ KOCATÜRK 3

Hesaplamalarımızda araç daha fazla yük taşıyabilmesine rağmen biz takım olarak sadece

yarışmada kullanacağımız yük ile uçuş testlerimizi yaptık ve emniyet açısından daha fazla

yükle uçuş testi yapmadık.

Daha hafif araç tasarlamak için tasarımımıza iniş takımı eklemediğimiz için uçağın kalkışını

elden atma şeklinde yapacağız. Bütün görevleri maksimum puan alabilmek için otonom

olarak gerçekleştireceğiz. Uçak imalatımızda ağırlıklı olarak kompozit malzeme kullandık.

2. YÖNETİM ÖZETİ

2.1. Takım Organizasyonu

Takım Kaptanı (kırmızı), danışmanın (siyah) verdiği önerileri de dikkate alarak takımın

tasarım, satın alma, raporlama ve idari işlerde genel koordinasyonunu sağlar. Pilot

(turkuaz) çizim, üretim ve test aşamalarında takım üyelerinin (koyu mavi) çalışmalarını

takip eder ve denetler. Kırmızı ve turkuaz renkler geçen yıl yapılan yarışmada bulunan

arkadaşlarımızdır.

YESEVİ KOCATÜRK 4

2.2. Zaman Akış Çizelgesi Planlanan Zaman akış çizelgesi aşağıda verilmiştir.

YESEVİ KOCATÜRK 5

İş akış çizelgesini 4 ana iş paketine göre planladık. Tasarım süreci, üretim süreci, test

süreci ve proje yönetimi belirlenen ana iş paketleridir. Ana iş paketlerinin altında ise alt iş

paketleri belirtilmiştir. Üretim aşaması itki (motor) test tezgâhı üretimi ile başlayacak

prototip uçakların üretimi ile devam edecektir. Geçen yılki tecrübemizden ilk prototipimizi 5

hafta içerisinde, sonraki prototiplerimizin her birini 3’er haftada tamamlamayı öngörüyoruz.

3. DETAY TASARIM Yesevi Kocatürk takımı olarak İHA’mızın bütün tasarımlarını ve montaj tekniklerini

yaptığımız araştırmalar sonucunda kendimiz belirledik. Burada İHA’mızın tasarımının

özgün olmasının yanında prototip imalat sürecinde de anlattığımız gibi üretimimiz de

tamamen özgündür. Tasarım sürecinde kalıbın çizim ve üretilmesinden kuyruğun çizim ve

üretilmesine kadar geçen bütün süreç takımımız tarafından gerçekleştirilirmiştir.

3.1. Tasarımın Boyutsal Parametreleri Aşağıdaki tablolarda aracımızın komponentlerinin her birinin ağırlıkları ve toplam parça

ağırlıkları verilmiştir. İkinci tabloda ise parçaların her birinin uçak en önünden olan X, Y ve

Z eksenlerine olan uzaklıklar verilmiştir. Uçağın detaylı boyutlandırmaları tekrardan

kaçınmak için ve sayfa sınırlamasından dolayı Teknik Çizimler bölümünde paylaşılmıştır.

YESEVİ KOCATÜRK 6

3.2. Tasarımın Yapısal Özellikleri

3.2.1. Gövde, Mekanik Sistemler Yesevi Kocatürk takımı olarak hava aracımızı tasarlarken gövde içerisinde taşıdığımız yük

ve elektronik ekipmanları belirledikten ve boyutlarını bulduktan sonra öncelikle gövde

tasarımımızı yaptık. Bu tasarımı yaparken dikkat ettiğimiz husus gövdenin yeterince iç

hacme sahip olması ve aerodinamik bir tasarım olmasıydı. Geçen yıl yarışma için

tasarladığımız uçakta en büyük sıkıntımız elektronik ekipmanlar için yeteri kadar alan

bulunmamasıydı. Bu yüzden bu yılki tasarımda buna daha da dikkat ettik.

YESEVİ KOCATÜRK 7

Boyutlarını belirlediğimiz otopilot, batarya, ESC, servolar, akım kesici, sigorta, alıcı,

telemetri, motor, pervane gibi elemanlara şişe ve paraşüt eklemesi de yaparak bir gövde

tasarımı yaptık. Yaptığımız gövde tasarımında daha sonra kuyruk ve kanat montajını

şekillerini ve yerlerini belirledik.

Tasarımımızda öncelikle üstten kanat tercih ettik. TÜBİTAK’ın geçen yıllarda yaptığı eğitim

programlarını youtube üzerinden izlediğimizde üstten kanadın aerodinamik açıdan daha

stabil ve kararlı olduğundan dolayı buna karar verdik.

