Hava İHA Özgün Yazılar Teknoloji

İnsansız Hava Araçlarının Sınıflandırılması

İnsansız hava araçları veya dronelar, operatör taşımayan uzaktan kontrolle ya da özerk olarak
uçuşunu gerçekleştiren robotlardır. İnsansız hava araçları birçok farklı açıdan sınıflandırılabilir.
Bu yazıda dronelar ağırlıkları ve boyutlarına göre sınıflandırılmış ve örneklerle açıklanmıştır.

Sınıflandırma aşağıdaki tabloda da gösterildiği gibi temel olarak 4 kategoride incelenmektedir.
Ağırlığı 200 gramdan düşük olan insansız hava araçlarına nano, 200 gram ile 2 kilogram arasına
mikro, 2 kilogram ile 20 kilogram arasına mini, 600 kilogramdan fazla olanlar ise orta irtifa,
uzun havada kalış (MALE) ve yüksek irtifa, uzun havada kalış (HALE) şeklinde isimlendirilirler. Ayrıca, bu
sınıflandırmada ağırlık azaldıkça hava aracının kanat açıklığı da azalmaktadır. Örnek olarak,
HALE sınıfı bir insansız hava aracının kanat açıklığı 20 metreyi bulabilirken, Nano sınıfı bir
insansız hava aracının kanat açıklığı maksimum 16 cm’dir.

Dört temel kategorinin kendi içindeki detaylı sınıflandırılması aşağıdaki tabloda gösterilmiştir.
Bu çeşitlerin bazılarının tam olarak Türkçe çevirisi yoktur ve çoğu terim havacılık jargonunda
İngilizce olarak bilinmektedir. Bu yüzden, terimlerin İngilizce halleri tabloda yer almaktadır.

MALE/HALE İHA’lar

Bu sınıftaki hava araçları daha geniş çaplı görevler için kullanılırlar. Diğer sınıflardaki İHA’lara
göre büyük boyutlarda olmaları imalat ve kontrol zorluğu, yüksek maliyete sebep olur. Bu
kategorideki İHA çeşitleri, HTOL (Yatay İniş Kalkış), VTOL (Dikey İniş Kalkış), hibrit modeller (tiltwing, tilt-rotor, tilt-body ve ducted fan), heliwingler, helikopterler ve alışılmadık tipler olarak
sınıflandırılabilir. Tüm bu tipler aşağıda yer alan görselde harflendirilmiş şekilde yer almaktadır.

a-b. HTOL/VTOL İHA’lar:

HTOL (Yatay İniş Kalkış), VTOL (Dikey İniş Kalkış) terimleri hava aracının tasarımına göre sahip olduğu kabiliyetin bir ölçütüdür. Hava aracında dikey bir sevk sistemi varsa bu, aracın geniş bir piste ihtiyaç duymadan dikey iniş ve kalkış yapabilmesine imkan sağlar. Eğer araçta, yatay bir sevk sistemi varsa araç karada yeterli hıza ulaştıktan sonra havalanır.

c-d-e-f. Tilt-rotor, Tilt-wing, Tilt-body ve Ducted fan İHA’lar:

VTOL ve HTOL İHA’ların kendine göre bazı avantajları vardır. İki sınıfın avantajlarını birleştirerek hibrit konfigürasyonlar elde edilmiştir. Tiltrotor sistemi sabit kanadın uçlarına yerleştirilen ve 90° eğilebilen bir mekanizmadır. Araç uçuşa başlamadan rotorlar yukarı bakacak konumdadır, araç havalandığında rotorlar ileri yöne bakacak duruma getirilir. Tiltwing ise bu olayın tamamen kanat hareketiyle yapılan halidir. Tiltbody, kısa mesafeli kalkışlarda gövdenin yukarı yönde eğilerek kalkışa destek sağladığı sistemdir. Ducted fan, aynı eksende iki pervane ile aracın itkisine katkıda bulunan sistemdir. İki pervane farklı yönlerde dönerek birbirlerinin oluşturduğu torklarını dengelerler.

