İnsansız Hava Aracı ile Atmosferik Parçacık Örnekleme Sisteminin Dizaynı ve Yapımı

Abstract

Atmosferik parçacıkların yerel, bölgesel ve küresel kaynaklarını belirlenmesini amaçlayan Pozitif Matriks Faktör Analizi, Potansiyel Kaynak Katkı Fonksiyonu, Kimyasal Kütle Dengesi gibi çeşitli nümerik modellerde kullanılan veriler, toplanan aerosol örneklerinden elde edilmektedir. Bu modellerin girdi kaynakları, bir bölgede toplanan parçacıkların analiz sonuçlarından elde edilen verilerdir. Atmosferik parçacıkların toplanması, genel olarak yer seviyesinde kurulan parçacık örnekleme sistemleri yoluyla gerçekleştirilmektedir. Yer seviyesinde örneklenen parçacıklar üzerinde yerel kaynakların katkısı, sınır ötesi uzun erimli yörüngeye sahip parçacıkların kaynaklarını belirleyen model çıktılarının sağlıklı değerlendirilmesini sınırlamaktadır. Bu çalışmada, model çalışmalarına katkı sağlayacak olan zemin seviyesinden farklı yüksekliklerde parçacık örnekleme yapabilecek insansız hava aracına yüksek taşınım verimliliğine sahip bir örnekleme sisteminin tasarlanması amaçlanmıştır. Üretime geçilmeden önce, örnekleme modülü ile ilgili akışa dayalı basınç ölçüm benzetim (simülasyon) çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Parçacık örnekleme, insanlı hava araçlarında kullanılan tasarımlar incelenerek benzer tasarım insansız hava aracına uygulanmıştır. Model çıktılarında ve uygulamada, yüksek hızlarda insanlı hava araçları için tasarlanan örnekleme sistemlerinin, düşük hızlı insansız hava araçları için verimli olmadığı görülmüştür.

The data, which are used on various numerical models such as Positive Matrix Factor Analysis, Potential Source Contribution Function and Chemical Mass Balance and aim to determine the local, regional and global sources of atmospheric particles, are obtained from the collected aerosol samples. The input sources of these models are the results obtained from the analysis of particles collected in a region. Collecting of atmospheric particles is generally carried out through particle sampling systems installed at ground level. Upon particles sampled at ground level, contribution of local sources limits the correct evaluation of the model outputs which determine the sources of the particles with cross-border long range trajectory. In this study, it has been aimed to design a sampling system which has a high efficiency of transportation for an unmanned air vehicle which can carry out particle sampling at various altitudes from ground level which contributes to modelling studies. Before passing to the production phase, simulation works of influx based pressure measurement with regard to the sampling module have been carried out. By observing the designs used in manned air vehicles, a similar design for particle sampling has been applied to unmanned air vehicles. In model outputs and applications, it has been seen that sampling systems designed for high-speed manned air vehicles are not efficient for low-speed unmanned air vehicles.