Kanadımızı tasarlarken öncelikle imalat kolaylığı olması açısından kanat kökü ve kanat

ucundaki veter boyunu eşit olarak tasarladık. Herhangi bir ok akısı vermemeye karar

verdik. Böylece kanat boyunca eşit veter uzunluğuna sahip ok açısı olmayan bir kanat

ortaya çıktı.

Kuyruk seçimi olarak ise konvansiyonel kuyruk tercih ettik. Bu sayede hem stabil bir uçuş

elde edebileceğiz hem de imal ederken imalat hataları olma olasılığı azalacaktır. Örneğin

bir V kuyruk üretiminde açıların birbirine eşit bir şekilde ayarlanması gerekli teçhizatlar

olmadan zordur. Bu da uçuşun kararlılığını etkilemektedir.

Bunun tanında 3D yazıcıdan tasarlayıp çıktısını aldığınız kuyruk yuvası sayesinde imalat

hataları en aza indirilecektir.

YESEVİ KOCATÜRK 8

Kanat ve kuyruğun gövdeye bağlantıları prototip üretim aşamasında detaylı olarak

anlatılmıştır.

3.2.2. Aerodinamik Özellikler Yaptığımız görev analizleri neticesinde aracımız için en uygun kanat profilinin MH45

olduğuna karar verdik. Burada MH45 profilini XFLR5 programında değişik hücum

açılarında analizi gerçekleştirdik. Yaptığımız analiz grafiklerini aşağıdaki grafiklerde

paylaştık. Analizimizi 300.000 Reynold sayısı ve 0,05 Mach değerlinde gerçekleştirdik.

Yine XFLR5 programında çizdiğimiz kanat için bir analiz gerçekleştirdik. Bu analizde

kanadın ürettiği taşıma, induced drag gibi parapetleri çekerek tasarımımıza optimizasyon

çalışmaları gerçekleştirdik. Burada belirlediğimiz bir tasarım iyileştirmesini yarışma

uçağımızı imal ederken kullanacağız. İncelediğimiz analiz çalışmalarında kanat uçlarının

veter uzunluğunu kısalttığımız zaman oluşan drag azalmaktadır. Bu tasarım iyileştirmesini

de yaptığımız zaman aracımızın oluşturduğu toplam sürükleme kuvveti azalacaktır.

Aşağıdaki resimde yeşil renkli çizgiler kanadın oluşturduğu taşıma kuvvetini mor renkli

çizgiler ise yine kanadın oluşturduğu induced dragı göstermektedir.

YESEVİ KOCATÜRK 9

Uçuş testleri esnasında gerçekleştirdiğimiz bir diğer analiz ise otopilota uçağı daha iyi

tanıtma açısından PID değerlerinin uçağa özgü olarak değiştirilmesidir. Bilindiği üzere

otopilot yazılımlarında genellikle default olarak gelen PID değerleri vardır. Bunlar bütün

hava araçlarının emniyetli uçuşu için kabul gören değerler olsa de aracın daha stabil

uçması ve verilen rotayı daha iyi takip edebilmesi için bu PID değerlerinin değiştirilmesi

gerekmektedir. Biz test uçuşlarımızın birinde aracımızı AUTOTUNE modunda uçurduk. Bu

modda uçağımızı roll ekseni etrafında 20 sola 20 sağa olacak şekilde tam stick kumandası

verdik. Bu durumda otopilot her 10 saniyede bir PID değerlini kaydetti. Daha sonra aynı

durumu pitch ekseni içinde gerçekleştirdik. Burada da 20 tam burun aşağı kumandası ve

20 tam burun yukarı kumandası vererek PID değerlimizi güncelledik. Aşağıda verdiğimiz

sol taraftaki PID değerleri default gelen değerler olup soldaki PID değerleri ise AUTOTUNE

modundan sonra sistemin kaydettiği PID değerleridir.

YESEVİ KOCATÜRK 10

3.2.3. Görev Mekanizması Sistemi Kavramsal tasarım raporunda yükümüzü gövde dışında taşımaya karar vermiştik fakat

birinci görevin de yüklü uçulacağını göz önünde bulundurduğumuzda uçağımız için bir iniş

takımına ihtiyaç kaçınılmaz olacak ve uçağımızın ağırlığını arttıracaktı ve yükü paraşütle

bırakacağımız için paraşütün iniş takımına takıl ihtimali vardı. Bu yüzden detay tasarım

raporunda yükümüzü gövde içerisinde taşımayı ve uçağımıza iniş takımı eklememeye

karar verdik. Böylece hem uçağımız daha hafif olacak hem de paraşütün iniş takımına

takılma ihtimali ortadan kalkacaktır.

Yeni görev mekanizmasını tasarlarken ilk olarak şişenin hedefe zarar görmeden düşmesi

gerektiğini biliyorduk ve bunun için bir dizi test yaptık. Yaptığımız testlerde şişeyi 3,5 metre

yükseklikten serbest düşmeye bıraktığımızda şişenin patlamadığını ama bu yükseklikten

daha fazla bir yükseklikte şişenin hem patladığını hem de sektiğini tespit ettik. Bizim de

uçuş irtifamız minimum 5 metre olduğu için şişeyi paraşütle bırakmaya karar verdik.