g-h. Helikopter ve Heli-kanat İHA’lar:

Helikopter İHA’ların temel avantajı havada asılı kalma kabiliyeti ve dikey iniş kalkış yapabilmesidir. Bu İHA’larda tek rotorlu, koaksiyel rotorlu, tandem rotorlu ve dörtlü rotorlu olmak üzere dört farklı rotor sınıfı vardır. Heli-kanat İHA’larda ise pal yerine dönen küçük kanatlar kullanılır. Helikopter gibi kalkış yapar sonrasında sabit kanat hava aracı olarak yatay uçuşunu gerçekleştirir.

i. Alışılmadık İHA’lar:

Daha önce tanımlanmış kategorilere yerleştirilemeyen İHA’lar alışılmadık İHA’lar olarak kabul edilir. Biyotaklit kullanılarak tasarlanan İHA’lar genellikle bu sınıfa girer. Görselde gösterilen İHA, deniz anası ilham alınarak tasarlanmıştır.

Yukarıda örneklerin yer aldığı görseldeki hava araçlarının ismi, üreticisi, ağırlığı ve kanat açıklığı aşağıdaki tabloda verilmiştir.

MİNİ İHA’lar

2 kg ile 20 kg arası İHA’ların girdiği kategoridir. Küçük çaplı görevlerde kullanılırlar. Bu kategorideki İHA çeşitleri, HTOL (Yatay İniş Kalkış), VTOL (Dikey İniş Kalkış), hibrit modeller (tilt-wing, tilt-rotor, tilt-body ve ducted fan), helikopterler, ornithopterler, cyclocopterler olarak sınıflandırılabilir.

a- HTOL, b- VTOL, c- Tilt Rotor, d- Tilt Wing, e- Tilt Body, f- Ducted fan, g- Helikopter sınıfına ait İHA’ ların özellikleri üst kısımda açıklanmıştır.

h-i. Ornithopter İHA’lar:

Kuşların kanat çırpma hareketinden esinlenerek yapılmış İHA’lardır. Uçuş esnasında kanatlar sürekli yukarı ve aşağı yönde salınım yapar. Kanatlar hem kaldırma hem de itme kuvveti oluşturur. Düşük hızlarda manevra kabiliyeti yüksektir fakat aerodinamik olarak verimsiz bir sistemdir. Ek bilgi olarak, h görselinde gösterilen İHA’nın kanat yapısı ‘‘Gull Wing’’ olarak adlandırılır. Aynı zamanda bu kanat yapısı Akıncı TİHA’mızda da kullanılır. Bu kanat yapısı sayesinde, hava akışının firar kenarında oluşturduğu türbülans azaltılır.

j. Cyclocopter İHA’lar:

Kaldırma ve itme kuvvetleri oluşturmak için yatay bir eksen etrafında dönen kanatlardan oluşan sikloidal rotorlar kullanan İHA’lardır. Bir helikopter gibi dikey iniş kalkış yapıp havada asılı kalabilirler.

Yukarıda örneklerin yer aldığı görseldeki hava araçlarının ismi, üreticisi, ağırlığı ve kanat açıklığı aşağıdaki tabloda verilmiştir.

MİKRO İHA’lar

Uzunluğu 100 cm’den küçük ve ağırlığı 200 gr ile 2 kg arasında olan hava araçlarına mikro
İHA’lar denir. Bu tip hava araçları düşük irtifalarda düşük hızlarda uçarlar dolayısıyla İHA’ların
tasarımı ve imalatı buna göre yapılır. Bu kategorideki İHA çeşitleri, sabit kanat, hareketli kanat,
sabit/hareketli kanat, döner kanat, VTOL (Dikey İniş Kalkış), tilt-rotor, ducted fan,
helikopterler, ornithopterler, alışılmadık tipler olarak sınıflandırılabilir. Ek olarak, döner kanat
sınıfı kendi içinde farklı kategorilere ayrılmaktadır. Bununla ilgili bilgiler son kısımda
verilecektir.

