Hava araçlarında elektrik yük analizi kapsamında Ni-Cd ve Li-ion batarya performanslarının karşılaştırılması
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, AVİYONİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: SEDA BELEN
Danışman: Ramazan Ayaz
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Uçaklarda sistem ve motor çalıştırma gücü ile acil durumlarda (jeneratör arızası vb.) uçağın enerjilendirilmesi bataryalar üzerinden sağlanır. Federal Havacılık İdaresi (Federal Aviation Administration, FAA) yönetmeliklerinde, hava araçlarında kullanılan bataryalar için acil durum koşullarında minimum 30 dakikalık güç gereksinimi mevcuttur. Bataryaların performans analizi, elektrik yük analizi (Electrical Load Analysis, ELA) kapsamında yapılmaktadır ve bu analiz bataryanın acil durumlarda gerekli gücü sağlama kapasitesine sahip olup olmadığını göstermektedir. Uçaklarda katastrofik tehlikelerden kaçınmak için ELA'nın, tüm uçuş fazlarında, elektrik yüklerinin en kötü durum kombinasyonları (maksimum talep) ve tüm olası senaryolar (havada 3 kez motor çalıştırma sonrası batarya dayanım süresinin hesaplanması vb.) göz önüne alınarak yapılması gerekmektedir. Uçakların güç taleplerindeki artış ile havacılık sektöründe yaygınlaşan ve milli uçak projelerimize de yansıyan Ni-Cd bataryadan Li-ion bataryaya geçiş, ELA'da batarya analiz yönteminin Ni-Cd bataryaya nazaran daha detay veri sağlayan Li-ion batarya üzerinde geliştirilmesi ihtiyacını doğurmuştur. Literatürde Li-ion bataryalara eğilim ve bu bataryaların avantaj ve dezavantajlarına yönelik çalışmalar yeterince mevcuttur. Ancak Elektrik Yük Analizi kapsamında Li-ion bataryaların analizleri konusunda kaynak sınırlıdır. Bu çalışma kapsamında, ELA içeriğinde olması gereken asgari bölümler, hesaplamaları etkileyecek varsayım ve kriterler ele alınarak batarya analiz metodu gösterilmektedir. Aynı yükler üzerinde, eş kapasiteli (Ah) nikel kadmiyum ve lityum iyon bataryanın şarj durumu (State of Charge, SoC) ve kullanım ömrü sonu (End of Life, EoL) parametreleri göz önüne alınarak batarya dayanım süreleri hesaplanmaktadır. Hesaplanan süreler uçakta acil modda beslenmesi gerekli ekipmanlar için farklı senaryolarda (uçağın tüm operasyonel fazlarında yük kombinasyonları düşünülerek, ekipmanların çalışma sürelerinde (5s, 5dk, sürekli) ayrı ayrı hesaplanması vb.) ne kadar süre güç sağlanabileceğinin göstergesidir. Her iki tip eş kapasiteli batarya için elde edilen analiz sonuçları, lityum iyon bataryanın batarya dayanım süresinin (battery endurance time/battery duration) nikel kadmiyum bataryadan daha yüksek olduğunu göstermektedir. Bu çalışma ile, Li-ion ve Ni-Cd bataryaların elektrik yük analizi kapsamında karşılaştırılmasının literatüre katkı sağlayacağı değerlendirilmektedir.