Böylece hem paraşütü hem de şişeyi gövde içerisinde taşımamız gerekti. Bu yüzden gövde

tasarımımızı şişe ve paraşütü baz alarak gerçekleştirdik.

Yük bırakma düzeneğimizi incelediğimizde yük bırakma mekanizmamız gövde yanında bir

adet servo, gövdenin bir tarafına bağlı bir adet kalın lastik, gövde altında öne doğru açılan

bir adet kapak ve yük bırakıldıktan sonra kapağı kapalı tutacak 4 adet neodyum

mıknatıstan oluşmaktadır. Çalışma prensibi ise yükü bırakmak için servo aktif edilecek, bir

ucu servo koluna bağlı lastik serbest kalacak ve kapak açılarak yük ve paraşüt

bırakılacaktır. Uçağın ileri doğru hareketinden dolayı kapak tekrar kapalı konumuna

gelecektir. Fakat iniş esnasında uçağın düşük süratinden dolayı kapağın tekrar açılarak

inişi etkilemesini önlemek için kapağın firar kenarına neodyum mıknatıslar yerleştirdik.

Gövdede bu mıknatıslara karşılık gelecek mıknatıslarla birlikte oluşan çekme kuvvetiyle

kapağımız iniş esnasında ve düşük süratlerde de kapalı konumda kalabilecektir.


Görevi otonom gerçekleştireceğimiz için öncelikle Missin Plannerdan bağladığımız

servonun fonkisyonunu DISABLE seçtik böylelikle servo otonom olarak kontrol edilebildi.

Daha sonra aynı servonun minimum ve maksimum PWM değerleri yine Mission Planner

vasıtasıyla tespit ettikten sonra görev koordinatları çizilirken yük bırakma servosu için

DO_SET_SERVO komutunu aktif hale getirdik. Daha sonra ilgili servo numarasını seçtik

ve belirlediğimiz koordinatlara gelince servonun PWM değerini belirlediğimiz maksimum

PWM değeri yazdık. Bu şekilde yaptığımız uçuş testleri esnasında otonom olarak

istediğimiz koordinatlarda şişemizi bırakabildik.

3.2.4. Elektrik Elektronik Kontrol ve Güç Sistem Entegrasyonu

Aracımızda kullanacağımız elektronik elemanların bağlantı şeması gösterilmiştir. Geçen yıl

edindiğimiz tecrübelerle birlikte bu yıl alıcımızı ve telemetrimizi daha küçük boyutlarda

kullanmaya karar verdik. 3DR Mini Telemetri hava modülü yaklaşık 3,5 gram ve Flysky FS-

A8S mini PPM alıcısı 1.2 gramdır. Uçuş kontrol kartı olarak ise MATEK SYS F765 WING

sistemini hem küçük olması hem de sabit kanat İHA’lar için daha uygun olmasından dolayı

tercih ettik.

Geçen yıl yaşadığımız sorunlardan bir tanesi de GPS’in compasının diğer elektronik

ekipmanlardan oldukça fazla etkilenmesiydi. Bu sorunu çözmek için GPS’i manyetik

alandan en az şekilde etkilenecek yer olarak sol kanat üstünü tercih ettik. Böylece

70 mm


compass, manyetik alandan daha az etkileyecek ve otonom uçuşta noktalar arası

seyrüseferin doğruluğu daha da artacaktır.

Aracımızda uçuş kontrol yüzeyleri için dört adet, yük bırakma mekanizması için ise bir tane

olmak üzere toplam beş adet servo kullanmayı planlıyoruz. Yine geçen yılki yarışmada

plastik dişli servo kullandığımızdan servo arızasına çok sık maruz kaldık. Bu yüzden bu

yılki yarışmada metal dişli servo kullanmaya karar verdik. Daha stabil bir uçuş için

aracımıza bir adet pito tüpü entegre edeceğiz

3.3. Uçuş Performans Parametreleri

Model uçakların performans hesabında kullanılan temel etmen ağırlık başına düşen güç

(watt)’tır. Literatür taraması yaptığımızda elde ettiğimiz sonuç uçaktan beklenen

performansa göre pound (0.45kg) başına düşen güç miktarı değişmektedir. Genelde bu

değer 50 Watt/pound ile 250 Watt/pound arasında değişmektedir. Yarışmadan istediğimiz

puanı alabilmek için Watt/pound değeri olarak 180 seçtik.

