Sabit Kanat Uçamayan VTOL HİKAYESİ

Furkan Üçer

Yeni Uye
Katılım
2 Kas 2023
Mesajlar
38
Tepkime puanı
8
Konum
İstanbul
İlgi Alanı
Hiçbiri
Merhaba dostlar size geçen sene yaşadığım tecrübe hakkında yazmak istedim.
Bütün hikaye 2024 yılının başlarına dayanıyor.
Ben Marmara Üniversitesi Elektrik Elektronik Müh. 3. sınıf öğrencisiyim o dönem 2. sınıf öğrencisiydim.
Herşey aslında Teknofest Uluslararası İnsansız Hava Aracı Yarışmasına katılma sevdası ile başladı.
Bu yarışma için 3 motorlu bir vtol çalışması yaptık.
Toplamda sistemi tanımlamak geriekirse;
Orange Cube Uçuş Kontrolcüsü
Mateksy Ubec Duo voltaj regülatörü
Mateksy FCHUB 12s pdb
Nvdia Orin Nano
RBGrooveA-52HPn Wifi modülü
Özet olarak önemli olan sistemde kullanılan malzemeleri yazdım ek detayları vermenin çok da anlamı yok.
Uçak genel olarak tamamen karbonfiber gövde 2.5m kanat açıklığına sahip 2 tilt motorlu 3 motorlu bir vtoldü.
Süreç içerisinde bir çok sıkıntı yaşadık bu sıkıntılar konusunda zaman zaman forumdan destek aldım ama genel olarak bizi özellikle yoran sorunlardan bahsetmek istiyorum.
1.Yanlış motor seçimi
T-motor AT3520 720KV motoru seçmiştik bu motorda yaşadığımız ana sorun motorun 70 A gibi bir akım çekmesiydi bu akımı 3 motor için sisteme yüklediğimiz zaman 210 A akım oluyordu ve yan ürünler ile birlikte bu akım 220 A civarlarına erişiyordu. Bu akım yüklemesi fazla kalın kablolar seçmemize neden oldu aynı zaman da bu fazla akım pilli de zorlama neticesine getirdi. Bunlardan önceki en büyük sorun uçağın kanat açıklığı ve boyu uzun olduğu için hali ile birbirinden uzak motorlar vardı bu uzak motor dizilimi fazla güç kablosu kullanımına neden oluyordu ve bu durum ağırlık olarak ciddi sorunlara yol açtı bunlardan öncesinde motora giden güç kablolarının uzunlukları ek direnç yaratıyordu bu dirençte motor gücünde zayıflamaya neden oldu ve bizi bir çıkmaza sokmaya başladı bir tarafta kabloyu inceltip ağırlıktan kazanmak ,sıcaklık artışı ve motor itkisinde zayıflama diğer taraftan kablo kalınlığını arttırdığımız zaman kablo ağrılığı artarken motor itkisinden kazanmak bu süreç bizim için gerçekten çok sıkıntılı bir hale gelmek durumuna geldi. Bu arada kullanılan kablolar 12 ve 16 awg bu şekilde söylersem ağırlık etkisini daha net anlarsınız diye düşünüyorum. Sonuç olarak en başta da akım hesabını yaptığımız gibi 12 awg kablo kullandık ama bu kablo uzunlukları bize itkide 4.2kg almamız gerekirken 3.7 kg olarak geri döndü bu durum bir ihtimalle pervanenin plastik pervane olmasına da bağlıyor hızlandıkça pervanenin aşağıya doğru eğilmesinden kaynaklı bu sorun oluşmuş olabilir.
2. Kötü durumda olan pil
İnternetten aldığımız 5s 10000 mAh batarya iç dirençleri yüksek olarak geldi bu bataryayı da sponsorluk aracılığı ile ödemesi yapıldığı için değiştiremedik bu iç direnç sorunu ve pilin markasından dolayı c değerinden yanlışlar bize ciddi sorunlar yaşattı en başta idareten de olsa uçan uçak ilerleyen süreçte pildeki hatalı c değeri yüzünden yükleme durumlarından dolayı zaten kötü durumla olan halini daha kötü hale getirdi ve bu da bir kriz anında bizi iki adet 6200 mAh pil kullanmaya itti sonraki süreçte 6S 12000 mAH olan yurtdışından alınan bir pilin 1 hücresini sökerek kullanıma uygun hale getirdik ama süreç bize çok büyük sorunlara neden oldu.
3. Saçma sapan kırım durumları
Gerçekten süreç boyunca uçağı 4 5 kere saçma sapan kırdık. Açıkçası kırımların ana nedenlerini hiç bir zaman anlayamadım birbirinden bağımsız saçma nedenler oldu bu konuda özellikle lehim çatlakları ile çok uğraştık uçak kurulum açısından hiç ergonomik değildi sürekli olarak taşıma sıralarında elektronik akması söküp takarken konnektörleri kabloları ittirip çektirip büktüğümüzden dolayı bu işlemi tekrarladıkça konnektörlerde lehim çatlakları oluşmaya başladı bunu tespit etmek her zaman mümkün olmuyordu çünkü bu çatlakların etkisi yükleme anında belli oluyordu ve bu uçağın çakılmasına neden oluyordu sonrasında bu beni paranoyak hale getirdi ve sürekli olarak her söküp takmada lehimleri yenilemeye başladım takımımızda elektronik ekipten sorumlu olan kişi bendim arkadaşlar belki eziyet etmiş oldum ama her seferinde onlar ile bu konnektör lehimlerini tazeledim.
