Bolu Bilim ve Sanat Merkezi (BİLSEM) öğrencileri, uçak kanatlarında uçuş sırasında oluşan titreşimlerden elektrik üretilebilen bir sistem geliştirdi. Projede, model uçakların kanatlarına yerleştirilen piezoelektrik diskler sayesinde uçuş sırasında ortaya çıkan mekanik titreşimler elektrik enerjisine dönüştürülüyor.
Uçaklar havada ilerlerken kanatları sürekli olarak hava akımıyla etkileşime girer. Bu etkileşim sonucunda kanatlarda küçük titreşimler ve aerodinamik zorlanmalar meydana gelir. Normalde bu hareketler enerji olarak kullanılmadan ortamda kaybolur. Geliştirilen sistem ise bu titreşimleri değerlendirerek elektrik üretmeyi amaçlıyor.
Projede kullanılan piezoelektrik diskler, PZT (Kurşun Zirkonat Titanat) gibi piezo seramiklerden üretilen ve titreşimleri elektrik enerjisine dönüştürebilen kristal yapılı malzemelerden oluşuyor. Bu malzemelerin en önemli özelliği, üzerlerine basınç veya titreşim uygulandığında iç yapılarındaki elektrik yüklerinin yer değiştirmesi ve bunun sonucunda küçük bir elektrik gerilimi oluşması. Fizikte ‘piezoelektrik etki’ olarak bilinen bu olay sayesinde mekanik hareket doğrudan elektrik enerjisine dönüştürülebiliyor.
Öğrenciler bu piezoelektrik diskleri model uçakların kanatlarına yerleştirerek uçuş sırasında oluşan titreşimleri elektrik üretmek için kullandı. Kanatlarda meydana gelen sürekli titreşimler piezo diskler tarafından algılanıyor ve küçük elektrik akımlarına dönüştürülüyor.
Üretilen elektrik doğrudan kullanılmak yerine kapasitör adı verilen elektronik bileşenlerde depolanıyor. Kapasitörler, elektriği kısa süreli olarak depolayabilen devre elemanları olarak biliniyor. Bu sayede sistemde üretilen enerji daha dengeli bir şekilde kullanılabiliyor.
Elde edilen elektrik enerjisi ise uçaklarda kullanılan düşük güç tüketimli sensör sistemlerini çalıştırmak için kullanılabiliyor. Bu sensörler, uçak gövdesinde oluşabilecek yapısal değişimleri takip etmek veya uçuş güvenliği açısından önemli verileri izlemek amacıyla görev yapıyor.
Düşük ama işe yarar
Yapılan testlerde sistemin yaklaşık 2,2 ile 3,3 volt arasında elektrik üretebildiği ve bu seviyedeki enerjinin düşük güçle çalışan sensörleri çalıştırmak için yeterli olduğu görüldü. Bu değerler küçük görünse de birçok sensör ve elektronik izleme sistemi için yeterli bir enerji seviyesine karşılık geliyor.
Konuyla ilgili projenin geliştiricilerinden Ali Efe Samur “Buzlanma tespiti, yapısal sağlık izleme ve çatlak algılama sensörlerini 2,2 ila 3,3 volt arasında enerjiyle çalıştırabiliyoruz. Testler sonucu bizim elde ettiğimiz gerilim bu sistemleri çalıştırmaya yetiyor.” diyerek geliştirdikleri sistem sayesinde uçuş sırasında oluşan titreşimlerden elde edilen enerjinin düşük güç tüketimli sensörleri besleyebildiğini ve bu sayede hava araçlarında ek pil ihtiyacının azaltılabileceğini belirtti.
Bu teknolojinin ilerleyen dönemlerde özellikle insansız hava araçlarında kullanılabileceği düşünülüyor. İHA ve SİHA gibi platformlarda sensör sayısı oldukça fazla olduğu için bu sensörlerin enerji ihtiyacı genellikle kablo ve piller aracılığıyla karşılanıyor. Titreşimden elektrik üretilebilmesi sayesinde bu sistemlerde kablo yoğunluğu ve pil ihtiyacı azaltılabilir.
Kaynak: Anadolu Ajansı