Aracımızın yüklü ağırlığı 1800 gram (3,96 watt) olarak kabul edersek ihtiyacımız olan güç

değeri 3,96x180 = 712,8 watt çıkmaktadır. Tabi elektrikle çalışan cihazlarda %100 verim

mümkün olmadığı için bulduğumuz değer bizim net ihtiyacımız olan güçtür. Batarya,

pervane, kablolarda bir miktar verim kaybı kaçınılmazdır ve bu kaybı da yaklaşık %15

olarak kabul edebiliriz. Buradan verim kaybını da hesapladığımız zaman gerekli olan güç

miktarı 838,58 watt çıkmaktadır.

Bu güç miktarını belirledikten sonra aracımız için uygun pervane ve motoru seçecek

olursak yaptığımız araştırmalarda Sunnysky x2820 1100kv motorunun 11x6 pervaneyle

birlikte 880 watt güç üretebildiğini tespit ettik ve bu motor pervane kombinasyonunu

kullanmaya karar verdik. Motorumuz test verilerini incelediğimizde bu güç değerini 60A

akım ile verebildiğini gördük. Yani bataryamızın 60A akım verebilecek tipte seçmemiz

gerekmektedir.

Pil kapasite hesabı için geçen seneki yarışma verilerini kullandığımızda sabit kanat parkuru

en kısa zamanda tamamlayan araç 38 sn’de uçmuştur. Bunu yukarıya yuvarlayıp 1

dakikada bir görevi tamamladığımızı düşünürsek ve motorumuz için gerekli akım değeri

60A olduğuna göre gerekli olan batarya kapasitemiz aşağıdaki formülden, 1250 mah

çıkmaktadır.

𝑡(𝑑𝑘) = . /

Ç 𝑥60

Piyasada buna en yakın olarak hızlı temin edebileceğimiz pil 1500 mah 75C olduğundan

bu pili temin ettik.


Bunun için ise batarya kapasitesini ve C değerini kullanacağız. Motor test tezgahımızda

iki tip bataryayı aynı motor pervane kombinasyonuyla denedik. 2200 mah 30C ve 1500

mah 75C bataryaları ile testleri gerçekleştirdik. Birinci bataryanın maksimum verebileceği

akım 2,2 X 30 = 66A’dir. İkinci bataryanın verebileceği maksimum akım 1,5 X 75 = 112,5

A çıkmaktadır. Fakat ilk bataryamızı test ettiğimizde tam takatte 7 sn sonra motorda ciddi

itki kaybı meydana gelmekteydi. İkinci bataryada böyle bir durumla karşılaşmadığımız için

1500 mah 75C’lik bataryayı kullanmayı tercih ettik.

Son olarak performans sistemi için bir ESC tercih etmemiz gerekiyordu. Maksimum

çekebileceğimiz akım 60A olduğu için buna uygun olarak Skywalker 60A’lik ESC’yi tercih

ettik. Bu ESC ile anlık olarak 80 A’lık akım emniyetli bir şekilde geçebilmektedir.

3.4. Hava Aracı Maliyet Dağılımı

Hava aracı maliyet tablomuzu oluştururken sadece İHA’mızı üretirken ne kadar harcama

yaptığımızı bulmak için oluşturmadık. Biz bu tabloyu takımımız adına malzeme tedarik

zincirimizi takip ederken de kullanmak istedik. Exellde hazırladığımız canlı tabloda

siparişini verdiğimiz her bir ürünü hangi siteden verdiğimizi, sipariş verme tarihi, ürün

ücretini, kargoya ne kadar harcadığımızı, eğer pazarlık yaptıysak ne kadar indirim elde

ettiğimizi, yurtdışı alımlarda verdiğimiz vergi ücretini, faturayı alıp almadığımızı ve ürünün

elimize geçip geçmediğini de işledik. Tablo genelinde yaptığımız toplam harcamayı,

elimizde kalan toplam ücreti her bir ürünün işlenmesinden sonra görebilmemiz için formül

oluşturarak tablo sonuna ekledik. Örneğin elime geçen her ürünü ‘’Ürün Geldi mi?’’

sütununu yeşile çevirerek, gelmeyen ürünler için hücreyi kırmızıya boyayarak daha hızlı bir

şekilde takibini gerçekleştirdik. Hazırladığımız bu tabloyu takımca kurduğumuz

Google/Drive üzerinden paylaşarak diğer takım üyelerinin erişimine açtık.