son noktayı şimdi anlatıyorum tüm bu sorunları halletmişken uçuşa 1 ay kaldığı anda uçak havada kendi kendini kapatmaya başladı bu 1 2 sefer tekrarlandı ve her seferinde uçak kırılıyor bir taraftan biz sorunu bulamıyoruz bir taraftan mekanikçi arkadaşlar sürekli yeni uçak yapmaktan bıkmış(yeni uçak derken şuraya dikkat etmek lazım uçak tamamen karbonfiber ve vakum infüzyon yöntemi ile üretiliyor ve bu üretim meşakkatli bir süreç izliyor) diğer taraftan yazılımcı arkadaşlar testler yapmak istiyor ama sürekli olarak uçak kırılıyor. Bu sorunu Kahramanmaraş'ta uluslararası iha yarışmasının 3. ve son gününde uçuş yapacağımız sabah çözdük.
O gece arkadaşlar ile uyumadık ve gece kyk yurdunun içeresinde uçağı iniş takımlarından tutarak sabah kadar tam yükleme testi yaptık (uçağı iniş takımlarından tutarak motorlara maksimum güç verip pil bitene kadar çalıştırıyorduk) bu testler boyunca uçakta değiştirebileceğimiz her şeyi değiştirdik ama sorun düzelmiyordu.
Yarışma alanında sabah bu testi bir kez daha yaptık bu test sırasında yüne uçak tam yüklemede 30sn ile 1.5 dk arasında kendisini kapattı ama bu kapatma sırasına bir şey gördük uçağın üzerinde bulunan here 3 gps ledleri pır pır yaptı(elektronikte buna bu tabir kullanılıyor ledler hızlı hızlı yanıp sönüyor sanki temassızlık yapılan bir ışık gibi) artık zaten her şeyi değiştirmiştik bu görüntü otomatikmen ana güç hattında anlık bir temassızlık olduğuna karar verdirdi güç hattında pil dışında bir adat acil durdurma butonu ve sigorta vardı sonuç olarak baş şüpheli bunlardı 300A acil stop butonu dışarsından hiçbir sıkıntı yokken içinde saçma sapan bir şekilde bozulmuş ve bu bozukluk sadece yüksek yükleme durumunda 1 2 dakika civarında gösteriyordu. Yarışma sabahı bu acil stop anahtarını değiştirdik ve günlerce bizi uykusuz bırakan sorunlar çözülmüş oldu. Bundan önce bu sorunu o kadar çok şeye bağlamıştık ki kabloların ark yapması, karbonfibere açık kablo teması, orin nanoya takılan ssdnin neden olduğu ek güç ihtiyacı vs gibi 100lerce tuhaf neden ama aslında sorun çok daha barizmiş.
4. Kamera seçimi
En başta kamera olarak raspberry pi hq kamera seçmiştik ama gerçekten edindiğin en kötü kamera oldu o kameranın flex pcb kablosu durmadan portlardan çıkıyordu ve bizimki gibi zor kurulan bir uçakta öyle büyük bir soruna neden oluyordu ki anlatamam uçağı kurduktan sonra orin nanoya yeniden erişmek için tüm elektronik aksamı çıkarmak zorunda kalıyorduk ve uçağın sadece tek bir noktasından işe erişim olduğu için(burun noktasından) bu aksamların hepsi 1 kişinin çalışması ile yeniden bağlanmak zorunda kalıyordu çünkü uçak aynı anda birden fazla kişinin çalışmasına uygun değildi.
Açıkçası bu süreç boyunca anlatılacak daha pek çok anı olay var ama çok fazla kafa şişirmeden son olarak bu işin sonunda nereye geldiğimizi anlatayım.
2024 TEKNOFEST Uluslararası İHA Yarışmasını 13. olarak tamamladık aslında yarışma alanında büyük bir aksilik yaşadık bunca şeyin üstüne daha ne aksilik olabilir dediğiniz duyar gibiyim. Bizim uçuşumuz sırasında yerdeki rüzgar hızı 20 km/sa'di bu sırada biz 15m irtifada görev uçuşumuza başlamıştık zaten bizim toplam itkimiz 10kg civarındayken bu itki batarya voltajı ile değişiyordu kalkış anında 11kg iken inişe yakın 9kg kadar düşürüyordur ve uçak ağırlığımız 7.5 kg civarındaydı itki/ağırlık dengesi pek iyi değildi buda yüksek rüzgar hızlarında uçağın yerinde duramamasına neden oldu ve havadayken bir baktım uçak aldı başını seyircilerin üzerine gitmeye başladı her ne kadar otonomdan çıkarıp pilot müdahalesi yapsak bile maalesef uçağı yarışma alanına geri sokamadık ve sirenler çaldı inişi gerçekleştirdik ama bu süreçte yazılım ekipteki arkadaşların başarısı uçağın havada olduğu sürede başarılı tespitler yapması ve yer istasyonu mobil uygulamanın senkron çalışması gibi nedenler hakemlerin her şeye rağmen bizi 13. sıraya layık görmesini sağladı ve 2024 Teknofest hikayesi bizim için bu şekilde bitti.

