KaydedilenlerDerginizi ekleyin

Dergiler / Politeknik Dergisi / 2026 / Cilt: 29 Sayı: 1

Bir Quadcopter’ın Yön Kararlılığının Farklı Pervane Tasarımları Kullanarak Deneysel ve Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği İle Analizi

Analysis of Directional Stability of A Quadcopter for Different Propeller Designs Using Experimental and Computational Fluid Dynamics Applications

Yahya Çelebi(ŞIRNAK ÜNİVERSİTESİ)0000-0002-4686-9794
Hüseyin Aydın(BATMAN ÜNİVERSİTESİ)0000-0002-5415-0405
Sayfa
1–12
Yayın Tarihi
2026-03-03
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Güç tüketimi testleri, NACA4412 ve NLF0115 pervanelerinin orijinal pervaneden %7 ve %3,6 daha az güç kullandığını, DAE51 ve MH42 pervanelerinin ise sırasıyla %6,7 ve %20 daha fazla güç tükettiğini ortaya koymuştur.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Günümüzde, yaygın olarak drone olarak bilinen insansız hava araçları (İHA) çeşitli sektörlerde geniş çapta benimsenmiştir.
📊
Temel Bulgular & Veri:Bu çalışma, DAE51, MH42, NACA4412 ve NLF0115 kanat profillerinden dört yeni pervane tipinin tasarımı ve test edilmesi ile dörtuçarın yön kararlılığını geliştirmeye odaklanmaktadır.
💡
Sonuç & Katkı:Güç tüketimi testleri, NACA4412 ve NLF0115 pervanelerinin orijinal pervaneden %7 ve %3,6 daha az güç kullandığını, DAE51 ve MH42 pervanelerinin ise sırasıyla %6,7 ve %20 daha fazla güç tükettiğini ortaya koymuştur.
🔬Tür:Modelleme & Sayısal Simülasyon
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Doğrultu Kararlılığı · Drone · İHA

Özet

Günümüzde, yaygın olarak drone olarak bilinen insansız hava araçları (İHA) çeşitli sektörlerde geniş çapta benimsenmiştir. Bunlar arasında, dört pervanesi olan dörtuçar, en popüler İHA türüdür. Bu çalışma, DAE51, MH42, NACA4412 ve NLF0115 kanat profillerinden dört yeni pervane tipinin tasarımı ve test edilmesi ile dörtuçarın yön kararlılığını geliştirmeye odaklanmaktadır. Pervane performans tahminlerinin doğruluğunu değerlendirmek için ANSYS Fluent simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Metodoloji doğrulaması için APC 10x7 pervane kullanılmış ve itme katsayısı sapma oranı %5,2'nin altında elde edilmiştir. Pervanelerin performansı üzerinde oluşan rüzgar etkilerini hesaba katmak için deneysel analizler açık havada gerçekleştirilmiştir. Tasarım pervaneler, orijinal dörtuçar pervanesi ile karşılaştırılmıştır. Testler sonucunda elde edilen veriler, yunuslama, yuvarlanma, sapma açıları, irtifa veya titreşim seviyeleri için istenen ve gözlenen değerler arasında önemli bir fark olmadığını göstermiştir. Güç tüketimi testleri, NACA4412 ve NLF0115 pervanelerinin orijinal pervaneden %7 ve %3,6 daha az güç kullandığını, DAE51 ve MH42 pervanelerinin ise sırasıyla %6,7 ve %20 daha fazla güç tükettiğini ortaya koymuştur. NACA4412 ve NLF0115 tasarımları, daha iyi yön kararlılığını gösterirken, aynı zamanda yüksek verimlilik sunarak üstün performans göstermiştir.