ÜRÜN ADET SATIN ALINAN YER/TARİH

ÜRÜN ÜCRETİ KARGO VERGİ İNDİRİM TOPLAM FATURA ÜRÜN

GELDİ Mİ FİLAMENT 2 N11 139 0 0 0 278 EVET +

MOTOR 3 Aliexpress/ (17.05) 209,21 109,86 45 17,66 764,83 EVET + BATARYA 3 F1Depo / (17.05) 273,05 0 0 0 819,15 EVET +

SKYWALKER ESC 60A 2 N11 Yurtdışı (17.05) 179,9 0 0 0 359,8 EVET +

SERVO 10 Hepsiburada/ (12.05) 16,05 9,99 0 0 170,49 EVET + UÇUŞ KONTROL

KARTI 1 Aliexpress/ (27.05) 608,89 18,47 37 0 664,36 EVET + ALICI 1 Aliexpress/ (27.05) 97,3 33,58 0 0 130,88 EVET + GPS 2 Aliexpress/ (27.05) 384,42 16,35 0 9,29 775,9 EVET +

TELEMETRY 2 Aliexpress/ (16.06) 134,15 43,1 15 0 326,4 EVET + PERVANE

KLİPS+1160 2 Aliexpress/ (29.05) 25,7 52,12 0 0 103,52 EVET +


1160 PLASTİK PERVANE 2 Aliexpress/ (29.05) 17,7 43,49 0 0 78,89 EVET +

1160 KARBON PERVANE 2 Aliexpress/ (29.05) 146,38 37,36 34 36,9 327,22 EVET +

BATARYA ŞARJ CİHAZI 1 N11 Yurtdışı (09.06) 383,9 0 0 22 361,9 EVET +

1160 KARBON PERVANE 8 Aliexpress/ (22.07) 80,55 271,15 0 0 915,55 EVET +

L/H-285 EPOKSİ 2 Kompozitshop/ (05.07) 428 0 0 0 856 EVET+ 3 mm DEPRON

KÖPÜK 10 E-Şantiye.com (15/06) 39,5 50 0 50 395 EVET + MONTAJ KÖPÜĞÜ 4 Nalbur (17-18/06) 25 0 0 0 100 EVET + DREMEL 1 HEPSİBURADA/ (18.05) 810 0 0 0 810 EVET +

KARBON BORU 2 Kompozitshop/ (05.06) 100 15 0 0 215 EVET + FIRÇA 1 NALBUR (26.05) 23 0 0 0 23 FİŞ

MAKARON+3D ISITICI 1 ROBİTSHOP / (20.05) 65,07 9,99 0 0 75,06 EVET +

TOPLAM 8550,95

Harcanan Kargo 710,46 KALAN PARA -550,95

4. PROTOTİP ÜRETİM SÜRECİ

Prototip üretim sürecimizi genel olarak özetleyecek olursak, bu yılki ürettiğimiz İHA’mızda

geçen yıl düzenlenen yarışmadan da elde ettiğimiz tecrübelerimizle en önemli gereklilik

olarak sağlamlığı baz aldık. Geçen yıl aracımızı depron köpük ve fotoblok kullanarak

ürettiğimiz için çok fazla kaza kırımla boğuşmak durumunda kaldık ve bu da bizim

takvimimizde sürekli gecikmelerin oluşmasına sebep oldu. Biz de bu yıl daha sağlam bir

İHA üreterek hem kaza kırımlarda harcadığımız zamanı azaltmış olduk hem de daha fazla

uçuş yapabilme fırsatını yakaladık. Aracımızın üretiminde kompozit malzemeler ve bazı

bölgelerinde de 3D yazıcı çıktısı kullandık. Aşağıda bunları detaylı bir şekilde anlatacağız.

4.1. İHA İmalat ve Montaj Süreci

İlk olarak ürettiğimiz İHA’mızda yenilikçi imalat yöntemleri kullandık. Bunları gövde, kanat

ve kuyruk olarak üç bölümde inceleyeceğiz.

Gövde üretim malzemesi olarak karbonfiber, cam elyaf ve reçine kullandık. İstediğimiz

gövde şeklini kompozit malzemelere verebilmek için geçen yıl TÜBİTAK desteğiyle

okulumuza kazandırdığımız 3D yazıcıyı kullandık. İlk ürettiğimiz kalıbı tek parça ürettiğimiz

için gövdeyi kalıptan çıkartırken kalıbımızı kırmak zorunda kaldık. Bu yüzden ikinci

ürettiğimiz kalıbı boylamasına ikiye ayrılabilecek şekilde tasarladık ve gövdeyi kalıptan

çıkartırken kalıba zarar vermedik ve aynı kalıbı tekrar tekrar kullanabildik. Bir diğer önemli


husus ise aracımızın gövdesini simetrik olarak tasarlamaktı. Böylece gövdeyi

uzunlamasına ikiye böldüğümüzde çıktısını aldığımız aynı kalıbı hem üst gövde hem de alt

gövde için kullanabildik.

İki parça şeklinde gövde kalıbımızı üretmek

yaklaşık 75 saat sürdü.(%8 infill oranı ile kalıp

parçalarını bastık. Daha yüksek doldurma

oranlarında basım çok daha uzun sürüyordu)

Burada basım yaparken dikkat ettiğimiz bir diğer

önemli husus kalıbı 5° eğik basmaktı. Bunun

sebebi eğer kalıp düz basılırsa epoksi resin basım

hatlarının içerine dolduğu için parçanın kalıptan

ayrılması daha da güçleşiyor. Ama optimum 5° açı

ile basıldığında parçanın kalıptan ayrılması daha

da kolay oldu ve kalıba zarar vermemiş olduk.