e-VTOL, f-Ducted fan, g-Tilt Rotor, h-Helikopter, i-Alışılmadık Tip, b-j-Ornithopter sınıfına ait İHA’ ların özellikleri üst kısımda açıklanmıştır.

a. Sabit Kanat İHA’lar:

Sabit kanatlı mikro İHA’lar genellikle itki sistemi olarak bir motor ve pervane kullanan, orman, çöl, şehir dahil çok çeşitli olası operasyonel ortamlarda görev yapabilen kanat, gövde ve kuyruktan oluşan İHA’lardır. Sabit kanatlı hava araçları dikey iniş kalkış özelliği olmamasına rağmen en yaygın hava aracı kanat konfigürasyonlarından birdir. Menzilleri uzundur ve havada süzülebilirler. Sabit kanatlı mikro İHA’lar düşük radar kesitine sahiptir ve tespit edilmeleri zordur. Ayrıca, mikro imalat teknolojisindeki gelişmeler, bu İHA’ların çok sayıda ve düşük maliyetle üretilmesine izin vermektedir.

Yukarıda örneklerin yer aldığı görseldeki hava araçlarının ismi, üreticisi, ağırlığı ve kanat açıklığı aşağıdaki tabloda verilmiştir.

d. Döner Kanat İHA’lar:

Dikey iniş kalkış yapıp havada asılı kalabilen, yüksek manevra kabiliyeti olan İHA’lardır. Döner kanatlı İHA’larda pervaneler kaldırma kuvvetini oluşturan yapılardır. Oluşan toplam torkun dengelenmesi için bazı pervaneler saat yönüne bazıları ise saat yönünün tersine dönerler. Döner kanat İHA’lara yön vermek için pervanelerin hızının değiştirilmesi yeterlidir. Hangi pervanenin hızının değiştirileceği konfigürasyona göre değişir. Döner kanatlı İHA’larda farklı rotor ve bıçak sayısına sahip birçok konfigürasyon vardır. Bunların en sık kullanılanı stabil ve dengeli olmasından dolayı quadkopterdir. Aşağıdaki görselde döner kanat İHA örnekleri gösterilmiştir.

a-Monokopter, b-Twinkopter, c-Trikopter, d-Quadkopter, e-Pentakopter, f-Hexakopter, g-Octokopter , h-Decakopter , i-Dodecakopter isimleri şekildeki İHA’lar için kullanılır.

Yukarıda örneklerin yer aldığı görseldeki hava araçlarının ismi, üreticisi, ağırlığı ve kanat açıklığı aşağıdaki tabloda verilmiştir.

NANO İHA’lar

Maksimum kanat açıklığı 16 cm’den küçük ve ağırlığı 200 gr’dan az olan son derece küçük ve hafif insansız hava araçlarına nano İHA’lar denir. Bu tür insansız hava araçlarının menzili 1 km’den az ve maksimum uçuş yüksekliği 100 m civarındadır. Genellikle casusluk görevi için kullanılırlar.

a-Sabit kanat, b-Hareketli kanat, c-Helikopter, d-Monokopter, e-Quadrotor, f-Hexakopter, g-h- Alışılmadık Tip isimleri şekildeki İHA’lar için kullanılır.

Yukarıda örneklerin yer aldığı görseldeki hava araçlarının ismi, üreticisi, ağırlığı ve kanat açıklığı aşağıdaki tabloda verilmiştir.

Referans

Hassanalian M., Abdelkefi A., 2017, Classifications, applications, and design challenges of drones: A review, Progress in Aerospace Sciences.

Yazar Hakkında

Furkan KARABOĞA

Furkan KARABOĞA

Bursa Teknik Üniversitesi Makine Mühendisliği lisans öğrencisi. Ülkesine savunma sanayi alanında hizmet etmek için gayret gösteren bir mühendis adayı. Havacılığa meraklı. Kompozit malzemeler ve imalat yöntemleri alanlarına ilgili.

Yorum Ekle

Yorum yazmak için tıklayın




2020 Etkinlik Takvimi

Twitter