Açıkçası buradan süreç içerisinde bize maddi manevi destek veren herkese teşekkür ederim.
Keşke daha fazla destekçi bulabilseydik uçuş alanı konusunda bile çok absürt durumlar ile karşılaştık bazı özel uçuş pistleri bizden 10bin 15bin gibi kiralama ücretleri istedi ama öyle veya böyle bu duruma gelmeyi başardık.

Teknofest hikayesi bizim için daha bitmedi daha niceleri ile görüşmek üzere;

İlgilenen kişiler için görev videomuzu ve sosyal medya hesaplarımızı aşağıya bırakıyorum.

Metinde bulunan bazı yazım ve anlam hataları için kusura bakmayın ancak bu kadar toparlayabildim.

 
Hedefe giden yolda baya tecrübe kazanılmış. Benim merak ettiğim şey uçağın yapımını neden bu kadar pahalı ve ekstra işçilik isteyen malzemeler ile yaptınız? Bunun bir önemi var mıydı? Daha basit bir yapıyla enerjinizi farklı şekilde kullanabilirdiniz. Tabi daha basit yapının tonla getirisi de olurdu.

Pil konusunda yüksek amper pil yerine küçük amperli paralel pilleri tercih etmek mantıklı olurdu. Hele de türkiyede ki piller söz konusu olduğunda. Belki direk motorların yanlarına esc ve pilleri koyarak daha verimli bir sistem yapılabilirdi. Uzatmaya da ihtiyaç kalmazdı. Tabi problem ortaya çıktıktan sonra çözümü yazmak kolay oluyor :D Yine de ben bu tarz büyük sistemlerde daha en başından tek büyük pil yerine 2 tane küçük pili tercih ederim. Sizin durumunuzda belki 3 paralel. Dengeye de çok faydası olacağını zaten anlatmaya gerek yok.