Daha sonra ürettiğimiz bu iki parça kalıbı birbirine

bağlamak için cıvata ve somunları kullandık.

Bilindiği üzere 3D baskıdan alınan parçaların

yüzeylerinde pürüz oldukça fazla oluşuyor. Çıktı

aldıktan sonra kalıbın iç yüzeyini zımparaladık ve sağ ve sol yanın birleşim yerlerine kalıp

macunu sürerek birleşim hattının kaybolmasını sağladık. Bu şekilde ürettiğimiz parçalarda

birleşim izi oluşmadı.

Kalıbımızı bastıktan sonra gövde alt kısmının karbon fiber serine geçtik. Burada kumaşları

sermeden önce kalıp ayırıcı sürdük. Özellikle köşe yerlere normal yüzeyden bir miktar daha

fazla ayırıcı sürdüğümüzde parçanın ayrılması daha kolay oldu.


Yaptığımız tasarımda alt gövde daha fazla yük taşıyacağı için (motor, şişe, kuyruk vb)

gövdenin alt yarısını imal ederken daha fazla kat kompozit malzeme kullandık. Kalıp

ayırıcıyı tatbik ettikten sonra ilk olarak L285 ve H285 (ağırlıkça 100’e 20 oranında

karıştırarak) epoksi resini fırça ile uyguladık. Daha sonra ilk kat olarak (yani gövde dışına)

bir kat cam elyaf kullandık. Özelikle gövde ön kısmına ve kuytuk bağlantı noktasına 3’er

kat extra cam eylaf attık. Cam elyaf katın üstüne ise iki kat karbon fiber kullandık. Burada

yine gövde ön kısmına ve kuyruk bağlantı kısmına 3’er kat karbon fiber kullandık. Karbon

fiber seriminden sonra en üst kata

geçirken kumaş serimi yaptık ve yine

bu katın üstüne ise fazla reçineyi

emdirmek için beyaz battaniye

kumaşı serdik. Akabinde ise

kalıbımızı vakum poşetine alarak

vakumlama işlemi ile parçamızın

kürlenmesini bekledik. Yaklaşık

malzememiz 5 saatte kürlenme

işlemini tamamladı ve sertleşme

sağlandı.Vakum pompasının

yağından dolayı ciddi miktarda bir

duman oluşumuna sebep oluyordu.


Bu durumdan korunmak için vakumlama işlemini okul bahçesinde yapmak zorunda kaldık.

Gövde üretimimiz esnasında fırınlama yapmadık. Bunun sebebi kalıbımızı 3D yazıcıdan

ürettiğimiz için fırın içerisinde ısınmayla birlikte seklini kaybedebilirdi. Kalıbı korumak için

sadece vakumlama işlemine tabi tutarak oda sıcaklığında kürlenmesini bekledik. 5 saat

kürlenmeden sonra istediğimiz sonucu alarak parçamızı kalıbımızı da koruyarak kalıptan

ayırdık.


Parçayı kalıptan ayırma işleminde kalıbı ikiye bölmeden parçamız rahatlıkla çıktı. Gövde

alt kısmını bu teknikle hem daha sağlam hem de 126 gram gibi oldukça hafif bir değerde

üretebildik.

Gövde alt parçasını ürettikten sonra aynı işlemleri tekrar gövde üstü için tekrar ettik. Burada

daha hafif bir gövde elde etmek için üst parçada da sadece gerekli olan yerlere daha fazla

kompozit malzeme attık. Buralar yine kuyruk bağlantı noktası ve motor bağlantı noktası

olan gövde burun kısmıydı. Konun haricindeki yerlere sadece birer kat cam elyaf ve karbon

fiber malzeme kullandık.

Alt ve üst gövdeyi ürettikten sonra fazlalık kısımların traşlamasını yaptık ve iki parçayı

birleştirmeye hazır hale getirdik.

Üst parçayı da ürettikten sonra gövde alt ve üst kısmını birleştirdik. Bunun için yine

karbonfiber ve cam elyaf kumaşlar ile L285 ve H285 epoksi reçinesini kullandık.

Kullandığımız kumaşlar ince bant şeklinde hazır kesilmiş kumaşlarıdır. Yine serdiğimiz bu

birleştirme kumaşlarının üstüne geçirgen kumaş ve battaniye sererek fazla epoksinin parça

dışında tutulmasını sağladık. Fakat bu birleştirm işleminde vakumlama yapmadık.

Malzemelerin kendi kendine kürlenmesini bekledik.


