İnsansız Hava Araçları (İHA'lar), son yıllarda teknolojideki baş döndürücü ilerlemelerle birlikte hayatımızın vazgeçilmez bir parçası haline geldi. Bir zamanlar yalnızca askeri kullanım ile sınırlı olan bu cihazlar, artık tarımdan inşaata, afet yönetiminden çevre gözetlemeye, sinema sektöründen lojistiğe kadar sayısız alanda aktif bir rol üstleniyor. İHA'lara entegre edilen yüksek çözünürlüklü kameralar, sensörler ve veri toplama sistemleri sayesinde, insan erişiminin zor veya riskli olduğu bölgelerde hızla konuşlanabiliyor, kritik bilgileri gerçek zamanlı olarak aktarabiliyor ve operasyonel verimliliği benzeri görülmemiş seviyelere taşıyabiliyorlar.

Geleneksel İHA'ların çoğu, nispeten yavaş hareket eden veya sabit platformlar için tasarlanmış sert iniş takımlarına sahiptir. Bu takımlar, düşük dikey ve yatay hızlarda kontrollü bir inişi mümkün kılar. Ancak hızlı giden bir platform üzerine inmeye çalışıldığı zaman işler karmaşıklaşır. İHA'nın, aracın hızına ayak uydurabilmesi için yüksek bir hızda ve dik bir açıyla uçması gerekir. Bu da beraberinde iki büyük sorun getirir. Birincisi, bu dik açıdan dolayı pervanelerin iniş platformuna çarpma riski doğar. İkincisi ve daha da önemlisi, iniş anında yüksek yatay düzlemdeki hız farkı, İHA'nın platforma temas ettikten sonra savrulmasına, sıçramasına, hatta devrilmesine neden olabilir. Mevcut iniş takımları, bu tür yüksek enerjili çarpışmaları emecek ve kontrol altına alacak esneklikte veya enerji sönümleme kapasitesinde değildir.

İHA'ların operasyonel yeteneklerini arttırmak için İHA'ların iniş sistemleri konusunda birçok araştırma yapılmaktadır. Kanada Université de Sherbrooke'deki araştırmacılar döner kanat İHA'ların hareketli platformlara yüksek hızlarda güvenle inmesini mümkün kılan ve sürtünme temelli şok emiciler ile ters itki teknolojisini bir araya getiren yeni bir yaklaşımı ele aldı. Araştırmacılar sonuçlarını Journal of Field Robotics dergisindeki makalelerinde paylaştı.

Sürtünme Temelli Şok Emiciler ve Ters İtki

Araştırma ekibi, döner kanat İHA'ların hareketli platformlara yüksek hızlarda inişinde oluşacak yüksek enerjiyi sönümlemek için sürtünme temelli şok emiciler kullandı ve ters itki teknolojisi sayesinde İHA'nın yüzey üzerinde kaymasını veya savrulmasını engellediler.

• Sürtünmeli Şok Emiciler (FSA): Geleneksel yaylı sistemlerin aksine, FSA'lar inerken oluşan kinetik enerjiyi sürtünme yoluyla ısıya dönüştürür. Bu mekanizma, İHA'nın inişten sonra sıçramasını neredeyse tamamen engeller ve yüksek dikey hızlarda (saniyede 4 metreye kadar) bile güvenli inişe olanak tanır. Sistem, iç içe geçmiş disklerden oluşur ve bir motor tarafından sıkıştırılarak istenilen sürtünme seviyesi ayarlanabilir.

• Ters İtki (RVT): İHA platforma temas ettiği anda motorların dönüş yönü tersine çevrilir. Pervanelerin aşağı yönde itki oluşturması sayesinde İHA platforma "yapışır" ve böylece yüksek hızlarda bile İHA'nın kayması veya savrulması önlenir.

İniş Stratejisi

1. Platform Takibi: İHA, hedef platformun üzerine hizalanır ve kitlenir.
2. Hızlı Alçalma: İHA, hedef aracın üzerine saniyede 3 m/s gibi yüksek bir hızla dalış yapar. Bu hızlı iniş, türbülanslı hava akışı ve sensör hataları gibi dış etkilere maruz kalma süresini en aza indirir.
3. Son Saniye Level Manevrası: Yüksek hızla uçan bir İHA, aerodinamik direnci yenmek için dik bir açıyla uçmak zorundadır. Ancak bu açıyla iniş, pervanelerin platforma çarpma riski taşır. Bu nedenle İHA, tam iniş anından hemen önce hızla yatay konuma gelmek için bir "seviye manevrası" yapar.
4. Enerjinin Emilimi ve Sabitlenme: İHA platforma temas ettiğinde, FSA'lar çarpmanın kinetik enerjisini emer ve sıçramayı önler. Aynı anda devreye giren RVT ise sürtünmeyi artırarak İHA'nın kaymasını engeller.

Etkileyici Sonuçlar ve Gelecek

DART İHA adını verdikleri prototip bir İHA ile 38 test inişi gerçekleştirdi. Sonuçlar oldukça başarılıydı; 110 km/s hızla giden bir kamyona %100 başarı oranıyla iniş yapıldı.

Yapılan simülasyonlar, bu sistemin inişe uygun koşullar yelpazesini ("iniş zarfı"nı) geleneksel bir İHA'ya göre 60 kat genişlettiğini gösterdi.
Bu geniş zarf, İHA'nın iniş zamanlaması konusunda çok daha toleranslı olmasını sağlıyor. Bu strateji, çok rotorlu bir uçağın yüksek sürtünme kuvvetleri, yüksek dikey çarpma hızları, yüksek bağıl yatay hızlar ve yüksek eğim açıları ve eğim oranları gibi çok çeşitli zorlu iniş koşullarında iniş yapmasına olanak tanır.        

Bu teknoloji, sadece karadaki hızlı araçlar için değil, aynı zamanda dalgalı denizlerdeki gemilere iniş veya engebeli arazilerdeki zorlu koşullar için de umut vaat ediyor. Araştırma ekibi, bir sonraki aşamada sistemi, daha da zorlu senaryolarda test etmeyi planlıyor.

Bu çalışma, İHA'ların operasyonel yeteneklerini genişleterek onları lojistik, arama-kurtarma ve keşif görevlerinde çok daha dayanıklı ve güvenilir bir araç haline getirme potansiyeli taşıyor.