Konnektörlerin lehiminin çatlaması çok ısınmasından kaynaklıdır. Her tarafa eğip bükülen ve yıllarca kullanılan piller var. Lehim doğru yapıldığında 2 uçuşta çıkması kırılması söz konusu dahi olamaz. Tabi konnektör akımı karşılayamayacak seviyedeyse durum farklı. Hangi konnektörü kullandınız?

Yarışma haricinde bir uçak yapıp elinizde kumanda ile sahalarda görüşmek dileğiyle :)
 
Hedefe giden yolda baya tecrübe kazanılmış. Benim merak ettiğim şey uçağın yapımını neden bu kadar pahalı ve ekstra işçilik isteyen malzemeler ile yaptınız? Bunun bir önemi var mıydı? Daha basit bir yapıyla enerjinizi farklı şekilde kullanabilirdiniz. Tabi daha basit yapının tonla getirisi de olurdu.

Pil konusunda yüksek amper pil yerine küçük amperli paralel pilleri tercih etmek mantıklı olurdu. Hele de türkiyede ki piller söz konusu olduğunda. Belki direk motorların yanlarına esc ve pilleri koyarak daha verimli bir sistem yapılabilirdi. Uzatmaya da ihtiyaç kalmazdı. Tabi problem ortaya çıktıktan sonra çözümü yazmak kolay oluyor :D Yine de ben bu tarz büyük sistemlerde daha en başından tek büyük pil yerine 2 tane küçük pili tercih ederim. Sizin durumunuzda belki 3 paralel. Dengeye de çok faydası olacağını zaten anlatmaya gerek yok.

Konnektörlerin lehiminin çatlaması çok ısınmasından kaynaklıdır. Her tarafa eğip bükülen ve yıllarca kullanılan piller var. Lehim doğru yapıldığında 2 uçuşta çıkması kırılması söz konusu dahi olamaz. Tabi konnektör akımı karşılayamayacak seviyedeyse durum farklı. Hangi konnektörü kullandınız?

Yarışma haricinde bir uçak yapıp elinizde kumanda ile sahalarda görüşmek dileğiyle :)
Merhabalar xt90 konnektörler kullanıldı pil çıkışında xt150 konnektör kullanıldı ama dediğiniz gibi aşırı ısınma sorunu yaşıyorduk.
Yarışma projesi olmasından kaynaklı mühendislik tarafı daha ağır basan bir proje olması isteği ile böyle bir yapı sağlandı.
Tavsiyeleriniz için çok teşekkür ederim.
 
Teknofestlerin en kötü yanı bu. Yeterli olmadığınız bir alanda sizi geliştirmeyecek bir yola on binlerce lira harcıyorsunuz. Milli Servet bu sonuçta. Size sponsor olanlar vergiden düşüyor bu harcamaları. Birde normal sabit kanat bile değil VTOL'e teşebbüs ediyorsunuz. Hazır sistemler (Pixhawk ve APM gibi) yerine bir stm yada esp32 kart alıp kendiniz kodlasanız sizi çok daha fazla geliştirir. Bunu yapan takımlar olduğunu biliyorum. Gaziantep üniversitesinin takımı yapmıştı. Hatta kendi kartlarını üretmişlerdi. Alaca maker olması lazım. Çok büyük işe girmişsiniz bence.
 
  • Beğen
Tepkiler: Furkan Üçer
Teknofestlerin en kötü yanı bu. Yeterli olmadığınız bir alanda sizi geliştirmeyecek bir yola on binlerce lira harcıyorsunuz. Milli Servet bu sonuçta. Size sponsor olanlar vergiden düşüyor bu harcamaları. Birde normal sabit kanat bile değil VTOL'e teşebbüs ediyorsunuz. Hazır sistemler (Pixhawk ve APM gibi) yerine bir stm yada esp32 kart alıp kendiniz kodlasanız sizi çok daha fazla geliştirir. Bunu yapan takımlar olduğunu biliyorum. Gaziantep üniversitesinin takımı yapmıştı. Hatta kendi kartlarını üretmişlerdi. Alaca maker olması lazım. Çok büyük işe girmişsiniz bence.
Sağolun.