Gövde birleştirme işleminden sonra ise kanat ve yük bırakma

kapağının olduğu yerleri yine TÜBİTAK tarafından verilen

ödenekle okulumuza aldığımız dremel vasıtasıyla kesimlerini

yaptık. Burada kesim esnasında kesilecek yerleri önce kağıt

bant ile işaretledikten sonra yine karbon tozundan korunmak

için maske ve eldiven ile okulun bahçesinde gerçekleştirdik.

Gövdenin birleştirilmesinden sonra şimdi kanat üretimimizi

anlatacağız. Gövde üretiminde olduğu gibi kanat üretiminde de

yine yenilikçi bir üretim methodu kullandık. Geçen yıl ürettiğimiz

kanadın yaklaşık üretim zamanı ve dayanıklılığı konusunda

ciddi sorunlarımız oldu. Hem üretiminde ciddi bir zaman

gerekiyordu hem de kaza kısım esnasında çok ciddi hasarlar

alıyodu. Bu yıl ise bu konu üzerine iki farklı çözüm ürettik. Bunlar kanadın farklı üretim

tekniği ve kanadın gövdeye bağlama tekniğidir.

İlk olarak kanadımıza belirlediğimiz profili daha doğru verebilmek için bir adet kalıp ürettik.

Kalıbımızı üretirken birebir ölçülerde çıktısını aldığımız kanat profilini ahşap üzerine

keserek bir kalıp ürettik.


Bu ahşap parçadan 8 adet üretip hepsini birbirine yine uzun tahtalarla birleştirdik ve

içerisine de 1 mm kalınlığında bir saç yerleştirdik. Kanat kalıbımız açılıp kapanabilecek

şekilde menteşeler monte ettik ve kapalı konumda kilitli tutabileceğimiz kilit

mekanizmalarını yerleştirdik.

Kanat kalıbımızı ürettikten sonra kanat üretim methodumuzu anlatacak olursak. Kanat

kalıbımızın içerisine 3 mm’lik depron köpük serdik ve katlama esnasında depronun

kırılmaması için hücum kenarına koli bandı yapıştırdık. Bu işlemden sonra depronu


alıştırmak için yavaşça kalıbımızla birlikte katladık ve kanat profili şeklini almasını sağladık.

Daha sonra kalıbımızı tekrar açarak depronun iç kısmına hafif su püskürterek içerisine bir

tüp montaj köpüğü sıktık ve kalıbımızı kapatarak kurumaya bıraktık. Yaklaşık 1 günün

sonunda sıktığımız montaj köpüğü tamammen dondu.


Kalıbımızdan kanadı çıkarttıktan sonra aileronların kesimini, menteşelenmesini ve

servoların takımını yaptık. Kanadın daha sağlam olması için ise aerodinamik merkezin

olduğu hattı (hücum kenarında 8cm) oyarak içerisine 8 mm çapında 1 metre uzunluğunda

karbon boru yerleştirdik.

Bu işlemlerden sonra darbelere daha dayanıklı hale gelmesi için kanat kenarı hücum

kenarına cam elyaf ile kapladık. Yine kanadın gövdeye bağlandığı firar kenarındaki

civataların kanada zarar vermesini engellemek için cam elyaf ile kapladık.

Kanadı gövdeye bir hücum kenarından ve bir de firar keraından olmak üzere iki yerden

bağladık. Hücum kenarında kanadı bağlamak için gövdenin üstüne cam elyaf ve

karbonfiberden yuva oluşturduk. Bu yuvayı oluşturuken kanadı direk kalıp olarak kullandık.

Bu şekilde lastik kullanmamıza gerek kaldı ve aynı zamanda geniş bir yuva oluştuğu için

basınç daha geniş bir alana yayılmış oldu.


Kanat firar kenarını gövdeye bağlamak için ise iki adet M5 civata kullandık. Bu civataların

karşılarına ise 3D yazıcıdan aldığımız çıktısını alıp içerisine M5 somun yerleştirdiğimiz

parçaları gövdede olacak şekilde yapıştırdık.

Kanat üretiminden sonra kuyruk üretimimizden

bahsedeceğiz. Kuyruk üretimimizde geçen yıl

yaşadığımız sorunlar kuyruğun sağlam olması

ve yatay ve dikey stablizilerin eğik durmasıydı.

Bunların önüne geçmek için dikay ve yatay

stablizeyi 5 mm depron köpüğü cam elyaf

kaplıyarak daha sağlam hale getirdik. Ve

yüzeylerin dik ve düzgün bir şekilde montajı

sağlamak için 3D yazıcıdan aldığımız parçayı

kullandık. Bu parça ile konvansiyonel kuyruk tasarımı vererek yatay ve dikey stablize için

5mm genişliğinde yuvalar oluşturduk. Daha sonra bu yüzeyleri sıcak silikon ile bu yuvalara

yerleştirerek montajı tamamladık.

4.2. İHA Elektrik Elektronik Entegrasyon Süreci

Öncelikle yarışma görevleri gereğince yarışmadan yüksek puan almada en belirgin faktör

uçuşun otonom olup olmamasıdır. Biz de yarışmada en yüksek puanı almayı


hedeflediğimiz için İHA’mızın uçuşunu otonom olarak yapmaya karar verdik. Otonom uçuş

için gerekli olan uçuş kontrol kartı, GPS, telemetri gibi elektronik unsurların montajında

oldukça dikkatli çalıştık.

İlk olarak uçuş kontrol kartımızı Matek Sys F765 Wing olarak belirledik. 7. nesil işlemcili

olan bu uçuş kontrol kartı direk sabit kanatlar için tasarlanmıştır. Ancak ürün satın

alındığında pinleri tamamen karttan ayrı olarak gelmektedir. Bu da kullanıcının iş yükünü

biraz artırmaktadır. Pinleri lehimlerken ve diğer elektronik elemanların işlemeleri yapılırken

ilk olarak vücudumuzda bulunan statik elektriği deşarj ederek işlemlere başladık. Uçuş

kontrol kartı montajında dikkat ettiğimiz diğer önemli husus kartın daha verimli şekilde

çalışabilmesi için uçağın ağırlık merkezine montelemesini yaptık. Bu noktayı belirledikten

sonra yine 3D yazıcımızdan uçuş kontrol kartı için bir adet tabla bastık. Bu tabla sayesinde

hem uçuş kontrol kartımızı daha sağlıklı olarak yerleştirebildik hem de tablanın ayakları

sayesinde yükün uçuş esnasında (özellikle dönüşlerde) sarsılmasını ve ağırlık dengesini

bozmasını engellemiş olduk.

Üstteki şekilde kırmızı renkli uçuş kontrol kartı tablası görülmektedir. Tablanın ayakları

şekilde de görüldüğü gibi şişeyi sabitlemektedir. Aynı zamanda kırmızı renkli tablanın

üzerinde yeşil renkli olarak uçuş kontrol kartı gösterilmektedir. Uçuş kontrol kartı tam olarak

uçağın ağırlık merkezi üzerine montelenmiştir. Akım kesici ve sigortayı güç dağıtım ünitesi

zaten üzerinde olan uçuş kontrol kartının pozitif hattına lehimledik ve direk batarya

bağladık. Uçuş kontrol kartımızın montajı esnasında daha az kablo kullanmak için kartımızı

180° yaw ekseninde döndürerek takmayı tercih ettik. Çünkü kartın yapısından ESC ve

Batarya girişi ok istikametinin arkasında olduğu için eğer kartı düz şekilde yerleştirseydik

kartın arkasından ESC ve batarya kablolarını öne doğru uzatmamız gerekecekti. Bunun

yerine kartı döndürerek taktığımızda daha uzun kablo kullanmaya gerek kalmadı. Fakat


Mission Planner Full Parameter List’te kart konumlandırmasını (AHRS altında 180°

çevrilmiş kodu aktif hale getirmemiz gerekti.

Otonom uçuşun bir diğer önemli elemanı GPS/Pusula sistemidir. Burada geçen yıl

yaşadığımız en büyük problemlerden birisi de GPS içerisinde bulunan pusulanın sapma

değerinin çok yüksek olmasıydı. Yaptığımız araştırmalarda ortaya çıkan bu büyük sapma

değerinin GPS’i güç kablolarının çok yakınına koymamızdan kaynaklandığını öğrendik. Bu

yılki tasarımımızda GPS’in kendisi ile gelen kabloları bir miktar daha uzatarak GPS’in

içerisindeki pusulanın manyetik alandan en az etkilenecek yere yerleştirdik. Mekanik bir

pusula yardımı ile manyetik alandan en az etkilenen yerin sol kanat üstünde hücum

kenarına yakın olan bölge olarak tespit ettik ve GPS’in yerini orası olarak belirledik.

4.3. İHA Montajı ve Genel Kontroller

GPS GPS


Tasarlayıp imal ettiğimiz motor test tezgahını kullanarak

motorumuzdan istediğimiz itkiyi alıp almadığımızı kontrol ettik.

Yaptığımız testlerde aynı motoru farklı pillerle ve pervanelerle

deneyerek optimum itki bileşenlerini belirledik.

4.1. Üretim İş Zaman Çizelgesi Planlanan ve Gerçekleşen

Planlanan ve gerçekleşen iş zaman grafiği tablosu aşağıda verilmiştir.

5. TEKNİK ÇİZİMLER

1250 mm 1050 mm

279 mm

200 mm

250mm

170 mm

95 mm

300 mm 400 mm 400 mm

detay tasar1m raporu

Documents