Abstract

In recent years, unmanned aerial vehicles (UAVs), popularly referred to as drones, have been widely adopted across various industries. Among these, quadcopter is the most popular type of UAV characterized by its four propellers. This study focuses on enhancing quadcopter directional stability through the design and testing of four novel propeller types based on DAE51, MH42, NACA4412, and NLF0115 airfoils. ANSYS Fluent simulations were performed to evaluate the accuracy of propeller performance predictions. Methodology verification conducted using an APC 10x7 propeller demonstrated error rates below 5.2% for thrust coefficients. Experimental analyses were performed in outdoor environment to account for realistic wind effects on propeller performance. The custom-designed propellers were compared to baseline quadcopter propeller. Results indicated no significant discrepancies between desired and observed values for pitch, roll, yaw angles, altitude, or vibration levels. Power consumption tests revealed that NACA4412 and NLF0115 propellers used 7% and 3.6% less power than original propellers, while DAE51 and MH42 propellers consumed 6.7% and 20% more power, respectively. NACA4412 and NLF0115 designs demonstrated particularly favorable performance characteristics, offering improved power efficiency while maintaining excellent directional stability.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

Çelebi, Y., Aydın, H. (2026). Bir Quadcopter’ın Yön Kararlılığının Farklı Pervane Tasarımları Kullanarak Deneysel ve Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği İle Analizi. Politeknik Dergisi, Cilt: 29 Sayı: 1, 1–12. https://doi.org/10.2339/politeknik.1553077

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (31)

  1. Breivik, M., Hovstein, V. E., and Fossen, T. I., "Straight-Line Target Tracking for Unmanned Surface Vehicles", Modeling, Identification And Control, 29 (4): 131–149 (2008).
  2. Elmas, E. E. and Alkan, M., "Bir İnsansız Hava Aracı Sisteminin Tasarımı, Benzetimi ve Gerçekleştirilmesi", Politeknik Dergisi, 26 (2): 929–940 (2023).
  3. Lim, H., Park, J., Lee, D., and Kim, H. J., "Build your own quadrotor: Open-source projects on unmanned aerial vehicles", IEEE Robotics & Automation Magazine, 19 (3): 33–45 (2012).
  4. Van Tilburg, C., "First Report of Using Portable Unmanned Aircraft Systems (Drones) for Search and Rescue", Wilderness & Environmental Medicine, 28 (2): 116–118 (2017).
  5. Carreno Ruiz, M., "CFD simulation of propellers: Best Practices Analysis", PhD Thesis, Politecnico Di Torino, (2019).
  6. Elmas, E. E. and Alkan, M., "Collision Avoidance for Autonomous Unmanned Aerial Vehicles with Dynamic and Stationary Obstacles", Politeknik Dergisi, 28 (1): 297–308 (2025).
  7. Çelebi, Y. and Aydın, H., "Multirotor Unmanned Aerial Vehicle Systems: An In-Depth Analysis of Hardware, Software, And Communication Systems", Journal Of Aviation, 9 (1): 225–240 (2025).
  8. Gunarathna, J. K. and Munasinghe, R., "Development of a Quad-rotor Fixed-wing Hybrid Unmanned Aerial Vehicle", 2018 Moratuwa Engineering Research Conference (MERCon), (2018).
  9. Raimundo, A. S. L., "Autonomous obstacle collision avoidance system for uavs in rescue operations", Master’s Thesis, University Institute of Lisbon, (2016).
  10. Rodrigues, T. A., Patrikar, J., Choudhry, A., Feldgoise, J., Arcot, V., Gahlaut, A., Lau, S., Moon, B., Wagner, B., and Matthews, H. S., "In-flight positional and energy use data set of a DJI Matrice 100 quadcopter for small package delivery", Scientific Data, 8 (1): 1–8 (2021).
  11. Su, Y., Malachuk, P., Shah, D., and Khorana, A., "Precision Differential Drone Navigation", (2022).
  12. Azizan, N. N. and Sapit, A., "Airflow Characteristic of UAV Quadcopter Propeller Blade Using Computational Fluid Dynamics (CFD)", Progress In Aerospace And Aviation Technology, 2 (2): 8–16 (2022).
  13. Sanchez, R. D., "Aerodynamic and aeroacoustic design of small unmanned aircraft system propellers at low Reynolds numbers.", Master’s Thesis, University of Baylor, (2020).
  14. Dim, C., Nabor, F., Santos, G., Schoeler, M., and Chua, A., "Novel Experiment Design for Unmanned Aerial Vehicle Controller Performance Testing", 2019 The 5th International Conference on Electrical Engineering, Control and Robotics (EECR 2019), (2019).
  15. Ghaffari, A., "Optimization of blade profiles for a coaxial drone", Master’s Thesis, University of Stavanger, (2021).
  16. Alabaş, H. A. and Nacakli, Y., "Unsteady 3D Computational Fluid Dynamics Simulation Of a Mini Unmanned Aerial Vehicle Propeller", Uluslararası Marmara Fen Ve Sosyal Bilimler Kongresi (Bahar) 2019 Bildiriler Kitabı, (2019).
  17. Çelebi, Y., Cengiz, M., and Aydın, H., "Propeller Design of UAV Under Low Reynolds Numbers", Article and Reviews in Engineering Sciences, Platanus Publishing, 407–438 (2024).
  18. Çelebi, Y. and Cengiz, M., "Verification and Validation of UAV Propeller using CFD", 9th International Azerbaijan Congress on Life, Engineering, Mathematical, and Applied Sciences, Azerbeycan, (2024).
  19. Özen, E., "Design of unmmanned aerial vehicle and gorund terminal", Master’s Thesis, University of Gaziantep, (2019).
  20. Yeong, S. P. and Dol, S. S., "Aerodynamic optimization of micro aerial vehicle", Journal Of Applied Fluid Mechanics, 9 (5): 2111–2121 (2016).
  21. Williamson, G. A., McGranahan, B. D., Broughton, B. A., Deters, R. W., Brandt, J. B., and Selig, M. S., "Summary of Low-Speed Airfoil Data, Vol. 5", University Of Illinois, Champaign, IL, 204: (2012).
  22. Park, D., Lee, Y., Cho, T., and Kim, C., "Design and performance evaluation of propeller for solar-powered high-altitude long-endurance unmanned aerial vehicle", International Journal Of Aerospace Engineering, 2018: (2018).
  23. Carvalho, I. D. de S. B., "Low Reynolds propellers for increased quadcopters endurance", Master’s Thesis, University of Beira Interior, (2013).
  24. Gökdemir, M. and Ürgün, S., "Aerodynamic Analysis of Wing Profiles with Similar Roundback", Journal Of Aviation, 4 (2): 25–35 (2020).
  25. Tanürün, H. E., Akın, A. G., and Acır, A., "Rüzgâr Türbinlerinde Kiriş Yapısının Performansa Etkisinin Sayısal Olarak İncelenmesi", Politeknik Dergisi, 24 (3): 1219–1226 (2021).
  26. Internet: Drela, M., "Qmil and Qprop", https://web.mit.edu/drela/Public/web/qprop/qmil_doc.txt, Accessed: October 11, 2023.
  27. Internet: URL, "Ultimaker Cura: Powerful, Easy-to-Use 3D Printing Software", https://ultimaker.com/software/ultimaker-cura, Accessed: October 11, 2023.
  28. Zore, K., Caridi, D., and Lockley, I., "Fast and Accurate Prediction of Vehicle Aerodynamics using ANSYS Mosaic Mesh", SAE Technical Paper, (2020).
  29. Kaya, A. F., Tanürün, H. E., and Acır, A., "Numerical Investigation of Radius Dependent Solidity Effect on H-Type Vertical Axis Wind Turbines", Politeknik Dergisi, 25 (3): 1007–1019 (2022).
  30. Tanürün, H. E., Ata, İ., Canlı, M. E., and Acır, A., "Farklı Açıklık Oranlarındaki NACA-0018 Rüzgâr Türbini Kanat Modeli Performansının Sayısal ve Deneysel İncelenmesi", Politeknik Dergisi, 23 (2): 371–381 (2020).
  31. Internet: URL, "Measuring Vibration — Copter Documentation", https://ardupilot.org/copter/docs/common-measuring-vibration.html, Accessed: October 11, 2023.