Fly-By-Wire Uçuş Kontrol Sistemi

Bu yazıda bir pilotun kontrol kolunu, dümeni ya da lövyeyi hareket ettirdiğinde neler olduğunu, uçağa hareketi nasıl verdiğini ve uçakların nasıl kontrol edildiğini ve fly-by-wire sistemini anlamaya çalışacağız.

rudder elevator flap aileron
Şekil 1: Uçağın kontrol yüzeyleri.

Geleneksel olarak, uçaklar kontrol kumandasından elevator, rudder ve aileronlara uzanan çelik halatlar ile kontrol edilirler. Elevator, rudder, aileron ve kontrol ettikleri hareket çeşitleri ile ilgili detaylı bilgi almak için Uçakların Terminolojisi yazısına göz atabilirsiniz. Pitch, roll ve yaw uçağın 3 farklı eksendeki hareketleridir. Bu açıdan bu 3 eksendeki hareket kontrolü başarılı bir uçuşu mümkün kılar.

sidestick
Şekil 2: Airbus A320’ye ait bir kontrol kolu.

Peki bir pilot elinde tuttuğu kumanda kolunu hareket ettirirdiğinde ne oluyor? Pilot kolu geriye doğru çekerse bu hareketin aksine uçak tırmanışa geçer. Eski jet uçaklarda lövyeler bir dizi gergin kablo ve kasnağa bağlıydı. Böylelikle pilot manuel olarak kontrol yüzeylerini hissederek kontrol ederdi. Buna mekanik uçuş kontrolü ismi verilirdi. Cessna 172 hala daha eğitim uçağı olarak kullanılır ve bu çeşit bir mekanik kontrol sistemine sahip bir uçak olarak iyi bir örnektir. Ama gün geçtikçe mekanik kontrol sistemine sahip büyük jetlerde bile hidrolik pompalar yardımıyla pilotu destekleyen Hidro-Mekanik kontrol sistemleri kullanılmaya başlandı.

Fly-By-Wire Nedir?

fly by wire otomatik kontrol
Şekil 3: Fly-By-Wire kontrol sistemi şeması.

Fly-By-Wire manuel uçuş kontrol mekanizmalarının elektronik arayüzler kullanılarak kontrol edildiği bir çeşit modern uçuş kontrol sistemidir. Bunun anlamı pilotun uçağı kontrol ederken yaptığı hareketler ve veri girişleri elektriksel sinyallere dönüştürülerek kablolar yardımıyla iletilir. Ayrıca verilen girdinin ya da hareketin kontrol yüzeylerini ne kadar hareket ettireceğine karar veren ve istenilen performansın uçaktan alınmasına yardımcı olan bir bilgisayar kullanır. Geliştirilmiş tamamen Fly-By-Wire uçuş sistemleri, pilotun kontrol girişini istenen sonuç olarak yorumlar ve bu sonucu elde etmek için gereken kontrol yüzeyi faaliyetlerini hesaplar; bu, kapalı bir döngü kullanarak farklı durumlarda rudder, elevator, aileron, flap ve motor kontrollerinin farklı kombinasyonlarıyla sonuçlanır.

Neden Fly-By-Wire Önemlidir?

lövyeye bağlı çelik halatlar
Şekil 4: Kontrol yüzeylerine bağlı çelik halatlar.

Geleneksel mekanik uçuş kontrol sistemleri, yüzeyleri kontrol eden gergin halatlar üzerindeki sürekli aşınma ve yıpranmaya maruz kalır ve yorulma stresinden kopmaya eğilimli hale geldikleri için çok yavaş ve risklidir. Yani eğer gergin halatlar kopar ve pilot uçağı kontrol edemezse bu durum muhtemelen bir kaza ile sonuçlanır çünkü herhangi bir yedek sistem yoktur. Daha da önemlisi bu gibi sistemler pilotun kas gücüne dayalı olarak çalıştığı için ani bir rüzgar kesilmesi veya stall gibi normal olmayan durumlarda pilotun kontrol kolu ile fiziksel olarak mücadele etmesi gerekir. Bu ise geniş jet uçakların uçuşunu güvensiz hale getirir. Hidro-Mekanik kontrol sistemleri pilotun geleneksel kontrol sistemleri ile yaşadığı bu gibi fiziksel problemler için bir çözüm getirmekle birlikte uçağın ağırlığını kayda değer bir biçimde artırmıştır. Bu artışın uçuş için verimsiz bir durum oluşturacağını tahmin edebiliriz.

Fly-By-Wire ile uçan ilk yolcu uçakları

Fly-By-Wire ile uçan ilk yolcu uçağı 1958’de Avro Canada CF-105 Arrow olmuştur. 1968’de ise Fly-By-Wire ile uçan Concorde’un yeni bir başarı elde etti. Sahip olduğu sistem katı hal bileşenleri ve sistem yedekleme özelliği, bilgisayarlı navigasyon ile entegre olacak şekilde tasarlandı. Ayrıca otomatik arama ve izleme radarı veri göndererek ve alarak yer bağlantısı sağlanarak yer kontrolü uçabildi. Bu ise pilota yapay bir his (geri bildirim) sağladı. A320 ise tamamen cam kokpite ve kontrol teorisi temelli modern Fly-By-Wire sistemine sahip ilk yolcu uçağıydı.

Fly-By-Wire ’ın Temel Çalışma Sistematiği

Kapalı Devre Geri Besleme Kontrolü

kontrol şeması
Şekil 5: Kapalı devre otomatik kontrol sistemi şeması.

Pilot lövyeyi yönlendirerek uçağın belirli bir manevra yapmasını emreder, uçuş kontrol bilgisayarı ise hangi kontrol yüzeyi hareketlerinin uçağın bu eylemi gerçekleştirmesine olanak sağlayacağını hesaplar ve bu komutları her bir kontrol yüzeyi için ilgili elektronik kontrolcülere verir. Her bir yüzeydeki kontrolcüler bu komutları alır ve kontrol yüzeylerine bağlı olan motorları harekete geçirerek kontrol bilgisayarının verdiği komutlara göre kontrol yüzeylerini yönlendirir. Kontrolcüler, LVDT (Linear Variable Differential Transformer – Doğrusal Değişken Diferansiyel Transformatör) gibi bazı sensörler yardımıyla kontrol yüzeylerinin pozisyonlarını ölçerler.

Otomatik Kararlılık Sistemi

Fly-By-Wire sistemleri bilgisayarların pilottan veri gelmeksizin görevleri yerine getirmelerine izin verir. Uçaktaki birçok sensör ve jiroskop gibi ekipmanlar havanın koşullarına bağlı olarak uçağın kararlılığının bozulduğu durumlarda pitch, yaw, ve roll hareketlerinde meydana gelen küçük değişiklikleri algılayarak uçağın kararlılığını sürdürmesini sağlar. Bu ise uçuşun daha sarsıntısız, düzgün olmasını sağlar. Manuel olarak uçağı kullanan bir pilotun böyle küçük hareketleri kısacık zamanda yapabilmesi ve böylesine düzgün bir uçuşu sağlaması ise imkansızdır.

Fly-By-Wire Güvenli mi?

Eğer geleneksel bir mekanik ya da hidro-mekanik sistem bozulursa uçağı kontrol edilemez bir hale getirir ve pilotun kontrol yüzeyleri üzerinde hakimiyetinin olmadığı bir durum ise ölümcül bir kaza ile sonuçlanır. Ama Fly-By-Wire yedekteki bilgisayarlar ile işbirliği içinde çalışarak, 2 kanalın hata vermesi durumunda bile 3 ya da 4 bağımsız kanal kullanarak gerekli elektriksel sinyalin iletilmesini sağlar.

Bazı uçaklarda ise Boeing 777’de olduğu gibi Fly-By-Wire sistemine yedek olarak hidro-mekanik control sistemi vardır. Yukarıdaki resimde A320 uçağına ait kontrol kolunun iç düzenini görebilirsiniz. Sonuç olarak, Fly-By-Wire dezavantajları olmayan, uçağın daha düzgün uçmasını sağlayan ve daha yüksek bir güvenlik seviyesi sağlayan havacılık alanındaki teknolojik bir gelişmedir.

Kaynak:

https://www.aircraftnerds.com/2019/12/fly-by-wire-flight-control-system.html

Yazar: Osman Veysel Özdemir

Necmettin Erbakan Üniversitesi Uçak Mühendisliği bölümünden 2019'da mezun oldu. Sivas Bilim ve Teknoloji Üniversitesi Savunma Teknolojileri alanında yüksek lisans yapıyor. Mühendisliğin, dersleri yüksek notlarla geçmekten ibaret olmadığını ve gerekirse aynı dersin 3 kez alınabileceğini savunan adam. Ayrıca bilgisayarlara ve kodlamaya dair özel bir ilgisi var. "İman varsa imkan vardır." #NecmettinErbakan #AbbasibnFirnas #%0.7 #AGD #AeronauticalEngineer #UçakMühendisi

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir