Sempozyum kitabı - Sivil Havacılık Yüksek Okulu - Erciyes Üniversitesi
12.01.2015 • Views
Share Embed Flag

Sempozyum kitabı - Sivil Havacılık Yüksek Okulu - Erciyes Üniversitesi

Sempozyum kitabı - Sivil Havacılık Yüksek Okulu - Erciyes Üniversitesi

Sempozyum kitabı - Sivil Havacılık Yüksek Okulu - Erciyes Üniversitesi

SHOW MORE
SHOW LESS
ePAPER READ
DOWNLOAD ePAPER
erciyes.edu.tr

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

START NOW

KAYSERİ V. HAVACILIK<br />

SEMPOZYUMU<br />

13-14 Mayıs 2004<br />

Düzenleyen Kuruluşlar<br />

<strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong> <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu<br />

2 nci Hava İkmal Bakım Merkezi Komutanlığı<br />

Tel : 0(352) 437 57 44<br />

Fax : 0(352) 437 57 44<br />

e-mail: havacilik@erciyes.edu.tr<br />

web: http://havacilik.erciyes.edu.tr/sempozyum/<br />

KAYSERİ

ISBN 975 – 6478 – 19 - 5

DÜZENLEME KURULU<br />

Prof. Dr. Necmi TAŞPINAR (E. Ü. <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Y.O. Müdürü)<br />

Kur. Alb. Muammer AKPINAR (2nci HİBM Komutanlığı Ürt. Grp. Komutanı)<br />

YÜRÜTME KURULU<br />

Hv.Müh.Yb. Bülent YILMAZ (2nci HİBM Komutanlığı)<br />

Hv.Müh.Bnb. İbrahim CAN (2nci HİBM Komutanlığı)<br />

Hv.Müh.Yzb. Hüseyin ENGİNAR (2nci HİBM Komutanlığı)<br />

Hv.Müh.Ütgm. Yener AKUŞ (2nci HİBM Komutanlığı)<br />

Svl. Müh. Yalçın BUZ (2nci HİBM Komutanlığı)<br />

Öğr.Gör. Dr. Mehmet ERLER ( E.Ü. <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Y.O.)<br />

Uzman Zekiye BUZ ( E.Ü. <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Y.O.)<br />

Öğr.Gör. Pınar Ç. BEŞDOK ( E.Ü. <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Y.O.)<br />

Öğr.Gör. Ayşegül GÜVEN ( E.Ü. <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Y.O.)<br />

Öğr.Gör. Mustafa SOYLAK ( E.Ü. <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Y.O.)<br />

Öğr.Gör. İlke TÜRKMEN ( E.Ü. <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Y.O)<br />

Öğr.Gör. İlker YILMAZ ( E.Ü. <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Y.O.)<br />

Arş.Gör. Özgür AKSU ( E. Ü. <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Y.O.)<br />

Arş.Gör. Nurcan BAŞTÜRK ( E. Ü. <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Y.O.)<br />

Arş.Gör. Murat ONAY ( E. Ü. <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Y.O.)<br />

Arş.Gör. Fatma YILDIRIM ( E. Ü. <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Y.O.)<br />

Uzman Haluk DEMİRTAŞ ( E.Ü. <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Y.O.)<br />

Uzman Veysel ERTURUN ( E. Ü. <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Y.O.)<br />

Uzman M. Ali SOYTÜRK ( E. Ü. <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Y.O.)<br />

Uzman Mahmut TÜRKMEN ( E.Ü. <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Y.O.)<br />

Uzman Tülin YILDIRIM ( E. Ü. <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Y.O.)<br />

III

DANIŞMA VE BİLİM KURULU<br />

A. Rüstem ASLAN, İTÜ<br />

Akile TANATMIŞ, Anadolu <strong>Üniversitesi</strong><br />

Aydın MISIRLIOĞLU, İTÜ<br />

Ayşe KAHVECİOĞLU, Anadolu <strong>Üniversitesi</strong><br />

Ayşegül AKDOĞAN, Yıldız Teknik <strong>Üniversitesi</strong><br />

Cahit ÇIRAY, ODTÜ<br />

Cengiz ERGENEMAN, ASELSAN<br />

Çingiz HACIYEV, İTÜ<br />

Derviş KARABOĞA, <strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong><br />

Ergün KAYA, Anadolu <strong>Üniversitesi</strong><br />

Fırat O. EDİS, İTÜ<br />

Hakan OKTAL, Anadolu <strong>Üniversitesi</strong><br />

Hatice KÜÇÜKÖNAL, Anadolu <strong>Üniversitesi</strong><br />

Hikmet KARAKOÇ, Anadolu <strong>Üniversitesi</strong><br />

İbrahim ÖZKOL, İTÜ<br />

İbrahim UZMAY, <strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong><br />

İsmail H. TUNCER, ODTÜ<br />

Kenan DANIŞMAN, <strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong><br />

Kerim GÜNEY, <strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong><br />

M. Adil YÜKSELEN, İTÜ<br />

M. Baki KARAMIŞ, <strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong><br />

M. Fevzi ÜNAL, İTÜ<br />

M. Kemal APALAK, <strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong><br />

M. Sinan AKMANDOR, ODTÜ<br />

Mehmet A. AKGÜN, ODTÜ<br />

Mehmet KAVSAOĞLU, İTÜ<br />

Metin O.KAYA, İTÜ<br />

Mustafa ALÇI, <strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong><br />

Mustafa İLBAŞ, <strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong><br />

Necdet ALTUNTOP, <strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong><br />

V

Ozan TEKİNALP, ODTÜ<br />

Özcan UZUNOĞLU, THY<br />

Öznur USANMAZ, Anadolu <strong>Üniversitesi</strong><br />

Recep KILIK, <strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong><br />

Serpil ÖZKILIÇ, <strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong><br />

Suat CANBAZOĞLU, İnönü <strong>Üniversitesi</strong><br />

Şeref SAĞIROĞLU, Gazi <strong>Üniversitesi</strong><br />

Tahir KARASU, Osmangazi <strong>Üniversitesi</strong><br />

Tahir YAVUZ, Karadeniz Teknik <strong>Üniversitesi</strong><br />

Tuncay DOĞANER, TÖSHİD<br />

Yalçın GÖĞÜŞ, ODTÜ<br />

Yavuz YAMAN, ODTÜ<br />

Yunus BORHAN, İTÜ<br />

Zahit MECİTOĞLU, İTÜ<br />

VI

TEŞEKKÜR<br />

Bu sempozyum kitapçığı, TÜBİTAK’ın maddi destekleri ile basılmıştır. Ayrıca<br />

sempozyumun düzenlenmesinde, <strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong> Rektörlüğü’nün, 2nci HİBM<br />

Komutanlığı’nın, Onur Air Genel Müdürlüğü’nün ve Makina Mühendisleri Odası<br />

Kayseri Şube Başkanlığı`nın maddi ve manevi büyük katkıları olmuştur. Düzenleme ve<br />

Yürütme Kurulu olarak bu kuruluşlara, emeği geçen tüm <strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong> <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong><br />

<strong>Yüksek</strong>okulu personeli ve öğrencilerine teşekkür ederiz.<br />

VII

ÖNSÖZ<br />

<strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong> Fehmi Özilhan <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu`nun gelenekselleştirdiği ve<br />

periyodik olarak iki yılda bir düzenlediği Kayseri <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>larının beşincisi<br />

2`nci Hava İkmal Bakım Merkezi Komutanlığı`nın işbirliğiyle 13-14 Mayıs 2004 tarihleri<br />

arasında başarıyla gerçekleştirilmiştir.<br />

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u`nda Aerodinamik, İtki, Haberleşme Sistemleri, Seyrüsefer<br />

Sistemleri, Bordo Aletleri, Modern Optimizasyon Teknikleri ve <strong>Havacılık</strong>taki Uygulamaları,<br />

Hava Aracı Yapıları ve Malzemeleri, Hava Aracı Bakım ve Onarımı, Hava Aracı Tasarımı,<br />

Havaalanı İnşası ve Bakımı, <strong>Havacılık</strong>ta İnsan Faktörü, Uçuş Kontrol Sistemleri, <strong>Havacılık</strong>ta<br />

Kalite Güvence Sistemleri, <strong>Havacılık</strong> Kuralları, <strong>Havacılık</strong> İşletmeciliği, Zirai <strong>Havacılık</strong>,<br />

<strong>Havacılık</strong> Eğitimi, Hava Aracı Gürültü ve Emisyonları, Uçuş Emniyeti, Uzay ve Uydu<br />

Teknolojisi ve Hava Aracı Kaza-Kırım İnceleme gibi havacılık konularında 75 bildiri<br />

sunularak tartışılmış ve havacılığa gönül vermiş bilgili ve deneyimli kişilerin bir araya gelerek<br />

bilgi alışverişinde bulunmaları sağlanmıştır.<br />

Türk Havacılığı`nın temelinin atıldığı Kayseri`de periyodik olarak gerçekleştirilen bu tür<br />

faaliyetlerin Türk Havacılığı`nın gelişmesinde büyük katkıları olduğuna inanıyorum.<br />

<strong>Sempozyum</strong>un gerçekleştirilmesinde maddi, manevi katkılarını esirgemeyen kuruluşlara,<br />

Bilim ve Danışma Kurulu üyelerine ve katılımcılara teşekkür ederim.<br />

Prof. Dr. Necmi TAŞPINAR<br />

<strong>Sempozyum</strong> Düzenleme Kurulu Başkanı<br />

IX

KAYSERİ V. HAVACILIK SEMPOZYUMU PROGRAMI<br />

13 MAYIS 2004 PERŞEMBE<br />

08:00-09:00 SEMPOZYUMA KAYIT<br />

09:00-10:00 AÇILIŞ KONUŞMALARI<br />

10:00-10:30 KAHVE MOLASI<br />

13-14 MAYIS 2004<br />

10:30 OTURUM 1: DAVETLİ KONUŞMACILAR<br />

Oturum Başkanı: Prof. Dr. NAFİZ ALEMDAROĞLU<br />

10:30-11:00 Prof.Dr. SİNAN AKMANDOR (ODTÜ)<br />

“Uçak Motor ve Gaz Türbinlerinde Performans ve Verim Artışları”<br />

11:00-11:30 (E) Hava Pilot Tuğgenerel. KAYNAK TÜMER (Türkkuşu Genel Müdürü)<br />

“Türkkuşu Genel Müdürlüğü ve Türk Havacılığındaki Yeri”<br />

11:30-12:00 Abdurrahman GÜNDOĞDU (THY Genel Müdürü)<br />

“Türk Hava Yolları A.O.’nın Hedefleri - <strong>Havacılık</strong> Bakım/Onarım Pazarı”<br />

12:00-12:30 ORAL BÜYÜKSARI (<strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Genel Müdürlüğü, Hava Seyrüsefer Daire Başkanı)<br />

“<strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Genel Müdürlüğü ve Faaliyetleri”<br />

13:00-14:00 ÖĞLE YEMEĞİ<br />

14:00<br />

14:00-14:15<br />

14:15-14:30<br />

14:30-14:45<br />

14:45-15:00<br />

15:00-15:15<br />

Oturum 2-A: Aerodinamik-I<br />

Oturum Başkanı: Doç. Dr. Serkan ÖZGEN<br />

“Sıkıştırılabilir Sınır Tabakalarında Doğrusal<br />

Kararlılık Teorisi ile Kararlılık ve Geçiş Analizi”,<br />

Senem ATALAYER, Serkan ÖZGEN<br />

“Genetik Algoritma ile Elde Edilen 3 Boyutlu Kanat<br />

Modelleri İçin Yeni Ağ Yapılarının “Dinamik Ağ”<br />

Yöntemiyle Bulunması”,<br />

Ergüven VATANDAŞ, İbrahim ÖZKOL<br />

“H 2 :O 2 :Ar Karışımının 1 Boyutlu, Eksenel Simetrik<br />

(Silindirik) ve Küresel Simetrik Patlamasının<br />

Modellenmesi”,<br />

Birşen ERDEM, Dr. M.Ali AK, İsmail Hakkı<br />

TUNCER<br />

“Üst Üste Çırpan İki Kanat Kesitinin Maksimum İtki<br />

İçin Paralel Eniyileştirmesi”,<br />

Mustafa KAYA, İsmail H. TUNCER<br />

“Yapay Sinir Ağı ve Genetik Algoritma Kullanarak<br />

Hızlı Aerodinamik Dizayn”,<br />

Abdurrahman HACIOĞLU<br />

Oturum 2-B: Hava Aracı Yapıları ve Malzemeleri-I<br />

Oturum Başkanı: Prof. Dr. Sinan AKMANDOR<br />

“2024-T3 Al Alaşımının Tek Aşırı Yük Altında<br />

Yorulma Çatlak İlerleme Davranışı”,<br />

Adem KARCI, Dilek TURAN<br />

“Şekil Bellek Alaşımı ile Kısmi Olarak Gömülü<br />

Plakaların Büyük Isısal Çökmesi ve Titreşim Analizi”,<br />

Vedat Z. DOĞAN, Mücahit KARADAŞ, Zehra<br />

KONYA<br />

“Anlık Basınç Yükü Altındaki Kompozit Bir Plağın<br />

Dinamik Davranışının Sonlu Eleman Analizi”,<br />

Haydar UYANIK, Zafer KAZANCI<br />

“Düzgün Daralan Bir Euler Kirişinin Eğilme<br />

Titreşiminin Diferansiyel Dönüşüm Yöntemi İle<br />

İncelenmesi”,<br />

Özge ÖZDEMİR, M. Orhan KAYA<br />

15:15-15:30 KAHVE MOLASI<br />

15:30<br />

15:30-15:45<br />

15:45-16:00<br />

16:00-16:15<br />

Oturum 3-A: İtki<br />

Oturum Başkanı: Doç. Dr. Mustafa İLBAŞ<br />

“Gaz Türbinleri Kompresör ve Türbin Performans<br />

Haritaları Hesaplama Yöntemi”,<br />

Mehmet KARACA, İbrahim Sinan AKMANDOR<br />

“Çırpan Kanat Kesitleri ile İtki Üretiminin<br />

Hesaplanması ve Deneysel Sonuçlarla<br />

Karşılaştırılması”,<br />

Mustafa KAYA, İsmail H. TUNCER<br />

“Uçaklarda Pervane Çekme Kuvvetinin Yapay Sinir<br />

Ağları Kullanılarak Belirlenmesi”,<br />

Mehmet ERLER, Haluk DEMİRTAŞ<br />

XI<br />

Oturum 3-B: Hava Aracı Tasarımı<br />

Oturum Başkanı: Yrd. Doç. Dr. Mustafa YILMAZ<br />

“Tarım Uçaklarının Gelişimi”,<br />

A.Musa BOZDOĞAN<br />

“İnsansız Hava Aracı Sistemlerinin Dünyadaki<br />

Gelişimi ve Uygulamalar”,<br />

Mahmut FERİT , Yasin AKYOL<br />

“ATA-5 Projesi Kapsamında Bir Adet İnsansız Hava<br />

Aracının Tasarım ve Üretim Çalışmaları”,<br />

Mehmet Şerif KAVSAOĞLU, Günay KAHYAOĞLU

16:15-16:30 KAHVE MOLASI<br />

16:30<br />

16:30-16:45<br />

16:45-17:00<br />

17:00-17:15<br />

17:15-17:30<br />

17:30-17:45<br />

17:45-18:00<br />

18:00-18:15<br />

Oturum 4-A: Akışkanlar Mekaniği<br />

Oturum Başkanı: Prof. Dr. Tahir YAVUZ<br />

“TÜBİTAK-SAGE’de Geliştirilen Sayısal<br />

Akışkanlar Mekaniği Yetenekleri”,<br />

L.Oktay GÖNÇ, Mehmet Ali AK, İsmail Hakkı<br />

TUNCER, Osman BAŞOĞLU, Tülay IŞIK<br />

“Isı Transferinin Sınır Tabaka Kararlılığı ve Geçiş<br />

Üzerindeki Etkisi”,<br />

Ebru SARIGÖL, Kerim YAPICI, Kıvanç ÜLKER,<br />

Senem ATALAYER, Serkan ÖZGEN<br />

“Sayısal Akışkanlar Mekaniğinde Yeni Bir<br />

Yaklaşım: Gaz-Kinetik Metotlar”,<br />

Murat ILGAZ, Mehmet Ali AK, İsmail H. TUNCER<br />

“Düz Levha Üzerindeki Laminer Sınır Tabaka<br />

Akımının Navier Stokes Analizinde Çözüm Ağı<br />

Etkileri”,<br />

Gökhan DURMUŞ, Mehmet Şerif KAVSAOĞLU<br />

Oturum 5-A: Haberleşme ve Uydu Teknolojileri<br />

Oturum Başkanı: Öğr. Gör. Pınar ÇİVİCİOĞLU<br />

“Türkiye’de Uydu Haberleşmesi (Tarihçesi, Türksat<br />

ve Ülke Gelişimine Katkıları)”, Numan ÜNALDI<br />

“Uydu İletişim Uygulamaları ve Türkiye”,<br />

Nurhan KARABOĞA, Azmi VURAL<br />

Oturum 4-B: Hava Aracı Yapıları ve Malzemeleri-<br />

II<br />

Oturum Başkanı: Yrd. Doç. Dr. Öznur USANMAZ<br />

“Akıllı Bir Plakanın Serbest ve Zorlanmış<br />

Titreşimlerinin Kontrolü”,<br />

Fatma Demet ÜLKER, Ömer Faruk KIRCALI, Yavuz<br />

YAMAN, Volkan NALBANTOĞLU, Tarkan<br />

ÇALIŞKAN, Eswar PRASAD<br />

“Dönen Bir Kirişin Flaplama-Eğilme Titreşiminin<br />

Diferansiyel Dönüşüm Yöntemi ile İncelenmesi”,<br />

M. Orhan KAYA, Aytaç ARIKOGLU, Özge ÖZDEMİR,<br />

İbrahim ÖZKOL<br />

“6 Serbestlik Dereceli Parallel Mekanizmaların<br />

Genişletilmiş Çalışma Uzayının Analizine Genel<br />

Bakış”, Hüseyin ALP, Sait N. YURT, İbrahim ÖZKOL<br />

“Seramik Zırhların Uçaklarda Kullanımı”,<br />

Tanju ÇAKIR, R. Orhan YILDIRIM<br />

“Kare Bir Plakanın Patlama Sonucu Oluşan<br />

Deformasyonuna Patlama Uzaklığının Etkisi”,<br />

Yener AKUŞ, R. Orhan YILDIRIM<br />

14 MAYIS 2004 CUMA<br />

09:00<br />

9:00-9:15<br />

9:15-9:30<br />

9:30-9:45<br />

9:45-10:00<br />

10:00-10:15<br />

Oturum 6-A: Aerodinamik-II<br />

Oturum Başkanı: Öğr. Gör. Mustafa SOYLAK<br />

“Bölgesel Emme Kullanılarak İnce Kanat Profili<br />

Üstünde Sınır Tabaka Ayrılmasının Kontrolü”,<br />

Hediye ATİK, C.-Young KİM, J. David. A. WALKER<br />

“İTÜ Trisonik Rüzgar Tüneli Deney Sonuçlarının<br />

Tekrarlanabilirliğinin Belirlenmesi”,<br />

Ahmet Sayın, K. Bülent Yüceil, Okşan Çetiner<br />

“Eğrisel Yüzeyler Üzerinde Film Soğutmasının<br />

Sayısal İncelenmesi”,<br />

İbrahim KOÇ, Cem PARMAKSIZOĞLU<br />

“Dairesel Serbest Jet Akımının Sıcak Tel<br />

Anemometresi ile Deneysel İncelenmesi”,<br />

Serpil ÖZKILIÇ, Sibel GÜNEŞ<br />

“Geniş Kanatlara Sahip Bir Füze Geometrisinin<br />

Aerodinamik İncelemesi”,<br />

Hediye ATİK, Osman BAŞOĞLU, Murat ILGAZ,<br />

Emel MAHMUTYAZICIOĞLU, Levent YALÇİN<br />

Oturum 5-B: Havayolu İşletmeciliği-I<br />

Oturum Başkanı: Prof. Dr. Ayşegül AKDOĞAN<br />

“Sürdürülebilir Kalkınma ve Taşımacılık”,<br />

Vildan KORUL<br />

“Havayolu İşletmeleri İçin Ana Üs Seçimi”,<br />

Hakan OKTAL, Ziya DÜZTEPELİLER<br />

“Havayolu İşletmelerinde Risk Yönetimi Bilgi<br />

Sistemi”, Ayşe KÜÇÜK YILMAZ, Ergün KAYA<br />

“Sık Uçan Yolcu Programlarının (FFP) Etik Açıdan<br />

Değerlendirilmesi”,<br />

Özlem ATALIK<br />

“Havayollarında E-Ticaret İşlemleri ve<br />

Muhasebeleştirilmesi”<br />

Ergün KAYA, Ferhan KUYUCAK<br />

10:15-10:30 KAHVE MOLASI<br />

XII

10:30<br />

10:30-10:45<br />

10:45-11:00<br />

11:00-11:15<br />

11:15-11:30<br />

11:30-11:45<br />

Oturum 7-A: Aerodinamik-III<br />

Oturum Başkanı: Doç.Dr. Necdet ALTINTOP<br />

“Akış Ortamındaki Kare Kesitli Bir Küt Cismin Bir<br />

Yüzeyinden Açılan Kanaldan Yapılan Üflemenin<br />

Cisim Yüzeylerindeki Basınç Dağılımlarına Etkisi”,<br />

Yahya Erkan AKANSU, Mustafa SARIOĞLU,<br />

Tahir YAVUZ<br />

“Aerodinamik Yavaşlatıcılar Aerodinamiği”,<br />

Tahir YAVUZ<br />

“Farklı Geometrili Temas Halindeki Cisimler<br />

Etrafındaki Akışta Hücum Açısına Bağlı Olarak<br />

Girdap Kopma Olayının İncelenmesi”,<br />

Mustafa SARIOĞLU, Yahya Erkan AKANSU,<br />

Tahir YAVUZ<br />

“F-16 Savaş Uçağının Aerodinamik Analizi”,<br />

Haluk ERHAN, Yusuf ÖZYÖRÜK,<br />

Nafiz ALEMDAROĞLU<br />

“Uçak Kanadından Harici Yük Ayrılması”,<br />

H. Özgür DEMİR, Nafiz ALEMDAROĞLU<br />

11:45-12:00 KAHVE MOLASI<br />

Oturum 6-B: Hava Aracı Bakım Onarımı-I<br />

Oturum Başkanı: Yrd. Doç. Dr. Vildan KORUL<br />

“Tarımsal Savaşta Kullanılan Uçaklarda Korozyon”,<br />

Bülent EKER , Ayşegül AKDOĞAN<br />

“Gaz Türbinli Motor Bremze Binası”,<br />

Mustafa ÖZEN, Hidayet AYDEMİR, Ünal KAZANCI<br />

“Helikopter Titreşimlerinin Lokal Dinamik<br />

Modelleme Yöntemi ile Analizi”,<br />

O.Hilmi KOÇAL, Hüseyin TAŞÇI<br />

“Servopnömatik Pozisyonlama Sistemi ve Bir<br />

Uygulama”, Mustafa SOYLAK<br />

“Uçak Bakımında Yaygın Olarak Kullanılan Hasarsız<br />

Kontrol Yöntemleri”,<br />

Haşim KAFALI, Akile TANATMIŞ<br />

12:00<br />

12:00-12:15<br />

12:15-12:30<br />

12:30-12:45<br />

12:45-13:00<br />

13:00-13:15<br />

Oturum 8-A: Elektronik ve Aviyonik-I<br />

Oturum Başkanı: Öğr. Gör. Dr. Mehmet ERLER<br />

“Karınca Sistemi Algoritması Kullanılarak<br />

Haberleşme Ağlarında Mesaj Yönlendirme”,<br />

Nurhan KARABOĞA, Seher MAMUR<br />

“Uçağın Son Yaklaşma ve İniş Aşamasında Uygun<br />

Flap Açısının Bulanık Mantık Yaklaşımı ile<br />

Bulunması”,<br />

Emre KIYAK, Ayşe KAHVECİOĞLU<br />

“Uçakların Sürat Hesaplarında Yapay Sinir Ağları<br />

Kullanımı”,<br />

Veysel ASLANTAŞ, Mehmet TUNÇKANAT<br />

“Bulanık Mantık Sistemine Dayalı Uyarlanır Ağ<br />

Eklenmiş Genetik İzleyici ile Tek Sayıda Hedefi<br />

İzleme”,<br />

İlke TÜRKMEN, Kerim GÜNEY<br />

“GPS Verileri İle Uçağın Konum ve Hızının İki<br />

Aşamalı Tahmin Algoritması”,<br />

Çingiz HACIYEV, M. İlter BERBEROĞLU<br />

13:15-14:00 ÖĞLE YEMEĞİ<br />

Oturum 9-A: Elektronik ve Aviyonik-II<br />

14:00 Oturum Başkanı:Yrd.Doç.Dr. Ö. Galip<br />

SARAÇOĞLU<br />

“Sayısal İşaretlere Karışan Dürtü Gürültüsünün<br />

Bastırılmasında Akım Taşıyıcılı Analog Devrenin<br />

14:00-14:15<br />

Kullanımı”,<br />

Pınar ÇİVİCİOĞLU, Mustafa ALÇI<br />

“Düşük Maliyetli Dijital Bir Altimetrenin Tasarım<br />

ve Gerçekleştirilmesi”,<br />

14:15-14:30<br />

M. Emre AYDEMİR, Kenan BÜYÜKATAK,<br />

Ersin GÖSE<br />

“Gece Görüş Gözlüğü Tanıtımı, Kara<br />

14:30-14:45 Havacılığındaki Yeri ve Gelinen Eğitim Seviyesi”,<br />

Ali AVCIOĞLU, İsa BAYDİLLİ<br />

“Uçaklarda Kablosuz İletişimin Arınc Veri İletişimi<br />

14:45-15:00 Yerine Kullanılması”,<br />

Mehmet ERLER, Özgür AKSU<br />

15:00-15:15<br />

Oturum 7-B: Hava Aracı Bakım Onarımı-II<br />

Oturum Başkanı: Prof. Dr. Bülent EKER<br />

“Türkiye’de Havaaracı Bakımına Genel Bakış”,<br />

Hatice KÜÇÜKÖNAL, Ahmet KIRAN<br />

“Havaaracı Bakım Kuruluşlarında Toplam Kalite<br />

Yönetimi Uygulamalarının Değerlendirilmesi”,<br />

Ahmet KIRAN, Hatice KÜÇÜKÖNAL<br />

“Uçak Bakımında Emniyet Yaklaşımları”,<br />

Müge ARMATLI KAYRAK<br />

Oturum 8-B: Havayolu İşletmeciliği-II<br />

Oturum Başkanı: Uzm. Zekiye BUZ<br />

“11 Eylül Krizinin Havayolu Sektörüne Etkileri ve<br />

Lufthansa Kriz Yönetimi Örneği”,<br />

Ünal BATTAL, Özlem ATALIK<br />

“Havayolu İşletmelerinde Müşteri ve Müşteri Değeri<br />

Yaratma Kavramına Fonksiyonel Bir Yaklaşım”,<br />

Devrim GÜN, Hatice KÜÇÜKÖNAL<br />

“Hava Trafik Kontrolde Otomasyon ve İnsan”,<br />

Uğur TURHAN, Öznur USANMAZ<br />

“Türkiye’de Havayolu Taşımacılığında Finansal<br />

Sorunlar ve Çözüm Önerileri”,<br />

Ünal BATTAL<br />

“RNP Kavramı ve RNP Havasahasında Hava Trafik<br />

Hizmet Prosedürleri”,<br />

Öznur USANMAZ, Özlem ŞAHİN<br />

XIII

15:15-15:30 KAHVE MOLASI<br />

15:30<br />

15:30-15:45<br />

15:45-16:00<br />

16:00-16:15<br />

16:15-16:30<br />

16:30-16:45<br />

Oturum 10-A: Elektronik ve Aviyonik-III<br />

Oturum Başkanı: Yrd. Doç Dr. Nurhan<br />

KARABOĞA<br />

“Veri Şifreleme İçin Yeni Bir Yöntem”,<br />

Pınar ÇİVİCİOĞLU, Mustafa ALÇI<br />

“Yeni Bir Yöntem Kullanılarak Gizli Veri<br />

İletişiminin Gerçekleştirilmesi”,<br />

Mustafa ALÇI, Pınar ÇİVİCİOĞLU<br />

“Kod Bölmeli Çoklu Erişim Sistemlerinde Güç<br />

Kontrolü”,<br />

Yalçın IŞIK, Necmi TAŞPINAR<br />

“OFDM Sistemlerinde Tepe Gücü-Ortalama Güç<br />

Oranının Kırpma Tekniği ile Düşürülmesi”,<br />

E. Seza İMAMOĞLU, Necmi TAŞPINAR<br />

“İnsansiz Hava Araçları ve İmge İşlemenin<br />

Vizyonu”,<br />

Kerim Güney, Murat ONAY<br />

Oturum 9-B: <strong>Havacılık</strong>ta İnsan Faktörü ve Eğitim<br />

Oturum Başkanı: Doç. Dr. Derviş KARABOĞA<br />

“Uçak Gövde Motor Bakım Bölümünde <strong>Havacılık</strong><br />

İngilizcesi Öğretimine Bir Yaklaşım”,<br />

Ulaş ORTAN, Mustafa ÖZEN<br />

“Hipobarik hipoksik ortamda (3910m.) Mental<br />

Davranışın Değerlendirilmesi”,<br />

Bekir ÇOKSEVİM, Seda ARTIŞ, Lütfiye OGAN,<br />

Mümtaz MAZICIOĞLU<br />

“<strong>Havacılık</strong>ta Tahribatsız Muayene ve Hava<br />

Kuvvetlerinde Tahribatsız Muayene Personelinin<br />

Vasıflandırılması ve Belgelendirilmesi”,<br />

Mehmet BOZKIRLI<br />

XIV

İÇİNDEKİLER<br />

Sayfa<br />

TEŞEKKÜR<br />

ÖNSÖZ<br />

SEMPOZYUM PROGRAMI<br />

DAVETLİ KONUŞMACILAR<br />

VII<br />

IX<br />

XI<br />

Uçak Motor ve Gaz Türbinlerinde Performans ve Verim Artışları 1<br />

Prof. Dr. Sinan AKMANDOR<br />

Türkkuşu Genel Müdürlüğü ve Türk Havacılığındaki Yeri 6<br />

(E) Hv. Plt. Tuğgen. Kaynak TÜMER<br />

Türk Hava Yolları A.O.’nın Hedefleri - <strong>Havacılık</strong> Bakım/Onarım Pazarı 9<br />

Abdurrahman GÜNDOĞDU<br />

<strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Genel Müdürlüğü ve Faaliyetleri 15<br />

Oral BÜYÜKSARI<br />

AERODİNAMİK - I<br />

Sıkıştırılabilir Sınır Tabakalarında Doğrusal Kararlılık Teorisi ile Kararlılık ve Geçiş Analizi 19<br />

Senem ATALAYER, Serkan ÖZGEN<br />

Genetik Algoritmada Elde Edilen 3 Boyutlu Kanat Modelleri İçin Yeni Ağ Yapılarının<br />

“Dinamik Ağ” Yöntemiyle Bulunması<br />

Ergüven VATANDAŞ, İbrahim ÖZKOL<br />

H 2 :O 2 :Ar Karışımının 1 Boyutlu, Eksenel Simetrik (Silindirik) ve Küresel Simetrik Patlamasının<br />

Modellenmesi<br />

Birşen ERDEM, M. Ali AK, İsmail Hakkı TUNCER<br />

24<br />

29<br />

Üst Üste Çırpan İki Kanat Kesitinin Maksimum İtki İçin Paralel Eniyileştirmesi 34<br />

Mustafa KAYA, İsmail H. TUNCER<br />

Yapay Sinir Ağı ve Genetik Algoritma Kullanarak Hızlı Aerodinamik Dizayn 39<br />

Abdurrahman HACIOĞLU<br />

İTKİ<br />

Gaz Türbinleri Kompresör ve Türbin Performans Haritaları Hesaplama Yöntemi 44<br />

Mehmet KARACA, İbrahim Sinan AKMANDOR<br />

Çırpan Kanat Kesitleri ile İtki Üretiminin Hesaplanması ve Deneysel Sonuçlarla<br />

Karşılaştırılması<br />

Mustafa KAYA, İsmail H. TUNCER<br />

49<br />

Uçaklarda Pervane Çekme Kuvvetinin Yapay Sinir Ağları Kullanılarak Belirlenmesi 54<br />

Mehmet ERLER, Haluk DEMİRTAŞ<br />

AKIŞKANLAR MEKANİĞİ<br />

TÜBİTAK-SAGE’de Geliştirilen Sayısal Akışkanlar Mekaniği Yetenekleri 62<br />

L.Oktay GÖNÇ, Mehmet Ali AK, İsmail Hakkı TUNCER, Osman BAŞOĞLU, Tülay IŞIK<br />

XV

Isı Transferinin Sınır Tabaka Kararlılığı ve Geçiş Üzerindeki Etkisi 67<br />

Ebru SARIGÖL, Kerim YAPICI, Kıvanç ÜLKER, Senem ATALAYER, Serkan ÖZGEN<br />

Sayısal Akışkanlar Mekaniğinde Yeni Bir Yaklaşım: Gaz-Kinetik Metotlar 72<br />

Murat ILGAZ, Mehmet Ali AK, İsmail H. TUNCER<br />

Düz Levha Üzerindeki Laminer Sınır Tabaka Akımının Navier Stokes Analizinde Çözüm Ağı<br />

Etkileri<br />

Gökhan DURMUŞ, Mehmet Şerif KAVSAOĞLU<br />

78<br />

HABERLEŞME VE UYDU TEKNOLOJİLERİ<br />

Türkiye’de Uydu Haberleşmesi (Tarihçesi, Türksat ve Ülke Gelişimine Katkıları) 83<br />

Numan ÜNALDI<br />

Uydu İletişim Uygulamaları ve Türkiye 87<br />

Nurhan KARABOĞA, Azmi VURAL<br />

AERODİNAMİK - II<br />

Bölgesel Emme Kullanılarak İnce Kanat Profili Üstünde Sınır Tabaka Ayrılmasının Kontrolü 92<br />

Hediye ATİK, C.-Young KIM, J. David. A. WALKER<br />

İTÜ Trisonik Rüzgar Tüneli Deney Sonuçlarının Tekrarlanabilirliğinin Belirlenmesi 97<br />

Ahmet SAYIN, K. Bülent YÜCEİL, Okşan ÇETİNER<br />

Eğrisel Yüzeyler Üzerinde Film Soğutmasının Sayısal İncelenmesi 102<br />

İbrahim KOÇ, Cem PARMAKSIZOĞLU<br />

Dairesel Serbest Jet Akımının Sıcak Tel Anemometresi ile Deneysel İncelenmesi 108<br />

Serpil ÖZKILIÇ, Sibel GÜNEŞ<br />

Geniş Kanatlara Sahip Bir Füze Geometrisinin Aerodinamik İncelemesi 113<br />

Hediye ATİK, Osman BAŞOĞLU, Murat ILGAZ, Emel MAHMUTYAZICIOĞLU, Levent<br />

YALÇIN<br />

AERODİNAMİK - III<br />

Akış Ortamındaki Kare Kesitli Bir Küt Cismin Bir Yüzeyinden Açılan Kanaldan Yapılan<br />

Üflemenin Cisim Yüzeylerindeki Basınç Dağılımlarına Etkisi<br />

Yahya Erkan AKANSU, Mustafa SARIOĞLU, Tahir YAVUZ<br />

119<br />

Aerodinamik Yavaşlatıcılar Aerodinamiği 124<br />

Tahir YAVUZ<br />

Farklı Geometrili Temas Halindeki Cisimler Etrafındaki Akışta Hücum Açısına Bağlı Olarak<br />

Girdap Kopma Olayının İncelenmesi<br />

Mustafa SARIOĞLU, Yahya Erkan AKANSU, Tahir YAVUZ<br />

131<br />

F-16 Savaş Uçağının Aerodinamik Analizi 136<br />

Haluk ERHAN, Yusuf ÖZYÖRÜK, Nafiz ALEMDAROĞLU<br />

Uçak Kanadından Harici Yük Ayrılması 141<br />

H. Özgür DEMİR, Nafiz ALEMDAROĞLU<br />

XVI

ELEKTRONİK VE AVIYONIK - I<br />

Karınca Sistemi Algoritması Kullanılarak Haberleşme Ağlarında Mesaj Yönlendirme 146<br />

Nurhan KARABOĞA, Seher MAMUR<br />

Uçağın Son Yaklaşma ve İniş Aşamasında Uygun Flap Açısının Bulanık Mantık Yaklaşımı ile<br />

Bulunması<br />

Emre KIYAK, Ayşe KAHVECİOĞLU<br />

151<br />

Uçakların Sürat Hesaplarında Yapay Sinir Ağları Kullanımı 156<br />

Veysel ASLANTAŞ, Mehmet TUNÇKANAT<br />

Bulanık Mantık Sistemine Dayalı Uyarlanır Ağ Eklenmiş Genetik İzleyici ile Tek Sayıda Hedefi<br />

İzleme<br />

İlke TÜRKMEN, Kerim GÜNEY<br />

160<br />

GPS Verileri İle Uçağın Konum ve Hızının İki Aşamalı Tahmin Algoritması 166<br />

Çingiz HACIYEV, M. İlter BERBEROĞLU<br />

ELEKTRONİK VE AVIYONIK - II<br />

Sayısal İşaretlere Karışan Dürtü Gürültüsünün Bastırılmasında Akım Taşıyıcılı Analog<br />

Devrenin Kullanımı<br />

Pınar ÇİVİCİOĞLU, Mustafa ALÇI<br />

171<br />

Düşük Maliyetli Dijital Bir Altimetrenin Tasarım ve Gerçekleştirilmesi 176<br />

M. Emre AYDEMİR, Kenan BÜYÜKATAK, Ersin GÖSE<br />

Gece Görüş Gözlüğü Tanıtımı, Kara Havacılığındaki Yeri ve Gelinen Eğitim Seviyesi 180<br />

Ali AVCIOĞLU, İsa BAYDİLLİ<br />

Uçaklarda Kablosuz İletişimin Arınc Veri İletişimi Yerine Kullanılması 185<br />

Mehmet ERLER, Özgür AKSU<br />

ELEKTRONİK VE AVIYONIK - III<br />

Veri Şifreleme İçin Yeni Bir Yöntem 189<br />

Pınar ÇİVİCİOĞLU, Mustafa ALÇI<br />

Yeni Bir Yöntem Kullanılarak Gizli Veri İletişiminin Gerçekleştirilmesi 192<br />

Mustafa ALÇI, Pınar ÇİVİCİOĞLU<br />

Kod Bölmeli Çoklu Erişim Sistemlerinde Güç Kontrolü 196<br />

Yalçın IŞIK, Necmi TAŞPINAR<br />

OFDM Sistemlerinde Tepe Gücü-Ortalama Güç Oranının Kırpma Tekniği ile Düşürülmesi 200<br />

E. Seza İMAMOĞLU, Necmi TAŞPINAR<br />

İnsansız Hava Araçları ve İmge İşlemenin Vizyonu 204<br />

Kerim Güney, Murat ONAY<br />

HAVA ARACI YAPILARI VE MALZEMELERİ - I<br />

2024-T3 Al Alaşımının Tek Aşırı Yük Altında Yorulma Çatlak İlerleme Davranışı 209<br />

Adem KARCI, Dilek TURAN<br />

XVII

Şekil Bellek Alaşımı ile Kısmi Olarak Gömülü Plakaların Büyük Isısal Çökmesi ve Titreşim<br />

Analizi<br />

Vedat Ziya DOĞAN, Mücahit KARADAŞ, Zehra KONYA<br />

214<br />

Anlık Basınç Yükü Altındaki Kompozit Bir Plağın Dinamik Davranışının Sonlu Eleman Analizi 219<br />

Haydar UYANIK, Zafer KAZANCI<br />

Düzgün Daralan Bir Euler Kirişinin Eğilme Titreşiminin Diferansiyel Dönüşüm Yöntemi İle<br />

İncelenmesi<br />

Özge ÖZDEMİR, M. Orhan KAYA<br />

224<br />

HAVA ARACI TASARIMI<br />

Tarım Uçaklarının Gelişimi 229<br />

A.Musa BOZDOĞAN<br />

İnsansız Hava Aracı Sistemlerinin Dünyadaki Gelişimi ve Uygulamalar 234<br />

Mahmut FERİT , Yasin AKYOL<br />

ATA-5 Projesi Kapsamında Bir Adet İnsansız Hava Aracının Tasarım ve Üretim Çalışmaları 240<br />

Mehmet Şerif KAVSAOĞLU, Günay KAHYAOĞLU<br />

HAVA ARACI YAPILARI VE MALZEMELERİ - II<br />

Akıllı Bir Plakanın Serbest ve Zorlanmış Titreşimlerinin Kontrolü 245<br />

Fatma Demet ÜLKER, Ömer Faruk KIRCALI, Yavuz YAMAN, Volkan NALBANTOĞLU,<br />

Tarkan ÇALIŞKAN, Eswar PRASAD<br />

Dönen Bir Kirişin Flaplama-Eğilme Titreşiminin Diferansiyel Dönüşüm Yöntemi ile<br />

İncelenmesi<br />

M. Orhan KAYA, Aytaç ARIKOĞLU, Özge ÖZDEMİR, İbrahim ÖZKOL<br />

6 Serbestlik Dereceli Parallel Mekanizmaların Genişletilmiş Çalışma Uzayının Analizine Genel<br />

Bakış<br />

Hüseyin ALP, Sait N. YURT, İbrahim ÖZKOL<br />

250<br />

254<br />

Seramik Zırhların Uçaklarda Kullanımı 258<br />

Tanju ÇAKIR, R. Orhan YILDIRIM<br />

Kare Bir Plakanın Patlama Sonucu Oluşan Deformasyonuna Patlama Uzaklığının Etkisi 263<br />

R. Orhan YILDIRIM<br />

HAVAYOLU İŞLETMECİLİĞİ - I<br />

Sürdürülebilir Kalkınma ve Taşımacılık 268<br />

Vildan KORUL<br />

Havayolu İşletmeleri İçin Ana Üs Seçimi 273<br />

Hakan OKTAL, Ziya DÜZTEPELİLER<br />

Havayolu İşletmelerinde Risk Yönetimi Bilgi Sistemi 278<br />

Ayşe KÜÇÜK YILMAZ, Ergün KAYA<br />

Sık Uçan Yolcu Programlarının (FFP) Etik Açıdan Değerlendirilmesi 283<br />

Özlem ATALIK<br />

XVIII

Havayollarında E-Ticaret İşlemleri ve Muhasebeleştirilmesi 288<br />

Ergün KAYA, Ferhan KUYUCAK<br />

HAVA ARACI BAKIM VE ONARIMI - I<br />

Tarımsal Savaşta Kullanılan Uçaklarda Korozyon 295<br />

Bülent EKER , Ayşegül AKDOĞAN<br />

Gaz Türbinli Motor Bremze Binası 300<br />

Mustafa ÖZEN, Hidayet AYDEMİR, Ünal KAZANCI<br />

Helikopter Titreşimlerinin Lokal Dinamik Modelleme Yöntemi ile Analizi 305<br />

O.Hilmi KOÇAL, Hüseyin TAŞÇI<br />

Servopnömatik Pozisyonlama Sistemi ve Bir Uygulama 310<br />

Mustafa SOYLAK<br />

Uçak Bakımında Yaygın Olarak Kullanılan Hasarsız Kontrol Yöntemleri 314<br />

Haşim KAFALI, Akile TANATMIŞ<br />

HAVA ARACI BAKIM VE ONARIMI - II<br />

Türkiye’de Havaaracı Bakımına Genel Bakış 319<br />

Hatice KÜÇÜKÖNAL, Ahmet KIRAN<br />

Havaaracı Bakım Kuruluşlarında Toplam Kalite Yönetimi Uygulamalarının Değerlendirilmesi 322<br />

Ahmet KIRAN, Hatice KÜÇÜKÖNAL<br />

Uçak Bakımında Emniyet Yaklaşımları 327<br />

Müge ARMATLI KAYRAK<br />

HAVAYOLU İŞLETMECİLİĞİ - II<br />

11 Eylül Krizinin Havayolu Sektörüne Etkileri ve Lufthansa Kriz Yönetimi Örneği 333<br />

Ünal BATTAL, Özlem ATALIK<br />

Havayolu İşletmelerinde Müşteri ve Müşteri Değeri Yaratma Kavramına Fonksiyonel Bir<br />

Yaklaşım<br />

Devrim GÜN, Hatice KÜÇÜKÖNAL<br />

340<br />

Hava Trafik Kontrolde Otomasyon ve İnsan 345<br />

Uğur TURHAN, Öznur USANMAZ<br />

Türkiye’de Havayolu Taşımacılığında Finansal Sorunlar ve Çözüm Önerileri 351<br />

Ünal BATTAL<br />

RNP Kavramı ve RNP Havasahasında Hava Trafik Hizmet Prosedürleri 356<br />

Öznur USANMAZ, Özlem ŞAHİN<br />

HAVACILIKTA İNSAN FAKTÖRÜ VE EĞİTİM<br />

Uçak Gövde Motor Bakım Bölümünde <strong>Havacılık</strong> İngilizcesi Öğretimine Bir Yaklaşım 362<br />

Ulaş ORTAN, Mustafa ÖZEN<br />

Hipobarik Hipoksik Ortamda (3910m.) Mental Davranışın Değerlendirilmesi 366<br />

Bekir ÇOKSEVİM, Seda ARTIŞ, Lütfiye OGAN, Mümtaz MAZICIOĞLU<br />

XIX

<strong>Havacılık</strong>ta Tahribatsız Muayene ve Hava Kuvvetlerinde Tahribatsız Muayene Personelinin<br />

Vasıflandırılması ve Belgelendirilmesi<br />

Mehmet BOZKIRLI<br />

370<br />

Yazar Listesi 375<br />

XX

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

UÇAK MOTOR VE GAZ TÜRBİNLERİNDE<br />

PERFORMANS VE VERİM ARTIŞLARI<br />

İbrahim Sinan AKMANDOR<br />

e-posta: akmandor@metu.edu.tr<br />

ODTÜ <strong>Havacılık</strong> ve Uzay Mühendisliği Bölümü, 06531 Ankara<br />

ÖZET<br />

Uçak motor ve gaz türbinlerinin güçlerini ve termik<br />

verimlerini bugünlerde bulunduğu seviyelerden daha<br />

yukarı çıkarmak mümkündür. Gaz türbin motor grubu<br />

ile döngüsel motor grubu tümleştirildiğinde yüksek<br />

güç ve verim elde edilmektedir. Ana nedeni ise, bu gibi<br />

tümleşik motorların daha uzun termodinamik<br />

genleşme ve güç istihsal süreçlerine sahip olmalarıdır.<br />

Akış kopması (stol) olmayan özelliklere sahip içten ve<br />

dıştan yanmalı döngüsel motorun basma ve genleşme<br />

üstünlükleri ile, yüksek debili, küçük boyutlu, hafif gaz<br />

türbinlerinin kinetik enerji üretim yetenekleri bir<br />

araya getirmek suretiyle daha verimli ve çok daha<br />

güçlü bir motor ortaya çıkarılmaktadır. Klasik gaz<br />

türbinlerinde var olan ve bazen içiçe geçmiş durumda<br />

çalışan ağır şaftlar ortadan kaldırılmakta, boyut ve<br />

ağırlıktan kazanım elde edilmektedir. Ayrıca gaz<br />

türbinlerinin çalışma aralığı da genişlemektedir.<br />

Bunlarında ötesinde, yeni yapısı itibarı ile tümleşik<br />

turbo-döngüsel motorlarda, verim ve gücü bir kademe<br />

daha yükselten ‘yeniden ısıtma’ ve ‘kademe arası<br />

soğutma’ sistemleri çok daha elverişli olarak<br />

kullanılmaktadır<br />

I. TARİHÇE VE GİRİŞ<br />

Bugünkü gaz türbinli motorlar yüksek itki-ağırlık<br />

oranları, orta düzey verimlilikleri ve yüksek<br />

güvenirlikleri ile öne çıkmaktadırlar. Gaz turbinli<br />

motorun başarılı ilk denemesini 1903’te Norveçli<br />

Aegidius Elling yapmıştır. Bu başarıya 34 yıl sonrada<br />

olsa, Ingiltere’de bir deney sehpasında, gaz türbinli<br />

motoru çalıştırmayı başaran Sir Frank Whitttle (1937)<br />

ile, Almanya’da ilk gaz türbinli motor ile uçuşu<br />

gerçekleştiren (1939) Hans von Ohain ortak<br />

olmuşlardır. Öncü uçak motor üreticileri de özellikle<br />

Sir Frank Whittle motorunu temel alarak bu yeni<br />

pazara açılmışlardır. Bu pazar, her ne kadar Amerika<br />

Birleşik Devletleri ve Avrupa Birliğine ait 3 büyük<br />

motor üreticisi tarafından büyük oranda paylaşılsada,<br />

konunun ticari ve stratejik boyutu, başka ülkelerin de<br />

bu alana yatırım yapmalarına ve teşvik görmelerine<br />

neden olmaktadır. Bu ülkelerden biride ülkemiz<br />

Türkiye’ dir. Gaz türbinli motorların üretimi ve<br />

tasarımı üzerine büyük yatırımlar yapılmıştır. Ancak<br />

bugüne kadar ülkemize özgün, ticari özelliğe sahip bir<br />

motor tasarımı ve üretimi gerçekleştirilememiştir.<br />

Bugünlerde, gaz türbinli motorların gelişimi daha çok<br />

‘imalat ve malzeme’, ‘soğutma teknolojileri’ve ‘fan<br />

teknolojileri’ alanında olmaktadır. Stokyometrik<br />

yanma sıcaklığı 2600 K olduğu varsayılırsa, zararlı<br />

NOx atıklarını önlemek için yanma odası çıkış<br />

sıcaklığını 2100 K’de sınırlamak gerekecektir. Şu<br />

anda yanma odası sıcaklığı 1800 K’de olduğu göz<br />

önünde tutulursa, bu alanda gelişme beklenmelidir.<br />

Bununla birlikte, dönel (türbo) motor parçalarına ait<br />

verimlerde, özellikle fan aerotermodinamiği’nde<br />

iyileştirmeler yapılmakta ve sonuç olarak, gaz türbini<br />

termik verimin % 30-%40 ‘lardan, 21.ci yüzyılının<br />

ortalarına doğru %50’lere ulaşması beklenmektedir.<br />

Bu klasik gelişmelerden bağımsız olarak ortaya çıkan,<br />

ilk defa bu makale ile tanıtılan ve, ana şaftın iptal<br />

edilmesi ile belirginleşen, tümleşik gaz türbinli motor<br />

prensibine dünya literatüründe henüz rastlanılmamıştır<br />

[1]. Oysa bu prensip kullanılarak, özellikle<br />

helikopterlerde kullanılan küçük gaz türbinli<br />

motorların verimlerini en az %100, güçlerini ise en az<br />

% 70 oranında arttırmak mümkündür. Dünyada, ana<br />

şaftı koruyan tümleşik motor konusunda bile çok az<br />

çalışma ve patent vardır. Bu motorlara örnek olarak,<br />

Wankel döngüsel motor ile gaz türbinlerini<br />

tümleştiren bir çalışmayı örnek olarak verebiliriz [2].<br />

Başka bir örnek ise döngüsel motor ile fan’ı<br />

tümleştiren bir çalışmadır [3]. Diğer ilgili bir çalışma<br />

ise, kanatlarda gömülü ‘kalkış fan’larıdır [4].<br />

II. MOTORUN TANIMI<br />

Tümleşik gaz türbinli motor’da (Şekil 1), birincil ve<br />

ikincil olarak tanımlanan en az 2 iç akış vardır.<br />

Birincil akış, eksenel motor grubu (komponentleri)<br />

tarafından işlenir, ikincil akış ise döngüsel motor<br />

grubu tarafından işlenmektedir. Moment itkisi veya<br />

çıktı şaft gücü, büyük oranda birincil akış tarafından<br />

sağlanmaktadır. Tümleşik motorun verimliliği,<br />

eksenel kompresöre sağlanan şaft gücünün klasik gaz<br />

türbinli motorlarda olduğu gibi birincil akış<br />

kaynağından değil, çok daha verimli olan ikincil akış<br />

kaynağından beslenmesi ile elde edilmektedir. Ikincil<br />

akışta sıkıştırma işlemi kapalı haznede yapıldığından,<br />

daha az şaft gücü girdisi ile gazın sıkıştırılması söz<br />

konusudur. Böylece gaz türbininin kendi içinde<br />

harcadığı enerji en aza indirilmekte ve itki veya çıktı<br />

şaft gücü en yüksek düzeyde tutulmaktadır.<br />

1

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

III. YENİ BİR TERMODİNAMİK ÇEVRİM<br />

Otto ve Diesel çevrimlerinin, gaz alış, sıkıştırma ve<br />

yanma safhalarındaki özellikleri ile, daha uzun süre<br />

genleşmeyi sağlayan Brayton çevriminin özellikleri<br />

bağdaştırılmaktadır (Şekil 2). Benzinli motorlardaki<br />

avans vuruşları ile Dizel motorların ağır ivmelenmesi,<br />

döngüsel motor ve termodinamik çevrimi sayesinde<br />

bertaraf edilmektedir. Tümleşik gaz türbinli<br />

motorlardaki verim ve güç artışının arkasında,<br />

yukarıda bahsedilen ikincil bir akışın varlığı kadar, bu<br />

akışa ait yeni ve çok verimli bu termodinamik<br />

çevrimininde olduğunu vurgulamak gerekir. Bu<br />

termodinamik çevrim ile daha uzun termodinamik<br />

genleşme ve güç istihsal süreleri sağlanmakta (Şekil 2,<br />

süreç 4-5), ancak bu güç artışı motor ömrünü olumsuz<br />

olarak etkilememektedir çünkü, yanma süreci<br />

boyunca, tepe sıcaklık (Şekil 2, süreç 2-3) ve tepe<br />

basınç (Şekil 2, süreç 3-4), bilinçli olarak<br />

sınırlandırılmaktadır. Gaz türbinli motorlardaki<br />

birincil akışın aksine, havanın sıkıştırılması ikincil<br />

akışta kapalı hacimde gerçekleşmekte, böylelikle<br />

sıkıştırmada %30’lara varan güç tasarruf edilmektedir.<br />

Eksenel kompresör ve eksenel türbin arasında<br />

mekanik bağlantı kalktığından, klasik gaz<br />

türbinlerinde bulunan uzun, ağır, ve dönel çark<br />

sayısına bağlı olarak adetleri artan, içiçe geçmiş<br />

şaftlar ortadan kalkmaktadır. Bunların yerini yüksek<br />

basınçlı, düşük debili ikincil akış boruları almaktadır.<br />

Eksenel kompresör veya fanlar, eksenel türbin<br />

hızından bağımsız olarak kendi hızlarında dönme<br />

serbestisine kavuşmuş olmakta, hızlanma veya yük<br />

değişimlerinde akım kopma (stol) bölgesine girmeleri<br />

zorlaşmaktadır.<br />

IV. TÜMLEŞİK GAZ TÜRBİN UYGULAMASI<br />

Tümleşik turbo-döngüsel motor (Şekil 1), ısı<br />

motorlarının verimini ve gaz türbin motorlarının<br />

gücünü, hafifliğini ve küçük boyut özelliklerini<br />

taşımaktadır. Halihazırda kompresörler, türbinler<br />

tarafından şaft vasıtası ile sürülmektedir. Şaftlar uzun,<br />

ağır, içiçe geçmiş, karmaşık yağlama ve soğutma<br />

gerektiren mekanik aksamlardır. Özellikle kompresör,<br />

türbine şaft ile bağlı olduğu için, türbinin dönme<br />

hızına uyması gerekmektedir. Tümleşik gaz türbinli<br />

motorlarda ise her kompresör grubu kendine ait<br />

döngüsel türbin tarafından tahrik edilmekte ve<br />

bağımsız çalışmaktadır. Aynı şekilde, eksenel veya<br />

radyal türbinler, döngüsel kompresörleri kendi<br />

hızlarında sürmektedir (Şekil 3). Döngüsel<br />

kompresörler, döngüsel türbinleri basınçlı hava ile<br />

beslemektedirler. Gaz türbinlerinde sıkça görülen<br />

akım kopmaları önlenmiş olmakta, gaz türbinlerinin<br />

verimli ortamda çalışma aralığı genişlemektedir.<br />

Yeniden ısıtma ve kademe arası soğutma sistemlerinin<br />

kullanımı, tümleşik turbo-döngüsel motorlarda çok<br />

daha kolay ve yaygın olarak uygulanabilecektir.<br />

Örnek çalışma, %26 verime sahip, 848 kW şaft gücü<br />

üreten Pratt & Whitney ST6L motoru ile yapılmıştır.<br />

Motorun basma oranı π c =8.5, türbin giriş sıcaklığı<br />

T t4 =1042°C, emilen hava miktarı 3.92 kg/sn’dir.<br />

İkincil hava akışı, 1-2. kg/sn’de kalmaktadır. Şekil<br />

4’ten de açıkca görüldüğü üzere verim, kompresör<br />

basma oranı ile tam ilintilidir. Üretilen şaft gücü ise,<br />

türbin giriş sıcaklığı T t4 ile daha çok bağlantılıdır.<br />

Ayrıca, yüksek sıcaklıklarda, kompresör basma oranı<br />

arttıkça, güç düşmektedir. Şekil 5’te verilen tümleşik<br />

motor verim ve performansı çok farklıdır. Öncelikle<br />

düşük türbin giriş sıcaklıklarında, verim %39-%66<br />

arasında değişmektedir. Ayrıca verimle birlikte gücün<br />

en az %77 oranında arttığını görmekteyiz. <strong>Yüksek</strong><br />

türbin sıcaklıklarında ise, tümleşik gaz türbin<br />

motorunun ürettiği güç, klasik gaz türbinlerine oranla<br />

en az %50 daha fazla olmasına rağmen, verimde<br />

kayda değer bir düşüş gözlenmektedir. Bunun nedeni<br />

yüksek sıcaklıklarda, göreceli olarak daha az<br />

kompresör gücünün çıktı gücüne yansımasıdır.<br />

Özellikle motor boyutları küçüldükçe, tümleşik gaz<br />

türbinlerinin verim ve performans üstünlükleri açığa<br />

çıkmaktadır. Bu sonuçtan yola çıkarak, yaygın şekilde<br />

vektörel itki üreten tümleşik küçük gaz türbinlerinin<br />

uçaklarda kullanılma zamanının yaklaşmakta (Şekil 6)<br />

olduğunu çıkarabiliriz.<br />

V. SONUÇ<br />

Eksenel motor grupları ile döngüsel motor grupları<br />

tümleştirildiğinde, ortaya çok verimli ve güçlü yeni bir<br />

motor çıkmaktadır. Motor verimlerinde % 100’e<br />

varan, güçte ise %70’leri aşan iyileştirmeler<br />

sağlanmaktadır.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] I. S. Akmandor ve N. Ersöz, Compound and<br />

Single Use of Rotary Vane Engine and<br />

Thermodynamic Cycle, PCT/TR03/00071,<br />

WIPO, September 9 th , 2002.<br />

[2] J. Whurr, Aircraft Compound Cycle Propulsion<br />

Engine, USPTO 5,692,372, December 2 nd , 1997.<br />

[3] J.L.Murray, Combination Rotary Internal<br />

Combustion Engine and Ducted Fan, USPTO<br />

5,343,832, September 6 th , 1994.<br />

[4] R. Singh, Civil Aero Gas Turbines: Technology<br />

&Strategy,ImechE,<br />

www.cranfield.ac.uk/sme/imeche/imechelecture.p<br />

df<br />

2

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Şekil 1. Tümleşik gaz türbin motoru<br />

Şekil 2. Yeni termodinamik çevrim<br />

3

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Şekil 3. Tümleşik gaz türbini termodinamik çevrimi<br />

Şekil 4. PW ST6L Küçük Gaz Türbin Motor Performansı<br />

4

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Şekil 5: Tümleşik Gaz Türbin Motor Performansı<br />

Şekil 6: Tümleşik Gaz Türbinli Motor Uygulaması<br />

5

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

TÜRKKUŞU GENEL MÜDÜRLÜĞÜ ve<br />

TÜRK HAVACILIĞINDAKİ YERİ<br />

(E) Hv. Plt. Tuğgen. Kaynak TÜMER<br />

Cumhuriyet döneminde Atatürk’ün önemle üzerinde<br />

durduğu ve hayata geçirdiği üç adet kurum vardır.<br />

Bunlardan birincisi, 31 Haziran 1921 de kurulan<br />

Çocuk Esirgeme Kurumudur. Amacı; Balkan Savaşı,<br />

1nci Dünya Savaşı ve Kurtuluş Savaşı yıllarında<br />

harpten bitkin düşmüş halkımızın çocuklarını koruma<br />

altına almaktır.<br />

İkincisi 3 Mart 1924 te kurulan Diyanet İşleri<br />

Başkanlığıdır. Amacı ;din işlerini bilimsel bir şekilde<br />

incelemek, din ile devlet işlerini birbirinden ayırarak,<br />

din kurallarını yanlış ellerden kurtarmaktır.<br />

Üçüncüsü de Türk Tayyare Cemiyetidir.<br />

İstiklal savaşı sonrası Atatürk’ün “-Bundan sonrası<br />

için, bütün tayyarelerimizin ve motorlarının<br />

memleketimizde yapılması ve hava harp<br />

sanayimizin de bu esasa göre geliştirilmesi gerekir.<br />

Hava Kuvvetlerinin aldığı önemi göz önünde<br />

tutarak bu çalışmayı planlaştırmak ve bu konuyu<br />

layık olduğu ehemmiyetle milletin nazarında canlı<br />

tutmak lazımdır” seklindeki sözleriyle gösterdiği bu<br />

yolda Vecihi HÜRKUŞ’ un 28 Ocak 1925 te kendi<br />

yaptığı uçakla Gaziemir Meydanında uçmasının<br />

ardından, aynı yıl ,16 Şubat 1925’te sivil ve askeri<br />

havacılık kültürünü tüm yurda yayacak, gençlere<br />

havacılık mesleğini öğreterek sivil ve askeri<br />

havacılığa kaynak toplamak üzere Türk Tayyare<br />

Cemiyeti adıyla bu günkü Türk Hava Kurumu<br />

kurulmuştur. 1929 yılından itibaren Uluslar Arası<br />

<strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Federasyonu Üyesi olan THK’nun<br />

Hedefleri; Türkiye de askeri, sivil, sportif ve turistlik<br />

havacılığın gelişmesinde üzerine düşen görevi en iyi<br />

şekilde yapmak, bütün bunlar için gerekli eğitici<br />

personeli bünyesinde bulundurmak ve UÇAN BİR<br />

TÜRK GENÇLİĞİ yaratmaktır.<br />

Bugün itibariyle 2908 sayılı Dernekler Kanunu’na<br />

tabi olan THK, 1925 yılından beri “ Kamu Yararına<br />

Hizmet Veren” bir dernek konumundadır.<br />

Kurumun icra organı olan Türkkuşu Genel<br />

Müdürlüğü’nün 03 Mayıs 1935 te kurulması ile fiili<br />

olarak başlayan havacılık eğitimleri İnönü eğitim<br />

Merkezinin kurulması ile yatılı kamplar düzenlenerek<br />

yurdun her yerinden gelen gençlere planör, paraşüt ve<br />

motorlu uçuş eğitimleri verilmesi şeklinde hız<br />

kazanmıştır.<br />

Günümüzde; THK’ nın Uçuş Eğitim Merkezi olan<br />

Türkkuşu Genel Müdürlüğü bünyesinde okullar,<br />

bakım tesisleri, yer destek hizmet birimleri yer alır.<br />

THK’nın tüm Uçuş Eğitim faaliyetleri Türkkuşu<br />

Genel Müdürlüğünce yürütülür.<br />

Eğitimler; Uluslar Arası <strong>Havacılık</strong> Teşkilat (ICAO)<br />

yayınları, Uluslar Arası <strong>Havacılık</strong> Federasyonu (FAI)<br />

kuralları, 1920 sayılı <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> kanunu ve<br />

bunlara bağlı olarak çıkartılan yayınlara göre verilir.<br />

Her branşla ilgili eğitim veren ayrı okullar mevcuttur<br />

ve bu okullar ANKARA Etimesgut’ta<br />

konuşlandırılmıştır. Genel Müdürlüğe bağlı olarak<br />

İNÖNÜ ve SELÇUK taki eğitim merkezleri ve<br />

bölgesel kurslarla , Türk gençliğinin havacılığa<br />

yönlendirilmesi ve havacılığın yurt savunmasındaki<br />

katkılarına devam edilmektedir.<br />

Hava Harp <strong>Okulu</strong>, Kara Harp okulu Öğrencilerine<br />

Planör Uçuş eğitimleri, Kara, Deniz, Jandarma Genel<br />

Komutanlığı, Özel Kuvvetler ve Kara Harp <strong>Okulu</strong><br />

Komutanlıklarına paraşüt atlayış eğitimleri halen<br />

devam etmekte, bunun yanında “hava-yer savunması”<br />

nda önemli yer tutan Uçaksavar eğitimlerinde hedef<br />

olarak kullanılacak uzaktan kumandalı uçakları<br />

kullanan TSK personeli de Model Uçak <strong>Okulu</strong>’nca<br />

eğitilmektedir.<br />

Eğitim merkezlerimizde veya bölgesel kurslarda<br />

Paraşüt, Planör, Yamaç paraşütü, Yelkenkanat, Balon<br />

ve Model Uçak kurslarımız; mevsim şartlarına ve<br />

bölge özelliklerine bağlı olarak yıl boyunca<br />

yapılmaktadır. Motorsuz uçuşların tamamının eğitimi<br />

ücretsiz olarak tekamül yada ticari maksatlı<br />

kullanılmak üzere alınmak istenen lisansların eğitimi<br />

de ücretli olarak verilmektedir. Eğitim alanlarında<br />

gelişme vaad eden ve ileride yarışmacı olabileceği<br />

değerlendirilen gençler branşlarında ücretsiz tekamül<br />

eğitimlerine de alınmaktadırlar.<br />

THK’nun Günümüze kadar yetiştirdiği kursiyer adedi;<br />

Pilot : 1680<br />

Planör : 12049<br />

Paraşüt : 38124<br />

Yelken kanat : 275<br />

6

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Yamaçparaşüt : 1034<br />

Balon : 50<br />

Model Uçak :129000<br />

olmak üzere toplam olarak 182212 kişiye ulaşmıştır.<br />

Türkkuşu Genel Müdürlüğü olarak, sportif havacılığın<br />

geliştirilmesi ve yaygınlaştırılması için<br />

çalışmalarımızda esaslar; uluslar arası kurallar içinde,<br />

emniyetin her zaman üst seviyede uygulandığı<br />

ortamlarda yürütülmektedir. Bunun sağlanabilmesi<br />

için kullanılan havacılık teknolojilerinin günümüz<br />

şartlarına göre modernizasyonunun yanında asıl<br />

hedefimiz; toplam kaliteyi arttırma yolunda,<br />

personelin etkinliğini arttırmak ve havacılık<br />

disiplininin yaşam tarzı olarak benimsetilmesini genç<br />

havacılara aşılamaktır.<br />

Bölgesel kurs faaliyetleri ile etki alanlarımızı<br />

genişletmeyi amaç edinen THK’nun bölgelerde konu<br />

hakkında iletişim kuracağı havacılık kulüplerinin<br />

yeterli sayıda olmayışı, olanların da bir kısmının<br />

uygun performans gösterememiş olmaları ya da<br />

iletişim eksiklikleri, hedeflerimize ulaşmada karşımıza<br />

çıkan önemli bir engeldir.<br />

Özellikle yaz aylarında tatil yörelerinde turistik amaçlı<br />

ancak kontrolsüz olarak, yelken kanat, yamaç paraşütü<br />

ve paraşüt atlayışı yapılmaktadır. Bu uçuşların hiçbir<br />

şekilde denetimi yapılmamaktadır. Kontrolsüz ve<br />

yeterliliği bilinmeyen kişiler tarafından yapılan bu<br />

uçuşlar uçuş emniyeti açısından büyük problemler<br />

teşkil etmekte hatta ölümle sonuçlanan kazalar<br />

oluşmaktadır. Bölgelerde kurulacak havacılık<br />

kulüpleri aracılığıyla bu faaliyetler üzerinde denetim<br />

kurarak sorunun giderilebileceği düşünülmektedir.<br />

Bu amaçla THK Türkkuşu Genel Müdürlüğünce “Çok<br />

Hafif Hava Araçları Yönergesi“ taslak olarak<br />

hazırlanarak onaylanmak üzere <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Genel<br />

Müdürlüğüne sunulmuştur.<br />

Bu sempozyum kanalıyla sportif havacılığa gönül<br />

vermiş herkese; kulüpleşmek ve THK ile temaslarını<br />

kulüp olarak devam ettirmeleri yönünde çağrıda<br />

bulunmak istiyorum.<br />

Böylelikle nice havacılık aşığı gençlere bölgenizde yol<br />

gösterecek, bize kanalize ederek eğitilmelerini<br />

sağlayacak, kendi bölgeniz uygunsa havacılık<br />

kurslarının düzenlenmesi için ortam yaratılmasına<br />

öncülük etmiş olacaksınız.<br />

Bu sağlandığı taktirde bölgenizdeki sportif havacı<br />

potansiyelini harekete geçirmiş ve aktivitelerin<br />

bilinçli, emniyetli yapılmasını birlikte sağlamış<br />

olacağız.<br />

Spotif havacılığın Lokomotifi olan THK, günümüz<br />

ihtiyaçlarına elinden gelen desteği görev addederek<br />

vermeye çalışmaktadır. Bu gün yetiştirdiğimiz<br />

sporcularımız, uluslar arası platformlarda Ülkemizi<br />

başarıyla temsil etmektedirler, geçmişe baktığımızda<br />

Avrupa ve Dünya Şampiyonu çıkarmış olan<br />

havacılarımıza en yakın örnek 2003 yılında Dünya<br />

Paraşüt Şampiyonasında bayanlar ve erkekler<br />

kategorisinde iki sporcumuzun Dünya dördüncüsü<br />

olmaları, Yamaç Paraşütü hedef dalında Arnavutlukta<br />

Avrupa Ülkeleri arasında yapılan yarışmada birincilik<br />

kupasını ve ikinciliği bizim sporcularımızın<br />

almalarıdır.<br />

Havacılığın birçok alanında etkinliklere imza atmış ve<br />

geliştirmek için yoğun çaba içinde olan değerli<br />

katılımcılara ev sahipliği yapan bu sempozyumda,<br />

sportif havacılık faaliyetlerindeki gelişmeler için<br />

sponsor desteğinin önemine dikkat çekmek istiyorum.<br />

Şubat ayında uluslararası havacılık komiteleri ile<br />

değişik ülkelerde yapılan toplantıların hemen hepsinde<br />

gündemin içinde yer alan sponsor desteklerinin önemi<br />

konusu, yabancı ülkelerde tamamen sponsorların<br />

desteği ile yürütülen sportif havacılığın can damarını<br />

oluşturmaktadır.<br />

THK nun son yıllarda azalan gelirlerine rağmen<br />

artarak sürdürdüğü hizmet anlayışı, gelişen<br />

teknolojileri yakalamaya yetse de, geniş kitlelere<br />

ulaşmada yetersiz kalabilmektedir.<br />

Sportif Havacıların bölgelerinde örgütlenmiş olarak<br />

THK ile temasa geçmeleri; atılacak adımların doğru<br />

adreslere ulaşmasında önemlidir. Kontrollü, disipline<br />

olmuş, bilinçli bir havacılık camiasını kendi<br />

bölgesinde görecek sponsorların üzerinde yaratacağı<br />

pozitif etki beklenen desteğin alınmasına da büyük<br />

katkı sağlayacaktır.<br />

Sponsorların desteğini etkileyen en önemli unsur;<br />

halkın ilgisini yönlendiren medyanın ilgisidir. Bu ilgi<br />

kulüp müsabakaları ve bölgeler arası şampiyonalarla<br />

sağlanabilir. Ancak günümüzde sadece ferdi ve<br />

kontrolden uzak, yeterli bilgi donanımı olmaksızın<br />

yapılan sportif havacılık aktivitelerindeki elim<br />

kazaların medyaya taşınmasıyla oluşan olumsuz etki,<br />

sponsorlardan beklenen desteğe ulaşmada önemli bir<br />

engel olarak gözükmektedir.<br />

“ İstikbal Göklerdedir “ Bu Atamızın 1926 yılında<br />

söylediği ve o yılların coşkusu içinde söylenen bir çift<br />

güzel söz değil aynı zamanda Türkiye Cumhuriyetinin<br />

önüne konulan bir hedef olmuştur. Atatürk’ün manevi<br />

kızı ve dünyanın ilk kadın savaş pilotu Sabiha<br />

GÖKÇEN inde bulunduğu bir çok değerli havacının<br />

teri ile ıslanmış bu yolda günümüz gençliğini<br />

7

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

koşturmak, onların ilgisini çekmek ve emin ellerde<br />

yönlendirmek, havacılıkla ilgili tüm kurum ve<br />

kuruluşun özlemidir.<br />

Türkkuşu Genel Müdürlüğü olarak Bünyemizde<br />

sadece sportif havacılığa değil sivil havacılığın temel<br />

taşlarını oluşturan Pilotaj eğitiminde de, ticari ve özel<br />

pilot kursları içinde yetkin bir kuruluş olmaktan gurur<br />

duymaktayız.<br />

Bünyemizde bulunan Uçuş Eğitim <strong>Okulu</strong>nun yetkileri;<br />

• Hususi Pilot lisans eğitimi<br />

• Ticari pilot lisans eğitimi<br />

• Birleştirilmiş Ticari pilot lisans ve alet sertifika<br />

eğitimi<br />

• Modüler Alet Uçuş Eğitimi<br />

• Uçuş Öğretmen yetkileri kursu<br />

• Çok Motor Eğitimi<br />

• Cessna-208Caravan,<br />

NAC-6, TR(PIPER CHEYENNE-III A)<br />

EĞİTİMLERİ<br />

• Yıllık Teknik kontroller ve tazeleme eğitimleri<br />

• Aerial Work uçuşları<br />

• Ulusal lisans yenileme kursu<br />

Olarak sıralanabilir.<br />

Türkiye ‘de ilk defa 1951 yılında; uçakla zirai<br />

mücadele faaliyeti yine THK önderliğinde<br />

başlanmıştır. Her yıl binlerce hektarlık tarım alanında<br />

çıkan hastalık, zararlı ve yabancı otlarla mücadele<br />

edilerek milli ekonomimize katkıda bulunulmuştur.<br />

Ormanlarımızın korunmasında “ Ormanlarımız atadan<br />

kalan bir miras değil kutsal bir emanettir ’’ ilkesiyle<br />

hareket ederek ilk defa 1985 yılında orman<br />

yangınlarıyla havadan mücadeleye 4 yangın 1 keşif<br />

uçağı ile başlamıştır. 17 yıllık deneyim, tecrübe ve alt<br />

yapısıyla her yıl binlerce hektarlık orman alanının<br />

yangınlarla kül olmaması için orman Bakanlığı ile<br />

koordineli olarak yangınla mücadele faaliyeti devam<br />

etmektedir. Ayrıca ; hasta ve organ nakli, Hava Taksi<br />

uçuşları yapılmaktadır.<br />

Sunuşumu bir duyuru ile sonuçlandırmak istiyorum.<br />

THK, 1 nci TÜRKİYE Üniversiteler arası (TYU)<br />

TASARLA / YAP / UÇUR yarışmasını organize etmek<br />

üzere Türkkuşu Genel Müdürlüğü'nü<br />

görevlendirmiştir.<br />

Bu yarışmanın amacı havacılık/uçak eğitimi alan<br />

katılımcı öğrencilere teorik kazanımlarını uygulama<br />

fırsatı vermek, onlara tasarım, üretim ve uçuş testleri<br />

süreçlerini yaşatarak gerçek bir mühendislik deneyimi<br />

yaşatmaktır.<br />

kontrollü bir uçak dizayn edecek ve bu uçakla verilen<br />

görevleri en iyi şekilde yapacaklardır.<br />

Yarışmanın ana hedefi öğrencilerin yarışma kuralları<br />

ile belirlenmiş görevleri yapacak pratik ve düşük<br />

maliyetli çözümler üreterek yüksek performanslı<br />

uçaklar tasarlamalarını sağlamaktır.<br />

Yaratıcılığı desteklemek ve her yıl katılanlara yeni<br />

tasarım imkanları sağlamak için tasarım<br />

gereksinimleri her yarışma yılı için yenilenerek<br />

performans hedefleri değiştirilecektir. Her yıl yapılan<br />

bu kural değişiklikleri ve yenilenen tasarım<br />

gereksinimleri takımların bir önceki yılda geliştirmiş<br />

oldukları teknolojiyi tekrar uygulamalarını<br />

engelleyecek, yaratıcılığı destekleyerek yeni katılacak<br />

ekiplere fırsat eşitliği sağlayacaktır.<br />

Yarışmalara; Askeri okullar, Üniversiteler ve onlara<br />

bağlşı yüksek okullarda ve fakültelerde öğrenim gören<br />

bütün öğrenciler katılabilir.<br />

Askeri okullar, üniversiteler ve onlara bağlı fakülteler<br />

ve yüksek okullar kendi içlerinde ayrı ayrı takımlar<br />

oluşturarak bu yarışmaya katılabilirler. Bir üniversite<br />

veya fakülteden katılacak takım sayısında sınırlama<br />

yoktur.<br />

TAKIM TANIMI: Bütün takım üyeleri (önceden<br />

belirtilmiş bir pilot hariç) herhangi bir yüksek öğrenim<br />

kurumunda tam zamanlı öğrenci olmalıdır. Takımlar<br />

son sınıf ve altı öğrencilerden oluşur ve takımın en az<br />

üçte biri son sınıf altı öğrencilerden oluşmalıdır.<br />

Pilotların T.H.K tarafından verilmiş model uçak pilotu<br />

sertifikası sahibi olmaları zorunludur. Yarışma için<br />

pilot bulamayan takımlara T.H.K tarafından pilotaj<br />

konusunda yardımcı olunacaktır.<br />

Yarışmanın yapılacağı tarih 2004 Eylül ayında özel<br />

kurallar ile birlikte açıklanacaktır.<br />

Yarışmalarda ödüllendirme genel klasman olarak<br />

yapılacaktır. Takım olarak dereceye giren ilk üç<br />

takıma kupa ve para ödülü verilecektir.<br />

Katılımcı takımlar uçaklarının tasarım, imalat ve<br />

uçuşları için gerekli bütün maddi kaynakları kendileri<br />

sağlamakla yükümlüdürler. Bu kaynaklar için ticari<br />

kurum ve kuruluşlardan hizmet, malzeme ve nakit<br />

olarak her türlü destek alınabilir. Bu desteğin<br />

mühendislik hizmeti ve/veya tasarım danışmanlığı<br />

olması yarışma etiğine aykırı olup, kesinlikle yasaktır.<br />

Öğrenci takımları tasarım, imalat ve insansız uçuş<br />

kabiliyetini gösterecek, elektrik motorlu, radyo<br />

8

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

TÜRK HAVA YOLLARI A.O.’NIN HEDEFLERİ -<br />

HAVACILIK BAKIM/ONARIM PAZARI<br />

Abdurrahman GÜNDOĞDU<br />

THY Genel Müdürü<br />

ÖZET<br />

Bu makalede, THY A.O.’nın bugünkü durumu, amaç,<br />

misyon ve vizyonu ile uyguladığı ana stratejiler<br />

açıklanmıştır. Buna ek olarak, Türkiye’de faaliyet<br />

gösteren charter şirketeri ile ilgili bilgiler verilmiştir.<br />

Dünyada havacılık bakım ve onarım pazarı<br />

değerlendirilerek THY’nin bu alandaki hedefleri<br />

ortaya konulmuştur.<br />

I. GİRİŞ<br />

Ülkemizin önde gelen kuruluşlarından birisi olan<br />

THY, sürekli değişim ve gelişim içerisinde olan<br />

havacılık sektöründe kendisine sağlam bir yer<br />

edinmek için çalışmalarını azim ve kararlıkla<br />

sürdürmektedir. Bu kapsamda belirlenen hedefler<br />

doğrultusunda, uçak filosunun<br />

yenilenmesi/geliştirilmesi ve uçak bakım/ onarımı<br />

konusundaki kabiliyetlerin arttırılması ile ilgili<br />

çalışmalar devam etmektedir.<br />

II. TÜRK HAVA YOLLARI’NIN<br />

BUGÜNKİ DURUMU VE HEDEFLERİ<br />

Türk Hava Yolları 1933 yılında kurulmuş olup, ilk<br />

uluslararası uçuşunu 1947 yılında Atina’ya<br />

gerçekleştirmiştir. 1955 yılından itibaren Türk Hava<br />

Yolları Anonim Ortaklığı adı altında faaliyetlerine<br />

devam etmiştir. 1967 yılında DC9-10 uçaklarının<br />

filoya katılımıyla jet uçaklarını kullanmaya başlayan<br />

THY 1986 Haziran ayında Singapur hattı ile<br />

Uzakdoğu, 1988 yılında New York hattı ile Amerika<br />

uçuşlarına başlamıştır.<br />

Türk Hava Yolları 1990 yılında özelleştirme<br />

kapsamına alınmış ve Kamu Ortaklığı İdaresi’ne<br />

bağlanmıştır.<br />

THY’nin %98,2’si Devlete, %1,8’i ise özel şahıslara<br />

aittir.<br />

Türkiye’nin bayrak taşıyıcısı olarak Türk Hava<br />

Yolları’nın amaç ve misyonu aşağıda sıralanmıştır:<br />

- Ortaklığın uzun menzilli uçuş ağı (network)<br />

yapısını büyüterek, küresel havayolu şirketi<br />

kimliğini geliştirmek,<br />

- Ortaklığın teknik bakım ünitesini, bölgesinde<br />

önemli bir teknik bakım üssü haline getirerek<br />

teknik bakım hizmetleri sağlayıcısı olma<br />

kimliğini/vasfını geliştirmek,<br />

- Ortaklığın yer hizmetleri ve uçuş eğitimi dahil<br />

stratejik önemi olan her türlü sivil havacılık<br />

hizmeti alanında hizmet sağlayıcısı olma<br />

kimliğini geliştirmek,<br />

- Ortaklığın yurtiçi hava taşımacılığındaki lider<br />

konumunu muhafaza etmek,<br />

- Ortaklığın yurtdışındaki imajını geliştirecek ve<br />

pazarlama imkanlarını yükseltecek şekilde kendi<br />

uçuş ağını tamamlayacak küresel bir havayolu<br />

ittifakı ile işbirliğine girerek kesintisiz ve kaliteli<br />

uçuş hizmeti sunmasını sağlamak,<br />

- İstanbul’u önemli bir uçuş merkezi (hub) haline<br />

getirmek.<br />

Türk Hava Türk Hava Yolları’nın vizyonu; hizmet<br />

kalitesi, güvenirliği ve rekabet gücü ile tercih edilen,<br />

bölgesinde lider, Avrupa’nın önde gelen global bir<br />

havayolu olmaktır.<br />

Ana stratejileri ise;<br />

- Bölgesinin uzun menzil taşıyıcısı olmak,<br />

- Kısa-orta menzilli uluslararası hatlarda tüm<br />

network’e katkı sağlayacak şekilde gelişmeye<br />

devam etmek,<br />

- İstanbul Atatürk Hava Limanını Doğu Avrupa,<br />

BDT, Orta Doğu ve Kuzey Afrika’nın bir<br />

numaralı transit merkezi haline getirmek,<br />

- Ankara hub’ını iç hat hub olarak geliştirmek,<br />

- Bölgesinde diğer havayollarına bakım, eğitim,<br />

handling, IT hizmetleri satmak,<br />

- THY’nin yurt dışında imajını geliştirecek, iş<br />

trafiğini artıracak, pazarlama imkanlarını<br />

9

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

yükseltecek ve kendi uçuş ağı ile ulaşamadığı<br />

noktalara ulaştıracak bir “alliance”a katılarak<br />

global bir havayolu olmak,<br />

- Pazar şartlarındaki değişimlere uyum<br />

sağlayabilmek amacıyla esnek bir şirket yapısına<br />

yatırım yapmak,<br />

- Kaliteden ödün vermeden rekabet avantajı<br />

sağlayacak maliyet yapısına sahip olmak<br />

olarak sıralanmaktadır.<br />

Nisan 2004 yılı itibariyle iç hatlarda 25, dış hatlarda<br />

ise Kuzey Amerika’da 2, Uzakdoğu’da 13, Avrupa’da<br />

46, Ortadoğu’da 10 ve Kuzey Afrika’da 4 olmak<br />

üzere 75 ve toplamda 100 noktaya uçuş yapmaktadır.<br />

Mart 2004 sonu itibariyle filosunda 5 adet A310-300,<br />

14 adet B737-400, 2 adet B737-500, 26 adet B737-<br />

800, 7 adet A340-300, 7 adet RJ-100 ve 3 adet RJ-70<br />

olmak üzere toplam 64 uçağı bulunan THY’nin filo<br />

yaş ortalaması 8,08 olup, toplam koltuk kapasitesi<br />

10.499’dur.<br />

THY’nin son 10 yıldaki trafik gelişimine bakıldığında<br />

taşınan yolcu sayısı 1994 yılında 7,3 milyon iken<br />

2003 yılında %43,2 oranında artışla 10,4 milyon’a,<br />

yolcu doluluk oranı 6,5 puan artışla %60,5’den<br />

%67,0’a, taşınan kargo ve posta %46,4 oranında<br />

artışla 84 bin ton’dan 123 bin ton’a yükselmiştir.<br />

Toplam trafik faaliyetlerinde kapasite (arzedilen<br />

koltuk-km) %59,4 oranındaki artışla 24 milyar’a,<br />

trafik (ücretli yolcu-km) %76,4 oranındaki artışla 16,1<br />

milyara yükselmiştir.<br />

2004 yılının ilk üç ayında ise bir önceki yılın aynı<br />

dönemine %19,8 oranında artışla 2,4 milyon yolcu,<br />

%2 oranında artışla 31 bin ton kargo ve posta<br />

taşınmıştır. Aynı dönemde kapasite (arzedilen<br />

koltuk*km) %6,3 yükselirken, trafik (ücretli<br />

yolcu*km) %17,5 oranında artış göstermiş, bunun<br />

sonucunda ise yolcu doluluk oranımız 6,2 puan<br />

yükselerek %65,4 olarak gerçekleşmiştir.<br />

THY’nin yurtiçi pazar payı 2003 yılında %97 olarak<br />

gerçekleşirken, diğer yerli havayollarının pazar payı<br />

%3 olmuştur. Yurtdışı pazar payı THY’nin %42,<br />

THY dışında kalan yerli ve yabancı tüm tarifeli<br />

taşıyıcıların ise %58 olarak gerçekleşmiştir.<br />

Avrupa ve dünyadaki havayolları ile<br />

karşılaştırılmasında THY 2003 yılında trafik<br />

faaliyetleri sıralamasında 31 AEA (Avrupa Hava<br />

Yolları Birliği) üyesi arasında 10. ve 2002 yılında 271<br />

IATA (Uluslararası Hava Taşımacılığı Birliği) üyesi<br />

arasında 40. sırada yer almıştır.<br />

Ortaklığımız yıllar itibariyle geliştikçe personel<br />

verimliliğimizde de artış olmuştur. 2003 yılı sonu<br />

itibariyle personel sayısı 10.239 olan THY’de, son on<br />

yılda personel başına düşen arzedilen koltuk kilometre<br />

%45 oranında artarak 1,6 milyon’dan 2,3 milyon’a<br />

yükselmiştir.<br />

III. CHARTER TANIMI VE TÜRKİYE’DEKİ<br />

CHARTER ŞİRKETLERİ<br />

Bir gezi paketinin içerisindeki ulaşım hizmetine<br />

charter denilmektedir. Koltuklar blok halinde tur<br />

operatörlerine satılır, charter’da tek bilet satışı söz<br />

konusu değildir. Müşteriler genellikle tur operatörleri<br />

olsada tüm bayilerini belli bir yerde belli bir süre için<br />

toplayan büyük bir şirket veya bir şehre belli bir süre<br />

için kampa giden bir futbol takımıda charter<br />

şirketlerinin müşterisi olabilir. Charter ulaşımının<br />

temel özelliklerinden biri de tek yön olmaması, gidiş<br />

ve dönüşü kapsayan bir hizmet olmasıdır. Ulaşımın<br />

hangi günler ve hangi saatlerde yapılacağı müşterinin<br />

talebi ve uçak şirketinin filo durumuna göre belirlenir.<br />

Türkiye’de charter yoğunlukla yabancı turistlerin tatil<br />

amaçlı olarak çeşitli illere ulaştırılması şeklindedir.<br />

Avrupa ülkeleri ve eski doğu bloku ülkeleri ülkemize<br />

gelen yabancı turistlerin büyük çoğunluğunu teşkil<br />

eder. 2003 yılında Türk charter şirketlerinin 73 uçağı<br />

ve 15,534 koltuk kapasitesi varken 2004 yılında bu<br />

rakamlar 86 uçağa ve 17,727 koltuğa yükselmiştir<br />

(Tablo 1’de detaylar görülebilir). 2002 yılında<br />

ülkemize havayolu ile 13,052,613 kişi giriş ve çıkış<br />

yapmış 2003 yılında ise bu rakam 13,358,873’e<br />

yükselmiştir.<br />

Avrupa ülkelerinde gerek yakın ve orta menzil gerek<br />

uzun menzil olarak uçan 170’in üzerinde charter<br />

havayolu vardır.<br />

IV. HAVACILIK BAKIM VE ONARIM PAZARI<br />

A. <strong>Havacılık</strong> Uçak Bakım ve Onarımı Genel<br />

Tanımı<br />

Dünya havayolu operatörleri, hava taşımacılığından<br />

gelir elde ederken mevcut uçaklarına bakım ve onarım<br />

yaptırmak zorundadırlar. Bu durum, dünya hava<br />

taşıtları bakım/onarım pazarında milyarlarca dolarlık<br />

bir iş potansiyeli oluşturmaktadır.<br />

ICAO’ya göre dünya hava taşımacılığı son otuz yıl<br />

içinde altı kat büyümüştür. Taşınan yolcu sayısındaki<br />

artışa paralel olarak uçak sayısının da artması<br />

bakım/onarım pazarını da büyütmektedir. Bakım<br />

merkezlerinin kapasitesini büyütmesi, önümüzdeki<br />

yıllarda hızla büyüyecek olan uçak bakım pazarında<br />

rekabet etme olasılığını da artıracaktır.<br />

Bir havayolu şiketinin sahip olduğu uçaklara<br />

verilebilecek olan bakım hizmetleri arasında;<br />

10

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Tablo 1. Türkiye’de faaliyet gösteren charter havayolu şirketleri<br />

ŞİRKET<br />

UÇAK<br />

SAYISI<br />

UÇAK TİPİ<br />

TOPLAM<br />

KOLTUK<br />

KAPASİTESİ<br />

UÇAK<br />

SAYISI<br />

UÇAK TİPİ<br />

TOPLAM<br />

KOLTUK<br />

KAPASİTESİ<br />

2003 2003 2003 2004 2004 2004<br />

Atlas Int'l B757-200 3 B757-200 219Y<br />

Atlas Int'l B757-200ER 2 B320 180Y<br />

Atlas Int'l 3 657 1017<br />

Bosphorus<br />

Bosphorus 3 A300-B4 894 3 A300-B4 298Y 894<br />

Fly Air 6 A300-B4 1 B737-400 170Y<br />

1 B737-300 148<br />

1 A300-B2 298<br />

1 A300-B4 310Y<br />

1508 2 A300-B4 298Y 1522<br />

Freebird Airlines<br />

Freebird Airlines 2 A320 180Y<br />

Freebird Airlines 4 MD-83 660 4 MD-83 165Y 1020<br />

Inter Airlines 2 B737-800 3 Fokker 100Y<br />

378 2 B737-800 189Y 678<br />

K.T.H.Y. A310-200 1 A310-200 246Y<br />

K.T.H.Y. 1 A310-200 230Y<br />

K.T.H.Y. 5 B737-800 1007 3 B737-800 177Y 1007<br />

MNG Airlines B737-400 3 B737-400 168Y<br />

2 B737-400 170Y<br />

2 MD82 160Y<br />

MNG Airlines 6 A300-B4 1153 1 A300-B4 309Y 1473<br />

Onur Air MD-88 5 MD-88 172Y<br />

Onur Air A321-100 2 A321-100 220Y<br />

Onur Air A320 2 A320 174Y<br />

Onur Air A300-B4 2 A321-100 210 Y<br />

Onur Air 2 A321-100 218Y<br />

Onur Air A300-B2 5 A300-AB 4 316Y<br />

Onur Air 18 A300-600 4300 4 A300-600 315Y 5344<br />

Pegasus Airlines<br />

Pegasus Airlines 12 B737-800 189Y 11 B737-800 189Y<br />

2 B737-400 170Y 2608 2 B737-400 170Y 2419<br />

Sky Airlines<br />

Sky Airlines B737-400 1 B737-400 170Y<br />

Sky Airlines B737-800 3 B737-400 168Y<br />

Sky Airlines 4 869 1 B737-800 189Y 863<br />

Sun Express 1 B737-400 170Y<br />

Sun Express 1 B737-800 186Y<br />

Sun Express 8 B737-800 1500 6 B737-800 189Y 1490<br />

Sun Express<br />

11

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

2002 Dünya Bakım/Onarım Pazarı<br />

Toplam 37.8 Milyar $<br />

5,29<br />

8,32<br />

3,78<br />

8,69<br />

11,72<br />

Motor<br />

Hat Bakım<br />

Komponent<br />

Uçak Ağır Bakım<br />

Modifikasyonlar<br />

Kaynak: Trend Assesment:Airline Maintenance<br />

Needs 2002-2005 – Strand Associates Inc.<br />

Şekil 1. 2002 Dünya Bakım /Onarım Pazarı [1]<br />

• Geniş ve dar gövdeli uçakların ağır bakımı,<br />

• Uçakların büyük ve küçük tüm modifikasyon<br />

işlemleri,<br />

• Uçakların retrofit işlemleri,<br />

• Tüm uçak parça ve bileşenlerinin tamir ve<br />

yenilenmesi,<br />

• Motor revizyon işlemleri,<br />

• Aviyonik, Elektrik ve Akü revizyon<br />

işlemleri,<br />

• Hidrolik, Mekanik / Elektromekanik,<br />

Pnömatik, İniş takımları, Fren, Lastik ve Jant,<br />

Oksijen dolum, Basınçlı tüp Regülatörleri,<br />

Yangın söndürücülerin revizyon işlemleri,<br />

• Uçak konfigürasyon değişiklikleri,<br />

• Uçak boyama hizmetleri,<br />

• Uçak parça ticareti,<br />

• Teknik eğitim ve danışmanlık hizmetleri,<br />

bulunmaktadır.<br />

B. Hava Taşıtları Bakım/Onarım Pazarında<br />

Mevcut Durum<br />

Dünya Pazarı:<br />

2002 yılında dünya bakım onarım pazarında 37,8<br />

milyar dolarlık bir iş hacmi gerçekleşmiştir. Bu<br />

gerçekleşen iş hacminin %30’u motor bakımlarından,<br />

%23’ü hat bakım hizmetlerinden, %22’si komponent<br />

bakımlarından, %14’ü uçak ağır bakımlarından ve<br />

%11’luk kısmı ise modifikasyon vb. gibi diğer<br />

faaliyetlerden elde edilmiştir. Aşağıda Şekil 1’de<br />

verilen dağılımdan da görüleceği gibi, en büyük gelir<br />

kalemi olarak motor bakımı faaliyetleri görülmektedir.<br />

Şekil 1’de 2002 değerleri verilen Dünya bakım onarım<br />

pazarının faaliyet alanlarına göre yüzde olarak<br />

dağılımı Şekil 2’de verilmiştir.<br />

Şekil 2. Dünyada MRO Faaliyetleri Dağılımı [2]<br />

12

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Elde edilen bu gelirin bölgesel dağılımına<br />

bakıldığında Kuzey Amerika’nın pazarın yaklaşık<br />

yarısına sahip olduğu görülmektedir. Dünya<br />

bakım/onarım pazarında hava taşımacılığındaki<br />

bölgesel dağılımın paralelinde Kuzey Amerika,<br />

Avrupa ve Asya pazarın tamamına hakim<br />

gözükmektedirler. Dünya genelinde bölgesel olarak<br />

bakım/onarım payları sırası ile Kuzey Amerika’nın 17<br />

Milyar $, Avrupa’nın 7,94 Milyar $, Asya’nın 6,43<br />

Milyar $, Afrika ve Ortadoğu’nun 3,78 Milyar $ ve<br />

Güney ve Orta Amerika’nın 2,65 Milyar $’dır (Şekil<br />

3).<br />

Tüm dünya geneline bakıldığında üç ülke pazarın<br />

yarısından fazlasına hakim bulunmaktadır: ABD,<br />

Singapur ve Almanya. Bu ülke şirketleri, birçok<br />

bölgede diğer bakım/onarım kuruluşları ve havayolu<br />

operatörleri ile ortaklık kurarak pazar paylarını<br />

arttırmaya çalışmaktadırlar. Şekil 4’de dünyadaki Uçak<br />

Bakım/Onarımı piyasasında önde gelen ülkelerin A/S<br />

değerleri karşılaştırılmıştır.<br />

2002 Dünya Bakım/Onarım Pazarı Bölgesel Dağılım<br />

Toplam 37.8 Milyar $<br />

10% 7%<br />

17%<br />

21%<br />

45%<br />

Kuzey Am erika<br />

Avrupa<br />

Asya<br />

Afrika & Ortadoğu<br />

Güney & Orta Amerika<br />

Kaynak: Trend Assesment:Airline Maintenance<br />

Needs 2002-2005 – Strand Associates Inc.<br />

Şekil 3. 2002 Dünya Bakım/Onarım Pazarı Bölgesel Dağılımı [1]<br />

Tüm dünya geneline bakıldığında üç ülke pazarın<br />

yarısından fazlasına hakim bulunmaktadır: ABD,<br />

Singapur ve Almanya. Bu ülke şirketleri, birçok<br />

bölgede diğer bakım/onarım kuruluşları ve<br />

havayolu operatörleri ile ortaklık kurarak pazar<br />

paylarını arttırmaya çalışmaktadırlar. Şekil 4’de<br />

dünyadaki Uçak Bakım/Onarımı piyasasında önde<br />

gelen ülkelerin A/S değerleri karşılaştırılmıştır.<br />

2002 Yılı Bakım/Onarım Pazarı Dünya Dağılımı<br />

Üretilen Adam-saat (Milyon)<br />

12,00<br />

10,00<br />

8,00<br />

6,00<br />

4,00<br />

2,00<br />

0,00<br />

10,77 10,30<br />

5,50<br />

4,32 4,20 3,90 3,87 3,83 3,50<br />

2,30 1,75 1,54 1,43 0,87<br />

ABD<br />

Singapur<br />

Almanya<br />

Hong Kong<br />

Hollanda<br />

İtalya<br />

Kanada<br />

Çin<br />

İsrail<br />

Fransa<br />

İngiltere<br />

Yeni Zellanda<br />

İsviçre<br />

Belçika<br />

Kaynak : Overhaul & Maintenance Dergisi Mart 2003 Sayısı<br />

Şekil 4. 2002 Yılı Bakım/Onarım Pazarı Dünya Dağılımı [3]<br />

13

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Türk Hava Yolları A.O. Uçak Bakım ve Onarım<br />

kabiliyetlerinin Boeing firmasının B717, B727, B737,<br />

B747, B757, B767, MD80, MD90 modelleri, Airbus<br />

Industrie’nin A300, A310, A318, A319, A320, A321,<br />

A330, A340, A380 modelleri ve British Aerospace’in<br />

RJ serileri gibi birçok uçak tip ve modelinin bakımı<br />

kapsaması hedeflenmiştir.<br />

Şekil 5‘de görüldüğü gibi 2002 yılında aktif olarak<br />

kullanılan yolcu uçağı sayısına bakıldığında, yukarıda<br />

hedeflenen bakım kapasitesinin, bu sayının %68’ine<br />

karşılık geldiği görülmektedir. Buna ek olarak, yeni<br />

uçak tiplerinin bakım eğitimlerinin tamamlanması ile<br />

yukarıdaki sıralanan uçak tip ve modellerinin daha da<br />

genişleyeceği gözönünde bulundurulmalıdır<br />

Bakımı yapılması hedeflenen jet sayısına, havacılık<br />

taşımacılığındaki gelişmelere paralel olarak her yıl<br />

yeni uçaklar eklenmektedir. Uçak sayısında artışa<br />

karşılık olarak Amerikan ve Avrupa pazarlarında<br />

önümüzdeki 5 ila 10 yıl arasında bakım/onarım hangar<br />

kapasitelerinin %30 arttırılması gerekmektedir. Bu<br />

pazarlarda bakım işçiliklerinin yüksek olması sebebi<br />

ile havayolu firmalarının hangar kapasitelerini<br />

arttırılmaları yerine, bakım işlemlerini bu bölgeler<br />

dışında işçilik maliyetlerinin daha düşük olduğu<br />

Ortadoğu ve Asya bölgelerini tercih etmeleri<br />

beklenmektedir. Ayrıca Amerika’da Airbus uçaklarına<br />

bakım yapabilen bakım merkezi ve personeli sayısında<br />

eksiklik bulunmaktadır [4].<br />

Önümüzdeki yirmi yıl içinde yolcu uçaklarının kargo<br />

uçaklarına dönüşüm modifikasyonları hız<br />

kazanacaktır. Yeni tip uçakların B737-400/-500,<br />

B757, B767, A320 ve A330 uçaklarının kargo<br />

dönüşüm modifikasyonlarından yeni kurulması<br />

planlanan bakım/onarım merkezinin önemli bir pay<br />

alması beklenmektedir.<br />

THY, Dünya uçak bakım/onarımı pazarını<br />

değerlendirerek pazarın gelir getirisi açısından en<br />

büyük üç faaliyeti olan Motor Bakımı, Komponent ve<br />

Uçak Bakımı bakımı alanlarında dengeli bir iş alanı<br />

geliştirmeyi planlamaktadır.<br />

2002 Dünya Aktif Jet Uçak Filosu<br />

Toplam 17995 Uçak<br />

5819<br />

32%<br />

12176<br />

68%<br />

Hedeflenen THY bakım<br />

kapasitesi dahilinde<br />

Hedeflenen THY bakım<br />

kapasitesi haricinde<br />

Kaynak : Air Transport World<br />

Temmuz 2003 (Uçak sayısı için)<br />

V. SONUÇ<br />

Dünyada ve Türkiye’de gerek havayolu taşımacılığı<br />

gerekse hava araçları bakım ve onarım pazarı sürekli<br />

gelişmektedir. THY, hizmet kalitesi, güvenilirliği ve<br />

rekabet gücü ile tercih edilen, bölgesinde lider,<br />

Avrupa’nın önde gelen global bir havayolu olma<br />

vizyonu çerçevesinde çalışmalarını sürdürmektedir.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] Trend Assesment: Airline Maintenance Needs<br />

2002-2005-Strand Associates Inc.<br />

[2] Commercial MRO Forecast: Glimmers of Hope,<br />

Aerostrategy Commentary, July 2002<br />

[3] Overhaul and Maintenance Magazine, March 2003<br />

[4] Study of Aircraft Maintenance Demand and<br />

Supply, Allegheny Institute, June 2002<br />

[5] Air Transport World, July 2003<br />

Şekil 5. 2002 Dünya Aktif Jet Uçak Filosu [5]<br />

14

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

SİVİL HAVACILIK GENEL MÜDÜRLÜĞÜ VE FAALİYETLERİ<br />

Oral BÜYÜKSARI<br />

<strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Genel Müdürlüğü, Hava Seyrüsefer Daire Başkanı<br />

ÜLKEMİZDE SİVİL HAVACILIK<br />

FAALİYETLERİNİN BAŞLANGICI<br />

Ülkemizde ilk havacılık çalışmaları, 1912 yılında,<br />

bugünkü Atatürk Havalimanı yakınındaki Sefaköy’de,<br />

tesis olarak iki hangar ve küçük bir meydanda başladı.<br />

1925 yılında, daha sonra Türk Hava Kurumu adını<br />

alacak olan "Türk Tayyare Cemiyeti"nin kurulması ile<br />

Türk havacılığının kurumsal temelleri atılmıştır.<br />

1933 yılında 5 uçaklık küçük bir filo ile "Türk Hava<br />

Postaları" adı ile ilk sivil hava taşımacılığımız<br />

başlatılmıştır.<br />

Cumhuriyetimizin 10. yılında, Milli Savunma<br />

Bakanlığı'na bağlı olarak kurulan "Havayolları Devlet<br />

İşletme İdaresi", Türkiye'de sivil hava yolları kurmak<br />

ve bu yolda taşıma yapmak üzere görevlendirilir.<br />

SİVİL HAVACILIK GENEL MÜDÜRLÜĞÜNÜN<br />

KURULUŞU<br />

Dünya <strong>Sivil</strong> Havacılığının hızlı bir gelişme<br />

göstermesi, teknolojinin büyük önem taşıması<br />

karşısında, ulusal çıkarlarımızın korunması ile<br />

uluslararası ilişkilerimizin düzenli bir şekilde<br />

yürütülmesi ve denetlenmesi için 1954 yılında<br />

Ulaştırma Bakanlığı bünyesinde kurulan "<strong>Sivil</strong><br />

<strong>Havacılık</strong> Dairesi Başkanlığı", 1987 yılında "<strong>Sivil</strong><br />

<strong>Havacılık</strong> Genel Müdürlüğü" olarak günün koşullarına<br />

göre yeniden teşkilatlandırıldı.<br />

SİVİL HAVACILIK GENEL MÜDÜRLÜĞÜNÜN<br />

HUKUKİ YAPISI<br />

<strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Genel Müdürlüğü, Ulaştırma<br />

Bakanlığının Ana Hizmet Birimi olarak 3348 Sayılı,<br />

Ulaştırma Bakanlığının Teşkilat ve Görevleri<br />

Hakkında Kanun çerçevesinde görev yapmaktadır.<br />

HAVACILIK MEVZUATI<br />

<strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Genel Müdürlüğünce,2920 sayılı Türk<br />

sivil <strong>Havacılık</strong> Kanunu ve 15 yönetmelik ve<br />

uluslararası alanlardaki yeni gelişmeler doğrultusunda<br />

hazırlanan daha teknik düzeyde dokümanlar olan 30<br />

adet <strong>Havacılık</strong> Talimatı çerçevesinde hizmet<br />

verilmektedir.<br />

FAALİYETLERİMİZ (1)<br />

1. Mevzuat çalışmalarımız<br />

2. Tüm sivil havaaraçlarının sicillerinin tutulması<br />

3. Tüm uçucu personelin lisanslandırılması ve<br />

sicillerinin tutulması<br />

4. Tüm bakım personelinin lisanslandırılması ve<br />

sicillerinin tutulması<br />

5. Hava taşıma kuruluşlarının ruhsatlandırılması<br />

6. Hava taşıma kuruluşlarının özel operasyonlar<br />

için izinlendirilmesi<br />

7. Eğitim kuruluşlarının yetkilendirilmesi<br />

8. Uçuşa elverişlilik kontrolleri<br />

9. Kaza tahkikatları<br />

10. Uluslar arası ilişkiler<br />

11. Hava seyrüsefer hizmetlerinin koordinasyonu<br />

12. Ülkemiz havasahasının kullanımında asker-sivil<br />

koordinasyonu<br />

13. Ülkemiz havasahasında işletici ve kullanıcıların<br />

koordinasyonu<br />

14. Hava trafik kontrolörlerinin lisanslandırılması<br />

15. Hava nakliyatını kolaylaştırma komitesi<br />

(hankok) çalışmaları<br />

16. Hava ulaştırma anlaşmaları<br />

17. Eğitim faaliyetleri<br />

18. Havalanlarında yer hizmetlerinin düzenlenmesi<br />

19. Yer hizmetleri kuruluşlarının ruhsatlandırılması<br />

20. Uçuş izinleri<br />

DENETİM FAALİYETLERİMİZ<br />

1. Uçuşa elverişlilik kontrolleri<br />

2. Ramp denetlemeleri<br />

3. Bakım kuruluş denetlemeleri<br />

4. Bakım personel denetlemeleri<br />

5. Uçucu personel denetlemeleri<br />

EUROCONTROL<br />

European Organisation for the Safety of Air<br />

Navigation<br />

Avrupa Hava Seyrüsefer Emniyeti Teşkilatı<br />

EUROCONTROL TEŞKİLATI<br />

Avrupa’daki Hava Trafiğinin emniyetli, düzenli,<br />

süratli ve ekonomik akışını gerçekleştirmek yoluyla,<br />

sivil ve askeri kullanıcılar için tek bir Hava Trafik<br />

Yönetim Sistemi oluşturarak Avrupa’da Hava<br />

Seyrüsefer Hizmetlerini uyumlu ve entegre hale<br />

getirmektir.<br />

EUROCONTROL’ÜN ANA GÖREVLERİ<br />

1. Tüm Avrupa Programlarının Yönetimi<br />

2. Merkez Akış Yönetim Biriminin işletilmesi<br />

15

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

3. Avrupa’da Hava Trafik Kontrol kapasitesinin ve<br />

emniyetinin artırılması için Araştırma&Geliştirme<br />

çalışmaları yapmak<br />

4. Üye Devletler adına ve ikili anlaşma imzalanmış<br />

üye olmayan Devletlerden yol ücretlerini toplamak<br />

5. Avrupa içinde ve dışında hava seyrüsefer<br />

hizmetleri eğitim ve bilgisi transferi.<br />

EUROCONTROL’ÜN GÖREVLERİ<br />

1. Tekbiçimli bir Avrupa hava trafik yönetim sistemi<br />

oluşturmak amacıyla, özellikle yerdeki ve uçaktaki<br />

hava seyrüsefer sistemleri konusunda, akit<br />

Tarafların hava trafik hizmet ve sistemlerinin<br />

uyumlulaştırılması ve bütünleştirilmesi için detaylı<br />

planlar geliştirmek ve onaylamak;<br />

2. Tekbiçimli bir Avrupa hava trafik yönetim<br />

sistemine yönelmeyi sağlamak üzere akit<br />

Devletlerce hazırlanan uygulama planlarını<br />

koordine etmek;<br />

3. Uluslar arası <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Teşkilatı (ICAO) ve<br />

sivil havacılık alanında faaliyet gösteren diğer<br />

uluslar arası kuruluşlarca incelenmekte olan hava<br />

seyrüseferine ilişkin meseleleri Akit Taraflar adına<br />

incelemek ve koordine etmek; değişiklikler ve<br />

teklifler koordine etmek ve söz konusu organlara<br />

sunmak;<br />

4. Tekbiçimli bir Avrupa hava trafik yönetim sistemi<br />

uygulamasını tanımlamak, bunun tasarımını<br />

yapmak, geliştirmek, geçerli kılmak ve organize<br />

etmek;<br />

5. Yukarıdaki madde çerçevesinde, ortak bir<br />

uluslararası merkezde, ortak bir Avrupa hava trafik<br />

akış yönetim sistemi geliştirmek ve işletmek;<br />

6. Hava trafik yönetim sistemleri ve hizmetlerine<br />

ilişkin ortak standartlar, spesifikasyonlar ve<br />

uygulamalar belirlemek, benimsemek ve bunları<br />

devamlı olarak gözden geçirmek;<br />

7. Hava trafik sistemleri ve tesislerinin ortak tedariki<br />

için bir strateji oluşturulması doğrultusunda<br />

prosedürler geliştirmek ve onaylamak;<br />

8. Akit Tarafların hava seyrüseferi alanındaki yeni<br />

tekniklere ilişkin araştırma ve geliştirme<br />

programlarını koordine etmek ; bunların<br />

sonuçlarını bir araya getirmek ve yayımlamak; bu<br />

alandaki teknik gelişmeleri, ortak inceleme, test ve<br />

uygulamalı araştırmaları teşvik etmek ve<br />

yürütmek;<br />

9. Politika ve planlama, havalimanları ile<br />

çevrelerinde ve hava sahasında güvenlik yönetimi<br />

ve verilen hizmetlerin malî ve ekonomik unsurları<br />

da dahil olmak üzere hava trafik yönetiminin tüm<br />

yönlerine hitap edecek bağımsız bir performans<br />

inceleme sistemi oluşturmak ve bu hususların<br />

tümüne yönelik amaçları saptamak;<br />

10. Hava seyrüseferi alanında etkinliği ve verimliliği<br />

arttıracak önlemleri incelemek ve geliştirmek;<br />

11. Hava trafik yönetim sistemleri ve hava trafik<br />

hizmetlerinde en yüksek verimliliği ve kaliteyi<br />

sağlamak üzere ortak ölçütler, prosedürler ve<br />

yöntemler geliştirmek ve onaylamak;<br />

12. Avrupa hava trafik hizmetleri mevzuatının<br />

uyumlulaştırılmasına yönelik teklifler geliştirmek;<br />

13. <strong>Sivil</strong> ve asker kullanıcılar arasında hava sahasının<br />

kullanımında verimliliğin ve esnekliğin<br />

arttırılmasına destek vermek;<br />

14. Havalimanları ile çevrelerindeki hava trafik<br />

yönetiminin iyileştirilmesi için koordinasyonlu ya<br />

da ortak politikalar geliştirmek ve onaylamak;<br />

15. Hava trafik hizmetleri personelinin seçimi için<br />

ortak ölçütler ; eğitim, lisans verilmesi ve beceri<br />

kontrolü için ortak politikalar geliştirmek ve<br />

onaylamak;<br />

16. Akit Taraflarca görevlendirildiği, gelecekteki ortak<br />

Avrupa sisteminin tüm unsurlarını tasarlamak,<br />

oluşturmak ve işletmek ;<br />

17. Yol ücretleri ortak sistemine iştirak eden Âkit<br />

Taraflar adına, yol ücretlerini saptamak, fatura<br />

etmek ve toplamak ;<br />

18. Hava trafik yönetimi alanında güvenliğe ilişkin<br />

mevzuatın çok taraflı olarak geliştirilmesi ve<br />

uyumlulaştırılması için bir mekanizma oluşturmak<br />

ve uygulamak ;<br />

19. Brüksel’de 27 Haziran 1997 tarihinde imzaya<br />

açılan Protokole ekli EUROCONTROL Hava<br />

Seyrüsefer Güvenliği için İşbirliği Uluslararası<br />

Sözleşmesi ilkelerine ve amaçlarına ilişkin diğer<br />

her türlü görevi yürütmek.<br />

TEK AVRUPA GÖKYÜZÜ<br />

4 temel düzenleme: Tek Avrupa gökyüzü Yaratılması<br />

2. Hava Seyrüsefer Hizmetlerinin Sağlanması<br />

3. Organizasyon ve Hava Sahası Kullanımı<br />

4. Şebekenin Birlikte Kullanımı<br />

5. Avrupa parlamentosu ve Konseyi tarafından Mart<br />

2004 tarihinde benimsenmiş, 31 Mart 2004<br />

tarihinde yayınlanmış ve 20 Nisan 2004 tarihinde<br />

devreye girmiştir.<br />

6. Tek Avrupa Gökyüzü Komitesi: Avrupa Birliği<br />

Üye Ülkeleri,Avrupa Komisyonu Başkanlığında,<br />

EUROCONTROL gözlemci<br />

TEK AVRUPA GÖKYÜZÜ UYGULAMASI<br />

1. Endüstri Değerlendirme Bünyesi: Hava Seyrüsefer<br />

Hizmet Sağlayıcıları,Hava Sahası Kullanıcıları<br />

Birliği,Üretim Endüstrisi,Personel Temsilci Bünyeleri;<br />

EUROCONTROL gözlemci .<br />

2. Ulusal Denetleyici Otoriteler<br />

3. Uygulama Kurallarının geliştirilmesi<br />

4. Avrupa Komisyonu tarafından EUROCONTROL<br />

Teşkilatına verilen Yetkiler<br />

5. Pan-Avrupa kapsamının EUROCONTROL düzenleme<br />

programına alınması<br />

16

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

TEK AVRUPA GÖKYÜZÜNÜN ANA<br />

ÖZELLİKLERİ<br />

1. Tek Avrupa Gökyüzü Komitesi:Değerlendirme, oy<br />

çokluğu,<br />

2. Avrupa Komisyonu: Düzenleyici<br />

3. EUROCONTROL: Daimi Komisyon/Konsey:<br />

düzenleyici<br />

4. Ulusal Düzenleyici: ihlaller için zorlayıcı önlemler<br />

5. Hava seyrüsefer hizmetlerinde, Avrupa hava<br />

sahasının en iyi şekilde kullanımına olanak<br />

sağlayan, tutarlı ve üst düzeyde emniyet<br />

6. Avrupa topluluğu ile EUROCONTROL arasında<br />

işbirliği<br />

7. Gerekli askeri eylemler için koruyucu hüküm<br />

8. Avrupa hava sahasını Avrupa ülkelerini<br />

kapsayacak şekilde genişletme<br />

9. Düzenleyici, hizmet sağlayıcı ve denetleyici<br />

otoritelerin ayrılması<br />

10. Hava trafik hizmeti kamu hizmeti olarak kalır<br />

11. Hava trafik hizmetlerini tekelden rekabete açmak<br />

12. Raporlama Sistemi<br />

13. Havasahasının <strong>Sivil</strong> ve Askeri kullanıcıları<br />

arasındaki işbirliği<br />

14. Tek Avrupa Hava Sahası Komitesinde ,<br />

Havasahasının Askeri kullanıcılarının<br />

menfaatlerinin temsili.<br />

15. ATM için EUROCONTROL’ün önemi<br />

16. Gerekli Askeri faaliyetler için koruyucu madde<br />

FUA’nın etkin uygulanmasını temin için tavsiye<br />

edilen uygulamalar ve düzenleyici kriterlere giriş<br />

konusunda taslak uygulama kuralları konusunda<br />

EUROCONTROL’ü yetkilendirmek. (Ekim 2004’e<br />

kadar)<br />

HİZMET SAĞLAMA DÜZENLEMESİ (1)<br />

1. Ulusal Denetleyici otoritelerin kurulması<br />

2. Organizasyonların Tanımlanması<br />

3. Birlik kanunları altında ESARR’ların zorunlu hale<br />

gelmesi<br />

4. Kontrolörler Avrupa Lisans kuralları altında<br />

olacak<br />

5. Hava Seyrüsefer Hizmet Sağlayıcılarının<br />

Sertifikasyonu<br />

• Ortak ihtiyaçların karşılanması<br />

• Tüm Avrupa Komisyonu içinde<br />

geçerli sertifika<br />

• Ulusal denetim otoriteleri yeterlilik<br />

gözetimi yapacak<br />

• Mümkünse taşeronluk<br />

6. Hava Trafik Hizmet Sağlayıcılarının<br />

7. Üye Ülkeler tarafından, özel havasahası blokları<br />

içinde<br />

• Üye ülkeler arasında, olası Birleşik<br />

oluşum<br />

8. Meteoroloji hizmetleri sağlayıcı tahsisi<br />

9. Hesaplarda şeffaflık<br />

10. Hesap sınırlarında kontrol<br />

11. Terminal ve yol ücretlerinin uygulanabilirliği<br />

12. Geliştirilmekte olan ortak ücretlendirme sistemi<br />

• Maliyet tabanı<br />

• Bütünlük<br />

• Ücretler, verimli ve etkin emniyet<br />

sağlamasını teşvik edecektir<br />

• Muhalefet / teşvik izin vermek<br />

HAVA SAHASI DÜZENLEMESİ<br />

1. Program çerçevesinde daha entegre olmuş<br />

havasahası<br />

2. Üst hava enformasyon bölgesinin yaratılması<br />

amacı (EUIR)<br />

3. Havasahası sınıflandırma harmonizasyonu<br />

4. Üst hava sahasının fonksiyonel havasahası blokları<br />

şeklinde yeniden düzenlenmesi (>FL285)<br />

• Trafik akışını göz önünde<br />

bulundurarak havasahasının<br />

optimum kullanımının sağlanması<br />

• Havasahası geçişlerinde fonksiyonel<br />

havasahası bloklarının yaratılması<br />

FABs (ortak karar, SES komitesi)<br />

• 5 yıl sonrası için Avrupa komisyonu<br />

öngörüleri<br />

5. Esnek havasahası kullanımı içeriği<br />

6. Hava trafik akış idaresi kuralları<br />

BİRLİKTE İŞLERLİK DÜZENLEMESİAvrupa<br />

standartları için Birlik maddeleri<br />

2. EUROCONTROL maddeleri için Birlik<br />

referansları<br />

3. Üreticilere Üretimlerin Uygunluğu üzerine Avrupa<br />

Komisyonu deklarasyonu<br />

4. Sistem Hava seyrüsefer hizmet sağlayıcıları<br />

yoluyla Avrupa komisyonu doğrulamalarını<br />

sunacak<br />

5. Emniyet tedbirleri<br />

6. Uygunluğun artırılması için tanımlanmış bünyeler<br />

7. Söz konusu düzenlemelerin ışığı altında Hava<br />

seyrüsefer hizmetleri için sistemlerin listesi:<br />

• Seyrüsefer, Gözetim, AIS, MET,<br />

ATFM, Uçuş Bilgi İşleme sistemi,<br />

Haberleşme sistemleri<br />

TEK AVRUPA GÖKYÜZÜ UYGULAMALARI<br />

ÖNCELİKLİ YETKİLER<br />

1. Hava sahasının Esnek Kullanımı<br />

2. Hava Sahası Planlaması<br />

3. Hava sahası Fonksiyonel Blokları<br />

4. Charging scheme<br />

5. Başlangıç Uçuş Planı üzerine Birlikte İşlerlik<br />

6. Uçuş Bilgi Değişimi üzerine Birlikte İşlerlik<br />

7. Koordinasyon ve Transfer üzerine birlikte<br />

İşlerlik<br />

17

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

GÜNEYDOĞU AVRUPA BÖLGESEL ATM<br />

İŞBİRLİĞİ<br />

Güneydoğu Avrupa Bölgesel ATM İşbirliği anlaşması<br />

(ACE) 8/9 Temmuz 2003 tarihleri arasında<br />

Strazburg’da yapılan 27.ECAC Genel Müdürler<br />

toplantısında Türkiye, Bulgaristan, Moldova ve<br />

Romanya tarafından imzalanmıştır. Amaç;<br />

1. Küresel, bölgesel ve ulusal ekonomik gelişme<br />

açısından hava ulaşımının önemi tanınarak,<br />

2. Hava ulaşım sektöründe hava trafik yönetimi<br />

ATM’in önemli rolü tanınarak,<br />

3. Uluslararası hava trafiğinde büyüme artışı<br />

görülerek,<br />

4. Aynı bölgedeki devletler arasında ve bölgeler<br />

arasında Hava Trafik Yönetimi ATM<br />

faaliyetlerinin maksimum derecede koordine<br />

edilmesi ihtiyacını tanıyarak,<br />

5. Tüm uluslararası ve Avrupa ATM bağlantılı<br />

organizasyonların, özellikle ICAO ve<br />

EUROCONTROL, ATM problemlerine hitap<br />

etmede bölgeler içi işbirliğini önemli bir faktör<br />

olarak gördüklerini not ederek,<br />

6. Bir çok Uçuş Bilgi Bölgesini ( FIR ) ihtiva eden<br />

Güney Doğu Avrupa Bölgesi içinde CNS/ATM<br />

elemanları hakkında mevcut ve gelecekteki<br />

uygulama programları için devamlı bir işbirliğinin<br />

gerektiğini göz önüne alarak,<br />

Hava Trafik Hizmetlerinde işbirliği sağlamak ve Tek<br />

PAN-Avrupa projesine entegre olmaktır.<br />

Güneydoğu Avrupa Bölgesinde Hava Trafik Yönetimi<br />

İşbirliği Tesisi için Anlaşma Muhtırasını imzalayan<br />

taraf ülkeler gerektiğinde ICAO ve Eurocontrol’ün de<br />

desteğini alarak aşağıda yer alan konularda bu<br />

işbirliğini yürütecektir.<br />

• Emniyet<br />

• Optimize edilmiş kapasite yönetimi<br />

• Yer haberleşme altyapısı<br />

• 8.33 kHz genişletilmesi<br />

• Seyrüsefer<br />

• Gözetim<br />

• Hava trafik hizmetleri ve veri yürütümü için<br />

otomasyon desteği<br />

• <strong>Havacılık</strong> bilgi hizmetleri<br />

• İnsan kaynakları yönetimi& eğitim<br />

• Araştırma ve geliştirme işbirliği<br />

• Hava seyrüsefer ücretleri<br />

• Hava sahası kullanıcıları<br />

18

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

SIKIŞTIRILABİLİR SINIR TABAKALARINDA DOĞRUSAL<br />

KARARLILIK TEORİSİ İLE KARARLILIK VE GEÇİŞ ANALİZİ<br />

Senem ATALAYER<br />

e-posta: atalayer@ae.metu.edu.tr<br />

Serkan ÖZGEN<br />

e-posta: sozgen@ae.metu.edu.tr<br />

ODTÜ, <strong>Havacılık</strong> ve Uzay Mühendisliği Bölümü 06531, ANKARA<br />

ÖZET<br />

Bu makalede, doğrusal kararlılık teorisi kullanılarak<br />

sıkıştırılabilir sınır tabakaların kararlılık ve geçiş<br />

temaları incelenmiştir. Geçiş tahmini için e n metodu<br />

kullanılmıştır. Asıl akış için iki boyutlu momentum ve<br />

enerji denklemleri, bozuntusal akış için ise üç boyutlu<br />

Navier-Stokes denklemlerinden yola çıkılarak türetilen<br />

kararlılık denklemleri kullanılmıştır. Geniş bir Mach<br />

sayısı aralığı için kritik ve geçiş Reynolds sayıları<br />

bulunmuş, elde edilen sonuçlar literatürde verilen<br />

sayısal ve deneysel verilerle karşılaştırılmıştır.<br />

I. GİRİŞ<br />

Laminer akıştan türbülanslı akışa geçiş,<br />

mühendislikte geniş uygulama yelpazesi olan ve<br />

önemini halen koruyan bir konudur. Bu<br />

uygulamalarda çoğunlukla geçiş noktasının ısı<br />

transferi ve sürükleme kuvveti gibi aerodinamik<br />

nicelikler üzerindeki etkisi önemlidir. Geçiş<br />

akımlarının etkisi altında oluşan aerodinamik<br />

gürültünün azaltılması, yüksek sübsonik hızlı ticari<br />

uçak kanatlarındaki sürükleme kuvvetinin azaltılması<br />

ve tekrar atmosfere giren araçların ısı transferi<br />

hızlarının azaltılması, laminer-türbülans geçişi<br />

hakkında bilgi sahibi olmayı gerektiren alanlardan<br />

yalnızca birkaçıdır.<br />

Doğrusal Geçiş Teorisi’nin temelini oluşturan, sınır<br />

tabaka içinde duvara paralel ilerleyen sinüzoidal<br />

dalgalardır. Kararsızlık dalgaları diye de bilinen bu<br />

dalgalar ilk kez Rayleigh (1887) ve Prandtl (1921)<br />

tarafından tanımlanmıştır. Buna göre bu dalgalar sınır<br />

tabaka içinde ilerleyen küçük, düzenli salınımlardır.<br />

Tollmien (1929) eksiksiz bir sınır tabaka kararsızlık<br />

teorisi konusunda öncülük etmiş, Schlichting (1933)<br />

en kararsız frekansların toplam genleşmelerini bulma<br />

konusunda hesaplamalar yapmıştır. Bu nedenle,<br />

kararsızlık dalgaları aynı zamanda Tollmien-<br />

Schlichting dalgaları olarak da bilinmektedir.<br />

Schubauer ve Skramstad (1948) ise, bu dalgaların<br />

varlıklarını deneysel ortamda ilk gözlemleyenlerdir.<br />

Bu gözlemler T-S dalgalarının, geçiş oluşumunun ilk<br />

basamağı olduğu sonucunu vermektedir.<br />

Sıkıştırılabilirlik, kararlılık problemini daha gerçekçil<br />

kılmasının yanısıra daha karmaşık hale getirmektedir.<br />

Küchemann (1938) sıkıştırılabilir doğrusal kararlılık<br />

teorisi üzerinde çalışan ilk isimdir. Lees ve Lin [1]<br />

önemli teorik çalışmalarıyla kendisini takip ederler.<br />

Sıkıştırılabilir laminer sınır tabakalarda tam bir sayısal<br />

araştırma ise Mack [2] tarafından gerçekleştirilmiş ve<br />

yüksek mertebeden modların varlığı bildirilmiştir<br />

Diğer taraftan, e n geçiş tahmin metodu, doğrusal<br />

olmayan mekanizmaları yok saymak ve ilk<br />

kararsızlıkların asıl akışa nasıl dahil oldukları<br />

konusunu hesaba katmamak gibi eksik taraflarının<br />

bulunmasına rağmen, bugün halen kararlılık<br />

analizlerinde tahmin mekanizması olarak en çok tercih<br />

edilen tekniktir. İlk kez Smith [3] ve Van Ingen [4]<br />

tarafından kullanılmıştır.<br />

II. ÇÖZÜM METODU<br />

Matematiksel Modelleme<br />

Sıkıştırılabilir kararlılık teorisi, viskoz, ısı ileten, ideal<br />

gazların üç boyutlu Navier-Stokes denklemleriyle yani<br />

momentum, enerji, süreklilik denklemleri ve durum<br />

denklemiyle başlar. Bu denklemler içindeki her bir<br />

akım niceliği, daimi ortalama bileşen ve daimi<br />

olmayan bozuntu bileşeni olmak üzere bileşenlerine<br />

ayrılarak yeniden tanımlanır:<br />

* * *<br />

= i=1, 3, p = P + pˆ<br />

* * *<br />

u i Ui<br />

+ û i<br />

* * *<br />

T = T + Tˆ ,<br />

* * ˆµ *<br />

µ = µ + ,<br />

* * ˆρ *<br />

ρ = ρ +<br />

* * ˆκ *<br />

= κ +<br />

κ . (1)<br />

Burada “*” niceliklerin boyutlu olduğunu gösterir.<br />

Sonraki adımda esas akımın hareket denklemlerini<br />

sağladığı kabul edilir ve paralel akış varsayımı<br />

uygulanır. Ayrıca, daimi olmayan bozuntuların küçük<br />

olduğu varsayılarak denklemlerdeki yüksek<br />

mertebeden terimler ihmal edilir. Denklemler daha<br />

sonra, uygun serbest akış değerleriyle boyutsuz hale<br />

getirilir. Sonuçta elde edilen sistem, boyutsuz ve<br />

doğrusal bir denklem sistemidir.<br />

Normal Mod Analizi<br />

Kararsız dalgaların gelişimlerini hesaplamanın bir<br />

yolu, küçük bozuntuların elde edilen boyutsuz,<br />

doğrusal denklemler sistemine normal modlar<br />

şeklinde tanıtılmasıdır. Buna göre herhangi bir<br />

bozuntusal nicelik aşağıdaki gibi tanımlanır:<br />

19

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

ϕ ˆ (x, y,z,t) = ϕ(y)exp[i(<br />

αx<br />

+ βz<br />

− ωt)]<br />

. (2)<br />

Yukarıdaki denklemde geçen parametreler:<br />

ϕˆ → Zamana bağlı değişim gösteren herhangi bir<br />

bozuntusal nicelik (hız, basınç, sıcaklık, vb.),<br />

ϕ ( y)<br />

→ Bozuntuların şiddetini gösteren fonksiyon,<br />

α , β → Dalga sayısı vektörü → k ’nın sırasıyla x ve z<br />

bileşenleri,<br />

ω → Dairesel frekans.<br />

Normal modlar x,z düzleminde yol alan dalgalardır.<br />

Eğer, α,β ve ω’nın hepsi gerçek ise, dalga nötr<br />

kararlıdır ve x-z düzleminde sabit genlik ve c=ω/α faz<br />

hızıyla ilerler. Herhangi birinin kompleks olması<br />

durumunda, genliği değişerek ilerleyen bir dalga söz<br />

konusu olur.<br />

Bu çalışmada, doğrusal bir denklem sistemi veren<br />

zamana bağlı kararlılık yaklaşımı kullanılmıştır. Bu<br />

durumda, α ve β gerçek, ω ise kompleks bir sayıdır.<br />

Faz hızı ise, c=ω/k=c r +c i olarak tanımlanmıştır. Bu<br />

modlar boyutsuz, doğrusal denklemler sistemine<br />

uygulandıktan ve gerekli düzenlemeler yapıldıktan<br />

sonra sıkıştırılabilir kararlılık teorisinin ana<br />

denklemleri yani bu çalışmanın özünü oluşturan adi<br />

diferansiyel denklem sistemi elde edilir.<br />

Birinci Dereceden Denklemler<br />

Birinci dereceden denklemler sistemini oluşturmak<br />

için değişkenleri yeniden tanımlamak gerekirse,<br />

Z 1 = αu<br />

+ βw<br />

, Z 5 = T,<br />

Z 2 = DZ 1 , Z6 = DZ5,<br />

Z 3 = v , Z 7 = αw<br />

− βu,<br />

p<br />

Z4<br />

= ,<br />

2<br />

γM<br />

Z8 = DZ7.<br />

(3)<br />

‘D’ boyutsuz y’ye göre türev ve a ij katsayı matrisinin<br />

elemanları olmak üzere, bu değişkenler baz alınarak<br />

oluşan yeni sistemin genel formu,<br />

DZi (y) ∑aij(y)Zi<br />

(y)<br />

i=1,8 (4)<br />

= 8 1<br />

şeklindedir. Buna göre sınır koşulları,<br />

Z1 (0) = Z3(0)<br />

= Z5(0)<br />

= Z7(0)<br />

= 0,<br />

y → ∞ için Z1(y),Z3(y),Z5(y),Z7<br />

(y) → 0.<br />

(5)<br />

Bu birinci dereceden homojen denklem sistemi ile<br />

homojen sınır koşulları aslında, özdeğerleri<br />

(α,β,c r ,c i ,R) ve özfonksiyonları ( u , v, w, p) olan bir<br />

özdeğer problemi oluşturmaktadır.<br />

Düzenli Asıl Akım<br />

Serbest akışta, U=U 1, W 1 =0, T 1 =1, µ 1 =1, κ 1 =1 ve tüm<br />

ortalama akım niceliklerinin y türevleri sıfır olarak<br />

kabul edilmektedir. Bu koşullar, Denklem (4)’te<br />

tanımlı sisteme uygulandığında, sabit katsayılı bir<br />

denklem sistemi elde edilir. Bu sistemin çözümü,<br />

λiy<br />

Zi<br />

= A<br />

r ie<br />

i=1,8 (6)<br />

şeklindedir. Aşağıda tanımlı katsayılarla:<br />

b11<br />

=<br />

b12<br />

=<br />

1<br />

b13<br />

=<br />

3<br />

b33<br />

=<br />

2 2<br />

( α + β ) + iR( αU1<br />

+ βW1<br />

− ω)<br />

,<br />

2 2 ⎡ 1<br />

( α + β ) iR − ( αU<br />

+ βW<br />

)<br />

2 2<br />

( α + β )( αU<br />

+ βW<br />

− ω)<br />

,<br />

2 2 R ⎡ 4 ⎤ 2<br />

( α + β ) − γ − Pr( γ −1) M ( αU<br />

+ βW<br />

− )<br />

b22<br />

=<br />

E<br />

⎢<br />

3<br />

⎥ 1 1 ω<br />

1 ⎣<br />

⎦<br />

R ⎡ 4 ⎤<br />

2<br />

b23<br />

= 1 Pr ( αU1<br />

+ βW1<br />

− ω)<br />

,<br />

E<br />

⎢ −<br />

1 3<br />

⎥<br />

⎣ ⎦<br />

b32<br />

= −iR Pr<br />

⎢<br />

⎣<br />

3<br />

1<br />

2<br />

( γ −1) M ( αU<br />

+ βW<br />

− ω)<br />

,<br />

2 ⎤<br />

1 − ω γM<br />

⎥,<br />

⎦<br />

2 2<br />

( α + β ) + iR Pr( αU<br />

+ βW<br />

− ω),<br />

4 2<br />

E1 = R + iγM<br />

( αU1<br />

+ βW1<br />

− ω)<br />

,<br />

3<br />

(7)<br />

1<br />

1<br />

1<br />

1<br />

sistemin karakteristik değerleri aşağıdaki gibi bulunur:<br />

λ 1 ,2 = ±<br />

b 11 ,<br />

(b22<br />

+ b33)<br />

1<br />

λ 3 ,4 = ±<br />

+ 33 22 +<br />

2 2<br />

λ<br />

(b<br />

+ b<br />

1<br />

2<br />

1<br />

1<br />

2<br />

( b − b ) 4b b ,<br />

23<br />

2<br />

( b 33 − b 22 ) + 4b 23 32<br />

22 33<br />

5,6<br />

= ±<br />

−<br />

b<br />

2<br />

)<br />

λ 7,8<br />

= ± b11<br />

= λ1,<br />

2.<br />

(8)<br />

Buradaki karakteristik değerler, Denklem (4)’teki<br />

sisteme ait özdeğerler olan (α,β,c r ,c i ,R) ile<br />

karıştırılmamalıdır.<br />

Denklem (5)’te verilen sınır şartları yalnızca negatif<br />

işaretli karakteristik değerleri fiziksel olarak anlamlı<br />

kılmaktadır. Her bir karakteristik değer için bulunacak<br />

karakteristik vektör ( A i<br />

), Denklem (6)’ya<br />

konulduğunda çözüm vektörü (Zi) bulunur.<br />

Sayısal Çözüm Yöntemi<br />

Serbest akış koşulları kullanılarak bulunan Denklem<br />

(6)’daki çözüm vektörleri, Denklem (4)’te belirtilen<br />

diferansiyel sistemin sayısal entegrasyonu için<br />

başlangıç değerlerini oluşturmaktadır. Bu yaklaşım<br />

kapsamında, entegrasyon serbest akıştan duvara doğru<br />

devam eder. Özdeğerler olan (α,β,c r ,c i ,R)’nin, sınır<br />

koşullarını sağlayan uygun kombinasyonları ise<br />

çözüm kümesini oluşturur. Sayısal entegrasyon<br />

değişken adımlı RK4 metoduyla gerçekleştirilmiştir.<br />

Ancak, entegrasyonun serbest akıştan duvara doğru<br />

→<br />

32<br />

20

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

ilerlemesi sırasında, dört çözümün büyüme hızları<br />

arasında fark ortaya çıkmakta, bu fark entegrasyon<br />

ilerledikçe artmaktadır. Çözümler arasındaki doğrusal<br />

bağımsızlığın kaybolmasına yol açan bu sorun, belirli<br />

aralıklarla Gram-Schmidt Ortonormalizasyonu tekniği<br />

kullanılarak önlenmiştir. Entegrasyon sonunda<br />

Denklem (5)’teki sınır şartların sağlanması gereği<br />

çözüm metodunun asıl olarak bir Shooting problemi<br />

olduğunu gösterir.<br />

Doğrusal kararlılık problemini yukarıda anlatılan<br />

metodlar doğrultusunda çözebilmek ve uygun<br />

sonuçlar elde edebilmek için bir FORTRAN programı<br />

yazılmıştır. Bu program yardımıyla iki yada üç<br />

boyutlu sinüzoidal bozuntular için doğrusal kararlılık<br />

teorisine ait özdeğer problemi, zamana bağlı kararlılık<br />

yaklaşımı baz alınarak çözülmektedir. Serbest akış<br />

çözümleri, sınır koşulları ve yukarıda bahsi geçen<br />

metodları kullanarak program, uygun α, ω ve R<br />

kombinasyonları araştırır.<br />

e n Geçiş Tahmin Metodu<br />

Sonuçta ortaya çıkan özdeğer kombinasyonları,<br />

bozuntuların genlik oranlarını saptamak için kullanılır.<br />

Genlik oranı ya da genleşme faktörü, kararlılık<br />

teorisinin geçiş problemine sağladığı en önemli ve<br />

kullanışlı niceliktir. Bu faktörün hesaplanmasında<br />

kullanılan e n geçiş tahmin metoduna göre geçiş, kritik<br />

Reynolds sayısına karşılık gelen konumda küçük bir<br />

bozuntunun ortaya çıkması ve bu bozuntunun<br />

genliğinin akım yönünde ilerledikçe e n faktörü kadar<br />

büyümesiyle oluşmaktadır. Deneysel gözlemler<br />

sonucunda buradaki ‘n’nin düşük türbülans ve serbest<br />

uçuş koşullarındaki tipik değeri 9’dur. Bu bağlamda n<br />

faktörü, boyutsuz parametreler kullanılarak aşağıdaki<br />

gibi hesaplanır:<br />

⎛ A ⎞ R 2αci<br />

n = l n⎜<br />

⎟<br />

= ∫ dR.<br />

A<br />

⎝ 0 ⎠ R c<br />

0 g<br />

(9)<br />

Bu tanımda R 0 belli bir frekanstaki dalganın nötr<br />

kararlılık noktasındaki Reynolds sayısı, R aynı<br />

dalganın akış yönünde herhangi bir konumdaki<br />

Reynolds sayısı; A 0 , bozuntunun R 0 ’a karşılık gelen<br />

genliği; A ise R’ye karşılık gelen genliğidir. Yazılan<br />

programda, bu entegrasyon bir toplama ile yer<br />

değiştirir. Buna göre n:<br />

N ⎛ ⎞<br />

∑ ⎜<br />

αci<br />

n = 2 ⎟<br />

k=<br />

1<br />

⎜ ⎟<br />

⎝<br />

cg<br />

⎠<br />

(10)<br />

k<br />

∆R<br />

k<br />

olarak yeniden tanımlanır. Her iki denklemdeki c g ,<br />

dalga paketlerinin hızını yani grup hızını temsil<br />

etmektedir. Programa yerleştirilen Denklem (10) ile,<br />

R 0 ve R arasındaki belirli sayıda Reynolds değeri için<br />

gerekli hesaplamalar yapılır.<br />

Bu entegrasyonun sonucunda sabit frekans eğrileri<br />

elde edilmektedir. Bu eğrilere teğet olarak çizilen ve<br />

zarf eğrisi adıyla bilinen eğri, kararlılık probleminin<br />

son basamağıdır. Bu eğri üzerinde n=9’a karşılık gelen<br />

Reynolds değeri ise türbülansa geçişin meydana<br />

geldiği Reynolds sayısı yani geçiş Reynolds sayısıdır<br />

(R tr ).<br />

III. SONUÇLAR VE TARTIŞMA<br />

Bu çalışmadaki tüm sonuçlar, adyabatik duvar<br />

koşulunda iki boyutlu dalgalar için elde edilmiştir.<br />

Kullanılan metodların ve yazılan programın<br />

değerlendirilmesi yönündeki ilk adım, M=0’da elde<br />

edilen sonuçların, sıkıştırılamaz sınır tabakalarda β=0<br />

için elde edilmiş sonuçlarla karşılaştırılmasıdır. Bu<br />

Mach sayısında elde edilen sabit zamansal genleşme<br />

faktörü eğrileri, minimum kritik Reynolds sayısı<br />

((R cr ) FS =301.7 veya sınır tabakası kalınlığı cinsinden<br />

(R cr ) δ =520) ve sabit frekans eğrilerine teğet olan zarf<br />

eğrisi üzerinde n=9’a denk gelen geçiş Reynolds<br />

sayısı ((R tr ) FS =1800 yada (R tr ) δ =3200), literatürde<br />

birçok araştırmacı tarafından sıkıştırılamaz teorideki<br />

β=0 için bulunmuş sonuçlarla birebir örtüşmektedir<br />

[5],[6].<br />

α<br />

0.25<br />

0.2<br />

0.15<br />

0.1<br />

0.05<br />

0<br />

M=0.<br />

M=1.<br />

0<br />

M=1.<br />

M=2.<br />

0<br />

M=2.5<br />

M=3.<br />

0 1000 2000 3000 4000 5000<br />

(R)FS<br />

Şekil 1. Nötr kararlılık eğrileri üzerindeki<br />

Mach sayısı etkisi.<br />

Şekil 1’de, Falkner Skan uzunluk birimi cinsinden<br />

elde edilen nötr kararlılık eğrilerinin Mach sayısına<br />

bağlı şekilsel değişimleri görülmektedir. Kritik<br />

Reynolds değerlerinde M=0’dan M=1.5’a kadar<br />

azalış, sonrasında ise artış görülmektedir. Şekilsel<br />

olarak ise bu eğriler arasında M=2’ye kadar büyük bir<br />

değişim yoktur. Bunun nedeni, sınır tabakanın bu<br />

aralıkta viskoz kararsızlık etkisi altında kalması<br />

şeklinde yorumlanabilir. Başka deyişle,<br />

genelleştirilmiş bükülme noktası bu Mach sayısı<br />

aralığında duvara çok yakın olmakta ve sınır tabaka<br />

viskoziteden dolayı kararsız olmaktadır. Mach sayısı<br />

arttıkça bu bükülme noktası duvardan uzaklaşmaya ve<br />

Rayleigh kararsızlık mekanizması ağır basmaya<br />

başlar. Öyle ki, belli Mach sayısından sonra, ci=0<br />

21

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

eğrileri yüksek R değerlerinde, Reynolds eksenine<br />

paralel hale gelmeye başlar. Bunu Şekil 1’deki Mach<br />

=2.5 ve M=3.0 eğrileri için gözlemek mümkündür.<br />

M=3 için bu durum daha erken seçilmeye<br />

başlamaktadır. Bu, viskoz olmayan bir mekanizmadır.<br />

500<br />

(Rcr)FS<br />

250<br />

0.4<br />

0.3<br />

α<br />

0.2<br />

0.1<br />

İKİNCİ<br />

(AKUSTİK)<br />

MODLAR<br />

ci=0 ci=0.002 ci=0.0035<br />

BİRİNCİ<br />

MODLAR<br />

0<br />

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3<br />

Mach no.<br />

Şekil 3. Kritik Reynolds R cr değerleri üzerindeki<br />

Mach sayısı etkisi.<br />

Kritik Reynolds sayısının Mach sayılarına bağlı<br />

değişimini daha spesifik olarak gözlemlemek için<br />

Şekil 3 incelendiğinde, M=0’dan M=3’e kadar bu<br />

değerin arttığı farkedilmektedir.<br />

0<br />

0 1000 2000 3000 4000 5000<br />

(R)FS<br />

9<br />

F=9.78E-6<br />

Şekil 2. M=4 için kararlılık çizelgesi, adyabatik duvar.<br />

Şekil 2’de, Şekil 1’deki ci=0 eğrilerinden farklı olarak<br />

ikinci bir mod daha görülmektedir. Gözlemlenen bu<br />

ikinci mod (akustik mod), basınç değişimi olmayan<br />

düz levhalar üzerindeki sınır tabakalar için ilk kez<br />

Mack [2],[7] tarafından ortaya konan yüksek modların<br />

ilki ve en kararsız olanıdır. Mack modu olarak da<br />

bilinen bu viskoz olmayan modlar, rölatif (bağıl) akım<br />

Mach sayıları serbest akışta sübsonik iken, duvarda<br />

süpersonik olmaları durumunda meydana gelir.<br />

Buradaki rölatif Mach sayısı, kararsız dalgaların<br />

hızında hareket eden bir referans iskeletine göre<br />

reference frame Mach sayısını tanımlamaktadır.<br />

<strong>Yüksek</strong> modlar, akustik dalgaların duvar ile rölatif<br />

sonik çizgi arasındaki süpersonik bir bölgede<br />

süregelen aksetmeler sonucu oluşmaktadırlar. M=3 ve<br />

sonrasında görülmesi beklenen bu ikinci (viskoz<br />

olmayan) mod [2], birinci (viskoz) moda oranla çok<br />

daha yüksek dalga sayılarında oluşmasından dolayı<br />

Şekil 1’de görülmemektedir. Ancak, Mach sayısı<br />

arttıkça daha düşük dalga sayılarında görülmeye<br />

başlar. Öyle ki, Mach=4.0’te bu moda artık α=0-0.4<br />

aralığında rastlanmaktadır (Şekil 2). Ayrıca, bu Mach<br />

sayısında her iki modun genleşme oranları arasında<br />

neredeyse hiç fark bulunmaması da önemli bir<br />

noktadır.<br />

n<br />

6<br />

3<br />

0<br />

8.12E-5<br />

3.76E-<br />

5<br />

1.55Ezarf<br />

eğrisi<br />

2.14E-5<br />

1.39E-5<br />

0 1000 (R)FS2000 3000<br />

(Rtr)FS<br />

Şekil 4. M=1 için entegre edilmiş genleşme oranları<br />

ve zarf eğrisi.<br />

Sıkıştırılabilir viskoz teoride, adyabatik düz levha<br />

akımları için serbest akış Mach sayısı,<br />

sıkıştırılabilirliğin geçiş üzerindeki etkisini de dikkate<br />

alınır bir biçimde değiştirmektedir. Buna göre, M=0<br />

ile M=2 arasında sıkıştırılabilirliğin etkisi akımı daha<br />

kararlı hale getirme yönünde, M=2 ile M=4 arasında<br />

daha kararsız hale getirme, hipersonik akımlarda ise<br />

tekrar kararlı hale getirme yönündedir. Bu konudaki<br />

deneysel çalışmalar literatürde anlatılmaktadır [7].<br />

Doğrusal Kararlılık Teorisi’nin önemli eldelerinden<br />

biri olan sabit frekans eğrileri, geçiş Reynolds değerini<br />

bulmak için son basamaktır. Şekil 4’te sonik hız için<br />

çizilmiş olan genleşme oranları M=0’a kıyasla daha<br />

düşük frekanslara aittir. Yani geçişe uğrayan dalga<br />

daha küçük frekanslıdır. Zarf eğrisi ise daha eğimlidir.<br />

Bu mach sayısında akımın daha kararlı olduğu ise,<br />

n=9 maximum genleşme oranına denk gelen Reynolds<br />

değerinin M=0’dan daha büyük olmasıyla onaylanmış<br />

olmaktadır.<br />

22

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

12<br />

n<br />

9<br />

6<br />

3<br />

0<br />

M=0. M=0.5<br />

M=1.<br />

M=1.3<br />

0 2000 4000 (Rtr) FS 6000 8000<br />

Şekil 5. Geçiş Reynolds değerleri üzerindeki Mach<br />

etkisi<br />

Son olarak, zarf eğrisinin ve buna bağlı geçiş<br />

Reynolds sayısının Mach sayısıyla değişimini<br />

gösteren Şekil 5, bulunan sonuçların beklentilerin<br />

içinde olduğuna dair iyi bir kanıttır. Ancak<br />

bilinmelidir ki, kritik Reynolds sayısının Mach<br />

sayısına bağlı değişimi, geçiş Reynolds sayısının<br />

değişimiyle paralellik sağlamak durumunda değildir.<br />

Geçiş Reynolds sayısının, M=2 ile M=4 arasında<br />

akımın daha kararsız hale gelmesinden ötürü azaldığı<br />

deneysel olarak gözlenmiştir [7]. Buna karşın, kritik<br />

Reynolds sayısının bu aralıkta arttığı hem bu çalışma<br />

sonucunda (Şekil 3), hem de [2] ve [5]’inci<br />

kaynaklarda doğrulanmaktadır.<br />

IV. DEĞERLENDİRME<br />

Bu çalışmada, Doğrusal Kararlılık Metodu ile düz<br />

levha üzerindeki iki boyutlu, viskoz, sıkıştırılabilir<br />

sınır tabakalarda kararlılık ve geçiş analizleri<br />

yapılmıştır. Bunun için bir Fortran programı<br />

yazılmıştır. Bu program herhangi serbest Mach sayısı<br />

için öncelikle akımın nötr kararlılık eğrisini ve sabit<br />

zamansal genleşme eğrilerini (dalga sayısının<br />

Reynolds sayısına bağlı değişimi) vermektedir.<br />

Bulunan nötr kararlılık eğrisi kullanılarak ilgili Mach<br />

sayısındaki kritik Reynolds sayısı elde edilmektedir.<br />

Program ile aynı zamanda, dalgaların entegre edilmiş<br />

genleşme oranlarını yani sabit frekans eğrilerini<br />

bulmak da mümkündür. Bu eğrilere teğet çizilen zarf<br />

eğrisi, geçiş Reynolds sayısını bulmak için son<br />

adımdır.<br />

Çalışmanın doğruluğundan emin olmak adına ilk önce<br />

M=0 için bulunan sayısal/grafiksel sonuçlar,<br />

sıkıştırılamaz sınır tabakalarda β=0 aynı metod<br />

kullanılarak elde edilmiş bulgular ile karşılaştırılmış<br />

ve gerek grafiksel gerekse sayısal olarak (R cr , R tr )<br />

tamamen aynı oldukları saptanmıştır.<br />

Sonraki adımda M=0 ile M=1 arasında 0.1 Mach<br />

sayısı aralıklarında aynı işlemler tekrarlanmış ancak<br />

düşük Mach sayılarında sayısal yada deneysel bulguya<br />

rastlanmadığından, herhangi bir karşılaştırma<br />

yapılamamıştır. Tek bilinen M=2’ye kadar akımın<br />

daha kararlı hale gelecek oluşu yani geçiş Reynolds<br />

sayısının artacağıdır ki, sonuçlar da bunu<br />

doğrulamaktadır.<br />

Daha büyük Mach sayıları için elde edilen ve grafiksel<br />

olarak gösterilen sonuçlar [7]’deki deneysel ve [2],<br />

[5]’teki sayısal bulgularla karşılaştırılmış, ancak<br />

M=2’den sonraki değerler için genel yapıları itibariyle<br />

bu verilerle tam bir örtüşme sağlanamamıştır.<br />

Örneğin, Şekil 2, [2] ve [5]’teki aynı Mach sayısına ait<br />

grafiklerle nitelik olarak tamamen uyuşmakta ancak,<br />

nicelik olarak uyuşmamaktadır. Bu çok olağan dışı<br />

görünmemektedir. Çünkü [2]’de Prandtl sayısı<br />

sıcaklığa bağlı olarak değişken kabul edilmiştir. Oysa,<br />

bu çalışmada Prandtl sayısı sabittir. Ek olarak, enerji<br />

denkleminin probleme nasıl uygulandığı hakkında da<br />

bir bilgi verilmemiştir. Dolayısıyla bu çalışma ile<br />

birebir bir prosedür izlenip izlenmediği kesin değildir.<br />

[5]’te de benzer durum söz konusudur. Aynı şekilde<br />

burada da izlenen yol ve kullanılan denklemler<br />

hakkında tam bir bilgi bulunmamaktadır.<br />

Sonuç olarak, bu çalışmada elde edilen sonuçlar<br />

eksiksiz ve teorik olarak doğru bir prosedürün<br />

ürünüdür.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] Lees L., Lin C. C., Investigation of the Stability of<br />

the Laminar Boundary Layer in a Compressible Fluid,<br />

NACA TN n o 1115, 1946.<br />

[2] Mack L.M., Boundary Layer Stability Theory,<br />

AGARD Report n o 709, Special Course on Stability<br />

and Transition of Laminar Flows, VKI, Brussels,<br />

1984.<br />

[3] Smith, A.M.O., Transition, Pressure Gradient and<br />

Stability Theory, Proceedings IX International<br />

Congress of Applied Mechanics, Brussels, Vol.4,<br />

pp.234-2 4,1956.<br />

[4] Van Ingen, J.L., A Suggested Semi-empirical<br />

Method for The Calculation of the Boundary Layer<br />

Region, Report No. VTH71, VTH74, Delft, Holland,<br />

1956.<br />

[5] Arnal D., Boundary Layer Transition: Predictions<br />

based on Linear Theory, AGARD Report 793, Special<br />

Course on Progress in Transition Modeling, VKI,<br />

Brussels, 1993.<br />

[6] Özgen S., Degrez, G. ve Sarma, G.S.R., Two<br />

Fluid Boundary Layer Stability, Phys. Fluids, 11,<br />

1998.<br />

[7] Mack L.M., Linear Stability Theory and the<br />

Problem of Supersonic Boundary Layer Transition,<br />

AIAA J., Vol.13, n 0 3, pp. 278-289, 1975.<br />

[8] Cebeci T., Cousteix J., Modeling and<br />

Computation of Boundary Layer Flows, Springer,<br />

1998.<br />

23

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

GENETİK ALGORİTMA İLE ELDE EDİLEN 3 BOYUTLU KANAT<br />

MODELLERİ İÇİN YENİ AĞ YAPILARININ “DİNAMİK AĞ”<br />

YÖNTEMİYLE BULUNMASI<br />

Ergüven VATANDAŞ 1-2 İbrahim ÖZKOL 3<br />

e-posta:e.vatandas@hho.edu.tr<br />

e- posta: ozkol@itu.edu.tr<br />

1 Hava Harp <strong>Okulu</strong>, <strong>Havacılık</strong> Müh. Böl 34149, Istanbul, Türkiye<br />

2 İstanbul Teknik <strong>Üniversitesi</strong>, Uçak Müh. Böl 34469, Istanbul, Türkiye<br />

ÖZET<br />

Bu çalışmada Genetik Algoritma ile elde edilen 3<br />

boyutlu modeller için yeniden ağ yapısı (mesh)<br />

oluşturulmasında, dinamik ağ yönteminin uygulaması<br />

yapılmıştır. Bunun için yazılan bilgisayar<br />

programıyla, sıfırdan ağ oluşturan programlara göre,<br />

yapı bozulmadan daha hızlı bir şekilde yeni ağ<br />

yapıları elde edilmiştir. Genetik Algoritmada modeller<br />

(bireyler) arasındaki fark çok fazla olmadığından, her<br />

birisi dinamik ağ yöntemindeki her bir işlem adımı<br />

gibi düşünülmüştür.<br />

I. GİRİŞ<br />

Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) ve<br />

bilgisayar teknolojisinde kaydedilen gelişmelerle,<br />

HAD, uçak dizayn hesaplamalarının vazgeçilmez bir<br />

parçası haline gelmiştir. HAD, rüzgar tüneli deneyleri<br />

gibi çalışmaları azaltması nedeniyle, dizayn<br />

işlemlerinin süresini ve maliyetlerini düşürmektedir.<br />

Ancak bilgisayar teknolojindeki ilerlemelere rağmen<br />

özellikle işlemci zamanının azaltılması hala önemli bir<br />

problem olarak yerini korumaktadır.<br />

Son on yılda daimi olmayan akış halleri için, nümerik<br />

yöntemlerdeki gelişmeler Edwards, J,W ve Thomas<br />

[1] tarafından özetlenmiştir.<br />

Aeroelastik analizlerde hareket eden yada şekil<br />

değiştiren modellere uyum sağlayabilecek ağ<br />

yapılarına ihtiyaç duyulmaktadır. Bunun için çok<br />

değişik yöntemler geliştirilmiştir.<br />

Bu yöntemlerde, model rijit olarak düşünülmekte yada<br />

çok küçük değişimlerinden oluşan bir dizi<br />

deformasyona tabi olduğu farz edilmektedir.[2] Böyle<br />

bir problemi çözmek için de son on yıl içinde yapısal<br />

olmayan ağ yöntemleri geliştirilmiştir.[3-6] Modelin<br />

karmaşık olması halinde, yapısal olmayan ağ,<br />

özellikle, akış alanı ve sınır şartlarına daha uygun<br />

olmaktadır.<br />

Genel anlamda optimizasyon verilen kısıtlar<br />

çerçevesinde kalınarak en iyi sonucu elde etme<br />

prosesidir. Optimizasyonda kullanılan hedef<br />

fonksiyon, iyileştirilmesi gereken sonucu temsil<br />

eder.[7]<br />

Genetik Algoritma gibi sezgisel algoritmalar son<br />

yıllarda gittikçe güçlenmekte ve her geçen gün biraz<br />

daha popüler olmaktadır.[8] Genetik Algoritma<br />

yöntemi doğal genetik ve doğal seçim mantığına<br />

dayanmaktadır. Genetik Algoritmanın önemli<br />

özelliklerinden birisi bir noktadan yola çıkarak en<br />

iyiyi aramaması, aksine geniş bir topluluk içinden en<br />

iyilerini seçmesidir.[9]<br />

Ancak Genetik Algoritmanın en önemli problemi,<br />

özellikle 3 boyutlu geometriler için, işlemci zamanının<br />

çok fazla olmasıdır. Bu zamanın büyük bir bölümü de<br />

akış alanını çözen program tarafından<br />

kullanılmaktadır. Genetik işlemlere nazaran akışın<br />

çözülmesi çok fazla zaman kaybına sebep olmaktadır.<br />

II. GENETİK ALGORİTMA<br />

Evrimsel algoritmalar, EA (Evolutionary Algorithms,<br />

EA), gelişmekte olan optimizasyon algoritmalarıdır.<br />

Bu algoritmalar, Darwin’in, biyolojik bir<br />

populasyonun seçim (selection), çaprazlama<br />

(crossover) ve mutasyon (mutation) yoluyla çevresine<br />

uyum sağladığını iddia eden evrim teorisi fikrini taklit<br />

ederler. EA bir optimizasyon problemine<br />

uygulandığında, probleme önerilen değişik çözümler<br />

(populasyondaki bireyler), amaç fonksiyonuna<br />

(objective function) göre birer uygunluk değerleri<br />

alacaklardır. Uygunluk değeri yüksek olan bireylerin<br />

çevreye daha iyi uyum sağladığı kabul edilerek,<br />

uygunluk değeri küçük olan bireyler elimine edilir<br />

(seçim) ve iyi bireylerden çaprazlama ve mutasyon<br />

youyla yeni bir nesil (populasyon) oluşturulur.<br />

Yakın dönemlerde, EA kategorisinden olan Genetik<br />

Algoritmalar (GA), aerodinamik optimizasyon, kanat<br />

ve kanat profili dizaynı gibi sahalarda da kullanılmaya<br />

başlamıştır. EA kullanımı yoluyla kanat profili dizaynı<br />

konusunda artan bir ilgi vardır. Obayashi ve<br />

Takanashi[10], GA esaslı yöntemin uygulamasını<br />

yapmışlar ve bir Navier-Stokes çözücüsü kullanarak<br />

24

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

GA ile ters kanat profili dizaynını<br />

gerçekleştirmişlerdir.<br />

Foster ve Dulikravich.[11] tarafından 3 boyutlu<br />

geometrilerin ön dizaynında kullanılan iki hibrid<br />

yöntem geliştirilmiştir. Gradyan esaslı metotlara<br />

nazaran hibrid yöntemlerin çok daha hızlı sonuca<br />

ulaştığı gözlemlenmiştir.<br />

Kim ve Rho[12] tarafından geçiş bölgesi akımına<br />

maruz kanat dizaynı için Genetik Algoritma ile hedef<br />

basınç dağılımını bulan bir bilgisayar programı<br />

geliştirilmiştir. Ters hibrid yöntem kullanılarak ters<br />

kanat dizaynı gerçekleştirilmiştir.<br />

III. DİNAMİK AĞ YÖNTEMİ<br />

Bilgisayar teknolojisindeki son gelişmeler, 3 boyutlu<br />

geometrilerin dizayn ve optimizasyonunda,<br />

araştırmacılara daha ileri yöntemleri uygulama<br />

imkanını sağlamıştır. Ancak Hesaplamalı Akışkanlar<br />

Dinamiği yöntemleri hala çok zaman almaktadır. Bu<br />

zamanın büyük bir kısmı ağ alanının oluşturulması ve<br />

akış alanının çözülmesi için kullanılmaktadır.<br />

Bu nedenle bu çalışmada Genetik Algoritmada elde<br />

edilen yeni bireylerin ağ yapılarının bulunması için<br />

dinamik ağ yöntemi kullanılarak yeni bilgisayar<br />

programı geliştirilmiştir. Bu şekilde bilgisayar<br />

zamanından önemli kazançlar sağlanmış ve ağ<br />

yapısının değişmemesi sağlanmıştır.<br />

Genetik Algoritma da bireyler arası geometri farkları<br />

çok fazla olmadığından dinamik ağ yönteminde küçük<br />

kademelerin her birisi bir birey olarak düşünülebilir.<br />

Örneğin her bir birey şişmekte olan yani kalınlık oranı<br />

artan bir kanadın şekil değişim aşamaları gibi<br />

düşünülebilir.<br />

Dinamik ağ yönteminde orijinal modele ait ağ yapısı,<br />

yeni modele uyum sağlayacak şekilde hareket ettirilir.<br />

Bu yapılırken ağ yapısındaki her bir üçgen piramit<br />

(tetrahedron)’in kenarları bir yay gibi modellenir.[13]<br />

Yay sabiti, i ve j noktaları arasındaki kenarın<br />

uzunluğu ile ters orantılıdır ve şu şekilde belirlenir :<br />

k m = 1/[(x j -x i ) 2 +(y j -y i ) 2 +(z j -z i ) 2 ] 1/2 (1)<br />

Dinamik ağ yöntemi için model üzerindeki noktaların<br />

hareketinin bir şekilde tanımlanması gerekir. En dış<br />

bölgedeki ağ noktaları ise sabit tutulur. Her bir zaman<br />

adımında, x, y ve z doğrultularındaki statik denge<br />

denklemi çözülür ve her bir i noktası için x, y ve z<br />

doğrultularındaki yer değişimleri δxi, δyi, ve δzi<br />

hesaplanır. Bu işlem bir “tahmin et – düzelt”<br />

yöntemiyle yapılır. İlk olarak aşağıdaki yöntemle bir<br />

önceki adımlardan yararlanılarak yer değişimleri için<br />

bir tahminde bulunulur.<br />

δ<br />

δ<br />

xi<br />

δ<br />

yi<br />

zi<br />

=<br />

=<br />

δ<br />

δ<br />

n n-1<br />

2<br />

xi<br />

−<br />

xi<br />

=<br />

n n-1<br />

2δ<br />

yi<br />

− δ<br />

yi<br />

δ<br />

δ<br />

n n-1<br />

2<br />

zi<br />

−<br />

zi<br />

(2)<br />

Daha sonra Jacobi iterasyonları kullanılarak aşağıdaki<br />

statik denge denklemleri çözülür ve bu yer<br />

değiştirmeler düzeltilerek sonuca ulaşılır.<br />

δ<br />

n+<br />

1<br />

x<br />

δ<br />

i<br />

δ<br />

n + 1<br />

y<br />

i<br />

n + 1<br />

z i<br />

∑km<br />

δ<br />

x<br />

=<br />

∑k<br />

m<br />

__<br />

m<br />

m<br />

__<br />

∑km<br />

δ<br />

y<br />

=<br />

∑k<br />

m<br />

m<br />

__<br />

∑km<br />

δ<br />

z<br />

=<br />

∑ k<br />

m<br />

(3)<br />

Bu eşitliklerdeki toplama işlemi hesap yapılan i<br />

noktasının etrafındaki bütün komşu noktalarda yapılır.<br />

Daha sonrada i noktasının yeni yeri aşağıdaki gibi<br />

bulunur.<br />

x<br />

n + 1 n n+<br />

1<br />

i<br />

= xi<br />

+ δ<br />

x<br />

y<br />

z<br />

n+<br />

1<br />

i<br />

n + 1<br />

i<br />

= y + δ<br />

n<br />

i<br />

= z + δ<br />

n<br />

i<br />

i<br />

n+<br />

1<br />

y<br />

i<br />

n+<br />

1<br />

z<br />

IV. BİLGİSAYAR PROGRAMI NASIL<br />

ÇALIŞIYOR<br />

i<br />

(4)<br />

Dinamik ağ yöntemi bu güne kadar çok değişik<br />

aerodinamik probleme uygulanmıştır. Ancak bunlar<br />

genellikle hücum açısı değişimi yada geometrideki<br />

açısal bir değişimdir.<br />

Ancak Genetik Algoritmada modellerin (bireylerin)<br />

parametrize edilmesi gerekmektedir. Yeniden üretme,<br />

mutasyon yada çaprazlama yöntemleri bu parametreler<br />

esas alınarak yapılmaktadır. Fakat yeni bireyler<br />

birbirine yakındır ve çok fazla şekil farklılıkları söz<br />

konusu değildir.<br />

Daha önceki bölümlerde de izah edildiği gibi dinamik<br />

ağ yönteminde model üzerindeki yer değişimlerinin<br />

bir şekilde önceden belirlenmesi yada hesaplanması<br />

gerekmektedir. Bu çalışmada başlangıç modeli olarak<br />

kullanılan kanat (Onera m6) plan formu sabit tutularak<br />

profil değişimlerine tabi tutulmuştur. Bu yöntemin<br />

temel avantajı modeli temsil ederken daha az sayıda<br />

25

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

parametre kullanılmasıdır. Bunun için daha önceki<br />

çalışmalarda da kullanılan Bezier eğrisi yöntemi<br />

kullanılmıştır. Bezier eğrisi yöntemi profili<br />

parametrize eden kontrol noktalarından profilin<br />

boyutsuz koordinatlarının elde edilmesinde<br />

kullanılır.[9]<br />

A. Bezier Eğrisi İle Kanat Profili Temsili:<br />

Sayısal hesaplarda kanat profili ifade etmek için çok<br />

sayıda koordinat noktasının kullanılması gerekir.<br />

Genetik algoritma ile aerodinamik optimizasyon yada<br />

kanat profili dizaynı yapılırken kanat profilinin daha<br />

az sayıda parametre ile temsil edilmesi gereklidir.<br />

Kanat profilini daha az sayıda parametre ile temsil<br />

etmek için başvurulan yollardan biri Bezier eğrisi<br />

kullanmaktır. Buna göre kanat profilinin x ve y<br />

koordinatları aşağıdaki denklemlerle elde edilebilir.<br />

x<br />

y<br />

i i<br />

() t ∑Cm<br />

t ( − t)<br />

= m<br />

i=<br />

0<br />

i i<br />

() t ∑Cm<br />

t ( − t)<br />

= m<br />

i=<br />

0<br />

C i m<br />

m−i<br />

1 y<br />

(5)<br />

m−i<br />

i<br />

i<br />

1 x<br />

(6)<br />

n!<br />

= (7)<br />

i!<br />

( n − i)!<br />

Burada x i , y i kontrol noktaları olup t [0,1] aralığında<br />

değerler alır. Kanat profili oluşturulurken (5) ve (6)<br />

denklemlerinden x , y koordinatları hesaplanır.<br />

Optimizasyon işlemleri sırasında kanat profili ile ilgili<br />

sayısal hesaplamalarda bu koordinat noktaları<br />

kullanılırken, genetik proseste kontrol noktaları<br />

kullanılır.<br />

y/c<br />

0.18<br />

0.13<br />

0.08<br />

0.03<br />

Onera m6 Airfoil<br />

Bezier Curve<br />

Upper Control Points<br />

Low er Control Points<br />

konusu boyutsuz x değeri profil üzerindeki x<br />

değerleriyle karşılaştırılarak yeri bulunur ve bu<br />

noktadaki y değişimleriyle interpole edilerek kanat<br />

üzerinde o noktadaki z değişimi bulunur. Böylece<br />

dinamik ağ yöntemi için gerekli olan model<br />

üzerindeki değişimlerin tanımlanması<br />

gerçekleştirilebilir.<br />

B. Akışı Çözen Program ve Ağ Tipi :<br />

Acer3D’ vizkoz olmayan, sıkıştırılamaz akışlarda,<br />

yapısal olmayan, üçgen piramit ağ kullanarak Euler<br />

eşitliklerini çözen bir programdır. ‘Pacer3D’ olarak<br />

bilinen paralel akış çözücü programın devamıdır. Bu<br />

programlar Yılmaz [14] tarafından doktora tezi<br />

çalışması sırasında geliştirilmiştir. Bütün programlar<br />

Fortran dilinde yazılmıştır.<br />

Acer3D programının ağ üreten bölümü yoktur.<br />

Aşağıdaki formatta yazılmış ağ yapısının<br />

Koordinatlar<br />

Sınırdaki ağ elemanları<br />

bağlantı şekli<br />

Bütün bölgedeki ağ<br />

elemanları bağlantı şekli<br />

Nelem npoin nboun<br />

x(1) y(1) z(1)<br />

... ... ...<br />

x(npoin) y(npoin) z(npoin)<br />

p1(1) p2(1) p3(1) p4(1) bc_index(1)<br />

... ... ... ... ...<br />

... ... ... ... ...<br />

p1(nboun)p2(nboun)p3(nboun)p4(nboun)bc_index(nboun<br />

)<br />

p1(1) p2(1) p3(1) p4(1)<br />

... ... ... ...<br />

... ... ... ...<br />

p1(nelem) p2(nelem) p3(nelem)<br />

p4(nelem)<br />

-0.02<br />

-0.07<br />

-0.12<br />

-0.05 0.15 0.35 0.55 0.75 0.95<br />

x/c<br />

Şekil 3. Bezier Eğrisi İle Kanat Profili Temsili<br />

Profile ait kontrol noktaları yeniden çoğaltılır ve ilk<br />

popülasyon ailesi elde edilir. Daha sonra Bezier alt<br />

programı kullanılarak ilk popülasyona ait bireylerin<br />

profil koordinatları elde edilir.<br />

Bundan sonra kanat üzerindeki her bir ağ noktası için<br />

şu işlemler yapılır: Önce y koordinat değerine bağlı<br />

olarak veter uzunluğu hesaplanır. Sonra x koordinat<br />

değeri veter ile boyutsuz hale getirilir. Bundan söz<br />

Şekil 4. Ağ Elemanının Bağlantı Şekli<br />

Sınır elemanları için p1, p2 ve p3 noktalarının<br />

oluşturduğu üçgen taban yüzeyi ve p4 tepe noktasıdır.<br />

“bc_index” noktaların hangi sınır yüzeyinde olduğunu<br />

tanımlar.<br />

V. PROGRAM SONUÇLARI<br />

Daha önce de bahsedildiği gibi dinamik ağ<br />

modifikasyonu iteratif bir işlemdir. Statik denge<br />

26

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

denklemleri sağlanıncaya kadar iterasyona devam<br />

edilir. Aşağıda şekil 5’de dinamik ağ yönetminin<br />

uygulanması sırasında her bir nokta için hesaplanan<br />

öteleme miktarlarının bir önceki adıma göre değişim<br />

oranlarının iterasyom adımları ilerledikçe nasıl<br />

azaldığı görülmektedir.<br />

Z<br />

Y<br />

X<br />

Iteration History for Dynamic Mesh Modification<br />

Change Ratio<br />

8.00E-01<br />

7.00E-01<br />

6.00E-01<br />

5.00E-01<br />

4.00E-01<br />

3.00E-01<br />

2.00E-01<br />

1.00E-01<br />

0.00E+00<br />

1<br />

12<br />

23<br />

34<br />

45<br />

56<br />

67<br />

78<br />

89<br />

100<br />

111<br />

122<br />

Number of Iterations<br />

Şekil 5. Dinamik Ağ Modifikasyonu için İterasyon<br />

Gelişimi<br />

Şekil 6’da da dinamik ağ yöntemiyle değişime<br />

uğramış bir kanat ve ağ yapısının etrafındaki akışın<br />

çözülmesi esnasında ortaya çıkan iterasyon gelişimi<br />

görülmektedir.<br />

133<br />

144<br />

155<br />

166<br />

177<br />

Şekil 8. Onera m6 Kanadı ve Maksimum Kalınlıktaki<br />

Yeni Kanat İçin Oluşturulmuş Ağ yapısı<br />

Tabi ki genetik algoritma sırasında her bir<br />

popülasyonda çok daha fazla, –örneğin 14 adet- kanat<br />

yapısı üretilir. Ancak şekillerde sadece iki örnek<br />

gösterilmiştir. Şekil 9 ve 10’da mevcut bir kanat<br />

etrafında hesaplanmış basınç katsayısı dağılımı ile<br />

genetik algoritma işlemleriyle elde edilmiş ikinci bir<br />

kanat etrafında hesaplanan basınç katsayısı dağılımları<br />

görülmektedir.<br />

Z<br />

Iteration History for ACER3D After Dynamic Mesh Modification<br />

Y<br />

X<br />

600<br />

500<br />

400<br />

300<br />

200<br />

100<br />

0<br />

1<br />

28<br />

55<br />

82<br />

109<br />

Change Ratio<br />

136<br />

163<br />

190<br />

217<br />

244<br />

271<br />

298<br />

325<br />

352<br />

379<br />

406<br />

433<br />

460<br />

487<br />

514<br />

Number of Iterations<br />

Şekil 6. Dinamik Ağ Uygulaması Sonrasında Akışı<br />

Çözen Programın İterasyon Gelişimi<br />

Şekil 7 ve 8’de mevcut bir kanat etrafındaki ağ yapısı<br />

ile genetik algoritma işlemleriyle elde edilmiş, farklı<br />

bir profile sahip ve dinamik ağ yöntemiyle yeni ağ<br />

yapısı hesaplanmış ikinci bir kanat görülmektedir.<br />

Şekil 9. Onera m6 Kanadı ve Maksimum Kalınlıktaki<br />

Yeni Kanat İçin Hesaplanmış Basınç Eğrileri<br />

Z<br />

Y<br />

X<br />

Z<br />

Y<br />

X<br />

Şekil 7. Onera m6 Kanadı ve Maksimum Kalınlıktaki<br />

Yeni Kanat İçin Oluşturulmuş Ağ yapısı<br />

Şekil 10. Onera m6 Kanadı ve Maksimum<br />

Kalınlıktaki Yeni Kanat İçin Hesaplanmış<br />

Basınç Eğrileri<br />

Şekiller incelendiğinde dinamik ağ yöntemiyle elde<br />

edilen yeni ağ yapılarının genel görünüş ve eleman<br />

şekilleri olarak orijinal ağ ile uyumlu olduğu<br />

27

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

gözlenmektedir. Ayrıca örneğin profil kalınlığının<br />

arttığı durumlarda, ortamdaki diğer elemanların<br />

beklendiği şekilde ötelendiği görülmektedir.<br />

VI. SONUÇ<br />

Dinamik ağ kullanımında “tahmin et – düzelt”<br />

yöntemi, Jacobi iterasyonu yöntemine nazaran çok<br />

daha hızlı ve etkili bir yol olarak göze çarpmaktadır.<br />

Çünkü daha sonraki işlem adımlarında çözüme<br />

ulaşılması oldukça hızlanmaktadır.[13]<br />

Ancak ilk adımda önceki adımlardan yararlanılarak<br />

tahminde bulunulması mümkün olmadığından δ<br />

değerleri geometri değişimiyle orantılı olarak tespit<br />

edilmektedir. İkinci adımda δ değerleri ilk adımın<br />

sonuçlarından alınmakta, 3 ve sonraki adımlarda daha<br />

önce de izah edilen “tahmin et – düzelt” yöntemi<br />

uygulanarak önceki 2 adımdan alınmaktadır. İlk<br />

adımda 40-50 iterasyon yeterli olmakla birlikte daha<br />

hassas sonuçlar için iterasyon sayısı 1000 kadar<br />

çıkarılabilmektedir.<br />

İlk adım ile sonrakiler arasındaki farkın oldukça fazla<br />

olduğu görülmüştür. İlk adımda belli bir kritere 1000<br />

adımda ulaşılırken, aynı kritere sonraki adımlarda 30,<br />

20 hatta 4-5 iterasyonda ulaşmak mümkün olmaktadır.<br />

Statik denge denkleminde bulunan toplamın yapıldığı<br />

komşu noktaların hesaplanması da önemli ölçüde<br />

zaman almaktadır. Ancak bu işlemin her bir adımda<br />

yapılmasına gerek yoktur. Bir kez hesaplandıktan ve<br />

bir dosyaya yazdırıldıktan sonra ileriki adımlarda bu<br />

dosyadan okunabilir. Dolayısıyla programın bu<br />

bölümünün her adımda çalışması gerekmemektedir.<br />

Elbette dosyadan okuma işlemi çok daha hızlıdır.<br />

Genetik Algoritmadaki bütün bireyler için yeniden ağ<br />

üretilmesindense, şekil değişiminin çok az olması<br />

nedeniyle çözüm ağının modifiye edilmesinin çok<br />

daha hızlı bir yol olduğu görülmüştür. Ayrıca, bu<br />

yöntem genel ağ yapısını değiştirmediğinden<br />

elemanların bozulması gibi riskleri de azaltmaktadır.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] Edwards, J.W., ve Thomas, J. L.,<br />

“Computational Methods for Unsteady<br />

Transonic flows” AIAA Paper 87-0107, Jan.<br />

1987<br />

[2] Batina, J.T., “Unsteady Euler Airfoil Solutions<br />

Using Unstructured Dynamic Meshes”, AIAA<br />

Journal , Vol. 28, No. 8, August 1990.<br />

[3] Morgan. K., ve Peraire, J., “Finite Element<br />

Methods for Compressible Flow,” Von Karman<br />

Institude for Fluid Dynamics Lecture Series<br />

1987-04, Computational Fluid Dynamics,<br />

Belgium, March 2-6, 1987<br />

[4] Lohner, R., “Finite Element in CFD : What<br />

Lies Ahead,” International Journal for<br />

Numerical Methods in Engineering, Vol. 24,<br />

1987, pp. 1741-1756<br />

[5] Morgan. K., Peraire, J., Thareja, R.R., ve<br />

Stewart, J.R., “An Adaptive Finite Element<br />

Scheme for the Euler and Navier Stokes<br />

Equations” AIAA Paper 87-1172, June 1987.<br />

[6] Peraire, J., Peiro, J., Formaggia, L., ve Morgan.<br />

K., “Finite Element Euler Computations in<br />

Three Dimensions ” AIAA Paper 88-0032, Jan.<br />

1988<br />

[7] N.F. Foster ve G.S. Dulikravich, “Three<br />

Dimensional Aerodynamic Shape Optimization<br />

Using Genetic and Gradient Search<br />

Algorithms,” Journal of Spacecraft and<br />

Rockets, Vol. 34, No. 1, 1997<br />

[8] Golberg, D.E.: “Genetic Algorithms in Search,<br />

Optimization & Machine Learning,” Addison-<br />

Wesley Publishing Company, Inc. Reading,<br />

1989<br />

[9] A. Hacıoğlu ve İ. Özkol, “Modified BLX-α:<br />

Double Directional Alpha Method”, 5-7 Nov<br />

2001 , “Sixteenth International Symposium On<br />

Computer And Information Sciences (ISCIS<br />

XVI)” .<br />

[10] S. Obayishi ve S. Takanashi, “Genetic<br />

Optimization of Target Pressure Distributions<br />

for Inverse Design Methods”, Proc. 12th AIAA<br />

Computational Fluid Dynamics Conf., San<br />

Diego, 1995.<br />

[11] N.F. Foster ve G.S. Dulikravich, “Three<br />

Dimensional Aerodynamic Shape Optimization<br />

Using a Genetic and Gradient Search<br />

Algorithms.”, Journal of Spacecraft and<br />

Rokects , Vol. 34, No. 1, 1997.<br />

[12] H.-J. Kim ve O.-H. Rho, “Aerodynamic Design<br />

of Transonic Wings Using the Target Pressure<br />

Optimization Aprroach”, Journal of Aircraft,<br />

Vol. 35, No. 5, 1998.<br />

[13] Batina, J.T., “Unsteady Euler Algorithm with<br />

Unstructured Dynamic Mesh for Complex-<br />

Aircraft Aerodynamic Analysis”, AIAA Journal<br />

, Vol. 29, No. 3, March 1991.<br />

[14] Yılmaz, E., “A Three Dimensional Parallel And<br />

Adaptive Euler Flow Solver For Unstructured<br />

Grids,” PhD Thesis, Middle East Technical<br />

University (METU), January 2000, Ankara-<br />

Turkey.<br />

28

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

H 2 :O 2 :Ar karışımının 1 BOYUTLU, EKSENEL SİMETRİK (silindirik) ve<br />

küresel SİMETRİK patlamaSININ MODELLENMESİ<br />

1 Birşen ERDEM, 2 M. Ali AK, 3 İsmail Hakkı<br />

( 1,2,3 ) TÜBİTAK-SAGE P.K. 16 Mamak/ANKARA 06261<br />

ÖZET<br />

Bu çalışmada, temel olarak patlama problemlerinden<br />

1 Boyutlu, eksenel simetrik (silindirik) ve küresel<br />

simetrik durumlar için kimyasal reaksiyonlu akışlar<br />

çalışılmıştır. Kimyasal reaksiyonlar için kütle<br />

korunumu denklemleri ile birlikte kimyasal<br />

reaksiyonlu, ağdasız, zamana bağlı akışların<br />

matematiksel ifadeleri verilmiştir. Euler<br />

denklemlerinin sonlu hızlarda gerçekleşen kimyasal<br />

reaksiyonlar ile çözümleri, sonlu hacimsel metodu<br />

kullanılarak zamanda ayrım yöntemi ile kapalı olarak<br />

çözülmüştür. Sayısal çözümler, çözüm alanının küçük<br />

bölümlere ayrılması ile işlemciler arası iletişimin<br />

sağlanması için PVM kütüphanesi rutinleri<br />

kullanılarak paralel olarak elde edilmiştir. Ağdasız<br />

akılar, Roe Akı Farkı Bölme modeli kullanılarak<br />

hesaplanmıştır. İlk olarak çözüm algoritması, şok tüp<br />

problemi, silindirik ve küresel şok dalgası yayılımı<br />

için sayısal ve deneysel veriler kullanılarak<br />

doğrulanmıştır. Daha sonra H 2 :O 2 :Ar karışımının, 1<br />

Boyutlu, silindirik ve küresel simetrik patlaması<br />

çalışılmıştır.<br />

I.GİRİŞ<br />

Kimyasal reaksiyonlu akışlar, yanma işlemlerinden<br />

hipersonik akışlara kadar geniş bir alanda<br />

kullanılmaktadır. Yuvarlak (Blunt) gövde etrafındaki<br />

hipersonik akışlar, roket lüle yanması ve önceden<br />

karıştırılmış patlamalar bunlara birer örnektir. Sonlu<br />

hızda kimyasal reaksiyonlar kullanılarak araştırılan<br />

kimyasal reaksiyonlu akışlar, basit bir yanmadan<br />

yakıt-hava karışımlarının patlamasına kadar<br />

uzanmaktadırlar.<br />

Patlama olayları hem yavaş yanma (deflagration) hem<br />

de hızlı yanma (detonation) reaksiyonları<br />

sergileyebilir. Hızlı yanmada, yanma cephesi ses<br />

hızından daha yüksek hızda hareket eder. [Şekil 1],<br />

[1]. Patlama dalgası, reaksiyon bölgesi ile şok<br />

dalgasının birleşimi olarak tanımlanabilir.<br />

Şekil 1. <strong>Yüksek</strong> Patlayıcının Patlaması<br />

Bununla birlikte, yavaş yanmada, yanma<br />

cephesi ses hızından düşük hızda hareket eder, [2].<br />

Yavaş yanmadan hızlı yanmaya geçiş DDT<br />

(Deflagration to Detonation Transition) olarak<br />

tanımlanır. DDT durumunda yavaş yanma içerisindeki<br />

bir maddenin açığa çıkan enerji ile hızlı yanmaya<br />

geçişini tarif edilir [3].<br />

Kimyasal reaksiyonlu akışların çözümü akış dinamiği<br />

ile akışkan içerisindeki reaksiyona giren farklı<br />

maddeler, türler, arasındaki kimyasal reaksiyonlar<br />

arasında bir ilişki gerektirir. Türlerin kütle korunum<br />

denklemleri ile birleştirilen Euler ve Navier Stokes<br />

denklemlerinin sonlu hızda kimyasal reaksiyonlar ile<br />

çözümü matematiksel model sağlar. Türlerin korunum<br />

terimlerini içeren Euler veya Navier Stokes<br />

denklemlerinin sayısal çözümü kimyasal reaksiyonlu<br />

akışların çözümünde yaygın bir şekilde<br />

kullanılmaktadır, [4].<br />

Kimyasal reaksiyonlu akışların geniş sınıflandırmasını<br />

daha iyi anlayabilmek için iki zaman ölçütü<br />

tanımlanır; biri akışkanın hareketi diğeri ise kimyasal<br />

reaksiyonların hızı ile ilgili olandır. Kimyasal<br />

reaksiyonlar ile akışkan dinamiği arasındaki ilişki<br />

akışkan mekaniğinin karakteristik zamanı ile<br />

reaksiyonlu karakteristik zamanı arasındaki oran yani<br />

Damköhler sayısı ile tanımlanır, [4]. Damköhler sayısı<br />

sonsuza yaklaştıkça kimyasal reaksiyonların hızı akış<br />

karakteristik hızından daha yüksektir ve kimyasal<br />

reaksiyonlar kısa bir sürede tamamlanmaktadır. Bu tür<br />

akışların dengede olduğu düşünülür. Damköhler sayısı<br />

0’a yaklaştıkça kimyasal reaksiyonların hızı akış<br />

karakteristik hızına göre yavaşlamaktadır ve bu da<br />

29

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

donmuş akış olarak adlandırılmaktadır. Damköhler<br />

sayısı 1’e yaklaştıkça kimyasal reaksiyonların hızı<br />

akış karakteristik hızı ile aynı mertebelerdedir ve bu<br />

da kimyasal reaksiyonlu akışlar olarak<br />

adlandırılmaktadır.<br />

II.SONLU HIZDA KİMYASAL<br />

REAKSİYONLAR İLE 1 BOYUTLU EULER<br />

DENKLEMLERİ<br />

Bu bölümde 1 Boyutlu (1B) akış denklemlerinin<br />

detaylı çıkarımı verilmektedir. Kimyasal reaksiyonlu<br />

akışları modellemek için türlerin kütle korunumu<br />

denklemleri, momentum ve enerji korunumu<br />

denklemleri ile birleştirilir. N S adet tür olduğu<br />

varsayılırsa, genel kütle korunumu denklemi yerine N S<br />

adet tür korunumu denklemi yazılarak Euler<br />

denklemleri içine eklenir. 1B, ağdasız, zamana bağlı<br />

sıkıştırılabilir akış denklemleri, N S tür korunumu<br />

denklemleri<br />

r r<br />

eklenerek aşağıdaki gibi yazılır:<br />

∂U<br />

∂F<br />

r<br />

+ = S<br />

(1)<br />

∂t<br />

∂x<br />

Denklem (1) detaylı olarak aşağıdaki gibi yazılır:<br />

2<br />

⎡ρu<br />

⎤ ⎡ρu<br />

+ P ⎤ ⎡0<br />

⎤<br />

⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥<br />

⎢ρE<br />

⎥ ⎢u(<br />

ρE<br />

+ P)<br />

⎥ ⎢0<br />

⎥<br />

⎢ρ<br />

⎥ ⎢u<br />

⎥ ⎢w&<br />

⎥<br />

1<br />

ρ1<br />

1<br />

r ⎢ ⎥ r ⎢ ⎥ r ⎢ ⎥<br />

U = ⎥ = ⎢ ⎥ = ⎢ ⎥<br />

⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥<br />

⎢<br />

⎢<br />

⎢ρ<br />

F u<br />

w&<br />

2<br />

ρ2<br />

S<br />

2<br />

. .<br />

.<br />

⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥<br />

⎢.<br />

⎥ ⎢.<br />

⎥ ⎢.<br />

⎥<br />

⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥<br />

⎣ρ<br />

N s ⎦ ⎣<br />

uρ<br />

N s ⎦ ⎣<br />

w&<br />

N s ⎦<br />

(2)<br />

Silindirik ve küresel simetrik dalga hareketleri suda,<br />

havada ve diğer ortamlarda meydana gelen patlama<br />

dalgaları teorisinden doğmaktadır, [5]. Bu durumda,<br />

çok boyutlu denklemler, 2. ve 3. uzaysal boyut için<br />

geometrik kaynak terimleri S(U) eklenerek 1B halde<br />

yazılabilmektedir. Euler denklemleri türlerin<br />

korunumu denklemleri ile silindirik ve küresel<br />

patlama için aşağıdaki gibi yazılır:<br />

⎡ α 2 ⎤<br />

− ρu<br />

2<br />

⎡ρu<br />

⎤ ⎡ρu<br />

+ P<br />

⎢ ⎥ ⎢<br />

⎢ρE<br />

⎥ ⎢u<br />

( ρE<br />

+ P<br />

⎢ρ<br />

⎥ ⎢<br />

1<br />

u ρ<br />

1<br />

⎢ ⎥ ⎢<br />

U = ⎢ρ<br />

2 ⎥ F = ⎢uρ<br />

2<br />

⎢.<br />

⎥ ⎢.<br />

⎢ ⎥ ⎢<br />

⎢.<br />

⎥ ⎢.<br />

⎢ ⎥ ⎢<br />

⎣ρ<br />

N ⎦ ⎣<br />

uρ<br />

s<br />

N s<br />

⎤<br />

⎥<br />

) ⎥<br />

⎥<br />

⎥<br />

⎥<br />

⎥<br />

⎥<br />

⎥<br />

⎥<br />

⎦<br />

⎢ r<br />

⎥<br />

⎢<br />

⎥<br />

⎢ α<br />

− u ( ρE<br />

+ P ) ⎥<br />

⎢ r<br />

⎥<br />

⎢<br />

⎥<br />

⎢<br />

α<br />

w&<br />

⎥<br />

1<br />

− ρ<br />

1u<br />

⎢ r ⎥<br />

⎢ α ⎥<br />

S = ⎢w&<br />

2<br />

− ρ<br />

2<br />

u ⎥<br />

⎢ r ⎥<br />

⎢.<br />

⎥<br />

⎢<br />

⎥<br />

⎢.<br />

⎥<br />

⎢ α ⎥<br />

⎢w&<br />

N<br />

− ρ u ⎥<br />

s<br />

N s<br />

⎢ r ⎥<br />

⎢<br />

⎥<br />

⎢⎣<br />

⎥⎦<br />

(3)<br />

Silindirik (α=1) ve küresel (α=2) simetrik yaklaşımlar,<br />

1B çözüm metodunda küçük bir değişiklik yapılarak<br />

sayısal olarak çözümlenebilmektedir.<br />

Türlerin korunumundaki kaynak terimleri kütle<br />

konsantrasyonu ile formülüze edilir ve bunlar tüm<br />

kimyasal reaksiyonlardaki, J adet denklem için,<br />

türlerin değişim oranlarının toplamıdır.<br />

J<br />

N S<br />

N S<br />

dρ<br />

⎡<br />

' ' '<br />

i<br />

'' '<br />

ν i j<br />

ν ⎤<br />

i j<br />

w&<br />

i<br />

= = M<br />

i∑ ( ν<br />

i, j<br />

−ν<br />

i,<br />

j<br />

) ⎢(<br />

k<br />

f j∏<br />

n<br />

,<br />

i<br />

− k<br />

b j∏<br />

n<br />

,<br />

,<br />

, i<br />

) ⎥<br />

dt<br />

j = 1 ⎣ i = 1<br />

i = 1 ⎦<br />

ve<br />

ρ<br />

i<br />

ni<br />

=<br />

M<br />

i<br />

(4)<br />

III.SAYISAL ÇÖZÜM<br />

Eşitlik (3) iki yol ile çözümlenebilir: tamamıyla<br />

birleştirilmiş halde ya da birleşleştirilmiş etkilerin<br />

kaybedildiği homojen ve homojen olmayan bölüme<br />

bölünerek çözülebilir. Bölme işlemi aşağıdaki gibi<br />

yapılır:<br />

r r<br />

∂U<br />

∂F<br />

⎫<br />

PDE + = 0⎪<br />

∂t<br />

IC : U ( x,<br />

t<br />

ODE<br />

IC : U<br />

:<br />

n+<br />

1<br />

r<br />

n<br />

∂x<br />

r<br />

) = U<br />

r<br />

n<br />

U<br />

⎬<br />

⎪<br />

⎭<br />

dU<br />

: = ⎫<br />

S ⎪ r<br />

+ 1<br />

dt ⎬ U<br />

n<br />

n + 1 ⎪ ⎭<br />

(5)<br />

(6)<br />

Sonlu Hacimsel Metot, homojen bölümü çözmek için,<br />

ODE çözücü ise homojen olmayan bölümü çözmek<br />

için kullanılır. DLSODE adlı ODE çözücü türlerin<br />

korunumu denklemleri ile silindirik ve küresel<br />

simetrik durumdan kaynaklanan kaynak terimlerini<br />

çözmek için kullanılır.<br />

Eşitlik (1) korunumsuz formda aşağıdaki gibi<br />

yazılır:<br />

~ ~ ~<br />

∂U ∂F<br />

∂U<br />

+ ~ = 0<br />

(7)<br />

∂t<br />

∂U<br />

∂x<br />

~<br />

~ ∂F<br />

A = ~<br />

∂U<br />

(8)<br />

~ ~<br />

∂U<br />

~ ∂U<br />

+ A = 0<br />

∂t<br />

∂x<br />

Eşitlikteki A, denklem takımının Jacobian Matrisidir.<br />

Akı hesaplaması çözümde en önemli basamaktır. Akı<br />

modelleme, doğru ve fiziksel olarak geçerli çözümde<br />

önemli rol oynamaktadır. Çözümde Roe Akı Farkı<br />

Bölme Metodu kullanılır. Korunum denklemlerinin<br />

Roe akılarını hesaplamak için dalga genliği α i , eigen<br />

değerleri λ i ve sağ eigen vektörleri K i , denklem<br />

takımının korunumsuz formu kullanılarak Jacobian<br />

matrisinden, Ã, bulunur. N S adet tür için, Roe<br />

akılarının dalga genliği aşağıdaki gibi bulunmuştur:<br />

N<br />

1 ⎧<br />

⎫<br />

α1<br />

= ⎨∆u1<br />

− u∑<br />

∆u2+<br />

i ⎬ −α<br />

2<br />

ρ ⎩<br />

i=<br />

1 ⎭<br />

(9)<br />

30

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

⎛ ⎡h<br />

+ ua<br />

⎤<br />

⎜ ⎢ { ∆u1<br />

− u( ∆u3<br />

+ ∆u4<br />

)}<br />

⎥<br />

1 ⎜ ⎣ ρ<br />

⎦<br />

α<br />

2<br />

= ⎜<br />

2h<br />

N<br />

N<br />

⎜ ⎡ a a<br />

Pρ<br />

i<br />

⎜<br />

− ⎢ ∆u2<br />

− E∑<br />

∆u2+<br />

i<br />

+ a∑<br />

∆u<br />

⎝ ⎣ ρ ρ i=<br />

1<br />

i=<br />

1 Pe<br />

Pρ<br />

⎛<br />

⎞<br />

=<br />

i<br />

ρi<br />

ρi<br />

α2+ i ⎜ α1<br />

− α2<br />

− ∆u2+<br />

i ⎟<br />

P ⎝ a a ⎠<br />

2+<br />

i<br />

⎞<br />

⎟<br />

⎟<br />

⎟<br />

⎤⎟<br />

⎥⎟<br />

⎦⎠<br />

(10)<br />

e<br />

(11)<br />

1B, 2B ve 3B Roe akıları kullanılarak Euler akış<br />

çözücüleri, 1999’da M. Ali Ak tarafından<br />

geliştirilmiştir. Bu çalışmada ise, 1B Euler çözücü<br />

sonlu hızda kimyasal reaksiyonlar ile kimyasal<br />

reaksiyonlu akışların çözümü için geliştirilmiştir. 1B<br />

ağdasız, sıkıştırılabilir akış çözücü, “Euler 1D” isimli<br />

temel programa ve 16 adet yan programcığa sahiptir.<br />

1B ağdasız sıkıştırılabilir akış çözücü iki ana<br />

bölümden oluşur: Birinci bölümde akılar hesaplanır,<br />

ikinci bölümde ise türlerin korunum denklemleri ile<br />

silindirik ve küresel simetriden gelen kaynak terimleri<br />

hesaplanır.<br />

Çözümler PVM mesaj iletimleri kullanılarak paralel<br />

hesaplama ile elde edilmiştir. Hesaplamalar 32<br />

Pentium bilgisayarlı PC kümesi kullanılarak<br />

yapılmıştır.<br />

Şekil 2’de verilen akım değişkenlerinin zamana bağlı<br />

değişimi, kimyasal reaksiyonların t=100 µs’da<br />

başladığını ve patlama dalgasının oluştuğunu gösterir.<br />

Patlama dalgası yansıyan şokun arkasından sağa doğru<br />

hareket etmektedir. Yaklaşık t=180 µs’da patlama<br />

dalgası yansıyan dalgayı yakalar ve birleşirler.<br />

Basinc (Pa)<br />

1. 10<br />

6<br />

8. 10<br />

5<br />

6. 10<br />

5<br />

4. 10<br />

5<br />

2. 10<br />

5<br />

3000<br />

0<br />

0 0.05 0.1<br />

x (m)<br />

IV.SONUÇLAR VE DEĞERLENDİRMELER<br />

Türlerin kütle korunum denklemleri ve sonlu hızda<br />

kimyasal reaksiyonlar ile 1B ağdasız sıkıştırılabilir<br />

akışlar için geliştirilen Euler çözücü ilk olarak<br />

içerisinde hava bulunan şok tüp problemi ile<br />

doğrulanmıştır. Sonuçlar, M. Ali AK tarafından<br />

geliştirilen orijinal Euler çözücü hesaplama sonuçları<br />

ile karşılaştırılmıştır, [6]. Bu sonuçlar analitik çözüm<br />

ile de karşılaştırılmıştır. Ayrıca paralel hesaplamalar,<br />

seri çözüm sonuçları ile doğrulanmıştır, [7]. Silindirik<br />

ve küresel simetrik patlama durumları için ise<br />

sonuçlar, Referans [8]’de verilen sayısal veriler ile<br />

doğrulanmıştır.<br />

Sicaklik (K)<br />

2000<br />

1000<br />

1000<br />

0<br />

0 0.05 0.1<br />

x (m)<br />

Şok Tüp İçerisindeki H 2 :O 2 :Ar Karışımının<br />

Patlaması<br />

Bu durum için şok tüp, 2:1:7 molar oranda H 2 :O 2 :Ar<br />

karışımı ile doldurulmuş olarak kabul edilir. Bir ucu<br />

kapalı olan tüp, 12cm uzunluğundadır. Hesaplamalar<br />

için iki sınır koşulu uygulanır: x=0’da duvar sınır<br />

koşulu, x=12’de ise dışarı akış durumu tanımlanır. İlk<br />

durum için sola doğru süpersonik akış tanımlanmıştır.<br />

Akış duvara çarptığında bir şok dalgası oluşur ve sağa<br />

doğru yansır. Yansıyan şokun arkasında sıcaklığın<br />

yükselmesinden dolayı patlama oluşur. Bu problemin<br />

ilk koşulları Referans [8]’de verilmiştir.<br />

Bu problem daha önce çalışılmış ve sayısal<br />

çözümler için gerekli olan reaksiyon mekanizmaları<br />

belirlenmiştir. Bu çalışmada 9 farklı kimyasal tür için,<br />

O 2 , H 2 O, H, O, OH, H 2 , HO 2 , H 2 O 2 ve Ar, ileri-geri<br />

tanımlayan 48 adet denklem kullanılmıştır, [8].<br />

Hiz (m/s)<br />

500<br />

0<br />

500<br />

0 0.05 0.1<br />

100<br />

150<br />

170<br />

180<br />

200<br />

x (m)<br />

µsec<br />

için<br />

Şekil 2. Basınç, Sıcaklık ve Hızın zamana bağlı<br />

değişimi<br />

Şok dalgası patlama dalgası ile birleştiğinde<br />

bazı bozulmalar meydana gelir ve şok cephesi<br />

basıncında düşüş gözlenir. Tüm hesaplamalar patlama<br />

31

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

dalgasının tüpün sağ ucuna ulaştığında sonlanır. Bu da<br />

yaklaşık 210 µs süre alır.<br />

Kimyasal türlerin tamamının kütle oranı, Ar<br />

hariç, zamana bağlı olarak değişir, [7]. Argon<br />

hareketsiz gaz olarak davranır, bu konsantrasyonun<br />

zamanda değişmediği anlamına gelir. Yanma sonucu<br />

H 2 ve O 2 miktarları önemsenmeyecek bir değere kadar<br />

azalırken H 2 O miktarı ise artar.<br />

Çözüm ağı duyarlılığı, Referans [7]’de<br />

çalışılmıştır. 600 hücre ile çözüm, ağdan bağımsız bir<br />

çözüm vermiştir. Bu sebeple bundan sonraki<br />

çözümlemelerde 600 ağ hücresi kullanılmıştır.<br />

H 2 :O 2 :Ar karışımının Doğrudan Enerji Aktarımı<br />

ile Silindirik ve Küresel Simetrik Patlaması<br />

Bu test durumu, eksenel ve küresel patlama<br />

dalgaları için doğrudan ateşleme benzetimidir.<br />

Doğrudan ateşlemede, öncelikle kuvvetli bir basınç<br />

dalgası yaratılır. Şokun arkasında yüksek sıcaklık<br />

artışından dolayı, kimyasal reaksiyonlar başlar ve<br />

uygun koşullar altında patlama meydana gelir. Bu<br />

problemin modellenmesinde açık bir ortamda yayılmış<br />

yanabilir karışıma bir noktada çok yüksek miktarda<br />

enerji verilir: Bu bölüme sürücü bölümü denir ve Şekil<br />

3’te gösterilmektedir. Geri kalan bölüm ise sürülen<br />

bölüm olarak adlandırılır [9].<br />

Kütle Konsantrasyonu, H2O<br />

Kütle Konsantrasyonu, O2<br />

0.1<br />

0.05<br />

0<br />

0 0.1 0.2 0.3<br />

r (m)<br />

0.1<br />

0.05<br />

0<br />

0 0.1 0.2 0.3<br />

r (m)<br />

Kütle Konsantrasyonu, H2<br />

0.015<br />

0.01<br />

0.005<br />

0<br />

0 0.1 0.2 0.3<br />

r (m)<br />

Euler 1D<br />

Referans [9]<br />

Şekil 4. H 2 O, O 2 ve H 2 Kütle konsantranyonlarının r’a<br />

bağlı değişimi<br />

Şekil 3. Silindirik ve Küresel Patlama için İlk<br />

Durumlar<br />

Bu problemde, H 2 :O 2 :Ar karışımının eksenel simetrik<br />

patlaması için 1. test durumdaki gibi 9 tür ile 48<br />

denklem kullanılır. Referans [9]’da ise aynı problem 9<br />

tür için 24 reaksiyon denklemi kullanılmaktadır.<br />

<strong>Yüksek</strong> enerji miktarı, yüksek sıcaklık ve basınç<br />

olarak yanabilir gaz karışımı içerisinde sürücü<br />

bölümünde ilk durum olarak tanımlanır. Sürülen<br />

bölüm için ise düşük sıcaklık ve basınç tanımlanır. Bu<br />

koşullar Referans [9]’da verilmiştir. Ayrıca r=0’da<br />

duvar, r=0.4’de ise eksenel simetri sınır koşulu<br />

tanımlanır.<br />

32

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Elde edilen snuçlar, Referans [9]’da verilen değerlerle<br />

doğrulanmıştır, [7]. H 2 , HO 2 ve O 2 ’nin kütle<br />

konsantranyonlarının değişimi Refeans [9]’daki<br />

değerlerle karşılaştırmalı olarak Şekil 4’de<br />

verilmektedir.<br />

Basinc (Pa)<br />

Sicaklik (K)<br />

Hiz (m/s)<br />

2 . 10 6<br />

1 . 10 6<br />

0<br />

0 0.1 0.2 0.3<br />

r (m)<br />

4000<br />

2000<br />

0<br />

0 0.1 0.2 0.3<br />

r (m)<br />

1500<br />

1000<br />

500<br />

0<br />

500<br />

0 0.1 0.2 0.3<br />

r (m)<br />

Dogrusal durum<br />

Eksenel simetrik durum<br />

Küresel simetrik durum<br />

Şekil 5. t=80 µsec’da Basınç, Sıcaklık, Hız değişimi<br />

Referans [9]’da, patlama dalgası küresel simetri<br />

durumu için ele alınmıştır. Bu çalışmada ise problem,<br />

doğrusal (α=0), eksenel simetri (α=1) ve küresel<br />

simetri (α=2) koşullarında çözülmüştür. Doğrusal<br />

durum için çözümler oldukça düzgündür ve patlama<br />

dalgası diğerlerinde olduğundan daha hızlı hareket<br />

eder. Halbuki, eksenel ve küresel simetri durumlar için<br />

sayısal çözümler sırasıyla t=190 µs ve t=80 µs’ta<br />

kadar alınabilmiştir. Hem silindirik simetri hem de<br />

küresel simetri durumları, doğrusal patlama çözümü<br />

ile karşılaştırılmıştır (Şekil 5).<br />

VI:SONUÇ<br />

Sonuç olarak H 2 :O 2 :Ar karışımın hızlı yanması<br />

(patlaması) detaylı bir şekilde çalışılmıştır. 1B<br />

denklemlere silindirik (eksenel simetri) ve küresel<br />

simetriden gelen terimlerin eklenmesiyle de 2B ve 3B<br />

patlama dalgaları modellenmiştir. 1B, silindirik<br />

(eksenel simetri) ve küresel simetri durumda H 2 :O 2 :Ar<br />

karışımın patlama sonuçları diğer sayısal sonuçlarla<br />

karşılaştırıldığında uyumlu olduğu görülmüştür.<br />

Bununla birlikte küresel patlama modeli için belli bir<br />

zaman aralığına kadar sonuç elde edilebilmiştir. Bu<br />

durumun ilk koşullara bağlı olduğu gözlenmiştir. İlk<br />

koşulların deneysel olarak modellenmesinin ardından<br />

patlama modelinde iyileştirmeler yapılabileceği<br />

öngörülmektedir.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1.] Kuhl, A. L, Leyer, J.-C., Borisov, A.A.,<br />

Sirignano, W.A., Dynamics of Gaseous<br />

Combustions, AIAA Vol.151, 439 pages, 1993<br />

[2.] Kuhl, A. L, Leyer, J.-C., Borisov, A.A.,<br />

Sirignano, W.A., Dynamic Aspects of<br />

Detonations, AIAA Vol.153, 473 pages, 1993<br />

[3.] Moen, I.O., Transition to Detonation in Fuel-<br />

Air Explosive Clouds, Journal of Hazardous<br />

Materials, Vol. 33, pp. 159-192, 1993<br />

[4.] Yu S-T, Basic Equation of Chemically Reacting<br />

Flows for Computational Fluid Dynamics, 98-<br />

1051 AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC<br />

Structures, Structural Dynamics and Material<br />

Conference, 1997 (TA 645.A2),<br />

styu@me1.eng.wayne.edu<br />

[5.] Toro, E.F., Riemann Solvers and Numerical<br />

Methods for Fluid Dynamics, Springer-Verlag,<br />

2 nd Edition, 1999<br />

[6.] Ak, M., A., Analysis of Transient Regimes in<br />

Solid Rocket Propulsion, Ph.D. Distertion,<br />

Department of Mechanical Engineering, Middle<br />

East Technical University, 2001<br />

[7.] Birşen ERDEM, Finite Volume Solutions of 1D<br />

Euler Equations for High Speed Flows With<br />

Finite-Rate Chemistry, Msc. Thesis,<br />

Department of Aerospace Engineering, Middle<br />

East Technical University, 2003<br />

[8.] www-ian.math.uni-magdeburg.de Grambow,<br />

Dr. W., Magdeburg University, Faculty of<br />

Mathematics, 39106 Magdeburg, Germany<br />

[9.] Im, K.-S., Yu, S.-T., J. Analyses of Direct<br />

Detonation Initiation with Realistic Finite-Rate<br />

Chemistry, MI48202, Mechanical Engineering<br />

Department of Wayne State University, Detroit<br />

33

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

ÜST ÜSTE ÇIRPAN İKİ KANAT KESİTİNİN<br />

MAKSİMUM İTKİ İÇİN PARALEL ENİYİLEŞTİRMESİ<br />

Mustafa KAYA 1 Dr. İsmail H. TUNCER 2<br />

e-posta: mkaya@ae.metu.edu.tr e-posta: tuncer@ae.metu.edu.tr<br />

1, 2<br />

Orta Doğu Teknik <strong>Üniversitesi</strong>, <strong>Havacılık</strong> ve Uzay Müh. Bölümü, 06531, Ankara<br />

ÖZET<br />

Bu çalışmada, üst üste çırpan iki kanat kesitinden elde<br />

edilen itki eniyileştirilmiştir. Kanat kesitlerine, çırpma<br />

hareketi harmonik yunuslama ve dalma şeklinde<br />

verilmiştir. Çırpan kanat kesitleri üzerindeki zamana<br />

bağlı viskos akış alanları bir Navier-Stokes çözücü<br />

kullanılarak üst üste binen ağ sistemi ile<br />

hesaplanmıştır. Hesaplamalar Parallel Virtual<br />

Machine (PVM) kitaplık rutinleri kullanılarak bir<br />

bilgisayar öbeğinde paralel olarak gerçekleştirilmiştir.<br />

Gradyant tabanlı eniyileştirme algoritması<br />

kullanılmıştır. İtki üretimi çırpma hareketi<br />

parametrelerine (yunuslama ve dalma hareketlerinin<br />

genliği, çırpma frekansı ve yunuslama ile dalma<br />

hareketi arasındaki faz farkı) göre eniyileştirilmiştir.<br />

Çırpan kanat kesitleri ile itki üretiminin faz farkına<br />

oldukça bağlı olduğu ve yüksek itki değerlerinin düşük<br />

itki verimi durumunda elde edilebileceği gözlenmiştir.<br />

İtki üreten çırpan kanatların su tünelinde elde edilen<br />

akış görüntüleri ile iz bölgesindeki akış özelliklerine<br />

bakarak Lai ve Platzer [2] ile Jones ve grubu [3]<br />

itkinin nasıl oluştuğunu anlamaya çalışmışlardır. Tek<br />

olarak çırpan bir kanat kesitini inceledikleri<br />

deneylerinde, Anderson ve grubu [4], itki üretiminin<br />

verimini arttırma konusunda önemli bir etkenin<br />

yunuslama ve dalma hareketi arasındaki faz farkı<br />

olduğunu gözlemişlerdir. Yaptıkları yeni deneysel<br />

çalışmaların sonucunda Jones ve grubu [5] ile Platzer<br />

ve Jones [6] üst üste simetrik olarak çırpan iki kanat<br />

kesitinin, çırpan tek bir kanat kesitine göre daha<br />

yüksek itki ve itki verimi sağladığını göstermişlerdir.<br />

Jones ve Platzer [7] son olarak üst üste çırpan iki kanat<br />

ile itkisi sağlanan bir radyo kontrollü mikro hava aracı<br />

geliştirerek test uçuşunu gerçekleştirmişlerdir(Şekil 1).<br />

I. GİRİŞ<br />

Küçük kuşların ve böceklerin uçuş performansına<br />

dayanarak düşük Reynolds sayılı uçuş ve manevra<br />

ortamlarında gerekli itki üretimi için hareketli kanat<br />

kullanılmasının daha uygun olduğu 20. Yüzyılın<br />

başlarından itibaren düşünülmektedir[1]. Yaklaşık<br />

olarak bir asırlık geçmişe sahip olan çırpan kanatlar ile<br />

itki üretilmesi düşüncesi son yıllarda mikro hava<br />

araçları (MHA) üzerinde çalışan birçok araştırmacı<br />

tarafından yeniden gündeme getirilmiştir. MHA’lar<br />

askerî ve sivil amaçlı birçok görevde kullanılması<br />

düşünülen 15 cm’den daha az kanat açıklığına sahip ve<br />

uçuş hızı 30-60 kph arasında değişen oldukça küçük<br />

ölçekli araçlardır.<br />

Geçmişte üzerinde oldukça düşünülen çırpan kanatlar<br />

ile itki üretme problemi içerdiği karmaşık yapı<br />

nedeniyle araştırmacıların cesaretini uzun bir süre<br />

kırmıştır. Şimdi yenilenmiş yaklaşımlarla MHA uçuşu<br />

için öngörülen aerodinamik performansı<br />

sağlayabilecek en verimli çırpan kanat tabanlı itki<br />

üretim teknolojileri son zamanların en güncel havacılık<br />

konularından biri olmuştur. En son yapılan deneysel<br />

ve hesaplamalı çalışmalar tek ve çift olarak çırpan<br />

kanat kesitlerinin ürettiği itkiyi incelemiş ve üretilen<br />

itkiyle çırpma hareketinin frekansı ve genliği ve akışın<br />

Reynolds sayısı arasındaki ilişkiye ışık tutmuştur.<br />

34<br />

Şekil 1: Çırpan kanatlı MHA (Jones ve Platzer)<br />

Tuncer [8-10] ve Isogai [11] yaptıkları Navier-Stokes<br />

hesaplamaları ile, yunuslama ve dalma hareketi<br />

altındaki tek bir kanat kesitinin vediği itkinin akışdaki<br />

ayrılmadan ne şekilde etkilendiğini araştırmışlardır.<br />

Daha önceki bir çalışmada Tuncer ve Kaya [12] farklı<br />

çırpma parametreleri için üst üste çırpan iki kanat<br />

kesiti üzerindeki zamana bağlı viskos akışları<br />

incelemişlerdir.<br />

Bu çalışmanın amacı üst üste simetrik olarak çırpan iki<br />

NACA0012 kanat kesitinden elde edilen itkiyi<br />

yunuslama ve dalma hareketi parametrelerine göre<br />

eniyileştirmektir. Viskos akış çözümleri üst üste binen<br />

ağ sistemi kullanılarak bir bilgisayar öbeğinde paralel<br />

olarak hesaplanır.

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

II. METOT<br />

Bu çalışmada sıkıştırılabilir viskos akışların<br />

incelenmesine olanak sağlayan bir Navier-Stokes<br />

çözücü kullanılmıştır. Yapılı ve üstüste binmiş çözüm<br />

ağı sistemleri kullanılarak akış çözümleri elde edilir.<br />

Herbir alt ağ sistemindeki hesaplamalar farklı<br />

işlemcilerde paralel olarak gerçekleştirilir. Paralel<br />

çözüm algoritmasında PVM mesaj gönderme kitaplık<br />

rutinleri kullanılır. Eniyileştirme işlemi gradyanta<br />

(gradient) dayalı en hızlı çıkış (steepest ascent)<br />

yöntemi ile gerçekleştirilir.<br />

Hesaplama bölgesi üst üste binmiş ağ sistemi ile<br />

ayrıştırılır. Kanat kesitleri etrafındaki C-tipi çözüm<br />

ağları Kartezyen bir arkaplan ağ üzerine oturtulur. Her<br />

bir kanat kesitinin çırpma hareketi, kanat kesiti ve<br />

etrafındaki C-tipi ağ hareket ettirilerek sağlanmaktadır<br />

(Şekil 2).<br />

hareketi arasındaki faz farkıdır. Serbest akım hızı U ∞<br />

,<br />

veter uzunluğu c ve indirgenmiş frekans k olmak<br />

üzere dairesel frekans ω = kU<br />

∞<br />

/ c şeklinde<br />

tanımlanmıştır. Alttaki kanat kesiti ile üstteki kanat<br />

kesitinin çırpma hareketleri arasında 180°’lik bir faz<br />

farkı vardır. Bu çalışmada kanat kesitlerine yunuslama<br />

hareketi hücum kenarından yarım veter uzaklıktan<br />

verilmiştir. Şekil 3 kanat kesitlerinin çırpma hareketini<br />

tasvir etmektedir. Şekildeki y 0<br />

bir çırpma peryodu<br />

boyunca iki kanat kesiti arasındaki ortalama uzaklıktır.<br />

Kanat kesitlerinin yüzeyindeki diğer sınır koşulları<br />

yoğunluk ve basınç gradyantlarının sıfıra eşitlenmesi<br />

ile sağlanır. Dış sınırlarda giren ve çıkan akış<br />

değişkenleri Riemann değişmezleri veya yansıtmayan<br />

sınır koşulları (non-recflecting boundary conditions<br />

[13]) kullanılarak elde edilir. Şekil 3’de görülen kanat<br />

kesiti ağı ile arkaplan ağlarının üst üste bindiği<br />

ağlararası sınırlarda ise akış değişkenleri her bir<br />

zaman adımında veri sağlayıcı komşu ağdan alınır ve<br />

doğrusal içdeğerlendirilir. İçdeğerlendirme katsayıları<br />

yön taramalı bir arama algoritması ile bulunur[14].<br />

Şekil 2: Üst üste binen çözüm ağı sistemi<br />

Navier-Stokes Çözücü<br />

Herbir alt çözüm ağında iki boyutlu, ince-tabaka,<br />

Reynolds ortalamalı Navier-Stokes denklemleri<br />

yüksek korunumlu biçimde çözülür. Ağlararası sınır<br />

noktalarında sınır şartları akış değişkenleri komşu<br />

ağdan içdeğerlendirilerek uygulanır. Akı<br />

hesaplamaları akış yönü(upwind) metodu tabanlı<br />

üçüncü dereceli Osher akı farkı ayrıştırma yöntemi ile<br />

içsel zaman integrasyonu kullanılarak yapılır.<br />

Sınır Koşulları<br />

Her bir kanat kesitinin yüzeyinde anlık akış hızları<br />

çırpma hareketinin belirlediği yerel yüzey hızına<br />

eşitlenerek kaymazlık sınır koşulu uygulanır. Üstteki<br />

kanat kesitinin dalma ( h ) ve yunuslama ( α ) bileşimi<br />

olarak tanımlanan çırpma hareketi Denklem 1’de<br />

verilmiştir.<br />

h = −h 0<br />

cos( ωt)<br />

α = −α<br />

cos( ωt<br />

+ φ )<br />

0<br />

(1)<br />

Burada h0<br />

dalma genliği, α<br />

0<br />

yunuslama genliği,<br />

ω dairesel frekans, t zaman, φ dalma ile yunuslama<br />

Şekil 3: Kanat kesitlerinin çırpma hareketi<br />

Eniyileştirme<br />

Eniyileştirme işlemi için en hızlı çıkış yöntemi<br />

kullanılmıştır. Bu yöntemde eniyi değere hedef<br />

fonksiyonun eniyileştirme değişkenlerine göre<br />

hesaplanan gradyant vektörü, ∇ F yönünde ilerlenerek<br />

ulaşılır.<br />

→<br />

∂F<br />

→<br />

∂F<br />

→<br />

∇ F = e1<br />

+ e2<br />

+ L (2)<br />

∂E<br />

∂E<br />

Burada<br />

En<br />

1<br />

eniyileştirme değişkenleri,<br />

→<br />

2<br />

F hedef<br />

fonksiyondur. İlerleme yönündeki adım ise, hedef<br />

fonksiyonun eniyileştirme değişkenlerine göre<br />

hesaplanan ikinci türevi ile ters orantılı olacak şekilde<br />

belirlenmiştir. Bu çalışmada yunuslama ve dalma<br />

genlikleri, ve h , ile faz farkı, φ , eniyileştirme<br />

α<br />

0 0<br />

değişkenleri olarak seçilmiştir. Hedef fonksiyonu ise<br />

bir çırpma peryodu boyunca kanat kesitleri tarafından<br />

üretilen ortalama itki katsayısıdır. Burada göz önünde<br />

bulundurulması gereken nokta Denklem 2’de verilen<br />

vektör bileşenlerinin çırpma hareketinden elde edilen<br />

itki peryodik bir davranış gösterene kadar zamana<br />

bağlı bir çözümün sonrasında hesaplandığıdır.<br />

35

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Paralel Hesaplama<br />

Akış çözümleri yönetici-işçi mantığına dayalı basit bir<br />

paralel işlem algoritması ile birden fazla işlemci<br />

kullanılarak elde edilir. Çözüm ağı sistemi alt ağlara<br />

bölündükten sonra her bir alt ağdaki çözüm farklı bir<br />

işlemcide hesaplanır. İşlemciler arası iletişim PVM<br />

(Parallel Virtual Machine) mesaj gönderme kitaplık<br />

rutinleri ile sağlanır. Eniyileştirme işlemi sırasında,<br />

gradyant vektörünü belirlemek için gerekli olan<br />

eniyileştirme değişkenlerine göre bir miktar bozulmuş<br />

zamana bağlı çözümler de paralel olarak hesaplanır.<br />

Paralel hesaplamalar Linux işletim sistemi altında çift<br />

Pentium işlemcili bilgisayarlardan oluşan bir<br />

bilgisayar öbeğinde gerçekleştirilir.<br />

Parçacık İzleri<br />

Parçacık izleri çözüm alanı içerisinde parçacık<br />

hızlarının basit ama etkili entegrasyonu ile elde edilir.<br />

Entegrasyon, çözücünün içinde zamana bağlı akış<br />

alanı hesaplaması yapılırken yürütülür. Kullanılan<br />

yöntemde, belli sayıdaki parçacık belli zaman<br />

aralıklarında akış alanında herhangi bir yerden salınır<br />

ve yerel hızla entegrasyon zamanı boyunca<br />

ilerletilerek ulaştığı yeni konum çözüm alanında<br />

bulunur. Parçacıklar ağlararası sınırlardan da<br />

geçebilirler.<br />

III. SONUÇLAR<br />

Bu çalışmada 180°’lik faz farkı ile üst üste çırpan iki<br />

NACA0012 kanat kesitinden elde edilen itki<br />

eniyileştirilmiştir. Kanat kesitlerinin arasındaki<br />

ortalama uzaklık y 0<br />

= 1.4 olarak belirlenmiştir. Bütün<br />

çözümler uçan MHA modeli[7] ile bir uyum<br />

göstermesi bakımından M = 0.1 ve Re = 10000<br />

değerlerinde laminar akış varsayımıyla hesaplanmıştır.<br />

İncelenen eniyileştirme durumları ve eniyileştirme<br />

işlemine başlanan ilk değerler Tablo 1’de verilmiştir.<br />

Tablo 2 ise eniyileştirme sonuçları vermektedir.<br />

Tablo 1: İncelenen durumlar ve başlangıç değerleri<br />

α φ<br />

k h<br />

0<br />

0<br />

1a 1.0 0.4 E<br />

b<br />

= 5°<br />

E<br />

b<br />

= 30°<br />

1b 1.0 0.4 E<br />

b<br />

= 5°<br />

E<br />

b<br />

= 60°<br />

2 1.0 E = 0. 2 E = 5°<br />

E = 30°<br />

b<br />

b<br />

E : Eniyileştirme değişkeni başlangıç değeri<br />

Tablo 2: Eniyileştirme sonuçları<br />

h<br />

0<br />

α φ<br />

0<br />

C<br />

t<br />

1a 0.4 6.5° 76.5° 0.12<br />

1b 0.4 7.9° 64.7° 0.12<br />

2 0.4 6.7° 76.8° 0.12<br />

Bir eniyileştirme işlemi gelişigüzel seçilmiş ilk<br />

eniyileştirme değerleri ile başlar. Daha sonra her<br />

eniyileştirme adımında hedef fonksiyonun yani<br />

ortalama itkinin gradyantı hesaplanır. Sayısal olarak<br />

yapılan gradyant hesaplaması için eniyileştirme<br />

değerleri bir miktar bozulur ve değişen akış şartlarında<br />

b<br />

b<br />

birkaç çırpma peryodu için hesaplanan zamana bağlı<br />

çözümden ortalama itki değeri elde edilir. Gradyantın<br />

hesaplanmasının ardından her bir eniyileştirme<br />

değişkeni gradyant vektörü yönünde küçük adımlarla<br />

ilerletilir. Bu işlem gradyant vektörünün sıfırlandığı<br />

ana kadar devam eder. 12-16 işlemciye paylaştırılmış<br />

ortalama bir eniyileştirme işlemi yaklaşık olarak 50<br />

saat tutmaktadır.<br />

Paralel hesaplamalar sırasında simetri düzlemine göre<br />

arkaplan ağ iki parçaya bölünür. Dolayısıyla<br />

hesaplama bölgesi toplam dört alt ağa ayrıştırılır. Bu<br />

çalışmada kullanılan arkaplan Kartezyen ağı<br />

135× 239 , kanat kesitleri etrafındaki her bir C-tipi ağ<br />

ise 187 × 43 noktadan oluşur. Kanat kesitinin dış<br />

sınırı yüzeyden beşte bir veter uzaklıktadır. Kartezyen<br />

ağın dış sınırı ise kanat kesitlerinden yaklaşık 10 veter<br />

uzakta olacak şekilde ayarlanmıştır.<br />

Sadece eniyileştirme değişkenlerinin ilk değerleri<br />

bakımından birbirinden farklılık gösteren Durum 1a<br />

ve 1b için elde edilen eniyileştirme adımları Şekil 4’te<br />

verilmiştir. Eniyileştirme değişkenleri olan α<br />

0<br />

ve φ<br />

sırasıyla, Durum 1a için 6.5° ve 76.5°, Durum 1b<br />

içinse 7.9° ve 64.7° değerlerine yakınsamıştır. İki<br />

durumda da ortalama itki katsayısının maksimum<br />

değeri yaklaşık = 1.2 olarak bulunmuştur.<br />

C t<br />

Durum 1a’da ulaşılan eniyi çırpma hareketi için<br />

hesaplanan zamana bağlı akış alanları Şekil 5 ve 6’da<br />

verilmektedir. Şekil 5’deki parçacıklar kanat kesitinin<br />

hemen yanındaki hayali bir yatay çizgiden salınmakta<br />

ve akış alanı içinde yerel hızla izlenmektedir.<br />

Şekillerden görüldüğü üzere hücum kenarında oluşan<br />

ve akımla birlikte ilerleyen girdaplarla zamana bağlı<br />

akış alanı yüksek girdaplılık taşımaktadır. Hücum<br />

kenarı girdapları aşağı ve yukarı çırpma hareketi<br />

sırasında kanat kesitinin alt ve üst yüzeyinde<br />

oluşmaktadır. Hesaplanan akış alanının orta düzleme<br />

göre simetrik olduğu da görülmektedir.<br />

Durum 2’de eniyileştirme değişkenleri arasına h 0<br />

da<br />

katılmıştır. Ancak kanat kesiti ağlarının birbirlerinin<br />

içine girmesini engellemek amacıyla ve α için<br />

h0<br />

0<br />

h ≤ 0.4 0<br />

ve α ≤ 10°<br />

0<br />

şeklinde bir kısıtlama<br />

getirilmiştir. Bu durum için izlenen eniyileştirme<br />

adımları Şekil 7’de verilmiştir. Görüldüğü üzere itki<br />

arttıkça dalma genliği de artma eğilimi göstermekte<br />

ama h = 0.4 0<br />

değerinde kısıtlanmaktadır. Elde edilen<br />

eniyi çırpma koşulu daha ilk iki durumun sonucuna<br />

çok yakındır. İtkinin maksimum değerinin ( = 7°<br />

ve φ = 75° civarı) bulunduğu bölgede α<br />

0<br />

arttıkça φ<br />

değerinin azaldığı bir sırtın (ridge) bulunduğu<br />

söylenebilir. Bu durumda en iyi çırpma hareketi için<br />

hesaplanan anlık akış alanı Şekil 8’de verilmiştir.<br />

α 0<br />

36

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Şekil 4: Durum 1a ve 1b için eniyileştirme adımları<br />

Şekil 5: Eniyi çırpma hareketi boyunca parçacık izleri (Durum 1a)<br />

Şekil 6: Eniyi çırpma hareketi için anlık Mach Sayısı konturları (Durum 1a ve 1b)<br />

37

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Şekil 7: Durum 2 için eniyileştirme adımları<br />

Şekil 8: Eniyi çırpma hareketi için anlık Mach Sayısı<br />

konturları (Durum 2)<br />

IV. DEĞERLENDİRMELER<br />

Bu çalışmada üst üste çırpan iki kanat kesiti<br />

etrafındaki zamana bağlı laminar akışlar üst üste binen<br />

ağ sistemi ile bir bilgisayar öbeğinde paralel olarak<br />

çözülmüştür. k =1 sabit çırpma frekansı için elde<br />

edilen itki eniyileştirilmiştir. Farklı noktalarından<br />

başlatılan eniyileştirme işlemleri yakın değerlere<br />

yakınsamıştır. İncelenen durumlarda yunuslama ve<br />

dalma arasındaki faz farkı yaklaşık 75° olduğunda<br />

maksimum itkiye ulaşıldığı ve maksimum itkiyi veren<br />

çırpma hareketinin hücum kenarında güçlü girdaplara<br />

yol açtığı gözlenmiştir. Bu konudaki çalışmalar devam<br />

etmektedir.<br />

V. KAYNAKLAR<br />

[1] Alexander, R.Mc., The U, J and L of bird flight,<br />

Nature, 390:13, 1997.<br />

[2] Lai, J.C.S. and Platzer, M.F., The Jet<br />

Characteristics of a Plunging Airfoil, 36th AIAA<br />

Aero. Sci. Meeting & Exhibit, Reno, Jan. 1998.<br />

[3] Jones, K.D., Dohring, C.M., and Platzer, M.F., An<br />

Experimental and Computational Investigation Of<br />

the Knoller-Betz Effect, AIAA Journal Vol. 36,<br />

No.7, pp. 1240-1246, 1998.<br />

[4] Anderson, J.M., Streitlien, K.,Barrett, D.S. and<br />

Triantafyllou, M.S., Oscillating Foils of High<br />

Propulsive Efficiency, Journal of Fluid Mechanics,<br />

Vol. 360, 1998, pp.41-72.<br />

[5] Jones, K.D., Castro, B.M., Mahmoud, O., Pollard,<br />

S.J., Platzer, M.F., Neef, M.F., Gonet, K., and<br />

Hummel, D.A., A Collaborative Numerical and<br />

Experimental Investigation of Flapping-Wing<br />

Propulsion, AIAA Paper No. 2002-0706, 40th<br />

AIAA Aerospace Sciences Meeting, Reno,<br />

Nevada, Jan., 2002.<br />

[6] Platzer, M.F. and Jones, K.D., The Unsteady<br />

Aerodynamics of Flapping-Foil Propellers, 9th<br />

International Symposium on Unsteady<br />

Aerodynamics, Aeroacoustics and Aeroelasticity<br />

of Turbomachines, Ecole Centrale de Lyon, Lyon,<br />

France, September 4-8, 2000.<br />

[7] Jones, K.D. and Platzer, M.F. Experimental<br />

Investigation of the Aerodynamic Characteristics<br />

of Flapping-Wing Micro Air Vehicles, AIAA<br />

Paper No. 2003-0418, 2003.<br />

[8] Tuncer, I.H. and Platzer, M.F., Thrust Generation<br />

due to Airfoil Flapping, AIAA Journal, Vol. 34,<br />

No. 2, 1995, pp. 324-331.<br />

[9] Tuncer, I.H., A 2-D Unsteady Navier-Stokes<br />

Solution Method with Moving Overset Grids,<br />

AIAA Journal, Vol. 35, No. 3, 1997, pp. 471-476.<br />

[10] Tuncer, I.H., Parallel Computation of Multi-<br />

Passage Cascade Flows with Overset Grids,<br />

Parallel CFD Workshop, Istanbul, 1997.<br />

[11] Isogai, K., Shinmoto Y., Watanabe, Y., Effects of<br />

Dynamic Stall on Propulsive Efficiency and<br />

Thrust of a Flapping Airfoil, AIAA Journal, Vol.<br />

37, No. 10, pp. 1145-1151, 2000.<br />

[12] Tuncer, I.H. and Kaya, M., Parallel Computation<br />

of Flows Around Flapping Airfoils in Biplane<br />

Configuration, Parallel CFD 2002, Kansai Science<br />

City, Japan, May 20-22, 2002.<br />

[13] Giles, M.B., Nonreflecting Boundary Conditions<br />

for Euler Equation Calculations, AIAA Journal,<br />

Vol. 28, No. 12, pp. 2050-2058, 1990.<br />

[14] Tuncer, I.H., A 2-D Unsteady Navier-Stokes<br />

Solution Method with Moving Overset Grids,<br />

AIAA Journal, Vol. 35, No. 3, March 1997, pp.<br />

471-476.<br />

38

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

YAPAY SİNİR AĞI VE GENETİK ALGORİTMA KULLANARAK<br />

HIZLI AERODİNAMİK DİZAYN<br />

Abdurrahman HACIOĞLU<br />

e-posta: a.hacioglu@hho.edu.tr<br />

Hava Harp <strong>Okulu</strong> K.lığı, Dekanlık, <strong>Havacılık</strong> Müh. Bölümü, 34149, Yeşilyurt/İstanbul<br />

ÖZET<br />

Bu çalışmada, yapay sinir ağı ile güçlendirilmiş bir<br />

genetik algoritma kullanılarak, tersten kanat profili<br />

dizaynı yapılmıştır. Yapay sinir ağı ve genetik<br />

algoritma melez bir yapı içerisinde birleştirilerek hızlı<br />

bir dizayn algoritması elde edilmiştir. Bu yaklaşımda<br />

yapay sinir ağı, amaç fonksiyonunun yaklaşık olarak<br />

hesaplanması yerine, doğrudan hedef çözümün tahmin<br />

edilmesi için kullanılmıştır. Yapay sinir ağı, genetik<br />

sürecin her adımında, popülasyondaki bireyler<br />

kullanılarak eğitilmiştir. Yapay sinir ağı tarafından<br />

üretilen bir bireyin, her adımda, genetik işlemlerle<br />

oluşturulmuş olan yeni popülasyona dahil edilmesiyle<br />

dizayn sürecinin hızlandırılması amaçlanmıştır. Saf<br />

genetik algoritmalar kadar gürbüz olan bu yeni<br />

yöntemin tersten kanat profili dizaynına uygulanması<br />

ile dizayn sürecinin çok büyük oranda hızlandığı,<br />

işlem sayısının oldukça azaldığı görülmüştür.<br />

I. GİRİŞ<br />

Tersten kanat profili dizaynı, arzu edilen belli bir<br />

basınç dağılımını sağlayan kanat profilinin elde<br />

edilmesi problemi olup, aerodinamik dizayn<br />

çalışmalarının temel konularından biridir. Bu problem,<br />

değişik optimizasyon teknikleriyle birlikte olduğu<br />

gibi, kullanımı son yıllarda oldukça yaygınlaşan<br />

genetik algoritmalar (GA) ile birlikte de çözülebilmektedir.<br />

Aerodinamik dizayn ve optimizasyon çalışmalarındaki<br />

uygulamaları çok başarılı sonuçlar vermekle birlikte,<br />

çok fazla hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD)<br />

hesabı gerektirmesi, GA’ların bu konudaki en büyük<br />

eksikliğidir [1,2,3,4]. Bu eksikliğin giderilmesi ve<br />

daha az HAD hesabı ile sonuca ulaşılarak GA’ların<br />

daha çabuk sonuç vermesi amacıyla, gerçek HAD<br />

çözümü yerine yapay sinir ağı (YSA) ile elde edilen<br />

yaklaşık çözümün kullanılması başvurulan bir<br />

yöntemdir. Bu yöntemle yapılmış olan [5] ve [6] gibi<br />

çalışmalarda YSA, çok fazla işlem gerektiren ve çok<br />

zaman alan HAD çözümünü tahmin etmek için<br />

kullanılır. GA ile yapılan dizayn sürecindeki her bir<br />

adımda, popülasyondaki bireylerin bir kısmına ait<br />

HAD hesapları, eğitilmiş olan bir YSA ile<br />

gerçekleştirilir. Böylece, YSA tarafından yapılan<br />

yaklaşık HAD hesapları ile gerçek HAD hesabı sayısı<br />

azaltılarak dizayn süreci hızlandırılır. Bu teknikte,<br />

YSA eğitilirken kanat profilleri girdi, kanat<br />

profillerine ait HAD çözümleri çıktı olarak kullanılır.<br />

Yöntemin başarısı, YSA’dan elde edilen yaklaşık<br />

HAD çözümlerinin başarısına bağlıdır. Diğer taraftan,<br />

dizayn sürecinde hedeflenen sonuca ulaşmak için tek<br />

belirleyici GA’dır. Çünkü genetik sürecin her<br />

adımında üretilen yeni popülasyondaki bireyler,<br />

çaprazlama, mutasyon gibi genetik işlemlerle<br />

üretilmektedir.<br />

Bu çalışmada, tersten kanat profili dizaynı için [7]’de<br />

verilen yöntem kullanılmıştır. Bu yöntemde YSA,<br />

yaklaşık HAD hesabında kullanılmak yerine, hedef<br />

çözümü sağlayan bireyi (kanat profili) tahmin etmek<br />

için kullanılır. Genetik sürecin her adımında YSA<br />

tarafından tahmin edilen bir birey, genetik işlemlerle<br />

oluşturulan yeni popülasyona ilave edilir. Bu şekilde,<br />

sonuca ulaşmak için YSA’nın tahmin gücünden de<br />

faydalanılmış olur. Diğer taraftan bu teknikte<br />

YSA’nın, her adım için çok başarılı bir birey (çözüm)<br />

üretmesi de şart değildir. Bunun nedeni, YSA’dan<br />

gelen birey çok hatalı olsa bile, genetik sürecin<br />

başarısız bireyleri eleyerek süreç dışı bırakabilmesi ve<br />

daha az uygun bireylerden daha iyi bireyler<br />

üretebilmesidir. Bu yöntem [7]’de, Yapay Sinir Ağı İle<br />

Güçlendirilmiş Genetik Algoritma (YGGA) olarak<br />

isimlendirilmiştir. Yöntemin detayları II. bölümde<br />

açıklanacaktır.<br />

Bu çalışmada kullanılan GA, Dağıtım Stratejileri (DS)<br />

uygulaması içeren Titreşimli Genetik Algoritma<br />

(TGA)’dır. TGA ve DS yöntemleri [8] ile yazar<br />

tarafından yapılan doktora çalışmasında geliştirilmiş<br />

olup bunlara ait ayrıntılı bilgi [8]’de bulunabilir. TGA<br />

ve DS daha sonra kısaca açıklanacaktır.<br />

II. YAPAY SİNİR AĞLARI İLE<br />

GÜÇLENDİRİLMİŞ GENETİK ALGORİTMA<br />

YGGA yönteminde YSA, genetik sürecin her<br />

adımında bir tane aday çözüm üretmesi için kullanılır.<br />

YSA’nı eğitmek için kullanılan eğitim seti, genetik<br />

süreçteki popülasyon (kanat profilleri) ve bunlara ait<br />

HAD çözümlerinden (basınç katsayısı dağılımları)<br />

oluşur. HAD çözümleri girdi, bunların ait oldukları<br />

39

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

kanat profili geometrileri de çıktı olarak kullanılır.<br />

Eğitme işlemi genetik sürecin her adımında tekrar<br />

yapılır ve eğitilmiş olan YSA, dizayn probleminin<br />

hedefi olan basınç dağılımını girdi olarak kullanarak,<br />

bunu sağlamaya aday bir kanat profili üretir. Üretilen<br />

bu kanat profili, genetik işlemciler tarafından üretilmiş<br />

olan yeni popülasyona dahil edilerek bir sonraki<br />

adımda onlarla birlikte kullanılır. Genetik sürecin<br />

herhangi bir adımında, YSA’nın yapacağı yeterince iyi<br />

bir tahmin hedeflenen sonucu verebilecektir. Bununla<br />

birlikte, genetik sürecin ilk adımlarında, popülasyon<br />

hedef çözüme fazla yakın olmayacağı için, bunların<br />

kullanılmasıyla eğitilecek olan YSA, hedef çözüme<br />

göre yeterince iyi tahmin yapamayacaktır. Diğer<br />

taraftan, YSA’nın yapacağı tahmin, muhtemelen,<br />

genetik sürecin o adımda çıkartacağı en iyi bireyden<br />

daha iyi olabilecektir. Bu böyle olduğu zaman,<br />

YSA’nın ürettiği birey daha baskın olacak ve<br />

popülasyonun daha hızlı gelişmesini sağlayacaktır. Bu<br />

durumda da GA, YSA’dan gelen bireyle güçlendirilen<br />

popülasyondan daha iyi bir popülasyon üretecektir.<br />

Daha iyi bir popülasyon, hedef çözüme daha yakın<br />

olacağından, genetik süreç ilerlerken YSA için daha<br />

iyi bir eğitim seti elde edilmiş olacaktır. Bu, YSA’nın<br />

daha az hatalı bir birey üretmesini sağlayacak;<br />

YSA’dan gelecek daha az hatalı birey ile de GA daha<br />

iyi bir popülasyon üretecektir. Sonuç olarak, bu<br />

karşılıklı pozitif etkileşim genetik süreci oldukça<br />

hızlandıracak ve hedeflenen sonucun çok az işlemle<br />

elde edilebilmesini sağlayacaktır..<br />

Blok diyagramı Şekil 1’de gösterilen YGGA’nın ana<br />

adımlarını aşağıdaki gibi sıralayabiliriz:<br />

• İkinci olarak, popülasyondaki kanat profilleri ve<br />

bunlara ait basınç katsayısı dağılımları kullanılarak<br />

YSA eğitilir. Eğitim sırasında basınç katsayısı<br />

dağılımları girdi, kanat profili geometrileri çıktı<br />

olarak kullanılır.<br />

• Son olarak, hedef basınç katsayısı dağılımı girdi<br />

olarak kullanılarak, eğitilmiş olan YSA’dan bir<br />

kanat profili elde edilir ve genetik sürecin bir<br />

sonraki adımında kullanılmak üzere, genetik<br />

işlemcilerle elde edilen popülasyona ilave edilir. Bu<br />

işlemler, hedeflenen çözüm elde edilinceye kadar<br />

genetik sürecin her adımında tekrarlanır.<br />

YGGA içerisinde kullanılan YSA, geriye yayılımlı<br />

çok katmanlı [9] bir YSA’dır. Yapısı Şekil 2’de<br />

gösterilen bu YSA’da, doğrusal olmayan sigmoid<br />

transfer fonksiyonu içeren bir saklı katman ve<br />

doğrusal çıktı katmanı kullanılmıştır. Yukarıda<br />

belirtildiği gibi, eğitim setinde basınç katsayısı<br />

dağılımları girdileri, kanat profilleri de çıktıları<br />

oluşturmaktadır. Basınç dağılımı için 161 nokta (girdi<br />

katmanındaki veri sayısı); kanat profili geometrisi için<br />

ise, bölüm V’de açıklanacağı gibi, 22 parametre (çıktı<br />

katmanındaki veri sayısı) kullanılacaktır. Saklı<br />

katmandaki nöron sayısı ikidir. YSA’nın kullandığı<br />

eğitim seti, genetik sürecin her adımında, o adımdaki<br />

popülasyon ve HAD çözümlerinden elde edilir. Eğitim<br />

sonucu elde edilen YSA’ya ait parametreler<br />

(ağırlıklar) korunarak, bir sonraki adımdaki YSA<br />

eğitiminde başlangıç değerleri olarak kullanılır. Bu<br />

işlem, YSA’nın eğitim hatalarını azaltarak, daha etkin<br />

tahmin yapmasını sağlar [6].<br />

Başlangıç<br />

Popülasyonu y 1<br />

x 1<br />

Hedef<br />

Çözüm<br />

HAD Hesabı<br />

YSA<br />

İşlemleri<br />

Yeni<br />

Popülasyon<br />

x 2<br />

y 2<br />

Genetik<br />

İşlemler<br />

Şekil 1. YGGA’nın blok diyagramı.<br />

• İlk olarak, popülasyondaki bireylere (kanat<br />

profilleri) ait HAD hesapları yapılarak, basınç<br />

katsayısı dağılımları ve uygunluk değerleri belirlenir<br />

ve genetik işlemler yapılarak yeni popülasyon<br />

üretilir.<br />

x IM<br />

Girdi Katmanı<br />

(Basınç<br />

Dağılımı)<br />

Saklı Katman<br />

Şekil 2. Kullanılan YSA’nın yapısı.<br />

Çıktı Katmanı<br />

(Kanat Profili<br />

Geometrisi)<br />

III. DAĞITIM STRATEJİLERİ<br />

Genetik işlemler sırasında, kromozomları belli<br />

parçalara bölerek, amaç fonksiyonunu bu parçalar için<br />

y kn<br />

40

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

ayrı ayrı hesaplama; genetik işlemleri bu parçalar için<br />

ayrı ayrı yapma yaklaşımıdır. Eğer bu yaklaşım, ele<br />

alınan probleme doğru bir biçimde uygulanabilirse,<br />

genetik süreci oldukça hızlandırmak mümkün<br />

olmaktadır. Yaklaşım, Dağıtılmış Amaç Fonksiyon<br />

(DAF) ve Dağıtılmış Elitizm (DE) şeklinde iki ayrı<br />

şekilde veya istenirse aynı anda beraber kullanılabilir.<br />

IV. TİTREŞİMLİ GENETİK ALGORİTMA<br />

Titreşimli Genetik Algoritma, ayrıntıları [8] ve [10]’da<br />

verilen titreşimli mutasyon tekniğini kullanır.<br />

Titreşimli mutasyon sırasında, popülasyondaki bütün<br />

kromozomların (bireyler) tüm genleri, aşağıda ifade<br />

edilen dalgaya bağlı olarak mutasyon geçirirler.<br />

m<br />

m<br />

[ 1+<br />

w1<br />

⋅ MA⋅<br />

( 0.5 − u)<br />

]<br />

yi<br />

= yi<br />

⋅<br />

(1)<br />

m = 1,...., n ve i = 1,...., kn<br />

Burada y gen (kontrol noktası), kn kromozomdaki<br />

toplam gen sayısı, n popülasyondaki toplam birey<br />

(kromozom) sayısı, MA ana genlik, u [0,1] aralığında<br />

rassal bir reel sayı ve w1, bir civarında reel bir sayıdır.<br />

Dalga uygulaması, ilk kromozomun belirli bir<br />

sırasındaki genden başlar ve diğer kromozomlardaki<br />

aynı sıradaki genler boyunca devam eder. Bu işlem<br />

popülasyondaki tüm bireylere her IP periyodda<br />

uygulanır. IP bir tam sayı olmak üzere, mutasyon<br />

oranı P m =1/IP’dir. Ana genlik değeri MA genetik<br />

süreç boyunca aşağıdaki gibi belirlenir:<br />

⎡log( 1 + AF0 ) ⎤<br />

MA =<br />

(2)<br />

⎢<br />

⎥<br />

⎣log(1<br />

+ AF k ) ⎦<br />

AF 0 ve AF k sırasıyla genetik sürecin başlangıç<br />

adımındaki ve içinde bulunulan adımındaki ortalama<br />

uygunluk değerleri olup r reel bir sayıdır.<br />

V. KANAT PROFİLİ DİZAYNI İÇİN GENETİK<br />

ALGORİTMA İŞLEMLERİ<br />

Genetik algoritma ile kanat profili dizaynındaki en<br />

önemli işlemlerden biri de kanat profili geometrisinin<br />

temsilidir. Bu amaçla, kanat profilinin bir yüzeyine ait<br />

eğriyi m+1 adet kontrol noktası ile ifade etmeyi<br />

sağlayan ve aşağıda denklemleri verilen Bezier eğrisi<br />

temsili kullanılacaktır.<br />

y<br />

x<br />

i i<br />

() t ∑Cm<br />

t ( − t)<br />

= m<br />

i=<br />

0<br />

= m<br />

i i<br />

() t ∑Cm<br />

t ( − t)<br />

i=<br />

0<br />

r<br />

m−i<br />

1 y (3)<br />

m−i<br />

i<br />

i<br />

1 x (4)<br />

Burada m!<br />

C i m<br />

= olup; t, [0,1] aralığında<br />

i! ( m − i)!<br />

değişen değerler alan bir parametredir. Kontrol<br />

noktalarının koordinatları (x i ,y i ) ile verilmiştir.<br />

Genetik işlemlerde, x i ’ler sabit tutulur ve yanlızca y i<br />

değerleri kullanılır. Kanat profilinin bir yüzeyi için ilk<br />

ve son noktalar (hücum ve firar kenarları) sabittir.<br />

Yapılacak uygulamada kanat profilinin bir yüzeyi 13<br />

nokta (m=12 olur) ile temsil edilecektir. Her iki yüzey<br />

için ikişer nokta sabit olduğundan, tersten dizayn<br />

çalışması için optimize edilecek parametre sayısı 22<br />

olacaktır.<br />

Bu tür problemler için çoğunlukla kullanılan hedef<br />

fonksiyonu,<br />

J<br />

( λ) = ∫( Cp − Cp )<br />

λ<br />

λ<br />

t<br />

2<br />

dλ<br />

(5)<br />

şeklindedir. Burada Cp λ ve Cp t sırasıyla, kanat profili<br />

yüzeyi λ üzerinde hesaplanan ve hedeflenen basınç<br />

katsayılarıdır. Uygunluk fonksiyonu ise aşağıdaki<br />

gibidir:<br />

φ<br />

( λ)<br />

1<br />

= (6)<br />

J<br />

( λ)<br />

Dağıtım stratejilerinin kanat profili dizaynına<br />

uygulaması için kanat profilinin her bir yüzeyi,<br />

kendilerine ait iki ayrı grup kontrol noktası ile<br />

aşağıdaki gibi temsil edilecektir.<br />

Üst Yüzey<br />

Kontrol<br />

Noktaları<br />

Alt Yüzey<br />

Kontrol<br />

Noktaları<br />

{y 1 , y 2 , …, y kn } ÜST<br />

Buradan da kolaylıkla görülebileceği gibi kanat<br />

profiline ait kromozom iki parça olarak ele alınacak ve<br />

her bir parça için amaç fonksiyonu ve uygunluk<br />

değerleri ayrı ayrı hesaplanacaktır. Seçim işlemleri alt<br />

ve üst yüzeyler için ayrı ayrı yapılacaktır. Buna göre<br />

amaç fonksiyonları, alt ve üst yüzeyler için;<br />

J<br />

J<br />

ALT<br />

ÜST<br />

( λ) = ∫ ( Cpλ<br />

− Cpt<br />

)<br />

λALT<br />

( λ) = ∫( Cpλ<br />

− Cpt<br />

)<br />

λ<br />

UST<br />

2<br />

dλ<br />

(7.a)<br />

2<br />

dλ<br />

(7.b)<br />

olarak ayrı ayrı hesaplanacaktır. Uygunluk değerleri<br />

de;<br />

1<br />

φALT<br />

( λ)<br />

= (8.a)<br />

J λ<br />

φ<br />

{ y 1 , y 2 , …, y kn } ALT<br />

Kromozom<br />

ÜST<br />

( λ)<br />

Genler<br />

ALT<br />

ÜST<br />

( )<br />

1<br />

= (8.b)<br />

J<br />

( λ)<br />

olarak hesaplanacaktır. Alt ve üst uygunluk değerleri<br />

toplamı en büyük olan kromozom, en iyi kromozom<br />

olarak bir sonraki popülasyona aktarılarak elitizme tabi<br />

41

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

tutulurken, en iyi alt ve üst yüzey parçaları da<br />

birleştirilerek elitizme tabi tutulacaktır.<br />

VI. UYGULAMA<br />

NACA64A410 kanat profilinin 0.75 Mach sayısında<br />

ve 0 derece hücum açısı için olan transonik akım<br />

şartlarındaki basınç katsayısı dağılımı, Cp, hedef<br />

olarak alınacaktır. Çözüme NACA0012 kanat<br />

profilinden başlanacaktır. HAD tekniği olarak;<br />

ayrıntıları [11]’de verilen, 161x31 büyüklüğünde O-<br />

grid kullanan ve transonik akış şartları için de çözüm<br />

yapabilen bir tam potansiyel akım çözücüsü<br />

kullanılacaktır. Başlangıç popülasyonu,<br />

NACA0012’nin kalınlık oranı %±30 oranında düzgün<br />

bir şekilde değiştirilerek oluşturulacaktır. Çaprazlama<br />

oranı, P c =1 olup mutasyon oranı, P m , farklı stratejiler<br />

için aşağıda belirtilecektir. Seçim işlemi stokastik<br />

tümel örnekleme [12] yöntemi ile yapılacaktır.<br />

Uygulamada aşağıdaki stratejiler kullanılacaktır:<br />

i. Strateji I (ST-I): Çaprazlama tekniği BLX-α<br />

[13] ve α=0.7, P m =0.015. Mutasyon için rasgele<br />

seçilen bir kromozomun rasgele seçilen bir geni<br />

aşağıdaki işleme tabi tutulacaktır.<br />

y<br />

k<br />

i<br />

k<br />

i<br />

( 0. − u)<br />

= y + 2 w 5<br />

Burada w=0.04 alınmıştır; u [0,1] aralığında rassal bir<br />

reel sayıdır.<br />

ii. Strateji II (ST-II): Çaprazlama tekniği BLXα<br />

ve α=0.7, ilave olarak DS ile birlikte TGA<br />

kullanılacaktır.<br />

iii. Strateji III (ST-III): ST-II ile birlikte YGGA<br />

kullanılacaktır.<br />

iv. Strateji IV (ST-IV): ST-III’de DS ve TGA<br />

uygulaması yapılmayacaktır. ST-I’deki mutasyon<br />

formülü uygulanacaktır.<br />

Titreşimli mutasyon için IP=4 (P m =0.25); denklem<br />

(1)’de w1=1 ve denklem (2)’de r=4 alınacaktır.<br />

En İyi Uygunluk<br />

120000<br />

100000<br />

80000<br />

60000<br />

40000<br />

20000<br />

ST-I<br />

ST-II<br />

ST-III<br />

ST-IV<br />

Popülasyon büyüklüğü, n, ST-I kullanılırken 30, diğer<br />

stratejiler için 14 olacaktır.<br />

VII. SONUÇLAR<br />

Bu çalışmada tersten kanat profili dizaynına<br />

uygulanan YGGA ile genetik süreçteki HAD hesabı<br />

sayısı önemli ölçüde azaltılmıştır. YSA, bundan<br />

önceki [5] ve [6] gibi çalışmalarda olduğu gibi<br />

yaklaşık HAD hesabı için kullanılmamış; bunun<br />

yerine, doğrudan hedef kanat profilini tahmin etmek<br />

için kullanılmıştır. Yapılan bu yeni yaklaşımla, II.<br />

bölümde açıklandığı gibi, YSA ile GA arasında pozitif<br />

bir etkileşim sağlanarak genetik süreç oldukça<br />

hızlandırılmıştır.<br />

NACA64A410 profili için transonik akım şartlarında<br />

yapılan tersten dizayn çalışmasında değişik<br />

stratejilerin performansını gösteren grafik Şekil 3’de<br />

verilmiştir. Buradaki sonuçların herbiri, 10 farklı<br />

denemenin ortalamasıdır. Grafikde yatay eksen<br />

yapılan HAD hesabı sayısını, düşey eksen ise en iyi<br />

uygunluk değerini göstermektedir. Bu tür tersten<br />

dizayn çalışmalarında, en fazla zaman HAD çözümleri<br />

için harcananır. GA ve YSA işlemleri için harcanan<br />

zaman ihmal edilebilir seviyededir. Bu nedenle<br />

sonuçları yapılan HAD hesabı sayısına göre vermek<br />

daha anlamlıdır. Şekil 3’deki sonuçlara bakıldığında,<br />

ST-III ile elde edilen sonucun, diğerlerine göre dik bir<br />

çizgi olduğu görülmektedir. Bu durum, YSA ve GA<br />

arasındaki pozitif etkileşimin sonucudur. Genetik<br />

süreçte uygunluk değerinin 70000 olması için ST-I ile<br />

4740; ST-II ile 854; ST-III ile ise yalnızca 182 HAD<br />

hesabı gerekmiştir. Elde edilen bu sonuçlara göre, ST-<br />

I ile karşılaştırıldığında HAD hesabı sayısı, ST-II<br />

uygulaması ile %82; ST-III uygulaması ile %96<br />

azaltılmıştır. Diğer taraftan ST-II ile<br />

karşılaştırıldığında ST-III uygulamasının HAD hesabı<br />

sayısını %79 azalttığı görülmektdir. Bu sonuç,<br />

uygulanan YGGA tekniğinin etkisini çok belirgin bir<br />

şekilde ortaya koymaktadır. YGGA, yaklaşık olarak<br />

200 HAD hesabından sonra istenilen sonucu vermiştir.<br />

Bu sayı, GA ile yapılan tersten kanat profili dizaynı<br />

çalışması için oldukça küçüktür. Benzer çalışmalar<br />

olan [1,2,5]’deki 5000 rakamı ile karşılaştırılısa bu<br />

0<br />

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000<br />

HAD Hesabı Sayısı<br />

Şekil 3. Kullanılan stratejilere ait uygulama sonuçları.<br />

42

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

durum çok açık bir şekilde görülecektir. Diğer bir<br />

önemli noktada, GA esaslı bir teknik olma özelliğini<br />

sürdürmesi nedeniyle YGGA yönteminin, hala gürbüz<br />

ve geniş bir uygulama sahasına sahip olacak<br />

olmasıdır.<br />

TGA ve DS uygulamasının yapılmadığı durumda (ST-<br />

IV), ST-III’deki HAD hesabı sayısı 182’den 390’a<br />

yükselmiştir. Bu, TGA ve DS kullanılmadığında<br />

YGGA’daki HAD hesabı sayısının %100’den daha<br />

fazla arttığını göstermektedir. Bu nedenle bu çalışma<br />

aynı zamanda, [8]’de de gösterilmiş olduğu gibi, TGA<br />

ve DS tekniklerinin GA ile yapılan aerodinamik<br />

dizayn çalışmalarındaki başarısını birkez daha ortaya<br />

koymaktadır.<br />

Tersten dizayn çalışması sonucunda elde edilen kanat<br />

profili ve basınç katsayısı dağılımı, hedef kanat profili<br />

ve basınç katsayısı dağılımı ile karşılaştırılmalı olarak<br />

Şekil 4 ve 5’de gösterilmiştir. Şekillerden de<br />

görüldüğü gibi elde edilen sonuçlarla hedeflenenler<br />

arasında oldukça iyi bir uyum vardır.<br />

YGGA yönteminin, gradyan esaslı yöntemlerle işlem<br />

sayısı bakımından kıyaslanabilirliği devam eden bir<br />

çalışma olup bir başka makalenin konusunu<br />

oluşturacaktır.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] A. Vicini, D. Quagliarella, Airfoil and Wing<br />

Design Through Hybrid Optimization Strategies,<br />

AIAA Journal, Vol. 37, No. 5, 1999.<br />

[2] T. L. Holst,T. H. Pulliam, Aerodynamic Shape<br />

Optimization Using a Real-Encoded Genetic<br />

Algorithm, AIAA 2001-2473, 2001.<br />

[3] S. Obayashi, T. Tsukahara, Comparision of<br />

Optimization Algorithms for Aerodynamic Shape<br />

Design, AIAA Journal, Vol. 35, 1997.<br />

[4] D. Qualiarella, A. Vicini, GAs for Aerodynamic<br />

Shape Design I: General Issues, Shape<br />

Parameterization Problems and Hybridization<br />

Techniques, GAs for Optimization in Aeronautics<br />

0.08<br />

and Turbomachinery, von Karman Institute for<br />

Fluid Dynamics, Lecture Series 2000-07.<br />

[5] K. C. Giannakoglou, Acceleration GAs Using<br />

ANN- Theoretical Background, GAs for<br />

Optimization in Aeronautics and Turbomachinery,<br />

von Karman Institute for Fluid Dynamics, Lecture<br />

Series 2000-07.<br />

[6] D.C.M. Tse, L.Y.Y. Chan, Application of Micro<br />

Genetic Algorithms and Neural Networks for<br />

Airfoil Design Optimization, RTO MP-035<br />

Aerodynamic Design and Optimisation of Flight<br />

Vehicles in a Concurrent Multi-Disciplinary<br />

Environment, 1999.<br />

[7] A. Hacıoğlu, Yapay Sinir Ağı İle Güçlendirilmiş<br />

Genetik Algoritma Ve Tersten Kanat Profili<br />

Dizaynı, HUTEN <strong>Havacılık</strong> ve Uzay Teknolojileri<br />

Dergisi, Cilt 1, Sayı 3, 2004.<br />

[8] A. Hacıoğlu, Aerodinamik Dizayn ve<br />

Optimizasyonda Genetik Algoritma Kullanımı,<br />

Uçak Mühendisliği Programı Doktora Tezi, İ.T.Ü.<br />

Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2003.<br />

[9] R.D. Reed, R.J. Marks, Neural Smithing:<br />

Supervised Learning in Feedforward Artificial<br />

Neural Networks, The MIT Press, Cambridge,<br />

MA, 1999.<br />

[10] A. Hacıoğlu, İ. Özkol, Transonic Airfoil Design<br />

And Optimisation By Using Vibrational Genetic<br />

Algorithm, Aircraft Engineering and Aerospace<br />

Technology, Vol. 75, No 4, 2003.<br />

[11] A. Hacıoğlu, Interactive Solution Procedure for<br />

Full Potential and Boundary Layer Equations,<br />

<strong>Havacılık</strong> Mühendisliği <strong>Yüksek</strong> Lisans Tezi,<br />

ODTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, 1997.<br />

[12] J.E. Baker, Reducing Bias and Inefficiency in the<br />

Selection Algorithm, Proceedings of the Second<br />

International Conference on Genetic Algorithms,<br />

Morgan Kaufmann Publishers, 1987, pp.14-21.<br />

[13] L.J. Eshelman, J.D. Schaffer, Real Coded Genetic<br />

Algorithms and Interval Schemata, Foundations of<br />

Genetic Algorithms 2, Morgan Kaufmann<br />

Publishers, 1993, pp.187-202.<br />

-1.5<br />

-1<br />

0.04<br />

-0.5<br />

y/c<br />

0<br />

Hesaplanan<br />

Hedeflenen<br />

Cp<br />

0<br />

0.5<br />

Hesaplanan<br />

Hedeflenen<br />

-0.04<br />

0 0.2 0.4 x/c 0.6 0.8 1<br />

Şekil 4: Hesaplanan ve hedeflenen profiller.<br />

1<br />

1.5<br />

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1<br />

x/c<br />

Şekil 5: Hesaplanan ve hedeflenen Cp<br />

dağılımları.<br />

43

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

GAZ TÜRBİNLERİ KOMPRESÖR VE TÜRBİN PERFORMANS<br />

HARİTALARI HESAPLAMA YÖNTEMİ<br />

Mehmet KARACA 1 İbrahim Sinan AKMANDOR 1<br />

e-posta: mkaraca@ae.metu.edu.tr<br />

e-posta: akmandor@metu.edu.tr<br />

1<br />

ODTÜ <strong>Havacılık</strong> ve Uzay Mühendisliği Bölümü, Ankara<br />

ÖZET<br />

Bu çalışmada gaz türbinlerinin döngüsel<br />

komponentlerinin performans haritalarının<br />

çıkarılması öngörülmüştür. Bu haritalarının elde<br />

edilmesi için oluşturulan modellerde kompresör ve<br />

türbin kademe özelliklerinin genelleştirildiği kademe<br />

eğrileri kullanılmıştır. Yapılan çalışmanın ilk<br />

kısmında kompresör kademelerinin özellikleri elde<br />

edildikten sonra toplam performans haritasının<br />

“kademe istifleme yöntemi” kullanılarak öngörülmesi<br />

anlatılmaktadır. İkinci kısım ise aynı amaçlı yeni bir<br />

modelin türbine uygulanmasını anlatmaktadır. Bu<br />

model doğrultusunda, yazılan bir çözücü ile T56-A14<br />

turbo prop motorunun verileri için alınan sonuçlar<br />

sunulmuştur.<br />

I. GİRİŞ<br />

Gaz türbininin performans benzeşim modeli genellikle<br />

iç komponentlerin davranış özelliklerine dayanır.<br />

Kompresör ve türbin gibi döngüsel komponentlerin bu<br />

benzeşimde ağırlıkları fazladır. Bu çalışmada bir<br />

boyutlu korunum denklemleri kullanıldığından<br />

kademelerin detay geometrilerine ihtiyaç<br />

duyulmamıştır. Ancak kompresör ve türbin gibi<br />

komponent kademelerinin aero-termodinamik<br />

davranış biçimlerini hesap etmek için, Şekil 1-2-3-ve<br />

4’te verilen genelleştirilmiş kademe özellik eğrileri<br />

gerekmektedir.<br />

Kompresör en önemli ve aynı zamanda en problemli<br />

komponentir. Bunun nedeni performansının büyük<br />

ölçüde motorun döngüsel hızına bağlı olmasındandır.<br />

Genelleştirilmiş kademe özellik eğrileri kullanılarak<br />

her kademenin özellikleri bulunmakta ve daha sonra,<br />

tüm kompresöre ait perfromans, bu özelliklerden<br />

faydalanılarak “kademe istifleme yöntemi” ile elde<br />

edilmektedir.<br />

Türbin performans hesabı, bireysel kademe özellikleri<br />

belirlendikten sonra, bu kademelerin eşleşmesi sonucu<br />

ortaya çıkmaktadır. Türbine ait tasarım noktası<br />

etkenleri, genelleştirilmiş kademe performans eğrileri<br />

ile birlikte, toplam türbinin performansını belirlemeye<br />

yetmekte ve türbin detay geometrisini bilinmesine<br />

gerek kalmamaktadır.<br />

II.KOMPRESÖR PERFORMANS HARİTASININ<br />

ÇIKARTILMASI<br />

Çok kademeli, sabit geometriye sahip eksenel akışlı<br />

kompresörler için kompresör performans haritası<br />

çıkarılmıştır. Bu harita, kompresörün tüm çalışma<br />

noktalarını kapsamakta ve sınırları değişken giriş<br />

koşulları tarafından etkilenmemektedir.<br />

Tüm kademeri kapsayan toplam kompresör haritası,<br />

düzeltilmiş basınç oranı, düzeltilmiş hız ve adiabatic<br />

verim cinsinden verilmekte tarif edilmekte ve tüm<br />

kademelerin üst üste yığılması ile elde edilmektedir.<br />

Buna karşın tek bir kademenin performansı büyük<br />

ölçüde kompresör veya gaz türbininin bağlandığı<br />

deney sehpalarından elde edilmekte ve ilgili şirkete ait<br />

ticari-gizli hüvviyetinde veri olarak saklanmaktadır.<br />

Bu açıdan tek bir kademenin performans haritasını da<br />

açık yayınlardan ve elde bulunan genel kompresör<br />

performans verilerinden çıkarmak gerekliliği<br />

doğmaktadır.<br />

Eksenel Kompresör Kademesinin Özellikleri:<br />

Tek bir eksenel kompresör kademe özellikleri<br />

genellikle aşağıdaki boyutsuz katsayılar ile temsil<br />

edilmektedir<br />

Akış katsayısı:<br />

φ = V a<br />

/ U<br />

γ −1<br />

C<br />

p<br />

⋅ t<br />

⎛<br />

1<br />

BOS<br />

1<br />

⎞<br />

⎜ γ − ⎟<br />

Basınç Oranı: ψ =<br />

⎝ ⎠<br />

2<br />

U<br />

C<br />

p<br />

⋅ ∆tS<br />

Toplam sıcaklık yükselişi: ζ =<br />

2<br />

U<br />

Verim: η = ψ / ζ<br />

S<br />

Burada eksenel hızı Va , ortalama yarı çapta teğetsel<br />

kanatçık hızı U , boyutsuz basınç katsayısı C<br />

p ,<br />

kademe giriş sıcaklığı t 1<br />

, kademe basınç oranı<br />

BO S<br />

ile gösterilmektedir.<br />

Katsayılar genellikle orta-çizgi koşullarında belirlenmektedir.<br />

Bu eğriler (Şekil 1-2)’de verilmiştir. Bu<br />

eğrilerde 3 nokta dikkate değerdir, bunlar boğum,<br />

akım kopma ve referans noktalarıdır.Boğum ve akım<br />

kopması, kademeye ait eğrilerin iki uç noktasını<br />

44

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

oluşturmakta ve bu sınırların önceden bilinmeleri ve<br />

veri olarak girilmeleri gerekmektedir. Eksenel<br />

kompresör kademe özellikleride daha çok 2 boyutlu<br />

kaskad verileri kullanılarak ön-kestirimde bulunmak<br />

mümkün olmaktadır.<br />

Genelleştirilmiş Kademe Özellikleri:<br />

Kademeye ait basınç yükseliş katsayısı ve verim<br />

eğrilerinin normalleştirilmesi ile Ψ/Ψ ref , φ/φ ref ve<br />

η S /η max arasında genelleştirilmiş bağlantılar<br />

bulunmaktadır. Referans değerleri, en yüksek verime<br />

sahip noktaya ait veri değerleri olarak Kabul<br />

edilmektedir. Buna göre, normalleştirilmiş sıcaklık<br />

yükseliş katsayısı elde edilmektedir.<br />

ψ / ψ<br />

ref<br />

ζ / ζ<br />

ref<br />

= (1)<br />

η / η<br />

S<br />

max<br />

Şekil 1-2 basınç yükselişini yayınlanmış verilerden<br />

derlenen şeklini yansıtmaktadır. Eğer, maksimum<br />

verime karşılık gelen referans noktasının Ψ ref ,φ ref ve<br />

η max değerleri bilinir veya kabul edillirse, kademeye<br />

ait diğer tüm noktaların Ψ, φ and η değerleri<br />

çıkarılabilir.<br />

Kademe İstifleme Yöntemi:<br />

Tümleşik kompresöre ait ve geniş hız ile kütle akım<br />

alanını kapsayan performans eğrileri, “kademelerin<br />

istifleme” metodu ile belirlenmektedir [1],[2],[4],[5].<br />

Yöntem aşağıda özetlenmiştir:<br />

1. İlk kademede kütle akım etken değeri hesaplanır:<br />

m&<br />

⋅ t1<br />

Q′<br />

1<br />

=<br />

A ⋅cosα<br />

⋅ p<br />

N1<br />

2. Kütle akım etkeni denkleminden<br />

γ + 1<br />

γ −1<br />

2 −<br />

( M ) 2( 1)<br />

γ<br />

′<br />

1<br />

=<br />

1<br />

1 −<br />

R<br />

M +<br />

γ<br />

2 1<br />

Q , Mach sayısı M 1<br />

çoklu tekrar yöntemi ile bulunur.<br />

V<br />

3. Mach sayısı tanımından<br />

1<br />

= M1<br />

× γR<br />

, V 1<br />

t1<br />

hesaplanır.<br />

4. Akım katsayısı Φ 1 aşağıdaki denklemden bulunur<br />

Va1<br />

V1<br />

⋅cosα1<br />

φ = =<br />

U1<br />

⎛ 2⋅π<br />

⋅ N ⎞<br />

⎜ ⎟ ⋅ rm<br />

1<br />

⎝ 60 ⎠<br />

Burada m& akış debisini, A N<br />

iç akış alanını,<br />

α kademe girişinde tasarım noktası akış açısını,<br />

M kademe giriş mach sayısını, γ spesifik ısı<br />

değerleri oranını, R gaz sabitini, N döngüsel hızı,<br />

rm ortalama yarı çapı ve V kademe girişindeki tüm<br />

hızı belirtmektedir.<br />

Kademe Özelliklerinin Bulunması<br />

Tek bir kademenin performansını hesaplamak için iki<br />

özellik eğrisine ihtiyaç duyulmaktadır. Örneğin,<br />

1<br />

1<br />

45<br />

bunlar basınç yükseliş eğrisi ve verim olabilir (Φ-Ψ ve<br />

Φ-ζ veya η. Kademeleri tümleştirmek için birbirlerine<br />

bindirmeden önce her kademenin özelliklerini taşıyan<br />

eğrilerin bilinmesi gerekir. Bu eğriler sayısal tarama<br />

yöntemi kullanılarak, elde edilir. Tüm kompresöre ait<br />

performans değerleri, kademe istifleme yöntemi<br />

kullanılarak bilinen bir çalışma eğrisi ile uyumlu<br />

olacak şekilde hesaplanmalıdır. Bu bağlamda gerekli<br />

veriler aşağıda sıralanmıştır:<br />

1. Kompresör tasarım (veya gaz yolu) geometrisi<br />

(yarı çap, akım alanı kesiti, stator çıkış açısı)<br />

2. Kompresör durgun hal çalışma verisi<br />

3. Genelleştirilmiş kademe özellikleri<br />

Kompresörün saptanmış döngüsel hız ve kütle akış<br />

değerlerinde, her kademe için belirli referans değerleri<br />

(η REF ,Φ REF ve Ψ REF ) varsayılarak sayısal arama<br />

yöntemine başlanılmaktadır. Daha sonra<br />

genelleştirilmiş kademe özeliklerini taşıyan eğriler<br />

kullanılarak her kademenin performans haritası<br />

çıkarılmaktadır. Bu haritalar kullanılarak denk gelen<br />

performans noktaların yardımı ile kademeler<br />

birbirlerine bindirilmekte ve tüm kompresöre ait<br />

basınç π ve sıcaklık yükseliş oranları ∆T/T<br />

bulunmaktadır. Eğer hesap edilen basınç π ve sıcaklık<br />

yükseliş ∆T/T oranları, kompresörün öngülen çalışma<br />

eğrisi ile uyumlu değilse, her kademe için varsayılan<br />

referans değerleri değiştirilmekte ve işlem<br />

tekrarlanmaktadır.<br />

III. TÜRBİN MODELİ GELİŞTİRİLMESİ<br />

Bu kısımda, tek tek türbin kademelerine ait verilerinin<br />

eşleşmesi ile meydana gelen ve tüm türbine ait olan<br />

harita oluşturma yöntemi anlatılmaktadır. Özetle;<br />

1. Tek kademe modellemesi: Bireysel türbin kademe<br />

performans özellikleri, tasarım noktası çalışma<br />

koşulu ve genelleştirilmiş kademe performans<br />

verileri ile tanımlanmaktadırlar.<br />

2. Kademelerin seri halde eşleşmeleri: Tüm türbine<br />

ait performans haritaları, bireysel türbin<br />

kademelerine ait özelliklerin seri halde eşleşmesi<br />

sonucu elde edilmektedir.<br />

Tek Kademe Modellemesi:<br />

Türbin tasarım nokta koşullarına bağlı olan<br />

genelleştirilmiş kademe performans değerleri<br />

kullanılarak tek kademede türbin performansını<br />

modellemek mümkündür.<br />

Hız: N / t01<br />

Basınç oranı: BO = p / p 01 02<br />

Kütle akım etkeni:<br />

Sıcaklık düşüş oranı:<br />

W ⋅ t01<br />

Q =<br />

p01<br />

t01<br />

− t<br />

∆t<br />

/ t =<br />

t<br />

01<br />

02

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Izentropik verim:<br />

∆t<br />

/ t<br />

⎡<br />

1 −<br />

⎢⎣<br />

BuradaW istasyondaki akış debisidir.<br />

η = − 1<br />

γ<br />

( 1/ BO) ⎤<br />

γ<br />

⎥ ⎦<br />

Şekil 4 normalize kütle akım fonksiyonunu Q/Q * ,<br />

göstermektedir ve her türbin kademesinin<br />

modellemesinde kullanılmaktadır. Q * boğum noktası<br />

kütle akım değeridir.<br />

Şekil 5, türbin kademesinin genelleştirilmiş verimi<br />

gösterilmektedir. Bu verim eğrileri, normalize edilmiş,<br />

bağlılaştıran ‘iş-hız’ etkeni [3] λ / λ tsr<br />

cinsinden<br />

çizilmiştir.<br />

( N / ∆t)<br />

( ∆t<br />

/ t)<br />

2 2 2<br />

( Kanatcıa _ Hıız)<br />

N N<br />

λ =<br />

≈ ≈ ≈<br />

(2)<br />

Türbin _ Spesifik _ İşi ∆h<br />

∆t<br />

Burada h istasyondaki havanın entalpi değeridir.<br />

Kademenin, tasarım noktası basınç oranı dışındaki<br />

verim değişimleri, sabit (PR S - 1)/ (PR S - 1) des çizgiler<br />

cinsinden tanımlanmaktadır.<br />

Bütün Bir Türbinin Tasarım Noktası<br />

Performansından Tek Bir Kademenin Tasarım<br />

Noktasının Belirlenmesi:<br />

Kademenin tasarım noktası performansının<br />

belirlenmesi, bireysel kademe performans haritalarının<br />

çıkarılması için şarttır. Yöntemi kısaca;<br />

1. Türbinin tasarım noktasındaki toplam<br />

sıcaklık düşüşü kademeler arasında pay<br />

edilir. Böylelikle, her kademenin tasarım<br />

noktası sıcaklık düşüşü belirlenir.<br />

2. Çoklu değişken arama yöntemi ile,<br />

kademenin sıcaklık düşüşüne karşılık gelen<br />

tasarım noktası verim ve basınç oranları<br />

bulunur.<br />

3. Her kademenin tasarım noktası alım katsayısı<br />

belirlenir.<br />

4. Her kademenin tasarım hızı belirlenir.<br />

Kademelere ait tasarım noktası perfromans etkenleri<br />

(parametreleri) bulunduktan sonra, bireysel<br />

kademelerin özellikleri belirlenir. Her kademenin iki<br />

özellik eğrisi ile temsil edilir. Bu eğriler kademelerin<br />

seri eşleşmesinde kullanılır.Bunlar:<br />

1. Kütle akış değeri: Q<br />

i<br />

= f ( BOi<br />

, N / ti<br />

)<br />

Şekil-3 de görülen eğriler kullanılarak<br />

bulunur.<br />

2. 2. Göreceli sıcaklık düşüş değeri:<br />

∆ t / t = f ( BOi , N / t i<br />

) Şekil-4 de<br />

görülen eğriler kullanılarak bulunur.<br />

Türbin Kademelerinin Seri Olarak Eşleşmesi<br />

Bireysel kademe özellikleri belirlendikten sonra, bu<br />

kademeler seri olarak eşleştirilerek tüm türbin haritası<br />

çıkarılır [1], [2], [6].<br />

2<br />

Türbin kademeleri arasındaki kütle akım korunumu,<br />

bir sonraki kademenin kabul edebileceği gaz akım<br />

kütlesinide belirlemektedir. Eşleşme yöntemi sondan<br />

başa doğru ilerlemektedir. Böylelikle son kademe<br />

özelliklerinden aşağıda anlatıldığı gibi<br />

başlanmaktadır:<br />

1. Tüm türbine ait düzeltilmiş bir hız değeri<br />

seçilir<br />

2. Bir basınç oranı seçilir<br />

3. Kademeye ait düzeltilmiş bir hız değeri kabul<br />

edilir.<br />

4. Tekrarda kullanılacak ilk Q i+1 ve ∆t/t i+1<br />

değerleri bulunur<br />

5. Bir sonraki kademenin kütle akım fonksiyonu<br />

Q’ i+1 , varsayılan kademe hızı N / ti<br />

için,<br />

kademe basınç oranı PR i cinsinden türetilir.<br />

6. Q’ i+1 değerine karşılık gelen kademe basınç<br />

değeri PR i bu fonksiyondan okunur.<br />

7. PR ve bir önceki kademenin N / ti<br />

hız<br />

değeri de varsayıldığı için, söz konusu bu<br />

kademeninde kütle akım Q i ve sıcaklık düşüş<br />

∆ t / değerleri bulunur.<br />

t i<br />

8. 5.ci ile 7.ci basamak arasında önerilen<br />

işlemler tüm türbin kademeleri sondan başa<br />

taranıncaya kadar yapılır.<br />

9. 3.cü işlemden başlayarak tüm işlemler,<br />

kademelerin birbirleri ile yeterli hız uyumu<br />

sağlayana kadar tekrar edilir.<br />

10. Tüm türbin akışının performans parametreleri<br />

bulunur. Bunlar aşşağıda belirtilmiştir.<br />

ve<br />

Q = Q 1<br />

(3)<br />

n<br />

BO<br />

1= 1<br />

= ∏ BO<br />

i<br />

(4)<br />

∆T ⎛ ∆t<br />

⎞ ⎛ ∆t<br />

⎞ ⎛ ∆ ⎞<br />

⋅ t (5)<br />

=<br />

⎜<br />

⎟ +<br />

⎜ ⎟<br />

⎜1<br />

−<br />

⎟ + ...<br />

T ⎝ t1<br />

⎠ ⎝ t2<br />

⎠ ⎝ t1<br />

⎠<br />

∆T / T<br />

(6)<br />

η =<br />

γ −1<br />

⎡<br />

1 − ( 1/ BO) ⎤<br />

⎢⎣<br />

γ<br />

⎥ ⎦<br />

IV. SONUÇLARIN TARTIŞILMASI<br />

Sonuçlar T56 turbo prop motoru için verilmiştir.<br />

Kompresör girdileri olarak şekil 1 ve 2 de bulunan<br />

sıcaklık, basınç ve verim değerlerinin akış debisi<br />

cinsinden genelleştirilmiş eğrileri bulunmaktadır.<br />

Türbin girdileri olarak ise şekil 3 ve 4’de bulunan ve<br />

boyutsuz basınç oranı cinsinden çizilmiş normalize<br />

edilmiş boyutsuz akım debileri eğrileri ile iş-hız<br />

değişeni cinsinden çizilen verim değerleri<br />

bulunmaktadır. Kompresör sonuçları ise şekil 5 ve 6<br />

‘da bulunan boyutsuz akım cinsinden çizilmiş basınç<br />

ve sıcaklık yükselişi verilmiştir. Sonuçlar referansta<br />

verilen sonuçlar ile tam uyumlu olduğu görülmektedir.<br />

Türbin sonuçları boyutsuz akım cinsinden verilen<br />

46

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

basınç ve sıcaklık düşüşü verilmiştir. Yine referansta<br />

verilen sonuçlarla karşılaştırıldığında tam uyum<br />

olduğu görülmektedir.<br />

V. SONUÇ<br />

Kompresör ve türbin performans haritaları T56<br />

türboprop motoru için elde edilmiştir. Boyutsuz akım<br />

debisi cinsinden verilen basınç ve sıcaklık değişimleri,<br />

kaynakçada verilen değerler ile tam uyumluluk<br />

göstermektedir.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] Computer Model of the T56 Turboprop Engine:<br />

Thermodynamic Analysis and System Design,<br />

GasTOPS Ltd., GTL-TR-19-22.1.1, 1984.<br />

[2] M. Arslanoğlu, Simulation of Axial Flow Aircraft<br />

Engines for Steady State Performance Prediction<br />

and Fault Diagnostics.<br />

[3] W.L. Stewart, Analytical Investigation of<br />

Multistage Turbine Efficiency Characteristics in<br />

Terms of Work and Speed Requirements, NACA<br />

RME57K22b, 1958.<br />

[4] A. Stone, Effects of Stage Characteristics and<br />

Matching an Axial Flow Compressor<br />

Performance, Trans. ASME, Vol. 80 pp.1273,<br />

1958.<br />

[5] H.B. Finger, J.F. Dugan, Analysis of Stage<br />

Matching and Off-design Performance of Multi-<br />

Stage Axial Flow Compressors, NACA RM<br />

E52D07, 1952.<br />

[6] H. Cogen, G.F.C. Rogers, H.I.H. Saravanamutto,<br />

Gas Turbine Theory, Longman Scientific and<br />

Technical Publications, 1987.<br />

Şekil 3. Genelleştirilmiş türbin kademesi akım<br />

karakteristik eğrileri.<br />

Şekil 1 ve 2. Genelleştirilmiş T56-A14 kompresör<br />

kademesi karakteistik eğrileri.<br />

Şekil 4. Genelleştirilmiş türbin kademesi verimlilikkorelasyon<br />

eğrileri.<br />

47

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Şekil 5. Öngörülen T56-A14 bütün kompresör basınç<br />

artış karakteristiği.<br />

Şekil 6. Öngörülen T56-A14 bütün kompresör<br />

sıcaklık artış karakteristiği.<br />

Şekil 7. Öngörülen T56-A14 Türbini bütün kütle akış<br />

karakteristiği.<br />

Şekil 8. Öngörülen T56-A14 Türbini bütün sıcaklık<br />

düşüş karakteristiği.<br />

Şekil 9. T56-A14 bütün kompresör basınç artış<br />

karakteristiği. Ref [1]<br />

Şekil 10. T56-A14 Türbini bütün kütle akış<br />

karakteristiği. Ref [1]<br />

48

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

ÇIRPAN KANAT KESİTLERİ İLE İTKİ ÜRETİMİNİN HESAPLANMASI<br />

VE DENEYSEL SONUÇLARLA KARŞILAŞTIRILMASI<br />

Mustafa KAYA 1 İsmail H. TUNCER 2<br />

e-posta: mkaya@ae.metu.edu.tr e-posta: tuncer@ae.metu.edu.tr<br />

1, 2<br />

Orta Doğu Teknik <strong>Üniversitesi</strong>, <strong>Havacılık</strong> ve Uzay Müh. Bölümü, 06531, Ankara<br />

ÖZET<br />

Bu çalışmada, çırpma hareketi sonucu itki üreten kanat<br />

kesitleri sayısal olarak incelenmiş ve deneysel çalışma<br />

ile karşılaştırılmıştır. Kanat kesitine, çırpma hareketi<br />

harmonik yunuslama ve dalma şeklinde verilmiştir.<br />

Çırpan kanat kesitleri üzerindeki zamana bağlı viskos<br />

akış alanları bir Navier-Stokes çözücü ile<br />

hesaplanmıştır. Hesaplamalar Parallel Virtual<br />

Machine (PVM) kitaplık rutinleri kullanılarak bir<br />

bilgisayar öbeğinde paralel olarak gerçekleştirilmiştir.<br />

Yapılan deneysel çalışmalarla eşleşmesi için, akış<br />

alanları laminar ve türbülanslı olarak düşük Reynolds<br />

sayılarında çözülmüş ve hesaplanan itki değerleri ile<br />

itki üretiminin verimi, deney sonuçlarıyla<br />

karşılaştırılmıştır. Yine, deneysel çalışmada Sayısal<br />

Parçacık Görüntü Hızölçeri (DPIV) kullanılarak elde<br />

edilen hız vektörleri de hesaplanan akış alanları ile<br />

karşılaştırılmıştır. Bazı çırpma durumları için<br />

hesaplanan itki ve verim değerleri deneysel veriler ile<br />

aynı eğilimi izlemesine rağmen kanat kesitinin gördüğü<br />

maksimum etkin hücum açısına bağlı olarak deneysel<br />

sonuçlarla farklılık göstermiştir.<br />

I. GİRİŞ<br />

Dünya üzerinde bir milyonu aşkın omurgalı ve böcek<br />

türünde çırpan kanatlar bulunmaktadır[1]. Küçük<br />

kuşların, böceklerin ve hatta birçok deniz canlısının<br />

binlerce yıldır çırpan kanatlar ile yüksek performanslı<br />

uçuş ve yüzme başarısı araştırmacıların ilgisini çekmiş<br />

ve doğada böylesine yaygın olarak kullanılan çırpan<br />

kanatlar derin bilimsel araştırmalara ihtiyaç duyan<br />

güncel bir konu haline gelmiştir. Özellikle, günümüzde<br />

birçok askerî ve sivil uygulamaların ilgi odağı olan<br />

mikro hava araçlarında (MHA) itki üretimi için çırpan<br />

kanatlar kullanılması düşüncesinin iyice yerleşmesi<br />

konu üzerindeki çalışmalara ivme kazandırmıştır.<br />

Aslında, çırpan kanatlar kullanılarak itki üretilmesi<br />

geçmişte üzerinde oldukça düşünülmüş bir konudur.<br />

Ama problemin içerdiği karmaşık yapı, araştırmacıların<br />

konu üzerindeki çalışmalarını uzun süre yavaşlatmış<br />

hatta engellemiştir. Bugünlere baktığımızda ise klasik<br />

itki tekniklerinin yetersiz kaldığı düşük Reynolds<br />

sayılı uçuş ve manevra ortamlarında MHA uçuşları için<br />

öngörülen aerodinamik performansı sağlayabilecek<br />

çırpan kanat tabanlı itki teknolojisi üzerine çok sayıda<br />

çalışma başladığı görülmektedir.<br />

49<br />

Şekil 1: Deney düzeneği (Anderson ve grubu [4])<br />

Konu ile ilgili yapılan son deneysel ve hesaplamalı<br />

çalışmalar, oluşan itkinin dalma ve yunuslama<br />

hareketlerinin genliğine, frekansına ve Reynolds<br />

sayısına nasıl bağlı olduğunu anlamaya yönelmiştir. Lai<br />

ve Platzer [2] ile Jones ve grubu [3] su tünelinde<br />

yaptıkları çırpan kanatlar etrafındaki akış görüntüleme<br />

deneyleri ile iz bölgesindeki akış özelliklerine bakarak<br />

itkinin nasıl oluştuğunu anlamaya çalışmıştır. Anderson<br />

ve grubu [4] yaptıkları deneyler ile, yunuslama ve<br />

dalma hareketleri arasındaki faz farkının, itki verimini<br />

arttırmada önemli bir rol oynadığını tespit etmiştir.<br />

Jones ve grubu [5] ile Platzer ve Jones [6] tarafından<br />

yapılan en son deneysel çalışmalar sonucunda üst üste<br />

çırpan iki kanat kesiti durumunun, bu iki kanat<br />

kesitinin çırpma hareketi arasındaki faz farkı 180°<br />

olduğunda elde edilen itkinin, tek kanat kesitinden elde<br />

edilen itkiden daha fazla, veriminin de daha yüksek<br />

olduğu gözlenmiştir. Nihayet, yaptıkları deneysel<br />

çalışmaların sonucunda Jones ve Platzer [7] üst üste<br />

çırpan iki kanat ile itkisi sağlanan bir radyo kontrollü<br />

mikro hava aracı geliştirerek deneme uçuşunu<br />

yapmışlardır(Şekil 1). Navier-Stokes hesaplamaları<br />

yaparak yürüttükleri sayısal çalışmalarda Tuncer [8-10]

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

ve Isogai [11], tek bir kanat kesitinin yaptığı<br />

yunuslama ve dalma hareketi sonucu oluşan itkinin<br />

akışdaki ayrılmadan ne şekilde etkilendiğini<br />

araştırmışlardır.<br />

Bu çalışmanın amacı değişik genlik ve frekanslarda<br />

yunuslama ve dalma hareketi yapan NACA0012 kanat<br />

kesitinden elde edilen itkiyi irdelemek ve sonuçları<br />

deneysel çalışmalar ile karşılaştırmaktır. Laminar ve<br />

türbülanslı akış çözümleri bilgisayar öbeğinde paralel<br />

olarak yapılır.<br />

II. METOT<br />

Bu çalışmada sıkıştırılabilir laminar ve türbülanslı<br />

akışların yapılı çözüm ağında incelenmesine olanak<br />

sağlayan bir Navier-Stokes çözücü kullanılmıştır.<br />

Yapılı çözüm ağı parçalara bölünerek akış çözümleri<br />

paralel olarak elde edilir (Şekil 2). Kanat kesitinin<br />

çırpma hareketi, kanat kesiti ve etrafındaki C-tipi ağ<br />

hareket ettirilerek sağlanır.<br />

Tampon Bölge 2<br />

Bölüm 2<br />

Tampon Bölge 1<br />

Bölüm 3<br />

Bölüm 1<br />

Şekil 2: Bölünen çözüm ağı<br />

Navier-Stokes Çözücü<br />

Çözüm ağının parçalanmış herbir bölümünde, iki<br />

boyutlu, ince-tabaka, Reynolds ortalamalı Navier-<br />

Stokes denklemleri yüksek korunumlu olarak çözülür.<br />

Ağlararası sınır noktalarında karşılıklı akış<br />

değişkenleri alışverişi yapılarak sınır koşulları<br />

sağlanır. Akı hesaplamaları akış yönü (upwind)<br />

metodu tabanlı üçüncü dereceli Osher akı farkı<br />

ayrıştırma yöntemi ile içsel zaman integrasyonu<br />

kullanılarak yapılır.<br />

Sınır Koşulları<br />

Kanat kesitinin yüzeyinde anlık akış hızları çırpma<br />

hareketinin belirlediği yerel yüzey hızına eşitlenerek<br />

kaymazlık sınır koşulu uygulanır. Dalma ( h ) ve<br />

yunuslama (α ) bileşimi olarak tanımlanan çırpma<br />

hareketi Denklem 1’de verilmiştir.<br />

h = −h 0<br />

cos( ωt)<br />

α = −α<br />

cos( ωt<br />

+ φ )<br />

0<br />

(1)<br />

Burada h0<br />

dalma genliği, α<br />

0<br />

yunuslama genliği,<br />

ω dairesel frekans, t zaman, φ dalma ile yunuslama<br />

hareketi arasındaki faz farkıdır. Serbest akım hızı U ∞<br />

,<br />

veter uzunluğu c ve indirgenmiş frekans k olmak<br />

üzere dairesel frekans ω = 2kU ∞<br />

/ c şeklinde<br />

tanımlanmıştır. Kanat kesitine yunuslama hareketi<br />

deneysel çalışmada tercih edildiği üzere hücum<br />

kenarından üçte bir veter uzaklıktan verilmiştir. Şekil 3<br />

iki örnek çırpma hareketini vermektedir.<br />

Faz farkı, φ = 0°<br />

Faz farkı, φ = 90°<br />

Şekil 3: Kanat kesitinin çırpma hareketi<br />

Kanat kesiti yüzeyindeki diğer sınır koşulları yoğunluk<br />

ve basınç gradyantlarının sıfıra eşitlenmesi ile sağlanır.<br />

Dış sınırlarda giren ve çıkan akış değişkenleri<br />

Riemann değişmezleri veya yansıtmayan sınır<br />

koşulları (non-recflecting boundary conditions [12])<br />

kullanılarak elde edilir. Şekil 2’de bir örneği görülen<br />

iki ağın üst üste bindiği tampon bölgelerde ise akış<br />

değişkenleri her bir zaman adımında komşu ağdan<br />

alınır.<br />

Paralel Hesaplama<br />

Akış çözümleri yönetici-işçi mantığına dayalı basit bir<br />

paralel işlem algoritması ile birden fazla işlemci<br />

kullanılarak elde edilir. İşlemciler arası iletişim PVM<br />

(Parallel Virtual Machine) mesaj gönderme kitaplık<br />

rutinleri ile sağlanır. Paralel hesaplamalar Linux<br />

işletim sistemi altında çift Pentium işlemcili<br />

bilgisayarlardan oluşan bir bilgisayar öbeğinde<br />

gerçekleştirilir.<br />

Parçacık İzleri<br />

Parçacık izleri çözüm alanı içerisinde parçacık<br />

hızlarının basit ama etkili integrasyonu ile elde edilir.<br />

İntegrasyon, çözücünün içinde zamana bağlı akış alanı<br />

hesaplaması yapılırken yürütülür. Kullanılan<br />

yöntemde, belli sayıdaki parçacık belli zaman<br />

aralıklarında akış alanında herhangi bir yerden salınır<br />

ve yerel hızla integrasyon zamanı boyunca ilerletilerek<br />

ulaştığı yeni konum çözüm alanında bulunur.<br />

III. SONUÇLAR<br />

Bu çalışmada çeşitli çırpma parametresi bileşimlerine<br />

göre harmonik yunuslama ve dalma hareketi yapan bir<br />

kanat kesitinden elde edilen itki ve itki verim değerleri<br />

incelenmiştir. Deneysel çalışmada yunuslama<br />

hareketini tanımlamak için indirgenmiş çırpma<br />

50

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

frekansı (k ) ve yunuslama genliği (<br />

) yerine firar<br />

kenarının yarım peryotta aldığı toplam yola ( )<br />

dayalı Strouhal sayısı ( St<br />

= ωATE<br />

/ 2π<br />

U ∞<br />

) ve kanat<br />

eff<br />

kesitinin gördüğü maksimum etkin hücum açısı ( α max<br />

)<br />

kullanılmıştır[4]. Bu çalışmada incelenen durumlar<br />

eff<br />

Tablo 1’de h0<br />

, StTE<br />

, α<br />

max<br />

ve φ ’a bağlı olarak<br />

verilmiştir. Tablo 2 incelenen durumlar için<br />

eff<br />

, α<br />

max<br />

– k , α<br />

0<br />

dönüşümünü vermektedir.<br />

St TE<br />

α 0<br />

TE<br />

/<br />

A TE<br />

Tablo 1: İncelenen durumlar<br />

Re h<br />

0<br />

St<br />

TE<br />

(aralık)<br />

eff<br />

α<br />

max<br />

(° φ (°)<br />

)<br />

1 40000 0.75 0.1 – 0.5 5.0 90.0<br />

2 40000 0.75 0.1 – 0.5 15.0 90.0<br />

3 40000 0.75 0.1 – 0.5 15.0 75.0<br />

4 40000 0.25 0.1 – 0.5 15.0 90.0<br />

5 1100 0.75 0.32 15.0 75.0<br />

eff<br />

Tablo 2: St TE<br />

, α<br />

max<br />

– k , α<br />

0<br />

dönüşümü<br />

St<br />

eff<br />

TE α<br />

max<br />

(° k<br />

(aralık) ) (aralık)<br />

α<br />

0<br />

(°)<br />

(aralık)<br />

1 0.1 – 0.5 5.0 0.2 – 1.0 12 – 51<br />

2 0.1 – 0.5 15.0 0.2 – 1.0 2 – 41<br />

3 0.1 – 0.5 15.0 0.2 – 1.0 2 – 41<br />

4 0.1 – 0.5 15.0 0.5 – 2.1 0 – 31<br />

5 0.32 15.0 0.68 30<br />

5 numaralı durum hariç, bütün çözümler laminar ve<br />

türbülanslı akış için yapılmıştır. Durum 5’de sadece<br />

laminar akış hesaplanmıştır. Kullanılan C-tipi çözüm<br />

ağı 133× 73 noktadan oluşur ve dış sınırı kanat kesiti<br />

yüzeyinden yaklaşık 10 veter uzaklıktadır.<br />

Kullanılan paralel çözüm yöntemi ile çözüm ağı 8<br />

parçaya bölündüğünde 5 çırpma peryodu için bir akış<br />

alanı hesaplama süresi yaklaşık olarak 40-50<br />

dakikadır. Çözüm ağı tek parça halinde bırakıldığında<br />

bu süre 5 saate yaklaşmaktadır. Görüldüğü üzere<br />

paralel işlemler ile hesaplamlarda 6-7 kat hızlanma<br />

elde edilmiştir.<br />

Düşük bir etkin hücum açısı,<br />

eff<br />

α<br />

max<br />

= 5. 0°<br />

, ve yüksek<br />

bir dalma genliği, h 0<br />

= 0.75 , durumunun incelendiği<br />

Durum 1 için elde edilen ortalama itki katsayıları ve<br />

itki verimleri indirgenmiş frekansa bağlı olarak Şekil<br />

4’te verilmektedir. Bu durumda yunuslama ve dalma<br />

hareketi arasındaki faz farkı 90° ’dir. Laminar ve<br />

türbülanslı akış çözümleri deneysel sonuçlar ile aynı<br />

eğilimi takip etmesine rağmen hesaplanan itki ve<br />

verim değerleri daha yüksektir. Ayrıca türbülanslı<br />

akışın daha yüksek itki verimine yol açtığı<br />

görülmektedir. Deneysel çalışmaya ek olarak itki<br />

üretimini incelemek için kullanılan panel metot ile de<br />

yüksek itki ve verim hesaplanmıştır[4]. Anderson ve<br />

grubu bu uyumsuzluğa düşük etkin hücum açısı<br />

değerlerinde rastlandığını belirtir[4]. Durum 1 için<br />

Navier-Stokes hesaplaması ile elde edilen akış alanları<br />

incelendiğinde kuvvetli akım ayrılmaları<br />

görülmemektedir. Dolayısıyla düşük etkin hücum<br />

açılarında hesaplanan itki ve verim değerlerinin deney<br />

sonuçlarından daha yüksek çıkması Navier-Stokes<br />

çözümlerinin akımda güçlü ayrılmalar öngörmemesi<br />

ile açıklanabilir. Devam eden çalışmalar bu<br />

uyumsuzluğun nedenini araştırmaktadır.<br />

Ortalama Itki Katsayisi, C t<br />

Ortalama Itki Katsayisi, C t<br />

0.6<br />

0.5<br />

0.4<br />

0.3<br />

0.2<br />

0.1<br />

1.6<br />

1.2<br />

0.8<br />

0.4<br />

M=0.1 Re=4×10 4 h =0.75 α eff 0 max =5o φ=90 o<br />

M=0.1 Re=4×10<br />

1<br />

4 h 0 =0.75 α eff<br />

max =5 o φ=90 o<br />

Türbülansli Akis<br />

Türbülansli Akis<br />

Laminar Akis<br />

Laminar Akis<br />

× Deneysel Veri [4]<br />

× Deneysel Veri [4]<br />

Panel Metot [4]<br />

0.8<br />

Panel Metot [4]<br />

0.6<br />

0.4<br />

× ×<br />

× × × × × × × × ×<br />

0<br />

0 0.3 0.6 0.9 1.2<br />

Indirgenmis Frekans, k<br />

Itki Üretiminin Verimi, η<br />

0.2<br />

× ×<br />

×<br />

× × ×<br />

0<br />

0 0.3 0.6 0.9 1.2<br />

Indirgenmis Frekans, k<br />

Şekil 4: Ortalama itki ve itki üretiminin verimi<br />

(Durum 1)<br />

M=0.1 Re=4×10 4 h =0.75 α eff 0 max =15o φ=90 o<br />

M=0.1 Re=4×10<br />

1<br />

4 h 0 =0.75 α eff<br />

max =15 o φ=90 o<br />

Türbülansli Akis<br />

Laminar Akis<br />

× Deneysel Veri [4]<br />

Panel Metot [4]<br />

0.8<br />

×<br />

×<br />

× × × ×<br />

× × ×<br />

× ×<br />

0.6<br />

×<br />

×<br />

×<br />

×<br />

×<br />

×<br />

×<br />

0<br />

0 0.3 0.6 0.9 1.2<br />

Indirgenmis Frekans, k<br />

×<br />

×<br />

Itki Üretiminin Verimi, η<br />

0.4<br />

0.2<br />

0<br />

0 0.3 0.6 0.9 1.2<br />

Indirgenmis Frekans, k<br />

×<br />

×<br />

Türbülansli Akis<br />

Laminar Akis<br />

Deneysel Veri [4]<br />

Panel Metot [4]<br />

Şekil 5: Ortalama itki ve itki üretiminin verimi<br />

(Durum 2)<br />

Şekil 6: Ortalama itki ve itki üretiminin verimi<br />

(Durum 3)<br />

Maksimum etkin hücum açısı<br />

eff<br />

α<br />

max<br />

= 15. 0°<br />

olduğunda<br />

elde edilen çırpma hareketi Durum 2’de verilmiştir.<br />

Şekil 5, bu durum için hesaplanan itki ve verim<br />

değerlerini göstermektedir. Durum 1’in tersine sayısal<br />

hesaplama ile daha düşük itki ve verim değerleri elde<br />

edilmiştir. Buna neden olarak yükselen etkin hücum<br />

açısı dolayısıyla Navier-Stokes çözümlerinde güçlü<br />

akım ayrılmalarının oluşması gösterilebilir. Sayısal<br />

değerler açısından Durum 2 ile Durum 1 arasındaki<br />

fark ise, itki katsayısının oldukça yüksek değerlere<br />

ulaşmasıdır. Bu beklenen sonuç etkin hücum açısının<br />

itki oluşumundaki önemini göz önüne sermektedir[13].<br />

51

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Ortalama Itki Katsayisi, C t<br />

M=0.1 Re=4×10<br />

1.5<br />

4 h =0.25 α eff 0 max =15o φ=90 o<br />

M=0.1 Re=4×10<br />

1<br />

4 h 0 =0.25 α eff<br />

max =15 o φ=90 o<br />

Türbülansli Akis<br />

Türbülansli Akis<br />

Laminar Akis<br />

Laminar Akis<br />

× Deneysel Veri [4]<br />

× Deneysel Veri [4]<br />

1.2<br />

Panel Metot [4]<br />

0.8<br />

Panel Metot [4]<br />

×<br />

×<br />

0.9<br />

0.6<br />

×<br />

×<br />

×<br />

×<br />

× ×<br />

0.6<br />

0.4<br />

×<br />

× ×<br />

×<br />

×<br />

×<br />

0.3<br />

× × × 0.2<br />

× × × × ×<br />

0<br />

0<br />

0 0.5 1 1.5 2 2.5<br />

0 0.5 1 1.5 2 2.5<br />

Indirgenmis Frekans, k<br />

Indirgenmis Frekans, k<br />

Şekil 7: Ortalama itki ve itki üretiminin verimi<br />

(Durum 4)<br />

Türbülansın itki verimi üzerindeki etkisi Şekil 5’de<br />

daha açık olarak görülmektedir.<br />

Durum 2’de incelenen çırpma hareketinin faz farkı<br />

φ = 75° olduğunda Durum 3 elde edilir. Bu durum<br />

için hesaplanan değerler Şekil 6’da verilmektedir.<br />

Şekil 5 ve Şekil 6 birlikte incelendiğinde Durum 2’de<br />

daha yüksek itki değerlerine ulaşıldığı, Durum 3’de ise<br />

itki veriminin daha yüksek olduğu görülmektedir.<br />

Yunuslama ve dalma hareketi arasındaki faz farkının<br />

itki verimini arttırmada önemli bir rol oynadığı daha<br />

önce yapılan çalışmalarda da gözlenmiştir[4, 13].<br />

Itki Üretiminin Verimi, η<br />

kenarı girdabı ile olan etkileşimi üç şekilde de çok açık<br />

görülmektedir.<br />

IV. DEĞERLENDİRMELER<br />

Bu çalışmada çırpan kanat kesitleri etrafındaki zamana<br />

bağlı laminar ve türbülanslı akışlar bilgisayar öbeğinde<br />

paralel olarak çözülmüş ve hesaplanan çözümler<br />

deneysel çalışma ile karşılaştırılmıştır. Çırpan kanat<br />

kesitinin gördüğü maksimum etkin hücum açısı düşük<br />

olduğunda kullanılan sayısal yöntem ile hesaplanan<br />

itki ve verim değerleri deneysel sonuçlara göre daha<br />

yüksek çıkmıştır. Etkin hücum açısı arttırıldığında ise<br />

sayısal olarak hesaplanan itki ve verim değerleri<br />

deneysel verilere göre daha düşük değerlerde<br />

kalmıştır. Bu uyumsuzluğa laminar ve türbülanslı akış<br />

çözümlerinde gözlenen akım ayrılmasının deneysel<br />

ortama göre düşük etkin hücum açılarında daha zayıf<br />

(yüksek itki ve verim), yüksek etkin hücum açılarında<br />

ise daha kuvvetli (düşük itki ve verim) olmasının yol<br />

açtığı düşünülmektedir. Konu üzerindeki çalışmalar<br />

devam etmektedir.<br />

Durum 4’te düşük bir dalma genlği, h 0<br />

= 0.25 ve<br />

yüksek bir maksimum etkin hücum açısı<br />

eff<br />

α<br />

max<br />

= 15. 0° bileşiminden oluşan çırpma hareketi<br />

incelenmiştir. Durum 2 ile arasındaki fark dalma<br />

genliğinin üçte bir daha düşük olmasıdır. Çözüm<br />

hesaplamalarının yapıldığı aralığı boyunca<br />

St TE<br />

maksimum etkin hücum açısının<br />

eff<br />

α<br />

max<br />

= 15. 0°<br />

’de<br />

sabitlenmesi için indirgemiş çırpma frekanslarının<br />

Durum 2’ye göre yaklaşık 2 kat daha yüksek olduğu<br />

Tablo 2’de görülmektedir. Çırpma frekansı artmasına<br />

rağmen itki ve itki verimi değerlerinde bir düşüş<br />

görülmektedir. İtki ve verimdeki bu azalmaya dalma<br />

genliğinin düşük bir değerde olması yol açmıştır[13].<br />

Sayısal olarak incelenen son durum olan Durum 5<br />

deneysel çalışmada Sayısal Parçacık Görüntü<br />

Hızölçeri (Digital Particle Image Velocimetry - DPIV)<br />

kullanılarak analiz edilmiştir[4]. Durum 5 için bu<br />

çalışmada da sayısal yöntem kullanarak akış alanı<br />

parçacık izleri ve hız vektörleri elde edilmiştir. Kanat<br />

kesitinin h = 0 dalma konumundan başlayarak yarım<br />

çırpma peryodu boyunca eşit zaman aralıklarında elde<br />

edilen parçacık izleri Şekil 8’de verilmiştir. Şekil 9<br />

deneysel çalışmada DPIV ile görüntülenen akış<br />

alanındaki parçacıkların hız vektörü grafiklerini<br />

vermektedir. Akış alanının görüntülenmesi Şekil 8’de<br />

olduğu gibi h = 0 dalma konumundan başlamış ve<br />

yarım peryot boyunca eşit zaman aralıklarında<br />

alınmıştır. Şekil 10 ise sayısal yöntem ile elde edilen<br />

akış alanı hız vektörlerini göstermektedir. Hücum<br />

kenarı girdabının oluşumu, gelişimi ve daha sonra firar<br />

Şekil 8: Sayısal çözüm ile akış alanı parçacık izleri<br />

(Durum 5)<br />

52

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Şekil 9: DPIV ile hız vektörleri (Durum 5)<br />

V. KAYNAKLAR<br />

[1] Shyy, W., Berg, M. And Ljungqvist, D., Flapping<br />

and flexible wings for biological and micro air<br />

vehicles, Prog. in Aero. Sci. 35, 1999, pp. 455-505.<br />

[2] Lai, J.C.S. and Platzer, M.F., The Jet<br />

Characteristics of a Plunging Airfoil, 36 th AIAA<br />

Aero. Sci. Meeting & Exh., Reno, NV, Jan. 1998.<br />

[3] Jones, K.D., Dohring, C.M., and Platzer, M.F., An<br />

Experimental and Computational Investigation Of<br />

the Knoller-Betz Effect, AIAA Journal Vol. 36,<br />

No.7, pp. 1240-1246, 1998.<br />

[4] Anderson, J.M., Streitlien, K.,Barrett, D.S. and<br />

Triantafyllou, M.S., Oscillating Foils of High<br />

Propulsive Efficiency, Journal of Fluid Mechanics,<br />

Vol. 360, 1998, pp.41-72.<br />

[5] Jones, K.D., Castro, B.M., Mahmoud, O., Pollard,<br />

S.J., Platzer, M.F., Neef, M.F., Gonet, K., and<br />

Hummel, D.A., A Collaborative Numerical and<br />

Experimental Investigation of Flapping-Wing<br />

Propulsion, AIAA Paper No. 2002-0706, 2002.<br />

[6] Platzer, M.F. and Jones, K.D., The Unsteady<br />

Aerodynamics of Flapping-Foil Propellers, 9th Int.<br />

Sym. on Unsteady Aerodynamics, Aeroacoustics<br />

and Aeroelasticity of Turbomachines, Lyon,<br />

France, September 4-8, 2000.<br />

Şekil 10: Sayısal çözüm ile hız vektörleri (Durum 5)<br />

[7] Jones, K.D. and Platzer, M.F. Experimental<br />

Investigation of the Aerodynamic Characteristics<br />

of Flapping-Wing Micro Air Vehicles, AIAA Paper<br />

No. 2003-0418, 2003.<br />

[8] Tuncer, I.H. and Platzer, M.F., Thrust Generation<br />

due to Airfoil Flapping, AIAA Journal, Vol. 34,<br />

No. 2, 1995, pp. 324-331.<br />

[9] Tuncer, I.H., A 2-D Unsteady Navier-Stokes<br />

Solution Method with Moving Overset Grids,<br />

AIAA Journal, Vol. 35, No. 3, 1997, pp. 471-476.<br />

[10] Tuncer, I.H., Parallel Computation of Multi-<br />

Passage Cascade Flows with Overset Grids,<br />

Parallel CFD Workshop, Istanbul, 1997.<br />

[11] Isogai, K., Shinmoto Y., Watanabe, Y., Effects of<br />

Dynamic Stall on Propulsive Efficiency and Thrust<br />

of a Flapping Airfoil, AIAA Journal, Vol. 37, No.<br />

10, pp. 1145-1151, 2000.<br />

[12] Giles, M.B., Nonreflecting Boundary Conditions<br />

for Euler Equation Calculations, AIAA Journal,<br />

Vol. 28, No. 12, pp. 2050-2058, 1990.<br />

[13] Kaya, M., Computation of Viscous Flows Over<br />

Flapping Airfoils and Parallel Optimization of<br />

Flapping Parameters, Msc. Thesis, METU, 2003.<br />

53

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

UÇAKLARDA PERVANE ÇEKME KUVVETİNİN YAPAY SİNİR<br />

AĞLARI KULLANILARAK BELİRLENMESİ<br />

Mehmet ERLER<br />

e-posta: erler@erciyes.edu.tr<br />

Haluk DEMİRTAŞ<br />

e-posta: demirtas@erciyes.edu.tr<br />

<strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong>, <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu, 38039, Kayseri<br />

ÖZET<br />

Bu çalışmada, uçaklarda pervane çekme kuvvetini (T)<br />

hesaplamak için yapay sinir ağları dayanan bir yöntem<br />

sunulmuştur. Yapay sinir ağlarını eğitmek için<br />

Levenberg-Marquardt algoritması kullanılmıştır.<br />

Çalışmada elde edilen sonuçların, literatürdeki<br />

sonuçlarla uyumluluk içinde olduğu görülmüştür.<br />

I.GİRİŞ<br />

Pervane, önündeki hava kütlesini, uçağın hareket<br />

yönüne zıt yönde hızlandırmasıyla, içten yanmalı veya<br />

türbinli bir motorun ürettiği mekanik enerjiyi, ileri<br />

doğru çekme kuvetine dönüştürür [1].<br />

Pervaneler, uçaklarda, türbin fanlarında, rüzgar<br />

türbinlerinde, rüzgar tünellerinde ve birçok alanda<br />

kullanılmaktadır. Çoğu zaman pervane dizaynı yapmak<br />

ve buna ait performans değerlerini elde etmek, kulanım<br />

yeri ve akım hızına bağlı olarak değişmektedir.<br />

Performans verilerini elde etmek ise seçilen<br />

profilin/profillerin pervane yarıçapı boyunca, kesit<br />

konum açılarına ve profillerin bu açılardaki<br />

aerodinamik özelliklerinin teorik, deneysel yada<br />

bilgisayar destekli olarak elde edilmesine bağlıdır.<br />

Literatürde, pervane performansı ile ilgili çok sayıda<br />

teorik, sayısal veya deneysel çalışmalar vardır [2-4].<br />

II. ÇEKME KUVVETİNİN BULUNMASI<br />

Şekil 1’de görüldüğü gibi, pervane palası üzerinde dr<br />

kalınlığında aldığımız parçada, çekme kuvveti (T) nin<br />

taşıma kuvveti (L), sürükleme kuvveti (D) , hucum<br />

açısı (α) ve bileşke hız (V r ) nin dönme düzlemi ile<br />

yaptığı açıya (φ ) bağlı olarak, çekme kuvveti<br />

dT = dLcos(φ + α i ) − dDsin(φ + α i ) (2)<br />

olarak yazılır [2].<br />

Pervane izindeki hız (Ve) taşıma katsayısı (C L ),<br />

sürükleme katsayısı (C D ) kesitin veteri (c) ve akışkanın<br />

yoğunluğu (ρ) olmak üzere taşıma ve sürükleme<br />

kuvveti<br />

Şekil 1. Blade elamanına etkiyen kuvvetler.<br />

1 2<br />

dL = ρVe<br />

cC Ldr<br />

2<br />

(3)<br />

1 2<br />

dD = ρVe<br />

cC Ddr<br />

2<br />

(1)<br />

olarak yazılır [2-3].<br />

İntegral momentum teoremi yardımı ile, serbest akım<br />

hızı (V 0 ) ve kütlesel debi ( • m ) olmak üzere çekme<br />

kuvveti<br />

olarak yazılır.<br />

T e − 0<br />

= m(V<br />

• V )<br />

(4)<br />

S disk alanı, disk üzerindeki akım hızı (V d ) olmak<br />

üzere<br />

•<br />

m = ρSV d<br />

(5)<br />

olarak yazılır [2-5].<br />

54

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Diğer taraftan integral momentum teorisi her ne kadar<br />

pervaneye ait genel bilgi veriyor olsa da blade<br />

elamanının şekli, kesit profilinin özellikleri gibi<br />

detayların akım alanında performans üzerindeki<br />

etkisinin bilinmesi lazım. Bunun için önce pervane<br />

katsayılarının bilinmesi lazım.<br />

III. PERVANE KATSAYILARI<br />

Bir pervanenin performansı, benzer bir model üzerinde<br />

gerçekleştirilen deneysel ölçmelerle tespit edilebilir.<br />

Bu durumda, modellerle yapılan bütün deneylerde<br />

olduğu gibi deney sonuçlarını tam boyuttaki gerçek<br />

hale aktaracak uygun bir geçiş sistemine ihtiyaç vardır.<br />

Pervane performansı ile ilgili olan, çekme katsayısı<br />

(C T) ve moment katsayısı (C Q ), güç katsayısı (C P ),<br />

ilerleme oranı (J)’ye ihtiyaç vardır. Burada K 1 sabit<br />

sayı olmak üzere, Re (Reynold sayısı), M (Mach<br />

sayısı) ve J (ilerleme oranı), çekme katsayısının bir<br />

fonksiyonudur [6] ve<br />

( Re M J)<br />

C T = K1<br />

f<br />

(6)<br />

olarak ifade edilir.<br />

V 0 (serbest akım hızı), n (pervanenin dönme sayısı) ve<br />

D (pervane çapı) olmak üzere J (ilerleme oranı)<br />

Şekil 2. Kullanılabilir Güç ile Hız arasındaki değişim<br />

[5].<br />

V0<br />

J = (7)<br />

nD<br />

Burada K 2 sabit sayı olmak üzere moment katsayısı<br />

Reynold sayısı, Mach sayısı ve ilerleme oranın bir<br />

fonksiyonudur<br />

( Re , M J)<br />

C Q = K 2f<br />

(8)<br />

Güç katsayısı,<br />

P<br />

C P = 2ππ Q =<br />

3 5<br />

ρn D<br />

(9)<br />

olarak ifade edilir.<br />

Bu durumda pervane verimi için de<br />

olarak yazılır.<br />

CT<br />

J CT<br />

η = J =<br />

(10)<br />

C 2π C<br />

Q<br />

P<br />

D (pervane çapı), n (devir sayısı), ρ (akışkanın<br />

yoğunluğu) ve C T (çekme katsayısı) olmak üzere,<br />

pervaneler için T (çekme kuvveti)<br />

Şekil 3. Clark-Y 5868-9 profili için çekme katsayısı,<br />

güç katsayısı ve ilerleme oranını değişimi [8].<br />

T<br />

2<br />

4<br />

T = C ρn D<br />

(11)<br />

olarak yazılır [1,5-7].<br />

55

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

görülmemiş olayları, önceki örneklerden çağrışım<br />

yaparak ilgili olaya çözümler üretebilme özelliği<br />

YSA’lardaki zeki davranışın da temelini teşkil eder<br />

[12]. Öğrenme süreci, istenilen amaca ulaşmak için<br />

YSA ağırlıklarının yenilenmesini sağlayan öğrenme<br />

algoritmalarını içerir.<br />

İleri beslemeli bir ağda nöronlar katmanlara<br />

ayrılmışlardır. İşaretler, giriş katmanından çıkış<br />

katmanına doğru tek yönlü bağlantılarla iletilir.<br />

Nöronlar bir katmandan diğer bir katmana bağlantı<br />

kurarlarken, aynı katman içerisinde bağlantıları<br />

bulunmaz.<br />

Şekil 4. Clark-Y 5868-9 profili için ilerleme oranı,<br />

Verim ve hız-güç katsayısının değişimi [8].<br />

Verilen örnek uygulamada 3 palli bir pervanede<br />

Clark-Y airfoili seçilmiştir [5]. 400 bhp gücünde motor<br />

2200 rpm devrinde dönen bir pervanenin oluşturduğu<br />

çekme kuvveti bulunacaktır.<br />

Şekil 2’den η=0,86 , Şekil 3 de 2200 rpm için sabit hız<br />

198 mph=290,4 ft/sec. olarak ve Şekil 3’den β=25 0 ve<br />

0,75R de maksimum verim için hız-güç katsayısı<br />

C S =1,75 buluruz. pervane çapı ise D= 7,76 ft. olarak<br />

bulunur. Şekil-4 den J=1,02 ilerleme oranı ve β=25 0<br />

için güç katsayısı C P =0,0670 olarak bulunur.<br />

Sabit hız analizi için, pervane palası boyunca alınan<br />

istasyonlarda kesit konum açıları, çekme katsayısı,<br />

ilerleme oranı ve çekme kuvveti değerleri aynı<br />

yöntemle hesapladığında tablodaki değerleri elde<br />

ederiz.<br />

II. YAPAY SİNİR AĞLARI<br />

Yapay Sinir Ağları (YSA), beynin fizyolojisinden<br />

yararlanılarak oluşturulan bilgi işleme modelleridir.<br />

Literatürde çok sayıda yapay sinir ağı modeli vardır<br />

[9-13]. Bazı bilim adamları, beynimizin güçlü<br />

düşünme, hatırlama ve problem çözme yeteneklerini<br />

bilgisayara aktarmaya çalışmışlardır. Bazı<br />

araştırmacılar ise, beynin fonksiyonlarını kısmen<br />

yerine getiren modelleri oluşturmaya çalışmışlardır<br />

[9-13].<br />

YSA’ların öğrenme özelliği, araştırmacıların dikkatini<br />

çeken en önemli özelliklerden birisidir. Çünkü<br />

herhangi bir olay hakkında girdi ve çıktılar arasındaki<br />

ilişkiyi, doğrusal olsun veya olmasın, elde bulunan<br />

mevcut örneklerden öğrenerek daha önce hiç<br />

YSA’nın hesaplama özelliklerini, paralel dağılmış<br />

yapısından, öğrenebilme ve genelleme yapma<br />

yeteneğinden aldığı söylenebilir. Genelleme, eğitim<br />

veya öğrenme süresince kullanılmayan girişler için de<br />

YSA’nın uygun tepkileri üretmesi olarak tanımlanır.<br />

Bu özellikleri ile YSA’lar karmaşık ve çözümlenmesi<br />

güç problemleri de çözebilme yeteneğine sahiptir.<br />

Nesne tanıma, işaret işleme, sistem tanımlama ve<br />

denetimi gibi birçok mühendislik alanında YSA’lar,<br />

aşağıda belirtilen özellikleri nedeniyle başarılı<br />

olmuşlardır [9-13].<br />

Doğrusal Olmama: YSA’nın temel işlem elemanı olan<br />

hücre doğrusal değildir. Dolayısıyla hücrelerin<br />

birleşmesinden meydana gelen YSA da doğrusal<br />

değildir ve bu özellik tüm ağa yayılmış durumdadır. Bu<br />

özelliği ile YSA, doğrusal olmayan karmaşık<br />

problemlere çözüm getirmektedir.<br />

Öğrenme: Aslında öğrenmeden kasıt, ilgili<br />

problemdeki girdi-çıktı ilişkisini en güzel tanımlayacak<br />

optimum ağırlıkların bulunmasıdır. Problemden alınan<br />

örneklerden faydalanılarak ilgili problemi kendisine<br />

uygulanan örneklerden öğrenmeye çalışır. Probleme<br />

farklı bir çözüm sağlar [11].<br />

Genelleme: YSA, ilgilendiği problemi öğrendikten<br />

sonra eğitim sırasında karşılaşmadığı test örnekleri için<br />

de belirtilen tepkiyi üretme kabiliyetine sahiptir.<br />

Örneğin, karakter tanıma amacıyla eğitilmiş bir YSA,<br />

bozuk karakter girişlerinde de doğru karakteri verirler.<br />

Nöral hesaplamada hafızalar birleşiktir. Yani eğitilmiş<br />

ağa girişin sadece bir kısmı verilse bile, ağ hafızadan<br />

bu girişe en yakınını seçerek tam bir giriş verisi<br />

alıyormuş gibi kabul eder ve buna uygun bir çıkış<br />

değeri üretir. Veri YSA’ya, eksik , bozuk veya daha<br />

önce hiç karşılaşmadığı şekilde verilse bile, ağ kabul<br />

edilebilir en uygun çıkışı üretecektir. Bu özellik ağın<br />

genelleştirme özelliğidir [11].<br />

Uyarlanabilirlik: YSA ağırlıkları, uygulanan probleme<br />

göre değiştirilir. Yani, belirli bir problemi çözmek<br />

amacıyla eğitilen YSA, problemdeki değişimlere göre<br />

tekrar eğitilebilir. Değişimler devamlı ise gerçek<br />

56

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

zamanda da eğitime devam edilebilir. Bu özelliği ile<br />

YSA, uyarlamalı örnek tanıma, işaret işleme, sistem<br />

tanımlama ve denetim gibi alanlarda etkin olarak<br />

kullanılır [11].<br />

Dağıtılmış birleşik hafıza: YSA’ların en önemli<br />

özelliklerinden biri de bilgiyi depolamalarıdır. Nöral<br />

hesaplamalarda bilgi ağırlıklar üzerine dağıtılmıştır.<br />

Bağlantıların ağırlıkları nöral ağın hafıza birimidir. Bu<br />

ağırlıklar ağın o andaki sahip olduğu bilgiyi veya<br />

uygulanan örneklerden öğrenmiş olduğu davranışı<br />

verir. Bu bilgiler, ağdaki birçok ağırlıklar üzerine<br />

(hafıza birimine) dağıtılır. Eğitilmiş ağa, eğitimde<br />

kullanılmamış herhangi farklı bir giriş uygulanırsa ağ<br />

daha önceki girişlerden öğrenmiş olduğu davranış<br />

doğrultusunda beklenen çıkışa uygun bir çıkış değeri<br />

üretebilecektir. YSA’ya uygulanan veri eksik,<br />

gürültülü veya daha önce hiç karşılaşmamış olsa bile,<br />

ağ kabul edilebilir en uygun çıkışı üretecektir. Bu<br />

özelliğe, genelleştirme özelliği denir [11].<br />

Hata toleransı: YSA’lar, çok sayıda işlemci<br />

elemanların bağlantısı paralel dağılmış bir yapıya<br />

sahiptir ve ağın sahip olduğu bilgi, ağdaki tüm<br />

bağlantılara dağılmıştır. Giriş data setinde<br />

bulunabilecek herhangi bir gürültü, bütün ağırlıklar<br />

üzerine dağıtıldığından dolayı, gürültü etkisi tolere<br />

edilebilir. Geleneksel yöntemlere göre hatayı tolere<br />

etme yetenekleri daha fazladır [11].<br />

Paralel işlem yapma: YSA’lar, paralel yapısı nedeniyle<br />

büyük ölçekli entegre devre (VLSI) teknolojisi ile<br />

gerçeklenebilir. Bu özellik, YSA’nın hızlı bilgi işleme<br />

yeteneğini ve örnek tanıma, işaret işleme, sistem<br />

kimliklendirme ve denetim gibi gerçek zaman<br />

uygulamalarında kullanımını artırır [11].<br />

Çok katlı perseptronlar (ÇKP) [14], bir çok alana<br />

uygulanmış olan bir ağ tipidir. ÇKP’leri öğretmede bir<br />

çok algoritma kullanılabilir. Genel bir ÇKP-YSA<br />

modeli, Şekil 5’de gösterilmiştir. YSA üç kattan<br />

oluşmuştur ve ara katta iki saklı tabaka mevcuttur.<br />

Giriş katındaki nöronlar tampon gibi davranırlar ve x i<br />

giriţ sinyalini ara kattaki nöronlara dağıtırlar. Ara<br />

kattaki her bir nöron j’nin çıkışı, kendine gelen bütün<br />

giriş sinyalleri x i ’leri takibeden bağlantı ağırlıkları w ji<br />

ile çarpımlarının toplanması ile elde edilir. Elde edilen<br />

bu toplam, y j ‘nin toplam bir fonksiyonu olarak<br />

hesaplanabilir ve<br />

y<br />

i<br />

= f∑<br />

w<br />

jixi<br />

(12)<br />

şeklinde ifade edilebilir. Burada f basit bir eşik<br />

fonksiyonu, bir sigmoid, hiperbolik tanjant (HT) veya<br />

radial tabanlı bir fonksiyon olabilir. Diğer katlardaki<br />

nöronların çıkışları da aynı şekilde hesaplanır.<br />

Bu çalışmada, ÇKP’ye giriş olarak ilerleme oranı J,<br />

çekme katsayısı C T , basınç katsayısı C P , ve kesit<br />

konum açısı β verildiğinde, çıkışta istenilen pervane<br />

çekme kuvveti T elde edilir. Burada ÇKP’ler, pervane<br />

çekme kuvvetini modelleme işlevini yerine<br />

getirmektedirler.<br />

Girişler<br />

Giriş<br />

Çıkış<br />

Tabakası Orta (Hidden) Tabaka Tabakası<br />

Şekil 5. Bir ÇKP-YSA modeli<br />

Çıkış<br />

III. ÇKP ÖĞRENME ALGORİTMALARI<br />

Literatürde [14], bir çok ÇKP öğrenme algoritması<br />

bulunmaktadır. Bu çalışmada, danışmanlı bir öğretme<br />

olan Bu çalışmada, ÇKP'ler danışmanlı öğrenme<br />

algoritmalarından birisi olan Levenberg-Marquardt<br />

(LM) algoritması ile eğitilmişlerdir [15]. Şekil 5’de<br />

gösterildiği gibi temel bir ÇKP, üç ana kattan oluşur:<br />

Giriş katı, çıkış katı ve gizli kat. Uygulamaya göre giriş,<br />

çıkış ve ara katmandaki nöron sayıları değişebileceği<br />

gibi, ara katman sayısı da uygulamaya göre<br />

değişebilmektedir.<br />

YSA yapıları birçok öğrenme algoritmalarıyla<br />

eğitilebilir. Bu çalışmada hızlı olması ve yüksek<br />

performans sağlaması açısından LM algoritması<br />

kullanılmıştır [10].<br />

Bir öğrenme algoritması olan Levenberg-Marquardt<br />

(LM) [15] ise Newton algoritmasının değişik bir<br />

uyarlamasıdır. Yaklaşım oranı hızlıdır ve eğitim kısa<br />

sürmektedir. Diğer taraftan daha fazla işlem yapmakta<br />

ve daha fazla hafıza gerektirmektedir. LM algoritması,<br />

her bir iterasyon adımında parabolik yaklaşımla hata<br />

yüzeyine yaklaşmakta ve paraboloidin minimumu<br />

adım için çözümü oluşturmaktadır. Basit fonksiyon<br />

yaklaşımı, Taylor serisinin ilk terimiyle şöyledir;<br />

1<br />

F(w +<br />

2<br />

T<br />

T<br />

k+ 1)<br />

= F(w k + ∆w) + g k ∆w k ∆ k Aw k (3)<br />

2<br />

bu ifadede g = ∆E<br />

eğimdir ve A = ∆ ise global hata<br />

E’nin Hessian’ıdır. Hata yayınımında ağırlıklar;<br />

w k + 1 = w k + αg<br />

(14)<br />

formülü ile hesaplanır. Levenberg-Marquardt’ta<br />

Hessian A k Jacobianların çarpımıyla yaklaşılır.<br />

t<br />

A ≈ 2J J<br />

(15)<br />

57

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

ve eğim aşağıdaki formülle hesaplanır;<br />

t<br />

g ≈ 2J e<br />

(16)<br />

Formüldeki e çıkış vektörüdür. Jacobian’dan Hessian’ı<br />

hesaplamak kolaydır. Genellikle Jacobian daha az<br />

hafıza gerektirir.<br />

T −1<br />

T<br />

w k+ 1 = w k − (2J k J k ) 2J k e<br />

(17)<br />

veya<br />

T −1<br />

T<br />

w k+ 1 = w k − (J k J k ) J k e<br />

(18)<br />

Güvenli yaklaşım için Levenberg-Marquardt<br />

µparametresini kullanır.<br />

−1<br />

w = w − (J J µI) J e (19)<br />

T<br />

k + 1 k k k +<br />

Burada, µ parametresi hesaplama süresince otomatik<br />

olarak güncellenmekte ve böylece iyi yaklaşım elde<br />

edilmektedir. LM algoritmasının çok hızlı olmasının<br />

nedeni de budur. Bu algoritmanın en büyük dezavantajı<br />

çok fazla hafıza gerektirmesidir [15].<br />

IV. YSA İLE UÇAKLARDA PERVANE ÇEKME<br />

KUVVETİNİN BELİRLENMESİ<br />

Bu çalışmada, ÇKP’ye giriş olarak ilerleme oranı J,<br />

çekme katsayısı C T , basınç katsayısı C P , ve kesit<br />

konum açısı β verildiğinde, çıkışta istenilen pervane<br />

çekme kuvveti T elde edilir. Burada, pervane çekme<br />

kuvveti, YSA ile hesaplanmıştır.<br />

YSA’yı eğitmek için gerekli olan datalar [8]’dan elde<br />

edilmiştir. Şekil 6, pervane çekme kuvvetini<br />

hesaplamak için kullanılan YSA modelini<br />

göstermektedir. Pervane çekme kuvveti için 4 giriş<br />

kullanılmıştır. İki adet gizli kat vardır ve bu katlarda 6<br />

ve 3 işlemci eleman kullanılmıştır. YSA modeli, LM ile<br />

eğitilmiştir. Hedef çıkış ile gerçek çıkış arasındaki<br />

farklara göre, ağırlıkların yeniden yapılandırılması<br />

sağlanmıştır. Yeniden yapılanma işlemi, her bir giriş<br />

setinin, ağlara göre her defasında uygulanmasından<br />

sonra yapılır. Tüm YSA’larda ara katlarda aktivasyon<br />

fonksiyonu olarak HT kullanılmıştır. Öğrenme,<br />

kullanılan kritere göre tatmin edici sonuçların elde<br />

edilmesine (mesela hedef hatanın belirlenen eşik<br />

seviyesinin altına düşmesi) veya belirlenen maksimum<br />

epoch (veya iterasyon) sayısına kadar devam eder.<br />

J<br />

C<br />

C<br />

P<br />

β<br />

T<br />

YSA<br />

MODELİ<br />

Şekil 6. Pervane kuvvetinin hesabında kullanılan YSA<br />

modeli.<br />

T<br />

k<br />

ÇEKME<br />

KUVVETİ<br />

T<br />

Şekil 8 ve Şekil 9 grafikleri, sırasıyla YSA’dan elde<br />

edilen eğitim ve test sonuçlarını göstermektedir.<br />

YSA’lar kullanılarak pervane çekme kuvvetinin daha<br />

basit şekilde ve daha kısa sürede hesaplanması<br />

gerçekleştirilmiştir. YSA’ları eğitmede, 127 veriden<br />

oluşan eğitim seti kullanılmıştır. YSA’yı test etmek<br />

için ise 34 veriden oluşan test seti kullanılmıştır. YSA<br />

için maksimum epoch sayısı 2000 olarak seçilmiştir.<br />

Pervane çekme kuvveti için eğitme ve test sonucunda<br />

sırasıyla 28.9221 ve 20.0590 mutlak hata değerleri elde<br />

edilmiştir. Toplam mutlak hata değeri ise 48.9811<br />

olmuştur. Şekil 8 ve 9’daki eğitim ve test değerleri ile<br />

YSA sonuçlarını birlikte gösteren grafikler, literatürde<br />

bulunan grafikler ile çok iyi bir uyumluluk içindedir.<br />

Tablo 1 ise eğitimde kullanılmayan farklı kesit konum<br />

açısı değerleri için verilen ve elde edilen YSA<br />

sonuçlarını göstermektedir. Şekil 10 ise . Tablo 1’deki<br />

Test verileri ile YSA sonuçlarını göstermektedir. YSA<br />

bu girişlere de çok iyi karşılık vermiştir. Bu çok iyi<br />

uyumluluk, pervane çekme kuvvetinin<br />

hesaplanmasında, yapay sinir ağlarının<br />

kullanılabileceğini göstermektedir.<br />

V. SONUÇLAR<br />

Bu çalışmada, pervane çekme kuvvetinin hesaplanması,<br />

yapay sinir ağları kullanılarak yapılmıştır. Yapay sinir<br />

ağlarının eğitilmesinde LM algoritması kullanılmıştır.<br />

YSA kullanılarak elde edilen sonuçların, literatürdeki<br />

mevcut deneysel sonuçlarla çok iyi bir uyumluluk<br />

içinde olduğu görülmüştür. Bu çalışmada sunulan YSA<br />

modeli, karmaşık matematiksel fonksiyonlara ve<br />

hesaplamalara ihtiyaç duymamaktadır. Pervane çekme<br />

kuvvetini doğru bir şekilde verebilen bu YSA-CAD<br />

modeli, uçak ve havacılık mühendisliği için çok<br />

kullanışlıdır. Bu model kullanılarak, pervane çekme<br />

kuvveti, fazla bilgiye ihtiyaç duymaksızın doğru bir<br />

şekilde hesaplanabilmiştir. Gerçek zamanda hesaplama<br />

süresi çok kısadır (milisaniyeler seviyesinde). Sonuç<br />

olarak, bu YSA modelinin, uçak ve havacılık<br />

mühendisliğinin CAD uygulamalarında geniş bir<br />

şekilde uygulama alanı bulması beklenebilir.<br />

Tablo 1. Eğitimde kullanılmayan açı değerlerine<br />

karşılık YSA sonuçları.<br />

YSA-T T (Ilb) J C T C P β (°)<br />

1368.5 1368 0.3 0.118 0.067 17.0<br />

1229.5 1230 0.4 0.106 0.067 17.5<br />

1101.9 1102 0.5 0.095 0.067 18.3<br />

997.4 997 0.6 0.086 0.067 19.4<br />

892.9 893 0.7 0.077 0.067 20.5<br />

812.2 812 0.8 0.070 0.067 21.0<br />

741.2 742 0.9 0.064 0.067 23.2<br />

672.8 672 1.0 0.058 0.067 24.6<br />

661 661 1.02 0.057 0.067 25.0<br />

58

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

VI. KAYNAKLAR<br />

[1] Yükselen, M.A., Aerodinamik-II ders notları,<br />

Hava Harp <strong>Okulu</strong>, 1996.<br />

[2] http://web.mit.edu/16.unified/www/SPRING/<br />

propulsion/UnifiedPropulsion7/UnifiedPropulsio<br />

n7.htm<br />

[3] Eastman N. J., Characterestic of propeller section<br />

tested in the variable density wind tunnel,<br />

N.A.C.A.T.R.259, 1927<br />

[4] Paxton, C, Gryn, P, Hines, E, Perez, U., and Zha,<br />

G.C., High Efficiency Forward Swept, Propellers<br />

at Low Speed, University of Miami, Coral Gables,<br />

FL AIAA, 1069, 2003.<br />

[5] Wilbur, C. And Nelson, N., Airplane Propeller<br />

Principles, 1944.<br />

[6] Khan, A.,M., Daniel, O. Dayal, A. V and Vogel, J.<br />

M., Effects of Bend–Twist Coupling on<br />

CompositePropeller Performance, Mechanics of<br />

Composite Materials and Structures, 7:383–401,<br />

2000.<br />

[7] Weick, F. E., Aircraft propeller Desing,<br />

Mcgraw-Hill Book Company, Inc . 1930.<br />

[8] The Aerodynamic Characteristics Of Full-Scale<br />

Propellers Having 2, 3 And 4 Blades Of Clark Y<br />

And R.A.F. 6 Airfoil Sections, Naca Tech. Rept.<br />

640.<br />

[9] M. L. Minsky and S. A. Papert, Perceptron,<br />

Expanded Edition, Cambridge, MA: MIT Press,<br />

London, UK, 1988.<br />

[10] A. Maren, C. Harston and R. Pap, Handbook of<br />

Neural Computing Applications, ISBN<br />

0-12-471260-6, Academic Press, London, UK,<br />

1990.<br />

[11] P. S. Simpson, Artificial Neural Networks, A<br />

Foundation, Paradigm, Applications and<br />

Implementation, Pergamon Press., 1990.<br />

[12] J.M. Zurada, Introduction to Artificial Neural<br />

Networks, West Publishing Company, 1992.<br />

[13] S. Haykin, Neural Networks, A Comprehensive<br />

Foundation, Macmillan College Publishing Comp.<br />

Inc., 1994.<br />

[14] D. E. Rumelhart and J. L. McClelland, Parallel<br />

Distributed Processing, Vol. 1, The MIT Press,<br />

Cambridge, 1986.<br />

[15] M. Hagan, M. B. Menhaj, Training Feedforward<br />

Networks with the Marquardt Algorithm, IEEE<br />

Transactions on Neural Networks, Vol 5., No 6,<br />

November 1994.<br />

Şekil 7. Öğrenme-hata grafiği.<br />

59

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Şekil 8. Eğitim ve test verileri ile YSA sonuçları grafiği.<br />

Şekil 9. Test verileri ile YSA sonuçları grafiği.<br />

60

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Şekil 10. Tablo 1’deki Test verileri ile YSA sonuçları grafiği<br />

61

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

TÜBİTAK-SAGE’DE GELİŞTİRİLEN SAYISAL AKIŞKANLAR<br />

MEKANİĞİ YETENEKLERİ<br />

L.Oktay GÖNÇ 1 Dr. Mehmet Ali AK 1<br />

e-posta: lgonc@sage.tubitak.gov.tr e-posta: maliak@sage.tubitak.gov.tr<br />

Prof. Dr. İsmail H. TUNCER 2 Osman BAŞOĞLU 1<br />

e-posta: tuncer@ae.metu.edu.tr<br />

e-posta: obasog@sage.tubitak.gov.tr<br />

Bülent SÜMER 1 Tülay IŞIK 1<br />

e-posta: bsumer@sage.tubitak.gov.tr e-posta: tisik@sage.tubitak.gov.tr<br />

1<br />

TÜBİTAK-SAGE, P.K. 16 Mamak, 06261, Ankara, Türkiye<br />

2<br />

Orta Doğu Teknik <strong>Üniversitesi</strong>, <strong>Havacılık</strong> ve Uzay Mühendisliği Bölümü, İnönü Blv., 06531, Ankara, Türkiye<br />

ÖZET<br />

Son yıllarda TÜBİTAK-SAGE’de Sayısal Akışkanlar<br />

Mekaniği (SAM) alanında gereksinimi duyulan akış<br />

çözücü yazılımları geliştirme çalışmalara ağırlık<br />

verilmeye başlanmıştır Bu kapsamda yüksek çözüm<br />

kapasitesine sahip bir paralel işlemleme altyapısı<br />

oluşturulmuş, 3-Boyutlu paralel Euler çözücüsü<br />

geliştirilmşitir. Bu çözücüye görsel kullanıcı arayüzü<br />

hazırlanmıştır. Kalite güvence kapsamında deneme<br />

değerlendirme çalışmaları yapılmıştır. Bu bildiride<br />

geliştirilen akış çözücünün yetenekleri, deneysel ve<br />

ticari yazılımların sonuçları ile karşılaştırmalı olarak<br />

verilmektedir.<br />

I. GİRİŞ<br />

TÜBİTAK-SAGE’de Sayısal Akışkanlar Mekaniği<br />

(SAM) konusundaki çalışmalar yüksek lisans ve<br />

doktora çalışmaları kapsamında devam etmektedir. Bu<br />

çalışmalar sonucu geliştirilen yazılımlar, TÜBİTAK-<br />

SAGE’nin başarıyla tamamladığı orta ve uzun<br />

menzilli topçu roketi geliştirme projelerinde ön ve<br />

detaylı tasarım aracı olarak kullanılmıştır.<br />

SAM yazılımları açısından TÜBİTAK-SAGE’nin<br />

ticari yazılımlara bağımlılığın azaltılması amacıyla<br />

1998 yılında yazılım geliştirme çalışmalarına ağırlık<br />

verilmeye başlanmıştır. 1998-2002 yılları arasında<br />

proje çalışmaları kişisel akademik çalışmalar<br />

paralelinde yürütülmüştür. Bu dönemde kapsamlı<br />

kaynak taraması gerçekleştirilmiş, açık kaynaklardan<br />

elde edilmiş iki ve üç boyutlu çeşitli SAM yazılımları<br />

incelenmiş ve böyle bir yazılım geliştirilmesi için<br />

gerekli olan bilgi birikimi sağlanmıştır. Bu dönem<br />

sonunda TÜBİTAK-SAGE’nin kendi geliştirdiği iki<br />

ve üç boyutlu SAM çözücüleri elde edilmiştir.<br />

Üç boyutlu akış çözücüsü, SET-3D, karmaşık cisimler<br />

çevresindeki veya içerisindeki akışları<br />

çözümleyebilen, düzensiz çözüm ağında hücre<br />

merkezli sonlu hacim yöntemini, zamanda açık<br />

ve/veya kapalı (explicit / implicit) ilerleme<br />

yöntemlerini ve uzayda Roe’nun rüzgar yönüne dayalı<br />

(upwind) akı (flux) hesaplama yöntemini kullanan,<br />

ikinci derece-doğru yüksek çözünürlüklü bir Euler<br />

çözücüsüdür. [1,2,3,4]<br />

Çözücü için gerekli olan üç boyutlu düzensiz çözüm<br />

ağı çeşitli ticari yazılımlar (Mechanical Desktop,<br />

ANSYS, CFD-GEOM) kullanılarak elde edilmekte ve<br />

bir ön işlemleme yazılımı ile SET-3D’ye uygun hale<br />

getirilmektedir.<br />

TÜBİTAK-SAGE’nin halihazırda elinde bulunan<br />

projelerde çözülmesi gereken problemlerin<br />

boyutlarının büyümesi, SET-3D yazılımının büyük<br />

çözüm alanlarında hızlı çözümlemeler yapabilme<br />

yeteneğine sahip olması gerektiği gerçeğini ortaya<br />

koymuştur. Bu amaçla SET-3D yazılımına paralel<br />

işlemleme yeteneğinin kazandırılması için ODTÜ<br />

<strong>Havacılık</strong> ve Uzay Mühendisliği bölümü ile ortak bir<br />

çalışma içerisine girilmiştir. Bu çalışmalar sonucu<br />

SET-3D yazılımı paralel işlemleme yeteneğine sahip<br />

duruma getirilmiştir. Açık kaynaklardan elde edilen<br />

METIS [5] düzensiz çözüm ağı parçalama programı<br />

ve Linux işletim sisteminin PVM paralel işlemleme<br />

kütüphaneleri SET-3D yazılımına başarıyla<br />

uygulanmış ve çözümleme hızında bilgisayar sayısına<br />

göre doğrusala yakın bir hız artışı sağlanmıştır.<br />

II. YAZILIM GELİŞTİRME ÇALIMALARINDA<br />

KALİTE GÜVENCE<br />

TÜBİTAK-SAGE genelinde Ocak 2002’de başlatılan<br />

çalışmalar sonucunda Yazılım Geliştirme Süreçleri<br />

IEEE 12207 standardı [6] dikkate alınarak<br />

tanımlanmış ve Haziran 2002 tarihinde kurum<br />

süreçleri oluşturulmuştur.<br />

SET-3D proje çalışmalarının, yazılım geliştirme<br />

çalışmaları belirli bir olgunluğa ulaştıktan sonra, Ocak<br />

62

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

2003 tarihinde yazılım nitelik güvence kapsamında<br />

tanımlanmasına karar verilmiş ve bu amaçla Yazılım<br />

Geliştirme Planı oluşturulmuştur.<br />

Böylelikle TÜBİTAK-SAGE’de ilk defa bu proje<br />

kapsamında “artımlı model- incremantal model” bir<br />

yazılım projesinde uygulamaya konmuştur. Bu amaçla<br />

iki adet döngü öngörülmüş ve Yazılım Geliştirme<br />

Planı’nda tanımlanmıştır. İlk döngüde, Ocak 2003<br />

tarihine kadar geliştirilen kodun gereksinim tanımları<br />

Yazılım Şartnamesi ile belgelenmiş ve gözden<br />

geçirilmiştir. Yazılım Deneme Değerlendirme<br />

Planı’nda verilen deneme tanımlarına göre ilk<br />

denemeler yapılmış, uygunsuzluklar/değişiklikler<br />

kayıt altına alınmış ve görüşülmüştür. Düzeltme<br />

işlemlerini izleyen doğrulama denemeleri sonrasında<br />

SET-3D 1.0 no’lu sürümü yayınlanmış ve kullanıma<br />

sunulmuştur. İkinci döngüde, ele alınacak<br />

gereksinimlerin kapsamı genişletilmiş ve Yazılım<br />

Şartnamesi güncellenmiştir. Yeni gereksinimler<br />

kodlanmış ve deneme tanımları oluşturulmuştur.<br />

Projenin 2004 yılında Yazılım Tasarım ve Kodlama<br />

aşamalarının ürünlerinin de doğrulamaya alınması<br />

öngörülmektdir.<br />

Kalite süreci ile ilgili çalışmalar 2003 yılı içerisinde<br />

yapılan ISO-9001-2000 denetimlerinden başarıyla<br />

geçmiştir. Böylece kalitesi ve doğruluğu onaylanan<br />

SET-3D yazılımı artık TÜBİTAK-SAGE bünyesinde<br />

gerçekleştirilen dış kaynaklı projelerde<br />

kullanılabilmektedir.<br />

III. SET-3D GÖRSEL KULLANICI ARAYÜZÜ<br />

SET-3D yazılımının kullanımını kolaylaştırmak ve<br />

yaygınlaştırmak için kullanıcı dostu bir arayüz<br />

tasarlanmıştır. Windows tabanlı SET-3D Arayüz<br />

Yazılımı DELPHI programlama dili kullanılarak<br />

geliştirilmiştir. Bu arayüz sayesinde SAM konusunda<br />

deneyimsiz yeni kullanıcılar SET-3D yazılımın<br />

çalışması için gerekli girdi dosyasını<br />

hazırlayabilmekte, Sayısal İşlemleme Merkezi ana<br />

sunucu bilgisayarına, dahili bilgisayar ağındaki<br />

herhangi bir bilgisayardan bağlanarak paralel<br />

işlemleme yapacağı bilgisayarları seçebilmekte ve<br />

yazılımı çalıştırabilmektedir. Ayrıca çözüm<br />

sonuçlarını grafiksel ve gerçek zamanlı olarak<br />

görebilmekte ve yazılımın çalışmasına müdahele<br />

edebilmektedir. Şekil 1’de SET-3D yazılımının görsel<br />

kullanıcı arayüzü programından bir ekran görüntüsü<br />

sunulmuştur.<br />

IV. PARALEL İŞLEMLEME ALTYAPISI<br />

SET-3D akış çözücüsü ve diğer ticari yazılımların<br />

paralel ortamda çalıştırılabilmesi için TÜBİTAK-<br />

SAGE bünyesinde bir paralel işlemleme merkezi<br />

kurulmuştur. TÜBİTAK-SAGE’nin Türk Silahlı<br />

Kuvvetleri için başlattığı projeler, bu konudaki<br />

çalışmaların hızlandırılmasında büyük etken olmuştur.<br />

Başlangıçta iki adet iş istasyonu ile başlayan<br />

yatırımlar 2003 yılı sonu itibariyle 4 adet iş istasyonu,<br />

32 adet paralel işlemleme bilgisayarı ve 1 adet HP-<br />

RX-2600 Itanium II tabanlı kümeleme sunucusundan<br />

(13 işlemci) oluşan Sayısal İşlemleme Merkezi<br />

oluşturulması ile devam etmiştir ve etmektedir<br />

(Tablo1, Şekil 2).<br />

Şekil 1. SET-3D Arayüz Yazılımı Sonuç<br />

Görüntüleme Ekranı<br />

Şekil 2. TÜBİTAK-SAGE Sayısal İşlemleme Merkezi<br />

İş İstasyonu Bilgisayarları<br />

Tablo 1. TÜBİTAK-SAGE Sayısal İşlemleme<br />

Merkezi Özellikleri<br />

Tip Adet İşlemci RAM<br />

Ana Sunucu 1 Dual XEON 2.4 Ghz 4 Gb<br />

İş İstasyonu 3 Pent. IV 1.8 – 2.0 Ghz 1 Gb<br />

Paralel İşlemci 32 Pent. IV 1.8 – 2.4 Hz 512 Mb<br />

HP-RX-2600 13 Itanium II 1.3 Ghz 2 Gb<br />

V. SET-3D YAZILIMI DENEME<br />

DEĞERLENDİRME ÇALIŞMALARI<br />

Kalite çalışmaları sırasında yapılan deneme<br />

değerlendirmelerde SET-3D Euler çözücüsü ve arayüz<br />

programı fonksiyon ve başarım testlerine tabi<br />

tutulmuştur. Başarım testlerinde, deneysel verisi<br />

bulunan iki adet muhimmat etrafındaki dış akış<br />

63

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

incelenmiştir. Aşağıda bu testlerde kullanılan modeller<br />

ve elde edilen sonuçlar sunulmuştur.<br />

Model -1:<br />

Deneme değerlendirme çalışmalarında kullanılan<br />

birinci model küt burunlu, dört adet kuyruk<br />

kanatçığına sahip, ses geçiş hızlarında statik ve<br />

dinamik aerodinamik verileri bulunan bir modeldir<br />

(Şekil 3) [7].<br />

Deneysel ölçümlerde mühimmat tabanında ölçüm<br />

alınamadığı için taban basınç değerleri atmosferik<br />

olarak alınmıştır [7]. Deneysel verilerle karşılaştırma<br />

yapabilmek için SET-3D çözümlemelerinde de taban<br />

basınç değeri atmosferik olarak değiştirilmiştir.<br />

Çözüm ağı ANSYS paket programı ile üretilmiştir<br />

(Şekil 4). Düzensiz çözüm ağında 210,237 düğüm<br />

noktası ve 1,208,298 tetrahedron eleman<br />

bulunmaktadır. Tablo 2’de verilen akış şartlarında<br />

çözümlemeler gerçekleştirilmiştir.<br />

ile karşılaştırmalı olarak sunulmuştur. CFD-<br />

FASTRAN çözümlemeleri düzenli çözüm ağında<br />

1.derece-doğru olarak gerçekleştirilirken, SET-3D<br />

yazılımı ile düzensiz çözüm ağında hem 1. hem de 2.<br />

derece-doğru olarak çözümleme yapılmıştır.<br />

Sonuçlar genel olarak incelendiğinde aerodinamik<br />

katsayıların hücum açısına göre değişim eğrilerinin<br />

deneysel verilerle uyumlu olduğu görülmektedir.<br />

Özellikle düşük hücum açılarında (α < 10°)<br />

sonuçların bir Euler çözücüden beklendiği üzere<br />

deneysel verilerle tam bir uyum içinde olduğu<br />

gözlenmektedir. Ses geçiş hızları dışında özellikle 2.<br />

derece-doğru çözümlemeler her hücum açısı<br />

değerinde deneysel verilere çok yakın sonuçlar<br />

vermektedir. SET-3D 2. derece-doğru<br />

çözümlemelerinin her koşulda hem SET-3D hem de<br />

CFD-FASTRAN 1.derece-doğru çözümlemelerine<br />

göre deneysel verilere daha yakın sonuçlar verdiği<br />

gözlenmektedir.<br />

Ses geçiş ve düşük sesaltı hızlarında ise Euler bir<br />

çözücüden beklenen bir sapma söz konusudur. Viskoz<br />

sürtünme kuvvetlerinin etkin olduğu ses geçiş hızı<br />

bölgelerinde bu sapma beklenmektedir. Bu sapma<br />

CFD-FASTRAN sonuçlarında da daha belirgin bir<br />

biçimde gözlenmektedir.<br />

Sesüstü hızlarda ise bütün çözümler deneysel verilerle<br />

hem rakamsal olarak hem de davranış olarak uyum<br />

içerisindedir.<br />

Şekil 3. Model-1 Geometrisi ve Kullanılan Eksen<br />

Takımları<br />

Şekil 4. Model-1 Yüzey Üzeri Düzensiz Çözüm Ağı<br />

Tablo 2. Model-1 için Çözüm Matrisi<br />

Mach Sayısı (M)<br />

Hücum Açısı (α)<br />

0.7, 0.9, 1.2 0°,5°,10°,17°,24°<br />

Şekil 5, Şekil 6 ve Şekil 7’de sırasıyla sürükleme<br />

(drag) kuvveti katsayısının, kaldırma (lift) kuvveti<br />

katsayısının ve yunuslama (pitching) momenti<br />

katsayısının değişik Mach sayılarında hücum açısına<br />

göre değişimleri deneysel verilerle ve CFD-<br />

FASTRAN isimli ticari bir yazılımın Euler sonuçları<br />

64<br />

Model -2:<br />

Deneme değerlendirme çalışmalarında kullanılan<br />

ikinci model sivri burunlu, kuyruk kanatçıkların yanı<br />

sıra ön kontrol kanatçıklarına da sahip, sesüstü<br />

hızlarda statik aerodinamik verileri bulunan Sparrow<br />

mühimmatıdır (Şekil-8 ) [8]. Bu modelin deneysel<br />

verilerinde de mühimmat tabanında basınç ölçümü<br />

alınmamıştır [8]. Tabanda atmosferik basınç<br />

alınmasının etkilerini değerlendirmek için SET-3D ve<br />

CFD-FASTRAN çözümlerinde taban basınç değerleri<br />

atmosferik basınç ile değiştirilmemiştir.<br />

Kullanılan düzensiz çözüm ağında 214,630 düğüm<br />

noktası ve 1,238,305 tetrahedron eleman<br />

bulunmaktadır. Yüzey üzeri çözüm ağı detayı Şekil<br />

9’de verilmiştir. Tablo 3’te verilen akış şartlarında<br />

çözümlemeler gerçekleştirilmiştir.<br />

Şekil 10, Şekil 11 ve Şekil 12’de sırasıyla eksenel<br />

kuvvet katsayısının, normal kuvvet katsayısının ve<br />

yunuslama momenti katsayısının değişik Mach<br />

sayılarında hücum açısına göre değişimleri deneysel<br />

verilerle ve M=1.5 için CFD-FASTRAN Euler<br />

sonuçları ile karşılaştırmalı olarak sunulmuştur.<br />

Sonuçlar genel olarak incelendiğinde aerodinamik<br />

katsayıların hücum açısına göre değişim eğrilerinin<br />

özellikle düşük hücum açılarında (α < 10°) deneysel<br />

verilerle aynı yönde davranış gösterdiği ve özellikle<br />

normal kuvvet ve yunuslama momenti katsayılarının<br />

deneysel verilere çok yakın olduğu görülmektedir.

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

M = 0.7<br />

M = 0.9<br />

M = 1.2<br />

2.00<br />

2.50<br />

2.50<br />

1.50<br />

2.00<br />

2.00<br />

1.50<br />

1.50<br />

CD<br />

1.00<br />

CD<br />

CD<br />

1.00<br />

1.00<br />

0.50<br />

0.50<br />

0.50<br />

Deneysel<br />

Deneysel<br />

Deneysel<br />

SET-3D 1.Derece<br />

SET-3D 1.Derece<br />

SET-3D 1.Derece<br />

SET-3D 2.Derece<br />

SET-3D 2.Derece<br />

SET-3D 2.Derece<br />

CFD-FASTRAN 1.Derece<br />

0.00<br />

0.00<br />

CFD-FASTRAN 1.Derece<br />

0.00<br />

CFD-FASTRAN 1.Derece<br />

20.00 25.00<br />

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00<br />

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00<br />

0.00 5.00 10.00 15.00<br />

α [°]<br />

α [°]<br />

α [°]<br />

Şekil 5. Model-1 Sürükleme Kuvveti Katsayısının Hücum Açısına Göre Değişimi<br />

M = 0.7<br />

M = 0.9<br />

M = 1.2<br />

4.00<br />

5.00<br />

4.00<br />

3.00<br />

4.00<br />

3.00<br />

3.00<br />

CL<br />

2.00<br />

CL<br />

CL<br />

2.00<br />

2.00<br />

1.00<br />

1.00<br />

1.00<br />

Deneysel<br />

Deneysel<br />

Deneysel<br />

SET-3D 1.Derece<br />

SET-3D 1.Derece<br />

SET-3D 1.Derece<br />

SET-3D 2.Derece<br />

SET-3D 2.Derece<br />

SET-3D 2.Derece<br />

CFD-FASTRAN 1.Derece<br />

CFD-FASTRAN 1.Derece<br />

0.00<br />

0.00<br />

CFD-FASTRAN 1.Derece<br />

0.00<br />

0.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00<br />

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00<br />

5.00 10.00 15.00 20.00 25.00<br />

α [°]<br />

α [°]<br />

α [°]<br />

Şekil 6. Model-1 Kaldırma Kuvveti Katsayısının Hücum Açısına Göre Değişimi<br />

2.00<br />

M = 0.7<br />

Deneysel<br />

SET-3D 1.Derece<br />

SET-3D 2.Derece<br />

CFD-FASTRAN 1.Derece<br />

1.00<br />

M = 0.9<br />

Deneysel<br />

SET-3D 1.Derece<br />

SET-3D 2.Derece<br />

CFD-FASTRAN 1.Derece<br />

1.00<br />

M = 1.2<br />

Deneysel<br />

SET-3D 1.Derece<br />

SET-3D 2.Derece<br />

CFD-FASTRAN 1.Derece<br />

0.00<br />

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00<br />

-1.00<br />

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00<br />

-1.00<br />

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00<br />

Cm<br />

Cm<br />

Cm<br />

-2.00<br />

-3.00<br />

-3.00<br />

-4.00<br />

-5.00<br />

-5.00<br />

α [°]<br />

α [°]<br />

α [°]<br />

Şekil 7. Model-1 Yunuslama Momenti Katsayısının Hücum Açısına Göre Değişimi<br />

Tablo 3. Model-1 için Çözüm Matrisi<br />

Mach Sayısı (M) Hücum Açısı (α)<br />

1.5, 2.35, 3.95 0°,5°,10°,15°,20°,30°,40°<br />

Şekil 8. Model-2 Geometrisi ve Kullanılan Eksen<br />

Takımları<br />

Fakat özellikle eksenel kuvvet katsayısında deneysel<br />

verilerden düşük katsayı değerleri elde edilmiştir. Bu<br />

farklılıkların sebebinin yukarıdaki paragrafta<br />

belirtildiği gibi mühimmat tabanında basınç<br />

düzeltmesi yapılmamasından kaynaklandığı<br />

değerlendirilmektedir. Bir önceki modelde olduğu gibi<br />

SET-3D 2.derece-doğru çözümlemeleri özellikle<br />

M=1.5 için 1.derece-doğru çözümlemelere göre<br />

deneysel verilerle daha uyumludur. Ayrıca SET-3D ve<br />

CFD-FASTRAN 1.derece-doğru sonuçlarının<br />

birbiriyle uyumlu olduğu gözlenmektedir.<br />

VI. SONUÇ<br />

Deneme değerlendirme çalışmalarında elde edilen<br />

sonuçlar SET-3D yazılımının bir Euler çözücüsü<br />

olarak özellikle düşük hücum açılarında oldukça<br />

başarılı olduğunu göstermektedir.<br />

Şekil 9. Model-2 Yüzey Üzeri Düzensiz Çözüm Ağı<br />

Mühimmat tabanında oluşan karmaşık akışın bir Euler<br />

çözücü ile etkin bir şekilde modellenebilmesi için<br />

çözüm ağı çözünürlüğünün arttırılması gerektiği bu<br />

65

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

M = 1.5<br />

M = 2.35<br />

M = 3.95<br />

1.40<br />

1.20<br />

Deneysel<br />

SET-3D 1.Derece<br />

SET-3D 2.Derece<br />

CFD-FASTRAN 1.Derece<br />

1.40<br />

1.20<br />

Deneysel<br />

SET-3D 1.Derece<br />

SET-3D 2.Derece<br />

1.40<br />

1.20<br />

Deneysel<br />

SET-3D 1.Derece<br />

SET-3D 2.Derece<br />

1.00<br />

1.00<br />

1.00<br />

CA<br />

0.80<br />

CA<br />

0.80<br />

CA<br />

0.80<br />

0.60<br />

0.60<br />

0.60<br />

0.40<br />

0.40<br />

0.40<br />

0.20<br />

0.20<br />

0.20<br />

0.00<br />

0.00<br />

0.00<br />

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45<br />

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45<br />

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45<br />

α [°]<br />

α [°]<br />

α [°]<br />

Şekil 10. Model-2 Eksenel Kuvvet Katsayısının Hücum Açısına Göre Değişimi<br />

M = 1.5<br />

M = 2.35<br />

M = 3.95<br />

40<br />

40<br />

40<br />

35<br />

35<br />

35<br />

30<br />

30<br />

30<br />

25<br />

25<br />

25<br />

CL<br />

20<br />

CL<br />

20<br />

CL<br />

20<br />

15<br />

15<br />

15<br />

10<br />

10<br />

10<br />

Deneysel<br />

Deneysel<br />

Deneysel<br />

5<br />

SET-3D 1.Derece<br />

5<br />

5<br />

SET-3D 1.Derece<br />

SET-3D 1.Derece<br />

SET-3D 2.Derece<br />

SET-3D 2.Derece<br />

SET-3D 2.Derece<br />

0<br />

CFD-FASTRAN 1.Derece<br />

0<br />

0<br />

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45<br />

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45<br />

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45<br />

α [°]<br />

α [°]<br />

α [°]<br />

Şekil 11. Model-2 Normal Kuvvet Katsayısının Hücum Açısına Göre Değişimi<br />

M = 1.5<br />

M = 2.35<br />

M = 3.95<br />

1.00<br />

1.00<br />

1.00<br />

0.50<br />

Deneysel<br />

SET-3D 1.Derece<br />

SET-3D 2.Derece<br />

CFD-FASTRAN 1.Derece<br />

0.50<br />

Deneysel<br />

SET-3D 1.Derece<br />

SET-3D 2.Derece<br />

0.50<br />

Deneysel<br />

SET-3D 1.Derece<br />

SET-3D 2.Derece<br />

0.00<br />

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45<br />

0.00<br />

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45<br />

0.00<br />

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45<br />

Cm<br />

-0.50<br />

Cm<br />

-0.50<br />

Cm<br />

-0.50<br />

-1.00<br />

-1.00<br />

-1.00<br />

-1.50<br />

-1.50<br />

-1.50<br />

-2.00<br />

-2.00<br />

-2.00<br />

α [°]<br />

α [°]<br />

α [°]<br />

Şekil 12. Model-2 Yunuslama Momenti Katsayısının Hücum Açısına Göre Değişimi<br />

testler sonucu ortaya çıkmıştır. Çözücünün düşük<br />

sesaltı hızlarda da istenilen başarıyı sağlaması için<br />

viskoz, türbülanslı akış ve alçak ses altı hızlarda önşart<br />

(low Mach number pre-conditioning)<br />

modellerinin SET-3D yazılımına kazandırılması<br />

gerekmektedir.<br />

Elde edilen sonuçlar hem TÜBİTAK-SAGE’nin SAM<br />

ihtiyaçlarını karşılayabilen, hem de diğer endüstriyel<br />

kuruluşlara hizmet verebilecek yüksek nitelikli bir<br />

SAM yazılımı ve altyapısı elde edildiğini<br />

göstermektedir.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] P.L. Roe, Approximate Riemann Solvers,<br />

Parameter Vectors and Difference Schemes,<br />

Journal of Computational Physics, Vol. 43, pp.<br />

357-372, 1981.<br />

[2] P.L. Roe, Discrete Models for the Numerical<br />

Analysis of Time-Dependent Multidimensional<br />

Gas Dynamics, Journal of Computational Physics,<br />

Vol. 63, pp. 458-476, 1986.<br />

[3] N.T. Frink, P. Parikh, S. Pirzadeh, A Fast Upwind<br />

Solver for the Euler Equations on Three-<br />

Dimensional Unstructured Meshes, AIAA Paper<br />

91-0102, 1991.<br />

[4] N.T. Frink, Upwind Scheme for Solving the Euler<br />

Equations on Unstructured Tetrahedral Meshes,<br />

AIAA Journal , Vol. 30, No. 1, January 1992.<br />

[5] G. Karypis, V. Kumar, A Software Package for<br />

Partitioning Unstructured Graphs, Partitioning<br />

Meshes, and Computing Fill-Reducing Orderings<br />

of Sparse Matrices- Version 4.0, University of<br />

Minnesota, Department of Computer Science /<br />

Army HPC Research Center Minneapolis, MN<br />

55455, 1998.<br />

[6] IEEE/EIA 12207.0-1996 IEEE/EIA Standard<br />

Industry Implementation of International Standard<br />

ISO/IEC12207:1995 and (ISO/IEC 12207)<br />

Standard for Information Technology - Software<br />

life cycle processes -<br />

[7] NASA Technical Memorandum 74058 –<br />

Transonic Static and Dynamic Stability<br />

Characteristics of a Finned Projectile<br />

Configuration<br />

[8] NASA Technical Paper 1078 – Supersonic<br />

Aerodynamic Characteristics of A Sparrow III<br />

Type Missile Model With Wind Controls and<br />

Comparison With Existing Tail-Control Results<br />

66

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

ISI TRANSFERİNİN SINIR TABAKA KARARLILIĞI VE GEÇİŞ<br />

ÜZERİNDEKİ ETKİSİ<br />

Ebru SARIGÖL * , Kerim YAPICI + , Kıvanç ÜLKER * ,<br />

Senem ATALAYER * , Serkan ÖZGEN *<br />

eposta: esarigol@ae.metu.edu.tr, e130214@metu.edu.tr, kulker@ae.metu.edu.tr, satalayer@ae.metu.edu.tr, sozgen@ae.metu.edu.tr<br />

* Orta Doğu Teknik <strong>Üniversitesi</strong>, <strong>Havacılık</strong> ve Uzay Mühendisliği Bölümü, 06531, Ankara.<br />

+ Orta Doğu Teknik <strong>Üniversitesi</strong>, Kimya Mühendisliği Bölümü, 06531, Ankara.<br />

ÖZET<br />

Isı transferinin sınır tabaka kararlılığı üzerindeki<br />

etkisi düz levha üzerinde duvardan ısıtmaya maruz<br />

akış için incelenmiştir. Doğrusal kararlılık teorisi<br />

kullanılarak değişik akışkanlar için kritik ve geçiş<br />

Reynolds sayıları hesaplanmıştır. Asıl akış için düz<br />

levha üzerinde momentum ve enerji denklemleri,<br />

bozuntusal akış için ise iki boyutlu Navier-Stokes<br />

denklemlerinden yola çıkılarak elde edilen<br />

kararlılık denklemleri kullanılmıştır. Değişen<br />

sıcaklık farklarının kritik ve geçiş Reynolds sayısı<br />

üzerindeki etkisi analiz edilmiş, sonuçlar<br />

literatürde bulunan analitik, sayısal ve deneysel<br />

çalışmaların verileriyle karşılaştırılmıştır.<br />

I.GİRİŞ<br />

Laminer akımdan türbülanslı akışa geçiş problemini<br />

anlamak üzere daha önce yapılan çalışmaların bir<br />

çoğu türbülans üzerinde yoğunlaşmaktansa ilk<br />

akışın neden laminer kalmadığını araştırmışlardır.<br />

Schubauer ve Skramstad’ın [1] deneysel<br />

çalışmalarından elde edilen sonuçları büyük ölçüde<br />

tekrarlayarak kendini kanıtlayan doğrusal kararlılık<br />

teorisini kullanarak birçok araştırmacı değişik<br />

geometri ve akış rejimleri için analizler<br />

yapmışlardır.<br />

Bu çalışmada işlenen konunun önemi, uçak<br />

kanatlarında kullanılan ısıtmalı buz çözücü<br />

ekipmanlar ve ısı eşanjörleri gibi pratik<br />

uygulamalarla doğrudan ilgili olmasından<br />

kaynaklanmaktadır.<br />

Sınır tabakasındaki geçiş problemi öncelikle NACA<br />

tarafından desteklenmiş olan bir çok deneysel<br />

araştırma projesinin de konusu olmuştur [1,2].<br />

Örneğin Liepmann ve Fila [2] havanınkinden<br />

yüksek yüzey sıcaklığının kararlılık ve geçişe olan<br />

etkisini araştırmışlar ve yüzey sıcaklığı arttıkça<br />

kararsızlık ve geçişin hızlandığını bulmuşlardır.<br />

Hauptmann’ın çalışması [3] ısı transferi hızını<br />

kararsızlık noktasıyla ilişkilendiren cebirsel bir<br />

bağıntının bulunmuş olması açısından dikkate<br />

değerdir. Düşük ve orta ısı transferi hızlarını inceleyen<br />

Hauptmann, bozuntu metodunu kullanarak (perturbation<br />

method) duvar sıcaklığının artmasının su akışlarının<br />

kararlılığını olumlu, hava akışlarının kararlılığını ise<br />

olumsuz yönde etkilediğini bulmuştur.<br />

Wazzan, Okamura ve Smith [4] sayısal çalışmalarında<br />

benzer bir durumu incelemişler, genişletilmiş Orr-<br />

Sommerfeld denklemini çözerek değişik duvar<br />

sıcaklıkları için düz levha üzerindeki su akışının doğrusal<br />

kararlılık analizini yapmışlardır. Artan yüzey sıcaklığının<br />

su akımının kararlılığını genel olarak arttırdığını<br />

saptamışlar ve değişik yüzey sıcaklıkları için 520 ila<br />

16000 arasında değişen kritik Reynolds sayıları<br />

bulmuşlardır (deplasman kalınlığına bağlı olarak).<br />

Herwig ve Schäfer [5] ise küçük sıcaklık ve basınç<br />

değişimlerinin akışkanların fiziksel özelliklere olan<br />

etkisini inceleyen genel bir yöntem üzerinde<br />

çalışmışlardır. Yaptıkları bu analizin sonuçları sadece tek<br />

bir spesifik akışkan için değil bilakis tüm Newton<br />

akışkanları için geçerlidir. Değişken özellikleri sıcaklık<br />

ve basınca göre Taylor serisi açılımları kullanarak<br />

modellemişler, kararlılık analizini ise Orr-Sommerfeld<br />

denkleminin genişletilmiş halini çözerek yapmışlardır.<br />

Duvara yakın bölgelerde viskozitenin azalmasının<br />

kararsızlığı hızlandırdığını, viskozitenin duvardan<br />

dışarıya doğru düzenli olarak azalmasının ise kararsızlığı<br />

geciktirdiğini belirlemişlerdir.<br />

Daha yeni bir çalışmada Schäfer, Severin ve Herwig [6]<br />

değişken akışkan özelliklerinin kararlılığa etkisini [5]<br />

numaralı referansta da bahsi geçen Orr-Sommerfeld<br />

denkleminin genişletilmiş halini çözerek incelemişlerdir.<br />

Araştırmacılar, küçük sıcaklık farklarını ele almışlar ve<br />

en önemli etkilerin akışkan viskozitesi ve yoğunluğunun<br />

sıcaklığa göre değişiminden kaynaklandığını<br />

belirlemişlerdir. Elde edilen asimptotik çözümler tüm<br />

Newton akışkanları için geçerli olup Prandtl sayısı tek<br />

parametre olarak öne çıkmaktadır.<br />

Bu çalışmada doğrusal kararlılık teorisi kullanılarak,<br />

sabit sıcaklıktaki düz levha üzerindeki hava ve su<br />

akışlarının kararlılık ve geçiş problemleri<br />

incelenmektedir. Geçiş hesaplamaları için Smith-Van<br />

67

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Ingen e n metodu kullanılmıştır. Her iki akışkan için<br />

değişik sıcaklık farklarının kritik ve geçiş Reynolds<br />

sayısı üzerindeki etkisi araştırılmış, sonuçlar<br />

literatürdeki analitik, sayısal ve deneysel verilerle<br />

karşılaştırılmıştır.<br />

II. TEORİ VE MATEMATİKSEL<br />

FORMÜLASYON<br />

Sıkıştırabilir akış için problem formülasyonunda<br />

kullanılacak hareket denklemleri değişen fiziksel<br />

özelliklerin de hesaba katıldığı iki boyutlu Navier-<br />

Stokes denklemleridir.<br />

Hız ve basınç, daimi asıl bileşen ve daimi olmayan<br />

bozuntu bileşeni olarak iki kısımdan oluşmaktadır:<br />

u(x, y, t)<br />

v(x, y, t)<br />

p(x, y, t)<br />

=<br />

=<br />

=<br />

U(x, y)<br />

V(x, y)<br />

P(x, y)<br />

+<br />

+<br />

+<br />

u(x, y, t),<br />

v(x, y, t),<br />

p(x, y, t).<br />

(1)<br />

Asıl bileşenlerin hareket denklemlerini sağladığı<br />

düşünülmüş ve paralel akış şartları kabul edilmiştir<br />

(U=U(y), V=0). <strong>Yüksek</strong> mertebeli terimler ihmal<br />

edilebilir kabul edilmiştir. Bozuntular için normal<br />

mod analizi benimsenmiştir:<br />

i(<br />

αx−ωt)<br />

Ψ (x, y, t) = φ(y)e<br />

.<br />

(2)<br />

Yukarıdaki ifadede Ψ bozuntu bileşenlerinden<br />

herhangi birini, φ ise bunun genliğini temsil<br />

etmektedir. Karmaşık frekans ω = ωr<br />

+ iωi<br />

olup,<br />

reel kısmı dalga frekansını, sanal kısmı ise<br />

genleşme ya da büyüme hızıdır. Dalga sayısı ise α<br />

ile gösterilmiştir. Tüm bunlar hareket<br />

denklemlerine konup, sadeleştirmeler yapıldığında<br />

aşağıdaki boyutsuz denklem sistemi elde edilir:<br />

U' v<br />

1<br />

R<br />

µ<br />

ρ<br />

1<br />

+ i( αU<br />

− ω)u<br />

= − iαp<br />

+<br />

ρ<br />

2 1 1 dµ<br />

dT<br />

( u' ' −2α<br />

u + iαv'<br />

) +<br />

( u' + iαv),<br />

R ρ dT dy<br />

1 1 µ 2<br />

( αU<br />

− ω) v' = − p' + ( 2v' ' −α v + iαu)<br />

i<br />

+<br />

2<br />

R<br />

1 dµ<br />

ρ dT<br />

dT<br />

dy<br />

ρ<br />

v',<br />

R ρ<br />

(3)<br />

(4)<br />

dρ<br />

ρ ( i αu<br />

+ v' ) + v = 0.<br />

(5)<br />

dy<br />

Yukarıdaki denklemlerde ('), y yönündeki türevleri<br />

göstermektedir. Yukarıdaki denklemlerde hızlar<br />

*<br />

U e , uzunluklar Blasius uzunluk ölçüsü<br />

L<br />

*<br />

*<br />

e<br />

*<br />

*<br />

= U / ν x , sıcaklıklar<br />

basınçlar<br />

*<br />

e U * 2<br />

ρ e , viskoziteler ise<br />

*<br />

T e , yoğunluklar<br />

*<br />

ρ e ,<br />

*<br />

µ e ile boyutsuz<br />

hale getirilmiştir. Burada “e” indisi sınır tabaka kenar<br />

şartlarını ifade etmektedir. Bu sistemin sınır şartları da<br />

aşağıdaki gibidir:<br />

u(0) = v(0) = 0<br />

(6)<br />

u → 0, v → 0 y → ∞.<br />

Aşağıda tanımlı değişkenleri kullanarak yukarıdaki<br />

sistem, birinci mertebeden adi diferansiyel denklem<br />

sistemi haline çevirilebilir:<br />

Z 1 = αu, Z 3 = v,<br />

Z 2 = αu′<br />

, Z 4 = p.<br />

(7)<br />

Bu şekilde aşağıdaki sistem elde edilir:<br />

DZ1 = Z2,<br />

(8)<br />

⎡ ρ<br />

DZ2<br />

= ⎢iR<br />

⎣ µ<br />

⎡<br />

⎢αR<br />

⎣<br />

DZ<br />

DZ<br />

ρ<br />

µ<br />

( αU<br />

− ω)<br />

2 ⎤ 1 dµ<br />

+ α ⎥Z1<br />

− Z2<br />

⎦ µ dy<br />

2⎛ 1 dρ<br />

1 dµ<br />

⎞⎤<br />

R<br />

U′<br />

2<br />

+ iα<br />

⎜ − ⎥Z3<br />

+ iα<br />

Z4,<br />

dy dy<br />

⎟<br />

⎝ ρ µ ⎠<br />

⎦ µ<br />

3 iZ1<br />

Z3<br />

4<br />

⎡<br />

⎢−<br />

iρ<br />

⎢<br />

+<br />

⎢<br />

⎢−<br />

⎢<br />

⎣ ρ<br />

(9)<br />

1 dρ<br />

= − −<br />

(10)<br />

ρ dy<br />

⎡ 2µ<br />

dρ<br />

2 dµ<br />

⎤<br />

= ⎢ i − i⎥Z<br />

⎣ρR<br />

dy R dy ⎦<br />

( αU<br />

− ω)<br />

2<br />

R<br />

dµ<br />

dρ<br />

dy dy<br />

Sınır şartları ise,<br />

2<br />

µ<br />

− iZ<br />

R<br />

2µ<br />

d ρ 4µ<br />

⎛ dρ<br />

⎞<br />

− +<br />

R 2 2<br />

⎜<br />

dy R dy<br />

⎟<br />

ρ ρ ⎝ ⎠<br />

1<br />

2<br />

2<br />

µ<br />

− α<br />

R<br />

2<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎥<br />

⎥<br />

Z<br />

⎥<br />

⎥<br />

⎦<br />

3<br />

.<br />

(11)<br />

Z1 (0) = Z3(0)<br />

= 0,<br />

Z1(y),<br />

Z3(y)<br />

→ 0, y → ∞.<br />

(12)<br />

III. ÇÖZÜM METODU<br />

Duvardan yeterince uzak bir noktada U = 1 ve tüm<br />

ytürevlerin sıfır olduğu kabul edilebilir. Bu durumda (8)-<br />

(11)’de verilen sistemdeki denklemlerin katsayıları<br />

sabittir ve aşağıdaki gibi çözümler bulmak mümkündür:<br />

r r<br />

i i λ y<br />

Z = A e i i = 1,2,3,4.<br />

(13)<br />

Burada<br />

λi<br />

kararkteristik değerler,<br />

i<br />

X r<br />

ve<br />

i<br />

A r ise λ i ’ye<br />

karşılık gelen dörder elemanlı çözüm vektörü ve<br />

karakteristik vektördür.<br />

Elde edilen bu yeni sistem artık bir özdeğer problemi<br />

gibi düşünülüp çözülebilir. Bu sistemin özdeğerleri:<br />

68

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

λ1,2<br />

= ±α,<br />

Hava için Prandtl sayısı 300 K’e kadar olan sıcaklıklar<br />

2<br />

1/ 2<br />

(14) için 0.72 olarak sabit kabul edilebilir. Viskozite<br />

λ3,4<br />

= ±α [ + iR( αUe<br />

−ω)<br />

] .<br />

katsayısının değişimi için Sutherland denklemi, yoğunluk<br />

değişimi için de ideal gaz denklemi kullanılmıştır.<br />

Denklem (12)’da verilen sınır şartları göz önüne<br />

alındığında sadece eksi işaretli özdeğerler fiziksel<br />

3/ 2 1+<br />

S1<br />

µ = g ,<br />

anlama sahiptir. λ 1 ’e bağlı çözüm viskoz olmayan<br />

g + S1<br />

*<br />

(18)<br />

çözümü, λ 3 ’e bağlı çözüm ise ise viskoz çözümü S1<br />

*<br />

S1<br />

= , S1<br />

= 110K.<br />

temsil etmektedir. Her karakteristik değere karşılık<br />

*<br />

Te<br />

gelen karakteristik vektörün bulunmasıyla genel<br />

çözüm aşağıdaki gibi bulunur:<br />

Geçiş Reynolds sayısı hesaplanırken Smith Van Ingen<br />

tarafından bulunan e n geçiş tahmin etme yöntemi ve<br />

⎡ − iα<br />

⎤<br />

Gaster transformasyonu kullanılmıştır.<br />

⎢ 2<br />

i<br />

⎥<br />

⎢<br />

α<br />

⎥ λ y<br />

ϕ r (y) = c1<br />

1<br />

e 1<br />

Akışkanın su olduğu durumda, kararlılık denklem sistemi<br />

⎢ ⎥<br />

değişmemesine rağmen, fiziksel özelliklerden yoğunluk,<br />

⎢i( αUe<br />

− ω)<br />

⎥<br />

⎢ ⎥<br />

viskozite katsayısı ile birlikte artık Prandtl sayısı da<br />

⎣ α ⎦<br />

(15) sıcaklık değişiminden etkilenmektedir. Su için viskozite<br />

⎡ 1 ⎤<br />

katsayısı, yoğunluk ve Prandtl sayısının sıcaklığa göre<br />

⎢ 2<br />

1/ 2 ⎥<br />

[ iR( Ue<br />

)]<br />

λ y<br />

c<br />

⎢<br />

− α + α − ω<br />

değişimleri aşağıdaki formüllerde olduğu gibidir.<br />

+<br />

⎥<br />

3<br />

1/ 2 e 3 .<br />

⎢ 2<br />

i /[ α + iR( αUe<br />

− ω)<br />

]<br />

⎥<br />

−5<br />

µ = 1.79369x10 (35.155539 −106.9718715Tr<br />

⎢<br />

⎥<br />

⎢⎣<br />

0 ⎥<br />

2<br />

3<br />

⎦<br />

+ 107.7720376Tr<br />

− 40.5953074Tr<br />

(19)<br />

4<br />

Denklem (15)’teki çözüm, denklem (8)-(11)’in + 5.639148Tr<br />

),<br />

entegrasyonunda integrallerin ilk şartlarını<br />

sağlamaktadır. Sınır tabakasının kenarından duvara ρ = 1002.28(0.803928 + 0.4615901Tr<br />

(20)<br />

doğru alınan integraller için değişken adımlı<br />

2<br />

3<br />

− 0.2869774Tr<br />

+ 0.0234689Tr<br />

),<br />

dördüncü dereceden Runge-Kutta metodu<br />

kullanılmıştır. Belirli aralıklarda Gram-Schmidt Pr = 13.66 /(73.376906 − 208.7474538Tr<br />

ortonormalizasyon tekniği kullanılmıştır. Duvara<br />

2<br />

3<br />

ulaşıldığında denklem (12)’de verilen sınır şartları + 197.7604676Tr<br />

− 68.8626188Tr<br />

(21)<br />

sağlanmalıdır. Kararlılık diagramlarının elde<br />

4<br />

+ 7.4779458Tr<br />

).<br />

edilmesi için iki değişkenli Newton iterasyonu<br />

metodu kullanılmıştır.<br />

Tüm değerler SI sistemine göredir. Burada T * Kelvin<br />

*<br />

Yukarıdaki denklemlerde geçen asıl hız ve türevleri cinsinden sıcaklık ve T r da Tr = T / 273. 16 şeklinde<br />

hassaslıkla hesaplanmalıdır. Buna ek olarak, tanımlanan bir sıcaklık oranıdır. Suyun yoğunluğunun<br />

sıcaklığa bağlı olarak değişen viskozite katsayısı ve sıcaklığa göre değişimi ihmal edilmemiştir.<br />

yoğunluk değişkenleri de sıcaklık alanının<br />

çözümünü gerektirmektedir.<br />

IV. SONUÇLAR VE TARTIŞMA<br />

Hız profili için modifiye edilmiş Blasius denklemi<br />

0.5<br />

çözülmelidir:<br />

0.45<br />

'<br />

⎡ '<br />

'<br />

0.4<br />

⎛ f ' ⎞<br />

⎤<br />

⎛ f ' ⎞<br />

2⎢µ ⎜ ⎟ ⎥ + f ⎜ ⎟ = 0.<br />

(16)<br />

0.35<br />

⎢ ⎥ ⎝ ρ<br />

⎣<br />

⎝ ρ ⎠<br />

⎦<br />

⎠<br />

0.3<br />

0.25<br />

Burada f ′ = Uρ<br />

’dur. Çevre sıcaklığına bağlı olarak<br />

0.2<br />

değişen viskozite katsayısı ve yoğunluk için de<br />

∆Τ=−15<br />

0.15<br />

∆Τ=0<br />

enerji denklemi çözülmelidir.<br />

∆Τ=20<br />

0.1<br />

∆Τ=50<br />

∆Τ=80<br />

'<br />

∆Τ=130<br />

0.05<br />

⎡ µ ' ⎤ '<br />

2⎢<br />

g + fg = 0<br />

Pr ⎥<br />

(17)<br />

0<br />

0 2500 5000 7500 10000<br />

⎣ ⎦<br />

Re<br />

* *<br />

buradaki g = T / Te , boyutsuz sıcaklıktır. Şekil 1. Nötr kararlılık eğrilerinin sıcaklık farkına göre<br />

değişimi (hava).<br />

69<br />

α

δ<br />

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

600<br />

550<br />

500<br />

450<br />

400<br />

400<br />

380<br />

360<br />

340<br />

320<br />

300<br />

280<br />

260<br />

240<br />

Numerik Çözüm<br />

Hauptmann<br />

Re<br />

350<br />

300<br />

250<br />

δ<br />

Re<br />

220<br />

200<br />

180<br />

160<br />

140<br />

200<br />

150<br />

100<br />

120<br />

100<br />

80<br />

60<br />

40<br />

20<br />

50<br />

0<br />

-20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140<br />

∆Τ ( 0 C)<br />

Şekil 2. Kritik Reynolds sayısının sıcaklık farkına<br />

göre değişimi (hava).<br />

0<br />

-20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140<br />

∆Τ( C)<br />

Şekil 5. Hesaplanan geçiş Reynolds sayılarının literatür<br />

karşılaştırılması (hava)<br />

0.5<br />

500<br />

0.45<br />

450<br />

0.4<br />

400<br />

0.35<br />

350<br />

0.3<br />

δ<br />

300<br />

α<br />

0.25<br />

Re<br />

250<br />

0.2<br />

200<br />

150<br />

100<br />

50<br />

Numerik Çözüm<br />

Hauptmann<br />

Schafer et al., (property expansion)<br />

Schafer et al., (direct solution)<br />

0.15<br />

0.1<br />

0.05<br />

∆Τ=−15<br />

∆Τ=−5<br />

∆Τ=0<br />

∆Τ=20<br />

∆Τ=30<br />

∆Τ=40<br />

∆Τ=50<br />

0<br />

-20 -10 0 10 20 30 40<br />

∆Τ( 0 C)<br />

0<br />

0 2500 5000 7500 10000<br />

Re<br />

Şekil 3. Hesaplanan kritik Reynolds sayılarının<br />

literatür karşılaştırılması (hava).<br />

Şekil 6. Nötr kararlılık eğrilerinin sıcaklık farkına göre<br />

değişimi (su).<br />

450<br />

400<br />

350<br />

300<br />

0.2<br />

∆Τ=55<br />

∆Τ=60<br />

∆Τ=70<br />

∆Τ=80<br />

∆Τ=90<br />

∆Τ=100<br />

∆Τ=120<br />

250<br />

0.18<br />

Re<br />

200<br />

α<br />

150<br />

100<br />

50<br />

Numerik Çözüm<br />

Schafer et al., (property expansion)<br />

Schafer et al., (direct solution)<br />

0.16<br />

0<br />

-20 -10 0 10 20 30<br />

∆Τ( 0 C)<br />

Şekil 4. Hesaplanan kritik Reynolds sayılarının<br />

literatür karşılaştırılması (hava).<br />

Şekil 1’den görülebileceği gibi duvar sıcaklığının<br />

artması kararsız dalga sayıları aralığını arttırmakta,<br />

buna paralel olarak ta kritik Reynolds sayısının<br />

azalmasına neden olmaktadır. Bu son çıkarım Şekil<br />

2’de daha net bir şekilde görülmektedir. <strong>Yüksek</strong><br />

sıcaklık farklarında nötr kararlılık eğrileri viskoz<br />

olmayan akış kararsızlık eğrilerine benzerlik<br />

göstermektedir.<br />

6000 7000 8000 9000 10000<br />

Re<br />

Şekil 7. Nötr kararlılık eğrilerinin sıcaklık farkına göre<br />

değişimi (su).<br />

Gözlenen durumların sebebi hava viskozitesinin sıcaklık<br />

artıkça azalmasıdır. Bu yüzden hız profilinde ikinci<br />

türevin sıfır olduğu bir nokta (bükülme noktası)<br />

oluşmakta ve bu da Reyleigh teoremine göre kararsızlığı<br />

arttırıcı bir rol oynamaktadır. Literatürde verilen<br />

sonuçlarla yapılan karşılaştırmada sonuçların büyük<br />

ölçüde örtüştüğü söylenebilir (Şekil 3,4 ve 5).<br />

70

δ<br />

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

16000<br />

14000<br />

12000<br />

10000<br />

Numerik Çözüm<br />

Wazzan<br />

Smith’in çalışmasında verilen sonuçlarla yapılan<br />

karşılaştırmada kararlılık eğiliminin değiştiği sıcaklık<br />

büyük bir uyum içindedir. Burada niceliksel farkın,<br />

çözülen kararlılık denklemlerinin farklı olmasından<br />

kaynaklandığı düşünülmektedir. Ayrıca Prandtl sayısı<br />

etkisinin hesaba katılıp katılmadığı belli değildir.<br />

Re<br />

8000<br />

6000<br />

4000<br />

2000<br />

0<br />

-20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140<br />

∆Τ( C)<br />

Şekil 8. Kritik Reynolds sayısının sıcaklık farkına<br />

göre değişimi (su).<br />

δ<br />

Re<br />

δ<br />

Re<br />

7000<br />

6500<br />

6000<br />

5500<br />

5000<br />

4500<br />

4000<br />

3500<br />

3000<br />

2500<br />

2000<br />

1500<br />

1000<br />

500<br />

Numerik Çözüm<br />

Hauptmann<br />

Herwig ve Schafer<br />

Lee (Cebeci ve Tuncer)<br />

0<br />

-20 -10 0 10 20<br />

∆Τ( 0 C)<br />

Şekil 9. Kritik Reynolds sayılarının literatür<br />

karşılaştırılması (su).<br />

20<br />

18<br />

16<br />

14<br />

12<br />

10<br />

8<br />

6<br />

4<br />

2<br />

Numerik Çözüm<br />

Lee (Cebeci ve Tuncer)<br />

0<br />

-20 -10 0 10 20<br />

∆Τ ( 0 C)<br />

Şekil 10. Geçiş Reynolds sayılarının literatür<br />

karşılaştırılması (su).<br />

Su için ise ilginç bir durum sözkonusudur. Sıcaklık<br />

farkının düşük değerleri için duvar sıcaklığının<br />

artması kararlılığı olumlu etkilemekte fakat sıcaklık<br />

farkı 40 o C’yi geçtiğinde ise durum tersine<br />

dönmektedir (Şekil 6,7, ve 8). Bu çıkarımın<br />

viskozitenin düşük Reynolds sayılarında kararlılığı<br />

arttırıcı etkisi, yüksek Reynolds sayılarında ise<br />

azaltıcı etkisi ile ilgili olduğu düşünülmektedir.<br />

Literatürdeki verilerle yapılan karşılaştırmada<br />

örtüşmenin genel olarak iyi olduğu söylenebilir<br />

(Şekil 8,9 ve 10). Özellikle Wazzan, Okamura ve<br />

V. SONUÇ<br />

Bu çalışmada Mach sayısı 0 iken düz plaka üzerindeki su<br />

ve hava akışkanları için sıcaklık farkının kritik ve geçiş<br />

Reynolds sayılarının nasıl etkilendiğini incelenmiştir.<br />

Yaklaşım ve çözüm metodunun geniş bir sıcaklık farkları<br />

aralığına hitap ediyor olması çalışmayı ayrıcalıklı<br />

kılmaktadır çünkü literatürde benzer problemler için<br />

kullanılan çözüm metodları sadece düşük ya da orta<br />

derecede sıcaklık farkları için geçerlidir. Elde edilen<br />

sonuçlar literatürde bulunan diğer verilerle<br />

karşılaştırılmış ve bulunan değerlerin niteliksel ve<br />

niceliksel olarak biribiriyle genel olarak örtüştüğü<br />

gözlemlenmiştir. Akışkanın hava olması durumunda<br />

yüzey ile çevre arasındaki sıcaklık farkının artmasıyla<br />

hem kritik hem de geçiş Reynolds sayısı düşmekte ve<br />

akış kararlılığı azalmaktadır. Akışkanın su olması<br />

durumunda ise, tam tersi bir durum gözlenmektedir.<br />

Öncelikle sıcaklık farkının artması akış kararlığını<br />

dolasıyla kritik ve geçiş Reynolds sayılarını arttırmakta,<br />

fakat belli bir sıcaklık değerinden daha fazla arttırılmaya<br />

devam edildiğinde akış kararlılığı ve Reynolds<br />

sayılarının azalmaya başladığı görülmektedir.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] Schubauer G. B., Skramstad, H. K., “Laminar<br />

boundary layer oscillations and transition on a<br />

flat plate”, NACA Report No. 909, 1948.<br />

[2] Liepmann, H. ve Fila, G. H., “Investigations of<br />

effects of surface temperature and single<br />

roughness elements on boundary layer<br />

transition”, NACA Report No. 890, 1947.<br />

[3] Hauptmann, E. G., “The influence of<br />

temperature dependent viscosity on laminar<br />

boundary layer stability”, Int. J. Heat Mass<br />

Transfer, 11, 1967.<br />

[4] Wazzan, A.R., Okamura, T. ve Smith, A.M.O.,<br />

“The stability of water flow over heated and<br />

cooled flat plates”, J. Heat Transfer, 90, 1968.<br />

[5] Herwig, H. ve Schäfer, P., “Influence of<br />

variable properties on the stability of twodimensional<br />

boundary layers”, J. Fluid Mech.,<br />

243, 1992.<br />

[6] Schäfer, P., Severin, J. ve Herwig, H., “The<br />

effect of heat transfer on the stability of laminar<br />

boundary layers”, Int. J. Heat Mass Transfer, 38<br />

(10), 1995.<br />

[7] Special Course on Stability and Transition of<br />

Laminar Flow, AGARD-R-709.<br />

[8] Schlichting, H., “Boundary Layer Theory”,<br />

McGraw-Hill, 1979.<br />

71

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

SAYISAL AKIŞKANLAR MEKANİĞİNDE<br />

YENİ BİR YAKLAŞIM : GAZ-KİNETİK METOTLAR<br />

Murat ILGAZ 1 Mehmet Ali AK 1<br />

e-posta: murat.ilgaz@sage.tubitak.gov.tr e-posta: maliak@sage.tubitak.gov.tr<br />

İsmail H. TUNCER 2<br />

e-posta: tuncer@ae.metu.edu.tr<br />

1<br />

TÜBİTAK Savunma Sanayi Araştırma ve Geliştirme Enstitüsü, 06261, Ankara<br />

2<br />

ODTÜ <strong>Havacılık</strong> ve Uzay Mühendisliği Bölümü, 06531, Ankara<br />

ÖZET<br />

Gaz-kinetik metotlar son on yıl içerisinde hızlı bir<br />

gelişim göstererek akış çözümlemelerinde kullanılan<br />

sayısal akışkanlar mekaniği yöntemlerinden birisi<br />

haline gelmiştir. Bu makalede, gaz-kinetik metotlar<br />

olan gaz-kinetik akı vektörü ayırma ve gaz-kinetik<br />

BGK metotları 1-boyutlu şok-tüpü problemlerine<br />

uygulanmıştır. Bu metotlar kullanılarak elde edilen<br />

sonuçlar, klasik akı vektörü ve akı farkı ayırma<br />

metotlarıyla karşılaştırılmış ve değerlendirilmiştir.<br />

Gaz-kinetik akı vektörü ayırma metodunun Steger-<br />

Warming akı vektörü ayırma metoduyla hemen hemen<br />

aynı sonuçları verdiği görülmüştür. Gaz-kinetik BGK<br />

metodu ise Steger-Warming ve gaz-kinetik akı vektörü<br />

ayırma metotlarından daha doğru, Roe’nun akı farkı<br />

ayırma metoduyla da aynı doğrulukta sonuçlar<br />

vermiştir. Elde edilen sonuçlar, teorik dayanağı da<br />

göz önüne alındığında özellikle gaz-kinetik BGK<br />

metodunun klasik metotlara önemli bir alternatif<br />

olduğunu ve şok gibi süreksizlikler içeren yüksek hızlı<br />

akışların çözümlemelerinde kullanılabileceğini<br />

göstermektedir.<br />

I. GİRİŞ<br />

Gazların akışı, iki farklı yaklaşımla incelenebilir.<br />

Bunlardan birincisinde, Euler ve Navier-Stokes<br />

denklemleriyle yönlendirilen kütle, momentum ve<br />

enerji yoğunluğu gibi makroskopik niceliklerin<br />

değişimi önemlidir. İkinci yaklaşım ise mikroskopik<br />

nicelikleri içeren gaz-kinetik teorisine dayanır. Bu<br />

tanımlamada temel nicelik parçacık dağılım<br />

fonksiyonudur ve bu fonksiyonun değişimi Boltzmann<br />

denklemiyle hesaplanır. Fiziksel olarak, ikinci<br />

tanımlama gaz akışı hakkında daha fazla bilgi içerir.<br />

Bilgisayar teknolojisinin gelişimiyle birlikte gaz<br />

akışlarının sayısal akışkanlar mekaniği çözümlemeleri<br />

önem kazanmış ve yukarıda bahsedilen birinci<br />

tanımlama kapsamında Euler ve Navier-Stokes<br />

denklemlerinin çözümüyle ilgili özellikle 1980’li<br />

yılların başında çeşitli metotlar geliştirilmiştir [1-2].<br />

İkinci yaklaşım ise genellikle Euler ve Navier-Stokes<br />

denklemlerinin geçerli olmadığı düşük yoğunluklu<br />

akışların benzetiminde kullanılmış [3,4] ve bununla<br />

ilgili çeşitli metotlar ortaya çıkmıştır [5,6].<br />

Gaz-kinetik teorinin sürekli akışlar için ilk<br />

uygulamaları 1960’lı yıllara kadar uzansa da bu<br />

teoriye dayanan sayısal akışkanlar mekaniği metotları<br />

1990’lı yıllarda olgunlaşmaya başlamıştır. Mandal ve<br />

Despande [7] denge durumu için (Boltzmann<br />

denkleminde çarpışma operatörü sıfır) Maxwell<br />

dağılım fonksiyonunu iki kısma ayırmış ve kütle,<br />

momentum ve enerji akılarını elde etmiştir. Bu<br />

metoddaki yaklaşım, akı vektörü ayırma metoduna<br />

çok benzediği için bu metoda gaz-kinetik akı vektörü<br />

ayırma adı verilmiştir. Aynı dönemde, Prendergast ve<br />

Xu [8] çarpışma operatörünü Bhatnagar-Gross-Krook<br />

(BGK) modeliyle [9] ifade ederek parçacık dağılım<br />

fonksiyonunu elde etmiş ve akıları hesaplamıştır. Bu<br />

metot gaz-kinetik BGK olarak isimlendirilmiştir. Bu<br />

metodun geliştirilmesindeki amaç, parçacık<br />

çarpışmalarını da göz önüne alarak gaz akışını daha<br />

doğru modellemektir.<br />

Bu makalede, gaz-kinetik metotlar anlatılmış ve<br />

sayısal akışkanlar mekaniği uygulamalarına yer<br />

verilmiştir. Önce gaz-kinetik teoriye kısaca değinilmiş<br />

ve bu teoriye dayanan gaz-kinetik metotlardan<br />

bahsedilmiş, daha sonra da bu metotların şok-tüpü<br />

problemleri uygulamaları gösterilmiş ve sonuçlar<br />

yorumlanmıştır.<br />

II. GAZ-KİNETİK TEORİ<br />

Gaz-kinetik teoride gazlar küçük parçacıkların<br />

birleşmesiyle oluşmuştur. Her bir parçacığın bir<br />

kütlesi ve hızı vardır. Genellikle çok küçük<br />

hacimlerde çok miktarda parçacık bulunduğu için<br />

(örneğin standart şartlarda 1 cm 3 hacimde yaklaşık<br />

10 19 hava molekülü), bütün bu parçacıkların hareketini<br />

izlemek imkansızdır. Bu yüzden, hız uzayında<br />

parçacıkların belirli bir hız aralığında bulunma<br />

72

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

olasılığını göz önüne alan parçacık dağılım<br />

fonksiyonu tanımlanmıştır:<br />

f x , t,<br />

u )<br />

( i i<br />

(1)<br />

Bu fonksiyonda x i = (x,y,z) parçacık konumu, t zaman<br />

ve u i = (u,v,w) parçacık hızıdır. Gazın makroskopik<br />

özellikleri bu fonksiyonun momentleri şeklinde<br />

gösterilebilir. Örneğin gaz yoğunluğu<br />

ρ = ∑ m⋅<br />

i<br />

n i<br />

(2)<br />

şeklinde yazılabilir. Burada m parçacık kütlesi, n i ise<br />

birim hacimdeki parçacık sayısıdır. Parçacık dağılım<br />

fonksiyonu tanım olarak birim hız hacmindeki<br />

parçacık yoğunluğu olduğundan<br />

sonucuna varılır.<br />

m ⋅ n = f x , t,<br />

u )<br />

i<br />

∫∫∫<br />

( i i<br />

ρ = f dudvdw<br />

(3)<br />

(4)<br />

Parçacık dağılım fonksiyonunun zaman içerisinde<br />

değişimi ise Boltzmann denklemi tarafından kontrol<br />

edilir [10]:<br />

ft + ui<br />

⋅ fx<br />

+ ai<br />

⋅ f = Q( f , f )<br />

i u i<br />

(5)<br />

Burada a i i yönündeki parçacık üzerine etkiyen dış<br />

kuvveti, Q(f,f) ise çarpışma operatörünü<br />

göstermektedir. Boltzmann denkleminde çarpışma<br />

operatörü sıfıra eşit olduğunda çarpışmasız Boltzmann<br />

denklemini elde edilir ve bu denklemin çözümü<br />

Maxwell denge dağılımını vermektedir:<br />

f<br />

eq<br />

⎛ λ ⎞<br />

ρ ⋅⎜<br />

⎟<br />

⎝ π ⎠<br />

N + 3<br />

2<br />

−λ<br />

⋅ e<br />

=<br />

i<br />

2 2<br />

⋅[ ( u i −U<br />

) + ξ ] (6)<br />

Maxwell denge dağılımında ξ i = (ξ 1 , ξ 2 ,....ξ N ) parçacık<br />

iç hızlarını, N iç serbestlik derecesini, U i = (U,V,W)<br />

gazın makroskopik hızlarını ifade etmektedir. λ ise<br />

sıcaklık, parçacık kütlesi ve Boltzmann sabitine bağlı<br />

bir değişkendir.<br />

III. GAZ-KİNETİK METOTLAR<br />

Gaz-kinetik teoriye dayanan metotlardan en yaygın<br />

olanları gaz-kinetik akı vektörü ayırma metodu ile<br />

gaz-kinetik BGK metotlarıdır. Bu bölümde 1-boyutlu<br />

Euler çözümlemeleri için birinci derece doğrulukta<br />

gaz-kinetik akı vektörü ayırma ve gaz-kinetik BGK<br />

metotları anlatılmıştır. İkinci derece doğruluktaki<br />

formüller özellikle gaz-kinetik BGK metodu için çok<br />

daha kapsamlı olduğu için burada bahsedilmemiştir.<br />

Gaz-Kinetik Akı Vektörü Ayırma Metodu :<br />

Gaz-kinetik akı vektörü ayırma metodu, çarpışmasız<br />

Boltzmann denklemine dayanır. Denge durumunda dış<br />

kuvvetleri ihmal edersek 1-boyutlu Boltzmann<br />

denklemi<br />

ft<br />

+ u ⋅ fx<br />

= 0<br />

(7)<br />

şeklini alır. Başlangıç koşulları göz önüne alındığında<br />

bu denklemin, örneğin x = 0 etrafındaki çözümü,<br />

f<br />

eq<br />

eq<br />

= f ( −ut)<br />

= f ⋅[ 1−<br />

H ( x)<br />

] + f ⋅ H ( x)<br />

(8)<br />

o<br />

l<br />

şeklindedir. Burada l ve r alt indisleri sırasıyla x = 0<br />

noktasının solundaki ve sağındaki durumları, H(x) ise<br />

Heaviside fonksiyonunu göstermektedir:<br />

⎧1,<br />

x ≤ 0<br />

H ( x)<br />

= ⎨<br />

⎩0,<br />

x > 0<br />

r<br />

(9)<br />

Bu durumdaki Maxwell denge parçacık dağılımı ise<br />

aşağıda verilmiştir:<br />

f<br />

eq<br />

⎛ λ ⎞<br />

= ρ ⋅⎜<br />

⎟<br />

⎝ π ⎠<br />

N + 3<br />

2<br />

−λ<br />

⋅ e<br />

2 2<br />

⋅[ ( u−U<br />

) + ξ ] (10)<br />

Şimdi 1-boyutlu hesaplama alanını hücrelere bölelim<br />

ve hücre merkezlerini (..., x j-1 , x j , x j+1 , ...) ile, hücre<br />

arayüzlerini ise (..., x j-3/2 , x j-1/2 , x j+1/2 , x j+3/2 , ...) ile<br />

gösterelim. Bu durumda birinci dereceden gaz-kinetik<br />

akı vektörü ayırma metodu şu şekilde özetlenebilir:<br />

Başlangıç kütle, momentum ve enerji yoğunlukları<br />

herbir j hücresinde<br />

⎛ ρ ⎞<br />

⎜ j ⎟<br />

n<br />

W j = ⎜ ρ jU<br />

j ⎟<br />

⎜<br />

⎟<br />

⎝<br />

ρ jε<br />

j ⎠<br />

olsun. Bu durumda Maxwell denge dağılımı<br />

f<br />

eq<br />

j<br />

N + 3<br />

⎛ λ<br />

2 2<br />

j ⎞ 2 −λ<br />

j ⋅[ ( u−U<br />

j ) + ξ<br />

= ⋅⎜<br />

⎟ ⋅e<br />

ρ j ⎜ π ⎟<br />

⎝ ⎠<br />

]<br />

(11)<br />

(12)<br />

halini alır. Burada λ j<br />

N + 3 ρ j<br />

λ j = ⋅<br />

(13)<br />

4 1 2<br />

ρ ε − ρ U<br />

j<br />

şeklinde yazılabilir. Hücre arayüzü x j+1/2 noktası<br />

etrafındaki başlangıç koşulu<br />

j<br />

eq<br />

[ − H ( x − x )] + f ⋅ H ( x x )<br />

eq<br />

o = f j ⋅ 1 j+ 1 / 2 j+<br />

1 − j+<br />

1/ 2<br />

2<br />

f (14)<br />

göz önüne alındığında x j+1/2 noktasındaki dağılım<br />

fonksiyonu<br />

⎪<br />

⎧ eq<br />

f j , u > 0<br />

f ( x j+ 1/<br />

2,<br />

t)<br />

= fo(<br />

x − ut)<br />

x=<br />

x = ⎨<br />

+ 1/<br />

2 eq<br />

(15)<br />

j<br />

f < ⎪⎩ j+<br />

1,<br />

u 0<br />

elde edilir. Bu dağılım fonksiyonu kullanılarak hücre<br />

arayüzünden geçen kütle, momentum ve enerji akıları<br />

bulunabilir:<br />

⎛ F ⎞<br />

⎜ ρ ⎟<br />

FW , j+ 1/ 2 = ⎜ FρU<br />

⎟ = ∫∫ u ⋅ψ<br />

⋅ f ( x j+<br />

1/ 2, t)<br />

dudξ<br />

⎜<br />

⎟<br />

⎝<br />

Fρε<br />

⎠ j+<br />

1/ 2<br />

j<br />

j<br />

(16)<br />

73

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Burada ψ dağılım fonksiyonunun momentlerini<br />

hesaplamada kullanılan vektörü göstermektedir:<br />

T<br />

⎛ 1 2 2 ⎞<br />

= ⎜1<br />

u ( u + ξ ) ⎟<br />

⎝ 2 ⎠<br />

ψ (17)<br />

Bir sonraki zaman diliminde kütle, momentum ve<br />

enerji yoğunlukları ise<br />

n+<br />

1<br />

n<br />

⎛ ρ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ − ⎞<br />

⎜ j ρ<br />

⎟ ⎜ j<br />

F<br />

⎟ ∆ ⎜ ρ,<br />

j−1/<br />

2 Fρ<br />

, j+<br />

1/ 2<br />

t<br />

⎟<br />

⎜ ρ jU<br />

j ⎟ = ⎜ ρ jU<br />

j ⎟ + ⎜ FρU<br />

, j−1/<br />

2 − FρU<br />

, j+<br />

1/ 2 ⎟<br />

∆<br />

⎜<br />

⎟<br />

⎜<br />

⎟ x<br />

⎜<br />

⎟<br />

⎝<br />

ρ jε<br />

j ⎠ ⎝<br />

ρ jε<br />

j ⎠ ⎝<br />

Fρε<br />

, j−1/<br />

2 − Fρε<br />

, j+<br />

1/ 2 ⎠<br />

(18)<br />

şeklinde hesaplanır. Burada ∆t zaman aralığını, ∆x ise<br />

hücre boyutunu göstermektedir.<br />

Gaz-Kinetik BGK Metodu :<br />

Gaz-kinetik BGK metodu, Boltzmann BGK denklemi<br />

üzerine kurulmuştur. Dış kuvvetleri ihmal edersek bu<br />

durumda 1-boyutlu Boltzmann denklemi<br />

eq<br />

f − f<br />

ft<br />

+ u ⋅ fx<br />

=<br />

(19)<br />

τ<br />

şeklini alır. Burada τ çarpışmalar sırasında geçen<br />

süreyi göstermektedir. Başlangıç koşulları göz önüne<br />

alındığında ve zaman ve konum olarak sabit bir denge<br />

durumu varsayımı yapıldığında bu denklemin, örneğin<br />

x = 0 etrafındaki çözümü,<br />

f = (1 − e<br />

−t<br />

/ τ<br />

) ⋅ f<br />

+ e<br />

eq<br />

o<br />

−t<br />

/ τ<br />

⋅<br />

eq<br />

eq<br />

[ f ⋅ [ 1 − H ( x)<br />

] + fr<br />

⋅ H ( x)<br />

l<br />

]<br />

(20)<br />

şeklindedir. Burada gaz-kinetik akı vektörü ayırma<br />

metodunda bulunmayan ilave terim ise (x=0,t)<br />

boyunca gaz-kinetik teori uyumluluk denklemi<br />

yazılarak bulunur:<br />

∞<br />

∫∫<br />

−∞<br />

ψ<br />

∞<br />

eq<br />

⋅ fo dudξ<br />

= ∫∫ψ<br />

⋅ fo(<br />

−ut)<br />

dud<br />

−∞<br />

ξ<br />

(21)<br />

Yine H(x), Maxwell denge dağılımı ve ψ sırasıyla<br />

eşitlik (9), (10) ve (17)’de verilenlerle aynıdır.<br />

Gaz-kinetik akı vektörü ayırma metodunda olduğu<br />

gibi 1-boyutlu hesaplama alanını hücrelere bölelim ve<br />

hücre merkezlerini (..., x j-1 , x j , x j+1 , ...) ile, hücre<br />

arayüzlerini ise (..., x j-3/2 , x j-1/2 , x j+1/2 , x j+3/2 , ...) ile<br />

gösterelim. Bu durumda birinci dereceden gaz-kinetik<br />

BGK metodu şu şekilde özetlenebilir:<br />

Gaz-kinetik BGK metodu için Eşitlik (11), (12), (13)<br />

ve (14) değişmemektedir. Ancak çarpışma etkileri<br />

ilave edildiğinden hücre arayüzünden geçen kütle,<br />

momentum ve enerji akıları iki kısma ayrılarak<br />

hesaplanır. Bu akıların ilk kısmı başlangıç koşulları<br />

göz önüne alındığında elde edilen dağılım<br />

fonksiyonuyla bulunur ve Eşitlik (16) ile aynıdır:<br />

⎛<br />

⎞<br />

0<br />

⎜<br />

Fρ<br />

⎟<br />

0 ⎜ 0 ⎟<br />

W , j+ 1 / 2 FρU<br />

= ∫∫ u ⋅ψ<br />

⋅ f ( x j+<br />

1 / t)<br />

⎜ ⎟<br />

2,<br />

0<br />

⎜ F ⎟<br />

⎝ ρε ⎠ j+<br />

1/ 2<br />

F<br />

= dudξ<br />

(22)<br />

Hücre arayüzünde çarpışmadan dolayı oluşan toplam<br />

kütle, momentum ve enerji yoğunlukları<br />

⎛ ρ + ⎞<br />

⎜ j 1 / 2 ⎟<br />

⎜ ρ j+<br />

1/ 2 U j+<br />

1/ 2 ⎟ =<br />

⎜<br />

⎟<br />

⎝<br />

ρ j+<br />

1/ 2 ε j+<br />

1/ 2 ⎠<br />

∫∫<br />

eq<br />

ψ ⋅ f j dudξ<br />

+<br />

u><br />

0<br />

∫∫<br />

ψ<br />

u<<br />

0<br />

eq<br />

⋅ f j+<br />

1dud<br />

ξ<br />

(23)<br />

denklemiyle hesaplanır ki bunlar kullanılarak sabit<br />

denge dağılımı belirlenir. Akıların ikinci kısmı ise<br />

yukarıda belirtilen sabit akı denge dağılımı<br />

kullanılarak bulunur:<br />

⎛<br />

⎞<br />

1<br />

⎜<br />

Fρ<br />

⎟<br />

∞<br />

1 ⎜ 1 ⎟<br />

eq<br />

W , j+ 1/ 2 FρU<br />

= ∫∫u<br />

⋅ψ<br />

⋅ fo<br />

( x j+<br />

1/ t<br />

⎜ ⎟<br />

2, )<br />

1<br />

⎜ F ⎟<br />

−∞<br />

⎝ ρε ⎠ j+<br />

1 / 2<br />

F<br />

= dudξ<br />

(24)<br />

Hücre arayüzünden geçen kütle, momentum ve enerji<br />

akıları ise<br />

−t<br />

/ τ 1<br />

−t<br />

/ τ 0<br />

FW<br />

, j+ 1 / 2 = ( 1 − e ) ⋅ Fw,<br />

j+<br />

1 / 2 + e ⋅ Fw,<br />

j+<br />

1 / 2<br />

(25)<br />

denklemiyle hesaplanır. Bir sonraki zaman diliminde<br />

kütle, momentum ve enerji yoğunlukları ise Eşitlik<br />

(18) kullanılarak bulunur.<br />

IV. TESTLER VE DEĞERLENDİRMELER<br />

Testlerde 1-boyutlu standart Lax şok-tüpü problemi<br />

[11] ile Sod şok-tüpü problemi [12] kullanılmıştır. Bu<br />

iki problem için başlangıç koşulları Tablo 1’de<br />

verilmiştir.<br />

Tablo 1. Test problemleri için başlangıç koşulları.<br />

ρ L U L p L ρ R U R p R<br />

Lax 0.445 0.698 3.528 0.5 0 0.571<br />

Sod 1.0 0 1.0 0.125 0 0.1<br />

Tabloda L ve R alt indisleri sağ ve sol durumları<br />

göstermektedir. Testlerde şok-tüpü uzunluğu 2 birim<br />

olarak alınmış ve sağ ve sol durumları tüpün orta<br />

noktasında ayrılmıştır. Test problemlerinde Steger-<br />

Warming (S-W) ve gaz-kinetik (G-K) akı vektörü<br />

ayırma metotlarıyla Roe akı farkı ayırma ve gazkinetik<br />

BGK (G-K BGK) metotları kullanılmıştır.<br />

Farklı hücre sayıları kullanılarak elde edilen<br />

yoğunluk, basınç ve Mach sayısı sonuçları teorik<br />

sonuçlarla birlikte Şekil 1-4’de gösterilmiştir.<br />

Şekil 1 ve 2 incelendiğinde hücre sayısı az olduğu<br />

durumda gaz-kinetik akı vektörü ayırma metodunun<br />

Steger-Warming akı vektörü ayırma metoduyla<br />

yaklaşık aynı sonuçlar verdiği ve bu sonuçların diğer<br />

metotlarla elde edilen sonuçlara göre teorik değerlere<br />

74

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

1.6<br />

1.4<br />

1.2<br />

Teorik<br />

S-W<br />

Roe<br />

G-K<br />

G-K BGK<br />

1.2<br />

1<br />

Teorik<br />

S-W<br />

Roe<br />

G-K<br />

G-K BGK<br />

1<br />

0.8<br />

ρ<br />

0.8<br />

ρ<br />

0.6<br />

0.6<br />

0.4<br />

0.4<br />

0.2<br />

0.2<br />

0<br />

-1 -0.5 0 0.5 1<br />

x<br />

(a) Yoğunluk değişimi<br />

0<br />

-1 -0.5 0 0.5 1<br />

x<br />

(a) Yoğunluk değişimi<br />

1.2<br />

1<br />

Teorik<br />

S-W<br />

Roe<br />

G-K<br />

G-K BGK<br />

1.2<br />

1<br />

Teorik<br />

S-W<br />

Roe<br />

G-K<br />

G-K BGK<br />

0.8<br />

0.8<br />

0.6<br />

0.6<br />

M<br />

M<br />

0.4<br />

0.4<br />

0.2<br />

0.2<br />

0<br />

0<br />

-0.2<br />

-1 -0.5 0 0.5 1<br />

x<br />

(b) Mach sayısı değişimi<br />

-0.2<br />

-1 -0.5 0 0.5 1<br />

x<br />

(b) Mach sayısı değişimi<br />

5<br />

4<br />

Teorik<br />

S-W<br />

Roe<br />

G-K<br />

G-K BGK<br />

1.2<br />

1<br />

Teorik<br />

S-W<br />

Roe<br />

G-K<br />

G-K BGK<br />

0.8<br />

3<br />

p<br />

p<br />

0.6<br />

2<br />

0.4<br />

1<br />

0.2<br />

0<br />

-1 -0.5 0 0.5 1<br />

x<br />

(c) Basınç değişimi<br />

0<br />

-1 -0.5 0 0.5 1<br />

x<br />

(c) Basınç değişimi<br />

Şekil 1. Lax şok-tüpü problemi (N=50)<br />

Şekil 2. Sod şok-tüpü problemi (N=50)<br />

75

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

1.6<br />

1.4<br />

1.2<br />

Teorik<br />

S-W<br />

Roe<br />

G-K<br />

G-K BGK<br />

1.2<br />

1<br />

Teorik<br />

S-W<br />

Roe<br />

G-K<br />

G-K BGK<br />

1<br />

0.8<br />

ρ<br />

0.8<br />

ρ<br />

0.6<br />

0.6<br />

0.4<br />

0.4<br />

0.2<br />

0.2<br />

0<br />

-1 -0.5 0 0.5 1<br />

x<br />

(a) Yoğunluk değişimi<br />

0<br />

-1 -0.5 0 0.5 1<br />

x<br />

(a) Yoğunluk değişimi<br />

1.2<br />

1<br />

Teorik<br />

S-W<br />

Roe<br />

G-K<br />

G-K BGK<br />

1.2<br />

1<br />

Teorik<br />

S-W<br />

Roe<br />

G-K<br />

G-K BGK<br />

0.8<br />

0.8<br />

0.6<br />

0.6<br />

M<br />

M<br />

0.4<br />

0.4<br />

0.2<br />

0.2<br />

0<br />

0<br />

-0.2<br />

-1 -0.5 0 0.5 1<br />

x<br />

(b) Mach sayısı değişimi<br />

-0.2<br />

-1 -0.5 0 0.5 1<br />

x<br />

(b) Mach sayısı değişimi<br />

5<br />

4<br />

Teorik<br />

S-W<br />

Roe<br />

G-K<br />

G-K BGK<br />

1.2<br />

1<br />

Teorik<br />

S-W<br />

Roe<br />

G-K<br />

G-K BGK<br />

0.8<br />

3<br />

p<br />

p<br />

0.6<br />

2<br />

0.4<br />

1<br />

0.2<br />

0<br />

-1 -0.5 0 0.5 1<br />

x<br />

(c) Basınç değişimi<br />

0<br />

-1 -0.5 0 0.5 1<br />

x<br />

(c) Basınç değişimi<br />

Şekil 3. Lax şok-tüpü problemi (N=500)<br />

Şekil 4. Sod şok-tüpü problemi (N=500)<br />

76

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

daha uzak olduğu görülmektedir. Bunun temel sebebi<br />

ise gaz-kinetik akı vektörü ayırma metodunun<br />

dayanağı olan çarpışmasız Boltzmann denklemiyle<br />

Euler denkleminin farklı fiziksel dinamiklerinin<br />

olmasıdır. Birinci derece metotların, fiziksel<br />

denklemlerin çözüldüğü gelişim ve akış<br />

değişkenlerinin hücrelerde korunum kanunları<br />

kullanılarak ortalamalarının alındığı yansıma<br />

evrelerinden oluştuğu düşünülürse yansıma evresi<br />

olmaması durumunda gaz-kinetik akı vektörü ayırma<br />

metoduyla Euler denklemi sonuçlarını elde etmenin<br />

imkansız olduğu görülür. Çünkü gelişim evresinde<br />

gazlar fiziksel çarpışmaya uğramadan serbestçe<br />

hareket etmekte ve böylece parçacık dağılım<br />

fonksiyonu Maxwell denge dağılımından<br />

uzaklaşmaktadır. Euler denklemlerinin Boltzmann<br />

denkleminden sadece Maxwell denge durumunda<br />

türetildiği göz önüne alındığında gaz-kinetik akı<br />

vektörü ayırma metodu sonuçlarının teorik değerleri<br />

neden iyi yakalayamadığı anlaşılabilir.<br />

Gaz-kinetik BGK metodu için ise durum farklıdır. Bu<br />

metodun dayanağı Boltzmann BGK denklemi olduğu<br />

için gelişim evresinde gazlar arasında fiziksel<br />

çarpışmalar meydana gelmektedir. Bu durumda<br />

parçacık dağılım fonksiyonu denge olmayan<br />

durumdan denge Maxwell durumuna yaklaşmaktadır.<br />

Bu ise gaz-kinetik BGK metoduyla elde edilen<br />

sonuçların Euler denklemi sonuçlarına çok yakın<br />

olacağını gösterir. Zaten kinetik BGK metoduyla elde<br />

edilen sonuçlar incelendiğinde bu sonuçların akı<br />

vektörü ayırma metotları sonuçlarına göre teorik<br />

değerlere daha yakın olduğu görülmektedir. Ayrıca,<br />

Roe akı farkı ayırma metodu sonuçlarıyla<br />

karşılaştırıldığında kinetik BGK sonuçlarının (bazı<br />

durumlarda daha iyi olmasına karşın) genel olarak<br />

aynı olduğu söylenebilir.<br />

Şekil 3 ve 4’te görüldüğü gibi hücre sayısı arttığında<br />

yukarıda bahsedilen farklar oldukça azalmakta ve tüm<br />

metotların sonuçları birbirine ve teorik değerlere<br />

yaklaşmaktadır.<br />

Çözümleme zamanları göz önüne alındığında ise gazkinetik<br />

metotların diğer klasik metotlara göre daha<br />

yavaş olduğu ortaya çıkmıştır. Örneğin Roe akı farkı<br />

ayırma metoduna göre gaz-kinetik akı vektörü ayırma<br />

metodu 2 kat, gaz-kinetik BGK metodu ise 3 kat daha<br />

yavaştır.<br />

V. SONUÇ<br />

Bu makalede, sayısal akışkanlar mekaniğinde yeni bir<br />

yaklaşım olan gaz-kinetik metotlar anlatılmıştır. Önce<br />

gaz-kinetik metotlar olan gaz-kinetik akı vektörü<br />

ayırma ve gaz-kinetik BGK’dan bahsedilmiş, daha<br />

sonra bu metotlar kullanılarak 1-boyutlu şok-tüpü<br />

problemleri çözülmüş ve sonuçlar klasik akı vektörü<br />

ve akı farkı ayırma metotlarıyla karşılaştırılarak<br />

değerlendirilmiştir. Şok-tüpü problemleri için gazkinetik<br />

metotların klasik metotlara önemli bir<br />

üstünlüğü ortaya çıkmamış ve sonuçları daha uzun<br />

sürede elde edilmiş olsa da bu metotların sayısal<br />

akışkanlar mekaniği çözümlemelerinde alternatif<br />

olarak kullanılabileceği açıktır.<br />

Gaz-kinetik metotlarda, özellikle yüksek hızlı akışlar<br />

için klasik metotlarda karşılaşılan problemler (örn.<br />

carbuncle olayı [13]) bulunmadığı göz önüne alınarak<br />

gaz-kinetik metotların sayısal akışkanlar mekaniği<br />

uygulamalarıyla ilgili bu araştırma 1- ve 2-boyutlu<br />

hipersonik kimyasal-tepkimeli akışlar için devam<br />

edecektir.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] J. L. Steger and R. F. Warming, Flux Vector<br />

Splitting of the Inviscid Gas-Dynamic Equations<br />

with Applications to Finite Difference Methods, J.<br />

Comput. Phys., v. 40, pp. 263-293, 1981.<br />

[2] P. L. Roe, Approximate Riemann Solvers,<br />

Parameter Vectors and Difference Schemes, J.<br />

Comput. Phys., v. 43, pp. 357-372, 1981.<br />

[3] G. A. Bird, Nonequilibrium Radiation During Re-<br />

Entry at 10 km/s, AIAA Paper No. 87-1543, 1987.<br />

[4] M. C. Çelenligil and J. N. Moss, Hypersonic<br />

Rarefied Flow About a Delta Wing- Direct<br />

Simulation and Comparison with Experiment,<br />

AIAA Journal, v. 30, pp. 2017-2023, 1992.<br />

[5] B. J. Alder and T. E. Wainwright, Studies in<br />

Molecular Dynamics, J. Chem. Phys., v. 27, pp.<br />

1208-1209, 1957.<br />

[6] G. A. Bird, Approach to Translational<br />

Equilibrium in a Rigid Sphere Gas, Phys. Fluids,<br />

v. 6, pp. 1518-1519, 1963.<br />

[7] J. C. Mandal and S. M. Deshpande, Kinetic Flux<br />

Vector Splitting for Euler Equations, Computers<br />

and Fluids, v. 23-2, p. 247, 1994.<br />

[8] K. H. Prendergast and K. Xu, Numerical<br />

Hydrodynamics from Gas-Kinetic Theory, J.<br />

Coput. Phys., v. 109, p. 53, 1993.<br />

[9] P. L. Bhatnagar, E. P. Gross and M. Krook, A<br />

Model for Collision Processes in Gases I: Small<br />

Amplitude Processes in Charged and Neutral<br />

One-Component Systems, Phys Rev., v. 94, pp.<br />

511-525, 1954.<br />

[10] C. Cercignani, The Boltzmann Equation and Its<br />

Applications, Springer-Verlag, 1988.<br />

[11] P. D. Lax, Weak Solutions of Non-Linear<br />

Hyperbolic Equations and Their Numerical<br />

Computations, Commun. Pure Appl. Math., v. 7,<br />

pp. 159-193, 1954.<br />

[12] G. A. Sod, A Survey of Several Finite Difference<br />

Methods for Systems of Non-Linear Hyperbolic<br />

Conservation Laws, J. Comput. Phys., v. 27, pp.<br />

1-32, 1978.<br />

[13] K. Xu, Gas-Kinetic Schemed for Unsteady<br />

Compressible Flow Simulations, LS 1998-03,<br />

VKI, 1998.<br />

77

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

DÜZ LEVHA ÜZERİNDEKİ LAMİNER SINIR TABAKA AKIMININ<br />

NAVIER STOKES ANALİZİNDE ÇÖZÜM AĞI ETKİLERİ<br />

Gökhan DURMUŞ 1 Mehmet Şerif KAVSAOĞLU 2<br />

e-posta: gdurmus@anadolu.edu.tr e-posta: kavsaoglu@itu.edu.tr<br />

1<br />

Anadolu <strong>Üniversitesi</strong> <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu, 26470 Eskişehir<br />

(Doktora Öğrencisi, ODTÜ <strong>Havacılık</strong> ve Uzay Mühendisliği Bölümü, 06531 Ankara)<br />

2 İTÜ Uçak ve Uzay Bilimleri Fakültesi, Uçak Mühendisliği Bölümü, 34469 İstanbul<br />

ÖZET<br />

Bu çalışmada sıfır hücum açısındaki bir düz levha<br />

üzerindeki laminer sınır tabaka akımının Navier<br />

Stokes çözümleri elde edilmiştir. Çok bloklu, paralel<br />

işlem kapasitesine sahip ve sıkıştırılabilir akım<br />

alanlarının çözümü için sonlu farklar yöntemi ile<br />

geliştirilmiş olan bir çözücü kullanılmıştır. Bu<br />

yazılımın düşük Mach sayılarında sınır tabaka<br />

karakteristiklerini tayin etmedeki başarısını ölçmek<br />

amacıyla Mach=0.4 de yapılan çözüm sonuçları<br />

sıkıştırılamaz akımlar için Blasius tarafından elde<br />

edilmiş olan analitik sonuçlarla kıyaslanmıştır. Üç<br />

farklı çözüm ağı üretilmiş ve çözüm ağı<br />

karakteristiklerinin çözümün doğruluğuna ve<br />

yakınsamasına etkileri incelenmiştir. Düşük Mach<br />

sayılarında, doğru bir sınır tabaka çözümü elde<br />

edebilmek için gerekli çözüm ağı niteliklerinin ve<br />

yakınsamış bir çözüm için gerekli iterasyon sayısının<br />

tayinine çalışılmıştır.<br />

I. GİRİŞ<br />

Uçak kanadı gibi cisimlerin aerodinamik özelliklerinin<br />

tayininde bu cisimler etrafındaki sınır tabaka akımının<br />

karakteristiklerin tayini önemli rol oynamaktadır.<br />

Genelde, üretilen çözüm ağlarının hacim olarak çok<br />

küçük bir kısmı sınır tabaka içinde yer almakta, ancak<br />

akım alanındaki değişimlerin çok önemli bir kısmı bu<br />

bölgede gerçekleşmektedir. Sınır tabaka akımının<br />

tayini çözüm ağından oldukça etkilenmektedir. Çözüm<br />

ağının hem akım yönündeki, hem de sınır tabaka<br />

içindeki değişimlerin çok fazla olduğu akıma dik<br />

yöndeki yoğunluğu çözümü etkilemektedir. Yüzey<br />

sürtünme katsayısının doğru elde edilebilmesi için<br />

yüzeye en yakın bölgedeki ağ kalitesi ve ayrıca akım<br />

yönündeki ağ kalitesi daha fazla etkili iken, sınır<br />

tabaka kalınlıklarının tayininde ise akıma dik yönde<br />

ve sınır tabaka içinde kalan tüm bölgede ağ sıklığının<br />

etkili olduğu söylenebilir.<br />

Bu çalışmada bir Navier Stokes çözümünde sınır<br />

tabaka bölgesi özelliklerinin doğru bir şekilde elde<br />

edilebilmesi için gerekli çözüm ağı parametrelerinin<br />

bulunması amaçlanmıştır. Sıkıştırılabilir akım alanları<br />

için geliştirilmiş Navier Stokes çözücülerinin<br />

yakınsaması, düşük Mach sayılarında giderek<br />

zorlaşmaktadır. Bu çalışmada böyle bir çözücünün<br />

düşük Mach sayılarındaki performansı da sınanmıştır.<br />

II. AKIMIN TANIMI VE GEOMETRİSİ<br />

Elde edilen sayısal sonuçların kıyaslanabilmesi<br />

amacıyla, analitik çözümü Blasius tarafından elde<br />

edilmiş bulunan sıfır hücum açısındaki bir düz levha<br />

üzerindeki sıkıştırılamaz, laminer sınır tabaka akımı<br />

test problemi olarak seçilmiştir [1]. Sayısal çözümde<br />

ise Mach sayısı 0.4 olarak seçilmiş ve bu Mach<br />

sayısında sınır tabaka içinde sıkıştırılabilirlik<br />

etkilerinin ihmal edilebilir mertebede olacağı<br />

varsayılmıştır. Bu çalışmada “c” uzunluğunda bir<br />

levha göz önüne alınmıştır. Sınır tabaka bölgesi düz<br />

levhanın hücum kenarından itibaren oluşmakta ve<br />

levha boyunca kalınlaşmaktadır. Levhanın uzunluğu<br />

baz alınarak hesaplanan Reynolds sayısı yaklaşık<br />

1,000,000 olarak seçilmiştir. Levha uzunluğu ayrıca<br />

çözüm ağının boyutsuz hale getirilmesi amacı ile de<br />

kullanılmıştır. Düz levhanın hücum kenarı, (x/c=0,<br />

y/c=0) koordinatlarına yerleştirilmiştir.<br />

III. NAVIER STOKES DENKLEMLERİ<br />

Eğrisel koordinatlarda ve güçlü korunmalı şekilde<br />

“strong conservation form” yazılmış ince tabaka<br />

Navier-Stokes denlemleri Denklem 1. de verilmiştir.<br />

( 1 2 3 )<br />

1<br />

Q + E + F + G = S + S + S<br />

τ ξ η ζ<br />

Re<br />

ξ η ζ<br />

(1)<br />

Burada Q bağımlı değişken vektörüdür. Açılımı<br />

Q= J −1 ρρ , u, ρv, ρw, e T şeklindedir. J dönüşümün<br />

“jacobian” ı, E,F,G viskoz olmayan akı “inviscid flux”<br />

vektörleri, S 1 , S 2 , S 3 her bir eğrisel yöndeki ince<br />

tabaka viskoz akı ve Re ise Reynolds sayısıdır.<br />

78

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

IV. ÇÖZÜM ALGORİTMASI<br />

Çok bloklu, paralel işlem kapasiteli, zamanda<br />

ilerliyen, üç boyutlu bir sıkıştırılabilir akım Navier-<br />

Stokes çözücüsü kullanılmıştır [2]. İnce tabaka<br />

Navier-Stokes denklemleri Beam and Warming [3]<br />

sonlu farklar kapalı “imlicit” algoritması ile<br />

ayrıştırılmıştır “discretized”. Matris çözümü,<br />

köşegenel baskın LU-ADI faktorizasyonu ile<br />

yapılmıştır [4].<br />

V. HESAP BÖLGESİ VE SINIR ŞARTLARI<br />

Hesaplama bölgesi x/c = -1 den x/c = 2.0 ye kadar<br />

uzanmaktadır. y yönündeki sonsuzdaki akım sınırı ise<br />

sınır tabaka kalınlığının en az üç katından fazla bir<br />

mesafeye yerleştirilmiştir. Hesaplama bölgesinin alt<br />

sınırında düz levhanın hücum kenarına kadar simetri<br />

şartı, hücum kenarından itibaren ise kaymama şartı<br />

atanmıştır. Gelen akım sınırında sonsuzdaki akım<br />

şartları, giden akım sınırında ve üst sınırda ise<br />

ekstrapolasyon tipi sınır şartları uygulanmıştır.<br />

VI. ÇÖZÜM AĞLARI<br />

Çözülen problem iki boyutlu oduğu halde kullanılan<br />

akım çözücü üç boyutlu olduğundan z yönündeki ağ<br />

sayısı 3 olan ve ağ özellikleri z yönünde değişmeyen<br />

üç boyutlu çözüm ağları kullanılmıştır. 3 farklı çözüm<br />

ağı denenmiştir. Bu ağlar, hiperbolik ağ yöntemi ile<br />

üretilmiştir [5]. Bu ağlara ait parametreler Tablo 1. de<br />

gösterilmektedir. Kullanılan çözücü çok bloklu ağ<br />

kullanımına olanak vermesine rağmen bu olanaktan<br />

yararlanmaya gerek duyulmamış ve tek bloklu ağlar<br />

kullanılmıştır. “A”, “B” ve “C” olarak adlandırılan bu<br />

üç farklı çözüm ağının dış boyutlarının mukayesesi<br />

Şekil 1. de yapılmaktadır. Bu şekilde her üç ağ da x/y<br />

açıklık oranı 1.0 olacak şekilde sunulmuştur.<br />

y/c<br />

y/c<br />

y/c<br />

Ağ<br />

"y" yönünde<br />

ilk ağ aralığı<br />

nokta sayısı<br />

"y" yönünde en yüksek<br />

ilerleme mesafesi<br />

A 6.25 E-5 60 x 80 0.545<br />

B 1.0 E-5 160 x 60 0.008<br />

C 1.0 E-5 160 x 130 0.03<br />

Tablo 1. Çözüm ağı özellikleri.<br />

0.5<br />

0<br />

0.5<br />

0<br />

0.5<br />

0<br />

Grid A<br />

-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2<br />

x/c<br />

Grid B<br />

-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2<br />

x/c<br />

Grid C<br />

-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2<br />

x/c<br />

Şekil 1. Kullanılan ağ geometrileri<br />

“A” çözüm ağında x-y düzleminde akım yönünde 60,<br />

akıma dik yönde 80 ağ çizgisi, yani toplam 4800 nokta<br />

kullanılmıştır. Akım yönünde, düz levha üzerinde<br />

hücum kenarında sıklaştırılmış 39 nokta<br />

bulunmaktadır. Akıma dik yönde ise iki değişik<br />

dağıtım yapılmıştır; ilk 40 nokta, yüzey ile y/c =<br />

0.0025 arsında eşit olarak dağıtılmış, sonraki noktalar<br />

ise tanjant hiperbolik yöntem ile yerleştirilmiştir.<br />

Yüzeyden itibaren ilk ağ aralığı ∆y / c = 6.25*E-5<br />

olarak seçilmiştir. Bu ağ, Şekil 2 de görünmektedir.<br />

y/c<br />

0.5<br />

0.4<br />

0.3<br />

0.2<br />

0.1<br />

0<br />

-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2<br />

x/c<br />

Şekil 2. A tipi ağ geometrisi<br />

“B” çözüm ağında ise x-y düzleminde akım yönünde<br />

160, akıma dik yönde 60 akım çizgisi, yani toplam<br />

9600 nokta kullanıldı. Akım yönünde, düz levha<br />

üzerinde hücum kenarında sıklaştırılmış 139 nokta<br />

bulunmaktadır. Akıma dik yönde ise iki değişik<br />

dağıtım yapılmıştır; ilk 40 nokta, yüzey ile y/c =<br />

0.0025 arsında tanjant hiperbolik yöntemi ile<br />

dağıtılmıştır ve daha sonraki noktalar eşit aralıklı<br />

olarak yerleştirilmiştir. Yüzeyden itibaren ilk ağ<br />

aralığı ∆ y / c = 1.0*E-5 olarak seçilmiştir. Bu ağ,<br />

Şekil 3. de görünmektedir.<br />

y/c<br />

0.008<br />

0.006<br />

0.004<br />

0.002<br />

0<br />

-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2<br />

x/c<br />

Şekil 3. B tipi ağ geometrisi<br />

“C” çözüm ağında ise x-y düzleminde akım yönünde<br />

160, akıma dik yönde 130 akım çizgisi, yani toplam<br />

20800 nokta kullanıldı. Aynı şekilde akım yönünde,<br />

düz levha üzerinde, hücum kenarında sıklaştırılmış<br />

139 nokta kullanıldı. Akıma dik yönde ise, ilk 65<br />

nokta, yüzey ile y/c= 0.0025 arasında tanjant<br />

hiperbolik yöntemi ile dağıtılmıştır. Sonraki noktalar<br />

79

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

da gene aynı yöntemle ancak farklı başlangıç ve<br />

açılım parametreleri ile yerleştirilmiştir. Yüzeyden<br />

itibaren ilk ağ aralığı 1*E-5 olarak seçilmiştir. Bu ağ,<br />

Şekil 4. de görünmektedir.<br />

0.03<br />

edilmektedir. Bazı ayrılmış akım alanlarında ve<br />

karmaşık geometrilerde ise 3 mertebe yakınsama bile<br />

güçlükle elde edilebilmektedir. Ancak, burada esas<br />

önemli olan çözümün nereye yakınsadığıdır. Çözümün<br />

doğru bir sonuca mı, yoksa hatalı bir sonuca mı<br />

yakınsadığı konusunda bu eğrilere fazla güvenilemez.<br />

0.025<br />

0.02<br />

y/c<br />

0.015<br />

0.005<br />

10 -10<br />

10 -15<br />

GRID-A<br />

0.01<br />

0<br />

-1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2<br />

x/c<br />

L 2<br />

10 -20<br />

GRID-B<br />

GRID-C<br />

Şekil 4. C tipi ağ geometrisi<br />

10 -25<br />

VII. SAYISAL ÇÖZÜM<br />

Sayısal çözüm tüm hesap bölgesinin sonsuzdaki akım<br />

şartlarında bulunduğu bir başlangıç zamanında başlar.<br />

Her bir çözüm ağı noktasında farklı bir zaman adımı<br />

kullanılarak “local time stepping” daimi akım<br />

şartlarına ulaşmaya doğru iterasyonlar boyunca<br />

ilerlenir. “L2 residual” olarak bilinen hata<br />

parametresinin küçülmesi çözümün yakınsamakta<br />

olduğunun bir göstergesidir. Bu çözümlerde CFL<br />

sayısı 30 olarak seçilmiştir. Her bir ağ için daimi akım<br />

şartları elde edilene kadar çözümlere devam edilmiştir.<br />

“A” ve “B” ağları ile, daimi akım şartlarına ulaşmak<br />

için 40,000 iterasyon yeterli olmasına rağmen 70,000<br />

iterasyona kadar çözüme devam edilmiştir. “C”ağı ile<br />

ise ancak 100,000 iterasyon sonucu yakınsamış bir<br />

çözüm elde edilmiştir. Hesaplamalar P4 2.66 Mhz<br />

işlemcili bir iş istasyonu üzerinde gerçekleştirilmiştir.<br />

Hesaplamalara ilişkin detaylar Tablo 2. de verilmiştir.<br />

CPU süresi Hafıza<br />

Nokta iterasyon<br />

Ağ (dak./10000 Gereksinimi<br />

sayısı sayısı<br />

iterasyon) (Mb)<br />

A 42 7.388 4800 70000<br />

B 84 9.416 9600 70000<br />

C 186 16.000 20800 100000<br />

Tablo 2. Hesaplama detayları<br />

VIII. YAKINSAMA GEÇMİŞİ<br />

Şekil 5. de bütün çalışmalara ait yakınsama geçmişi,<br />

“L2” hata parametresinin azalması cinsinden<br />

görülmektedir. “A” ve “B” tipi çözüm ağları ile,<br />

40,000 iterasyon sonucu yakınsamış bir çözüm elde<br />

edilmesine rağmen “L2” hata parametresi düşmeye<br />

devam etmektedir. Bu şekilden “A” ağı ile 70,000<br />

iterasyon sonucunda 18 mertebe, “B” ağı ile 70,000<br />

iterasyon sonucunda 6.5 mertebe ve “C” ağı ile<br />

100,000 iterasyon sonucunda 4.5 mertebe yakınsama<br />

olduğu görülmektedir. Normal şartlarda bir Navier<br />

Stokes çözümünde 3 mertebe yakınsama yeterli kabul<br />

0 20000 40000 60000 80000 100000<br />

Iterations<br />

Şekil 5. Yakınsama Geçmişi<br />

IX. ÇÖZÜM SONUÇLARI<br />

Akım bölgesindeki, özellikle sınır tabaka içindeki<br />

nokta yoğunluğu, kullanılan ağlarla elde edilen<br />

sonuçların doğruluk dereceleri ve geçerlilikleri<br />

konusunda etkilidir. Tablo 3. de x/c = 0.5 ve x/c = 2.0<br />

olan istasyonlarda akıma dik yönde sınır tabaka içinde<br />

kalan nokta sayıları sunulmaktadır. A ve B ağları için<br />

akıma dik yöndeki nokta sayıları yaklaşık aynı gibi<br />

görünse de burada sunulacak sonuçlar akım<br />

yönündeki nokta miktarının da çözüm için önemli<br />

olduğunu gösterecektir.<br />

Çözüm Ağı x/c=0.5 x/c=2.0<br />

A 40 53<br />

B 40 51<br />

C 65 80<br />

Tablo 3. “y” ekseni boyunca yüzey ile<br />

olan nokta arasına düşen ağ sayısı.<br />

U / U = 0.99<br />

Şekil 6. da “C” çözüm ağı ile elde edilen sınır tabaka<br />

içindeki hız dağılımı ve sınır tabaka kalınlığının x<br />

yönündeki değişimi görülmektedir. Tablo 4. de çeşitli<br />

sınır tabaka parametreleri için Blasius analitik çözümü<br />

[1] sonucunda elde edilen ifadeler yer almaktadır.<br />

Şekil 7. de “C” tipi çözüm ağı ile Cf Re<br />

x<br />

parametresinin iterasyonlar boyunca analitik çözüme<br />

doğru yakınsaması görülmektedir. Şekil 7. – 12. de<br />

sunulan sonuçlardan “A” ve “B” ağları ile elde edilmiş<br />

olanlar 70,000 iterasyon sonunda, “C” ağı ile elde<br />

edilmiş olanlar 100,000 iterasyon sonucunda elde<br />

edilmişlerdir. Bütün bu sonuçlar o çözüm ağı için L2<br />

hata parametresi açısından yakınsamış çözümlerdir.<br />

Şekil 8. de düz levha boyunca Basınç Katsayısının<br />

∞<br />

80

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

( C<br />

p<br />

) değişimi görülmektedir. Blasius çözümü düz<br />

levha için basınç katsayısını sıfır olarak kabul eder.<br />

Gerçekte ise levhanın hücum kenarı durma noktasıdır.<br />

Hücum kenarından hemen sonra ise sınır tabaka yer<br />

değiştirme kalınlığının etkisi ile dış potansiyel akım<br />

yukarı doğru açı kazanır ve bir miktar hızlanır. Bu da<br />

basınç katsayısının negatif değerler almasına yol<br />

açacaktır. Navier Stokes çözümünün Sınır Tabaka<br />

çözümüne üstünlüğü bu noktada kendini göstermekte<br />

ve bu olay doğru bir şekilde bulunabilmektedir.<br />

Basınç katsayısın bulunması açısından “B” ve “C” tipi<br />

ağlar yeterli, “A” tipi ağ ise yetersiz kalmıştır. Bu ağ<br />

ile ele edilen çözümdeki zigzaglar daha çok akım<br />

yönündeki ağ yoğunluğunun yetersiz olmasından<br />

kaynaklanmaktadır. Şekil 9. da mühendislik<br />

problemleri açısından en önemli parametrelerden biri<br />

olan yüzey sürtünme katsayısı, C , ile ilgili sonuçlar<br />

sunulmaktadır. C<br />

f<br />

hesabında en başarılı çözüm ağı<br />

hem akıma dik yönde hem de akım yönünde en fazla<br />

nokta yoğunluğuna sahip olan “C” çözüm ağıdır.<br />

C in hesabında sınır tabaka içinde, özellikle yüzeye<br />

f<br />

en yakın bölgedeki, ağ yoğunluğunun etkilidir. Şekil<br />

10. da ise hesaplanması pek de kolay olmayan sınır<br />

tabaka kalınlığı, δ , ile ilgili sonuçlar sunulmaktadır.<br />

δ ’nın doğru bir şekilde bulunabilmesi için yalnızca<br />

yüzeye yakın bölgedeki ağ kalınlığı değil, akıma dik<br />

yönde sınır tabakanın her yerindeki, özellikle de<br />

genelde ihmal edilen sınır tabakanın üst sınırı<br />

civarındaki ağ yoğunluğu önem taşımaktadır. Şekil 11.<br />

de sınır tabaka yer değiştirme kalınlığı, Şekil 12. de<br />

de momentum kalınlığı sonuçları sunulmaktadır. “C”<br />

tipi çözüm ağı gene en doğru sonuçları vermektedir.<br />

f<br />

Yer değiştirme kalınlığı<br />

*<br />

δ 1.721 =<br />

1/2<br />

x Re x<br />

Momentum kalınlığı<br />

θ 0.664 =<br />

1/2<br />

x Re x<br />

*<br />

δ<br />

Şekil parametresi H = = 2. 59 θ<br />

C f<br />

Re x<br />

0.5<br />

1.4000<br />

1.3000<br />

1.2000<br />

1.1000<br />

1.0000<br />

0.9000<br />

0.8000<br />

0.7000<br />

0.6000<br />

Tablo 4. Blasius çözümü [1].<br />

10000<br />

Iterative Convergence<br />

for the Grid-C Solution<br />

20000<br />

30000<br />

40000<br />

50000<br />

60000<br />

70000<br />

100000<br />

Blasius<br />

5.0E+05 1.0E+06 1.5E+06 2.0E+06<br />

Re x<br />

Şekil 7. Ağ-C ye ait çözümün iteratif yakınsaması<br />

X. SONUÇ<br />

Bu çalışmada sınır tabaka akımının Navier Stokes<br />

çözümüne çözüm ağı etkileri incelenmiştir. Çözümün<br />

sınır tabaka içindeki akıma dik yöndeki ağ<br />

yoğunluğundan, yüzeye en yakın bölgedeki ağ<br />

mesafesinden ve akım yönündeki ağ yoğunluğundan<br />

etkilendiği görülmüştür. Az yoğun ve büyük<br />

hücrelerden oluşan bir ağ kullanıldığında L2 hata<br />

parametresinin çok hızlı azaldığı, buna karşılık elde<br />

edilen akım parametrelerinde yüksek hata oranı<br />

olduğu görülmüştür. Yoğun ve küçük hücrelerden<br />

oluşan bir ağ kullanıldığında ise L2 hata parametresi<br />

yavaş azalmakta ancak akım özelliklerinde daha az<br />

hata yapılmaktadır. Sıkıştırılabilir akımlar için<br />

yazılmış olan çözücünün, düşük Mach sayılarında<br />

yavaş yakınsamakla birlikte, iyi bir ağ ile doğru<br />

sonuçlar verdiği görülmüştür.<br />

0.0100<br />

Şekil 6. C-Ağına ait sınır tabaka<br />

0.0050<br />

Grid-A<br />

Grid-B<br />

Grid-C<br />

Blasius<br />

0.664<br />

Yüzey sürtünme katsayısı c<br />

f<br />

=<br />

1/2<br />

Re<br />

δ 5<br />

Sınır tabaka kalınlığı =<br />

1/2<br />

x Re x<br />

x<br />

C p<br />

0.0000<br />

-0.0050<br />

-0.0100<br />

0.0E+00 5.0E+05 1.0E+06 1.5E+06 2.0E+06<br />

Re x<br />

81

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Şekil 8. Basınç katsayısı mukayesesi<br />

2.0<br />

1.9<br />

Grid-A<br />

Grid-B<br />

Grid-C<br />

Blasius<br />

C f<br />

Re x<br />

0.5<br />

0.700<br />

0.650<br />

0.600<br />

Grid-A<br />

Grid-B<br />

Grid-C<br />

Blasius<br />

(δ * /x) Re x<br />

0.5<br />

1.8<br />

1.7<br />

1.6<br />

1.5<br />

0.0E+00 5.0E+05 1.0E+06 1.5E+06 2.0E+06<br />

0.550<br />

Re x<br />

0.0E+00 5.0E+05 1.0E+06 1.5E+06 2.0E+06<br />

Re x<br />

Şekil 11. Yer değiştirme kalınlığı mukayesesi<br />

Şekil 9. Yüzey sürtünme katsayısı mukayesesi<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] Schetz J. A., “Boundary Layer Analysis”,<br />

Prentice Hall, 1993.<br />

[2] Şen T. S., “Development of a Three Dimensional<br />

Multiblock Parallel Navier Stokes Solver”,<br />

Doktora Tezi, ODTÜ <strong>Havacılık</strong> Müh. Bölümü,<br />

Kasım 2001.<br />

[3] Beam, R. W., and Warming, R. F., "An Implicit<br />

Finite Difference Algorithm for Hypersonic<br />

Systems in Conservation Form, Journal of<br />

Computaional Physics, Vol. 23, 1976, pp 87-110.<br />

[4] Fujii, K., "Practical Applications of New LU-<br />

ADI Scheme for the Three Dimensional Navier-<br />

Stokes Computation of Transonic Viscous<br />

Flows," AIAA 24th Aerospace Sciences Meeting,<br />

Reno, Nevada, January, 1986.<br />

[5] Durmuş, G., Three Dimensional Hyperbolic Grid<br />

Generation, MS Thesis, ODTÜ <strong>Havacılık</strong> Müh.<br />

Bölümü, Eylül 1988.<br />

(θ/x) Re x<br />

0.5<br />

1.0<br />

0.8<br />

0.6<br />

0.4<br />

Grid-A<br />

Grid-B<br />

Grid-C<br />

Blasius<br />

0.0E+00 5.0E+05 1.0E+06 1.5E+06 2.0E+06<br />

Re x<br />

Şekil 12. Momentum kalınlığı mukayesesi<br />

7.5<br />

(δ/x) Re x<br />

0.5<br />

7.0<br />

6.5<br />

6.0<br />

Grid-A<br />

Grid-B<br />

Grid-C<br />

Blasius<br />

5.5<br />

5.0<br />

4.5<br />

5.0E+05 1.0E+06 1.5E+06 2.0E+06<br />

Re x<br />

Şekil 10. Sınır tabaka kalınlığı mukayesesi<br />

82

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

TÜRKİYE’DE UYDU HABERLEŞMESİ<br />

TARİHÇESİ, TÜRKSAT VE ÜLKE GELİŞİMİNE KATKILARI<br />

Numan ÜNALDI<br />

e-posta: nunaldi@hsotem.edu.tr<br />

Hv.Snf.Ok.ve Tek.Eğt.Mrk.K.lığı, MEBS.Ok.K.lığı, Elekt.Sis.Eğt.A.liği,35410,Gaziemir/İzmir<br />

ÖZET<br />

Türkiye'de uydu haberleşmesi alanında 1960'lı<br />

yıllarda başlayan çalışmalar, günümüze TÜRKSAT<br />

Projesi ile ulaşmış ve Türkiye o günden bugüne bir<br />

çok gelişme kat etmiştir. Hiç şüphesiz TÜRKSAT<br />

Projesi, ülke gelişimine bir çok açıdan katkı<br />

sağlamıştır. Bu çalışmada Türkiye'nin uydu<br />

haberleşmesi gelişimi, TÜRKSAT Projesi ve bu<br />

projenin ülke gelişimine sağladığı katkılar<br />

incelenmiştir.<br />

I. GİRİŞ<br />

Gelişen uydu haberleşme teknolojisi, dünyada bu<br />

alanda kullanım yöntemlerinin artmasına yol açmıştır.<br />

Özellikle ilk yıllarda sadece uluslararası telefon ve<br />

televizyon trafiğini aktarmak amacıyla kullanılan uydu<br />

teknolojisi, daha sonraki yıllarda hızlı bir gelişme<br />

göstererek, ülkelerin kendi milli haberleşme<br />

alanlarında da kullandıkları bir sistem haline gelmiştir.<br />

Ülkemiz de gerekli uzay kesimini temin etmek<br />

amacıyla, yabancı uydu kuruluşlarından uydu kanalı<br />

kiralama yoluna gitmiştir. Diğer kuruluşlardan kanal<br />

kiralamanın pek ekonomik olmaması ve gerekli<br />

kanalların bulunmasında ülkemizce yaşanan zorluklar<br />

dikkate alındığında, kendi milli uydu sistemlerimizin<br />

gerçekleştirilmesinin gerekliliği ortaya çıkmıştır.<br />

II. TÜRKİYEDE UYDU HABERLEŞMESİ<br />

TARİHÇESİ<br />

Uyduların uluslararası haberleşme hedeflerinde<br />

kullanımı, 1965 yılında INTELSAT’ın (Uydular<br />

Aracılığı ile Haberleşme Uluslararası Organizasyonu)<br />

kurulması ve ilk haberleşme uydusu olan Early-Bird'<br />

ün yörüngeye yerleştirilmesiyle başlamıştır. Dünya<br />

haberleşme teknolojisini yakından izleyen ülkemizde<br />

ise haberleşme için uydulardan yararlanma konusunda<br />

ilk çalışmalar, 1968 yılında PTT Genel Müdürlüğü<br />

bünyesinde Peyk Telekomünikasyon Grup<br />

Başmühendisliği'nin kurulmasıyla başlamıştır. Aynı<br />

yıl INTELSAT’a üye olmak için çalışmalar<br />

başlatılmış ve uydu üzerinden ilk telefon kanalları,<br />

Yugoslavya ve Iran yer istasyonlarından yararlanılarak<br />

Amerika Birleşik Devletleri ile kurulmuştur. Artan<br />

uluslararası trafiği karşılamak üzere Türkiye' de bir<br />

uydu yer istasyonu kurma çalışmaları, 1970'li yılların<br />

başında yoğunluk kazanmıştır.[2]<br />

1976 yılında çıkılan ihale 1977 yılında<br />

sonuçlandırılmış ve ilk uydu yer istasyonumuz AKA-1<br />

(Ankara-1), 23 Nisan 1979 yılında İngiltere ile 11<br />

telefon kanalı kurularak servise verilmiştir.[3]<br />

Daha sonraki yıllarda, Avrupa ülkeleri arasındaki<br />

trafiğin artmasıyla yeni bir uydu sistemi ve<br />

organizasyonu kurma çalışmaları, ülkemizin de<br />

iştirakiyle başlamış ve 1977 yılında 17 ülkenin<br />

katılımıyla EUTELSAT ( Avrupa Uydular Aracılığı<br />

ile Haberleşme Organizasyonu ) kurulmuştur.<br />

EUTELSAT sistemiyle çalışan AKA-2 yer istasyonu<br />

03 Kasım 1985 tarihinde hizmete verilmiş ve bunu<br />

diğer yer istasyonlarının kurulması izlemiştir.[2,4]<br />

Yabancı uydu kuruluşlarından kanal kiralamanın<br />

ekonomik olmadığı dikkate alınarak, milli uydu<br />

sistemlerimizin gerçekleştirilmesi için çalışmalar<br />

yapılması gerekliliği ortaya çıkmıştır. Böylece, her<br />

açıdan gelişmiş Türkiye'nin çağımızın modern olanak<br />

ve avantajlarından yararlanmasının kaçınılmaz bir<br />

gerçek olduğu göz önüne alınarak, 1989 yılında<br />

anahtar teslimi proje ile Türkiye'nin ilk haberleşme<br />

uyduları sistemi için uluslararası ihaleye çıkılmış ve<br />

21.12.1990 tarihinde Fransız Aerospatiale firması ile<br />

315 milyon ABD dolar bedel ile sözleşme<br />

imzalanmıştır.<br />

İlk uydumuz TÜRKSAT 1A'nın fırlatıcı roket arızası<br />

nedeni ile kaybedilmesinin ardından, TÜRKSAT 1B<br />

uydusu, 42° East (Doğu) yörüngesine 11 Ağustos<br />

1994 tarihinde başarıyla yerleştirilmiştir. Yörünge<br />

testlerinin ardından 10 Ekim 1994 tarihinde hizmete<br />

girmiştir. Diğer taraftan, ilk uydumuzun<br />

kaybedilmesiyle birlikte; sözleşmenin sigorta<br />

maddelerine uygun olarak Aerospatiale firması, yeni<br />

bir uydunun üretimine başlamıştır. TÜRKSAT 1C<br />

adını alan uydumuz 10 Temmuz 1996 tarihinde uzaya<br />

fırlatılmış ve 31.3° E yörüngesine yerleştirilmiştir.<br />

TÜRKSAT 1C'nin yörünge testlerinin yapılmasının<br />

ardından, TÜRKSAT 1B' ye göre daha geniş kapsama<br />

alanlarına sahip olması nedeniyle, TÜRKSAT 1B ve<br />

1C uydularının yörünge pozisyonları değiştirilmiştir.<br />

83

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

27 Eylül 1996'dan itibaren TÜRKSAT 1C 42° E ve<br />

TÜRKSAT 1B 31.3°E pozisyonlarında hizmet<br />

vermektedirler.[4]<br />

Birinci nesil uydularımızın gösterdiği başarılar göz<br />

önüne alınarak % 51' i Türk Telekom' un % 49' u<br />

Avrupa' nın önde gelen uydu üretici firmalarından biri<br />

olan Fransız Aerospatiale Firması' nın olmak üzere<br />

ortak bir şirket kurulmuş, EURASIASAT adıyla<br />

faaliyete geçmiştir, 2000 yılı başlarında uzaya<br />

fırlatılması planlanan ikinci nesil TÜRKSAT 2A<br />

(EURASIASAT 1) uydusunun yapımı için sipariş<br />

verilmiş ve uydunun üretimine 1998 başı itibariyle<br />

başlanmıştır. 11 Ocak 2001'de TÜRKSAT-2A<br />

fırlatılmış ve 1 Şubat 2001 tarihi itibariye ticari olarak<br />

servise verilmiştir.[5]<br />

TÜRKSAT Uydularının ana yer kontrol<br />

istasyonu, Ankara Gölbaşı'ndaki Uydu Haberleşme<br />

Merkezi Müdürlüğü arazisi üzerinde; yedek yer<br />

kontrol istasyonu ise Ankara Orta Doğu Teknik<br />

<strong>Üniversitesi</strong>'nde bulunmaktadır.<br />

III.TÜRKSAT UYDULARI KAPSAMA<br />

ALANLARI VE GENEL ÖZELLİKLERİ<br />

TÜRKSAT 1B uydusu; Türkiye, Orta Avrupa ve Orta<br />

Asya olmak üzere 3 adet kapsama alanına sahiptir.<br />

TÜRKSAT 1B üzerinde, Ku-bantta (11-14 GHz)<br />

çalışan 10 tanesi 36 MHz, 6 tanesi de 72 MHz<br />

genişliğinde toplam 16 transponder bulunmaktadır. Bu<br />

transponderler üzerinde yurtiçi ve yurtdışı IBS telefon<br />

kanalları, 22 'si dijital , 1'i analog olmak üzere 23 TV<br />

kanalı, 7 adet de dijital yayında radyo mevcuttur.[3]<br />

TÜRKSAT 1C uydusu ise, Türkiye-Avrupa ve<br />

Türkiye-Orta Asya olmak üzere 2 adet kapsama<br />

alanına sahiptir. Toplam 16 adet olan transponder<br />

sayısı 8'er adet olmak üzere Batı ve Doğu spotlarına<br />

dağıtılmıştır. [1,4]<br />

Tablo 1. Türksat Uydu Özellikleri<br />

ÖZELLİKLER 1B/1C 2A<br />

Transponder<br />

sayısı<br />

16 32<br />

Kaplama<br />

50 dBw 53 dBw<br />

alanındaki güç<br />

Ömür 12 yıl 15 yıl<br />

Ağırlık 1750 kg 3400 kg<br />

Güneş<br />

ışınlarından 3500 W 8250 W<br />

ürettiği enerji<br />

Uydu boyutları 2.3x1.6x1.4 m 3.72x2.3x1.8 m<br />

Güneş<br />

panellerinin 22 m 34 m<br />

boyutu<br />

Alıcı çanak anten<br />

çapı<br />

60-80 cm 50 cm<br />

TÜRKSAT 2A Uydusu üzerinde 20 adedi sabit, 12<br />

adedi de hareketli kapsama alanlarına ait olmak üzere<br />

toplam 32 adet transponder bulunmaktadır. Uydu,<br />

TÜRKSAT 1C uydusunda olduğu gibi iki ayrı sabit<br />

kapsama alanına sahiptir. BBS bandı transponderlere<br />

sahip olan sabit kapsama alanlarından yayınlar; batı<br />

kapsama alanı üzerinden batıda İngiltere'ye, kuzeyde<br />

İskandinav ülkelerine, güneyde Kuzey Afrika'ya,<br />

doğuda da Hazar Denizine kadar; doğu kapsama alanı<br />

üzerinden de batıda Balkan Yarımadasına, kuzeyde<br />

Rusya Federasyonuna, güneyde Hint Yarımadasına,<br />

doğuda da Çin sınırına kadar ulaşabilmektedir. FSS<br />

bandı transponderlere sahip olan hareketli kapsamaları<br />

üzerinden ise Hindistan, Güney Afrika Cumhuriyeti<br />

gibi uydunun görüş alanı içerisindeki bölgelere<br />

ulaşmak mümkündür. Türksat 1B, 1C ve 2A<br />

uydularının genel özellikleri Tablo-1’de verilmiştir.[3]<br />

IV. TÜRKSAT'IN ÜLKE GELİŞİMİNE<br />

KATKILARI<br />

TÜRKSAT projesi ile ülkemiz; dünyada kendi<br />

uydusuna sahip olan 16 ülke, Avrupa'da ise 6 ülke<br />

arasına girmiş bulunmaktadır. Avrupa ve dünyadaki<br />

Türkiye imajını değiştirmede etkin rol oynayan bu<br />

projenin ülke gelişimine katkıları, aşağıda verilen<br />

başlıklar altında incelenebilir:<br />

• Türksat Uydularından Verilen Hizmetler:<br />

TÜRKSAT'ın ülke gelişimine olan katkısı sunduğu<br />

hizmetlerle sağlanmaktadır. Hali hazırda Türksat<br />

uyduları üzerinden verilen hizmetler şunlardır: Analog<br />

ve dijital TV yayınları, dijital radyolar, Türk Telekom<br />

TES sistemleri , VSAT uygulamaları, Internet<br />

Erişimi, IDR ve IBS sistemleri kullanılarak telefon<br />

haberleşmesi.[4]<br />

Türk Telekom TES terminalleri TÜRKSAT 1B ve<br />

TÜRKSAT 1C üzerinden DAMA sayısal iletişim<br />

tekniğini kullanarak yerleşim bölgeleri arasında kamu<br />

haberleşmesi sağlayan sistemlerdir. Türk Telekom<br />

TES sistemi ile coğrafi koşullardan bağımsız olarak<br />

kaliteli ses ve hızlı data iletişimi sağlanmakta, böylece<br />

yerleşim yerlerinden uzakta olan fabrikalar, petrol<br />

arama şirketleri, benzin istasyonları, oteller, tatil<br />

köyleri, vb. özel işletmelerle köyler ve mezraların<br />

haberleşmesi Türk Telekom'un bu son teknolojisiyle<br />

etkin, verimli ve ekonomik şekilde<br />

gerçekleştirilmektedir.[4]<br />

VSAT(Very Small Aperture Terminal) Şebekeleri veri<br />

iletişim probleminde karasal alternatiflerin<br />

sağlayamadığı pek çok olanağı kullanıcıya sunmasının<br />

yanı sıra, ücret performans dengesini de optimum<br />

düzeyde sağlayabilmektedir. VSAT, kredi kartı<br />

otorizasyonu, otomatik para çekme makineleri,<br />

bankacılık işlemleri, alarm güvenlik hizmetleri,<br />

havayolları ve turizm sektöründe rezervasyon<br />

işlemleri gibi kullanım alanlarına sahiptir.<br />

84

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

IBS (Intelsat Business Service) uydu sistemleri, klasik<br />

haberleşme sistemleri ile hizmet götürülemeyen,<br />

telefon kanal ihtiyacı nispeten düşük ülke veya yurt içi<br />

bölgelerimize, coğrafi koşullardan etkilenmeyen,<br />

bakım ve işletmesi kolay uydu yer istasyonları<br />

kullanılarak erişmeyi sağlayan sayısal bir uydu<br />

sistemini içermektedir. Ülkemizde IBS projesine ait<br />

çalışmalar, ilk kez 1991 yılında başlatıldı. Aynı yıl<br />

içinde, özellikle iklim koşullarının sert olduğu ve<br />

karasal iletişim sistemleri olarak ulaşılamayan ilçelere<br />

IBS sistemleri kurularak servise alınmıştır. Yurt<br />

dışında Türk Telekom tarafından gerçekleştirilen IBS<br />

servisleri, Intelsat uydusu üzerinden verilmekte iken ,<br />

1994 yılında TÜRKSAT 1C uydumuzun devreye<br />

girmesiyle kendi uydumuz üzerinden verilmeye<br />

devam edilmiştir.<br />

• Ekonomik Katkılar:<br />

Özellikle TV yayınlarına dönük olarak hızla kullanımı<br />

artan haberleşme uyduları gerek teknolojik olarak,<br />

gerekse de yayın gücü ve kapsama alanı açısından her<br />

geçen yıl büyük gelişmeler göstermekte, buna paralel<br />

olarak pazar ve müşteri açısından da transponder kira<br />

ücretleri ucuzlamaktadır. Bu açıdan genelde uydu<br />

kullanıcıları daha geniş kapsama alanında, yüksek<br />

güçte ve çok sayıda kanal kapasitesinde yayın yapan<br />

uyduları tercih etmektedir. Bu sebeple halen yüksek<br />

kullanım kapasitesine sahip olan TÜRKSAT<br />

uydularımız için şu anda oluşturulan pazarın diğer<br />

uydu işletmecilerine kaymasını önlemek ve bu<br />

rekabeti devam ettirebilmek ülkemiz açısından büyük<br />

önem arz etmektedir.<br />

TÜRKSAT Milli Haberleşme Uyduları Projesi<br />

sayesinde, haberleşme gereksinimlerimiz ve özel<br />

televizyonlar için yabancı uydu kuruluşlarına akıtılan<br />

dövizler ülkemizde kalmaktadır. Örneğin, TÜRKSAT<br />

2A uydumuzun 15 yılda bir milyar dolar gelir<br />

getirmesi beklenmektedir.[5]<br />

Aerospatiale Firması ile Türk Telekom arasında 5<br />

Mayıs 1995 tarihinde ek bir sözleşme imzalanarak,<br />

Ankara Gölbaşı TÜRKSAT Uydu Yer Kontrol<br />

İstasyonunun; uluslararası uydu fırlatma programları<br />

kapsamında, CNES'in (Fransız Uzay Araştırmaları<br />

Merkezi) koordinasyonunda diğer ülkelere ait<br />

uyduların fırlatma ve ilk operasyon aktivitelerinde<br />

kullanılabilmesi sağlanmıştır. Bu işbirliği sayesinde,<br />

her atışta kullanım süresine göre bir gelir elde<br />

edilmektedir.[1,4]<br />

TÜRKSAT ülkemiz elektronik sanayini de olumlu<br />

yönde etkilemiştir. TÜRKSAT uydusunun işletilmeye<br />

başlaması ile ilk etapta uydu alıcıları ve çanak anten,<br />

LNB cihazlarının satışlarında önemli artış<br />

gözlenmiştir. Bütün yurtta haberleşme kanallarının<br />

artması; telefon, faks, data, çağrı sistemleri gibi<br />

cihazlarının talebini arttırmıştır.[1]<br />

TÜRKSAT uydusu, yalnızca ticari açıdan ele alındığı<br />

durumda bile çok karlı bir yatırım olduğu<br />

görülmektedir. Son yıllarda Türkiye'nin iletişim<br />

ihtiyacı öylesine artmıştır ki, Türkiye'nin bu ihtiyacını<br />

diğer işletmecilerden kanal kiralayarak karşılaması<br />

yerine kendi uydusunu tesis etmesi maliyet açısından<br />

daha uygun bir hareket tarzı olarak ortaya<br />

çıkmaktadır.<br />

• Politik Katkıları:<br />

TÜRKSAT'a siyasi bakımdan önem kazandıran etken,<br />

onun uzaydaki stratejik konumudur. TÜRKSAT'ın<br />

jeosenkron yörüngedeki yeri, stratejik bir öneme<br />

sahiptir; çünkü TÜRKSAT yayınları Adriyatik<br />

Denizi'nden Çin Seddi'ne kadar uzanan Asya, Avrupa<br />

ve Afrika kıtalarının çok çeşitli ırk, din, mezhep ve<br />

dillere sahip, değişik siyasi tercihleri bulunan<br />

milletlerini bir arada bulunduran bir bölgeyi<br />

kapsamaktadır. Bu karakterinden ötürü, bu bölgeler<br />

yüksek politik ve askeri riskleri bünyesinde<br />

barındırmaktadır. Hem Avrupa, hem Asya, hem de bir<br />

Orta Doğu ülkesi olan Türkiye ise; tarihi ve kültürel<br />

bağlarının şekillendirdiği milli stratejilerin uzantısı<br />

olarak, kendisine dünyada siyasi ve ekonomik<br />

anlamda bir yer bulma gayreti içindedir. TÜRKSAT<br />

bu politik ve ekonomik mücadelede ciddi bir rol<br />

üstlenmekte ve yayınlarımız bölgede yaşayan yüz<br />

milyonlarca insan tarafından izlenebilmektedir. Bu<br />

avantaj orta ve uzun vadede Türkiye için olumlu<br />

kamuoylarının oluşturulmasında çok değerli katkılara<br />

sahiptir.<br />

Gelişmiş teknolojileri olan ülkeler, uzayı askeri<br />

amaçlar da dahil çeşitli bilimsel amaçlar için<br />

kullanmaktadırlar. TÜRKSAT projesi, ülkemiz<br />

yetişmiş insan gücüne katkı sağlamakta; bu bilgi<br />

birikimleri ulusal ve uluslararası uzay çalışmalarına<br />

yansıtılabilmektedir. Sonuçta, Türk insanı çeşitli<br />

uyduları tasarlayabilecek bir potansiyele sahip<br />

olmuştur. Bu çalışmalar, Türkiye’nin ilk uzaktan<br />

algılama gözlem uydusu olan BİLSAT’ın, TÜBİTAK<br />

BİLTEN tarafından teknoloji transferi yöntemiyle<br />

üretilerek, 27 Eylül 2003 tarihinde uzaya<br />

gönderilmesine imkan sağlamıştır.<br />

• Sosyo-kültürel Katkılar:<br />

Bilindiği gibi Asya'daki Türk Cumhuriyetleri'ne<br />

Türkiye önemli yatırımlar yapmaktadır. Türkî<br />

Cumhuriyetler’de, her geçen gün büyüyen dijital<br />

santraller ile televizyon yayınlarını alarak, uydulardan<br />

yerel dağıtım şebekelerine irtibatlayan yer istasyonları<br />

kurulmuştur. TÜRKSAT'ın devreye girmesiyle bu<br />

kategorideki uydu yayınlarının tamamı TÜRKSAT<br />

üzerine aktarılmıştır. Şu anda Ku-bantta Orta Asya'da<br />

en güçlü yayını, geniş alanda yapan uydu, TÜRKSAT<br />

uydusudur. [ 1]<br />

85

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

TÜRKSAT aynı zamanda Türkiye'nin Avrupa'da<br />

yaşayan Türkler ile Orta Asya ve Kafkas<br />

Cumhuriyetleri'ne açılan bir penceresidir. 25 ülkeyi<br />

kapsayan TÜRKSAT sistemi, Türk kültürünün<br />

tanıtımında en süratli ve en ekonomik araç olma<br />

görevini yüklenmiştir.<br />

TÜRKSAT ülkenin eğitimine de katkıda bulunmakta,<br />

lise ve üniversitelerin bilimsel ve eğitim amaçlı TV<br />

yayınları ile bilimsel kuruluşlar arasındaki bilgi akışını<br />

sağlamaktadır.<br />

V. SONUÇ VE TARTIŞMA<br />

TÜRKSAT uyduları ve uydu yer istasyonları ile<br />

Türkiye için şu faydalar sağlanmıştır:<br />

Ülkemiz, uydu yer kontrol istasyonu işletme ve<br />

teknisyenliği konusunda bilgi birikimi elde etmiştir.<br />

TÜRKSAT milli haberleşme uyduları projesi<br />

sayesinde, haberleşme gereksinimlerimiz ve özel<br />

televizyonlar için yabancı uydu kuruluşlarına akıtılan<br />

dövizler ülkemizde kalmaktadır.<br />

Türkiye'nin uydu iletişimi konusunda değişen ve<br />

gelişen ihtiyaçları, gelen yeni teknolojik imkanlar ve<br />

bunların itici kuvvetiyle doğan yeni üretim ihtiyaçları,<br />

hem teknolojik hem bilimsel gelişmeyi teşvik etmiş ve<br />

Türkiye'nin uydu teknolojisindeki atılımına ivme<br />

kazandırmıştır. Sonuçta Türkiye adım adım gelişmiş<br />

ülkeler safına yaklaşmaktadır.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] M. Argun, U. Levent, TÜRKSAT ve Gelişen<br />

Türkiye Üzerindeki Önemi, Harp Akademileri<br />

Komutanlığı Yayını,1997, pp.49-82<br />

[2] S. Bıçakçıoğlu, Uydu İletişim Teknikleri ve TSK<br />

Uydu Muhabere Sistemi, MEBS <strong>Okulu</strong> Yayını<br />

No:57, pp.1-4<br />

[3] M.C. Toros, Haberleşme Uyduları ve Türkiye'nin<br />

Uzaydaki Yeri, 1nci Uluslararası Uzay<br />

<strong>Sempozyum</strong>u, pp. 9-17.<br />

[4] http://www.satcom.gov.tr<br />

[5] http://www.eurasiasat.com.tr<br />

Değişen uluslararası politikaya ve teknolojideki<br />

gelişmelere göre, uyduların özelliklerinin belirlenmesi<br />

konusunda, planlama seviyesinde, bilgi birikimi<br />

sağlanmıştır. Örneğin, düşen TÜRKSAT-1A yerine<br />

atılan TÜRKSAT-1C’nin kapsama alanları<br />

değiştirilmiş ve yeni dünya düzenine göre<br />

ayarlanmıştır. TÜRKSAT-2A için ise, uluslararası<br />

politikada Afrika’nın önem kazanması dikkate alınmış<br />

ve kapsama alanları ona göre planlanmıştır.<br />

Teknolojideki gelişmeler de dikkate alınarak, dijital<br />

yayın özelliği ve turbo internet özellikleri de dahil<br />

edilmiştir. Bunların dışında, diğer TÜRKSAT<br />

uydularında askeri transponder olmamasına rağmen,<br />

TÜRKSAT-2A’ya askeri transponder da<br />

konulmuştur.[3]<br />

Bir doğal kaynak olan uzayın ileri teknolojiye sahip<br />

ülkeler tarafından yoğun bir şekilde askeri, bilimsel ve<br />

meteorolojik amaçlarla kullanıldığı da göz önüne<br />

alınarak, TÜRKSAT projesi ile yurdumuzda uzay<br />

teknolojisi konusunda elemanların yetiştirilmesi, bilim<br />

ve teknoloji dünyasında Türkiye'nin yerini alabilmesi,<br />

ileride stratejik öneme sahip askeri ve bilimsel<br />

uyduların tasarımlarının yapılabilmesi imkanı<br />

doğmuştur.<br />

TÜRKSAT, Türkiye'nin modern iletişim teknolojisi<br />

alanındaki konumunu belirlemesi açısından büyük<br />

önem taşımaktadır. Diğer taraftan, iletişim sektöründe<br />

dışa bağımlılığımız azalmış ve uydu teknolojileri gibi<br />

son teknolojinin ülkemize girmesi sağlanmıştır.<br />

Karasal haberleşme sisteminin yaşadığı kısıtlı kanal<br />

kapasitesi sorunu TÜRKSAT sayesinde aşılarak,<br />

stratejik muhabere kabiliyeti ülkemize<br />

kazandırılmıştır.<br />

86

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

UYDU İLETİŞİM UYGULAMALARI VE TÜRKİYE<br />

Nurhan KARABOĞA 1 Azmi VURAL 2<br />

e-posta: nurhan_k@erciyes.edu.tr e-posta: 1030515026@erciyes.edu.tr<br />

1<br />

<strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong>, Mühendislik Fakültesi, Elektronik Müh. Bölümü, 38039, Kayseri<br />

2 <strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong>, Mühendislik Fakültesi, Bilgisayar Müh. Bölümü, 38039, Kayseri<br />

ÖZET<br />

Uydu iletişimi alanındaki farklı uygulamalar,<br />

bankacılık sektöründen sağlık sektörüne, Internet<br />

sektöründen lojistik sektörüne kadar çok farklı<br />

alanlarda kullanılmaktadır.Bu çalışmada Türkiye’deki<br />

uydu iletişim uygulamaları hakkında bilgi verilecektir.<br />

I. GİRİŞ<br />

Günümüzde uydu teknolojisi, büyük bir hızla<br />

gelişerek yeni uygulama alanları bulmaktadır.Uydular<br />

yeryüzeyi etrafında 200[km] ile 110bin[km]<br />

yörüngelerinde bulunmaktadırlar.Yörüngelerin<br />

dünyadan uzaklığı uyduların kullanım amaçlarına göre<br />

değişmektedir[1]. Yer gözlem amacına yönelik uydu<br />

sistemleri de giderek önem kazanmakta ve bu<br />

teknolojilere sahip ülkelerin savunmalarına,<br />

ekonomilerine ve bilimsel araştırmalarına büyük<br />

katkılar yapmaktadır. Görüntü çözünürlüğü, görüntü<br />

alabilme sıklığı, görüntü çeşitleri gibi parametreler<br />

iyileştikçe uydu sistemlerine olan talep de<br />

büyümektedir. Bulunduğu jeopolitik konum itibari ile<br />

Türkiye’nin yer gözlem sistemlerine ihtiyacı<br />

yüksektir. Türkiye, bu tür sistemleri satın alabilir<br />

durumda olsa da, Türkiye’nin kendi uydu<br />

teknolojisine sahip olması,ekonomik ve stratejik<br />

açıdan bir zorunluluktur. Türkiye, sadece kendi<br />

ihtiyaçlarını karşılamayı değil, bu teknolojiyi ve<br />

ürünlerini ihraç eder hale gelerek uluslararası<br />

projelerde eşit ortak olarak yer alabilmelidir.<br />

Türkiye’nin yetişmiş insan gücü ve teknolojik<br />

altyapısı gözönüne alındığında, uydu teknolojisinin ve<br />

ürünlerinin ihraç edilebilir hale gelmesinin ulaşılmaz<br />

bir hedef olmadığı açıktır.Uydu endüstrisi başlıbaşına<br />

önemli bir sektör olmasının yanında,başka<br />

önemli teknolojileri de sürüklemektedir.<br />

Bunlar:elektronik,optik,mekanik üretim, malzeme<br />

bilimi, test sistemleri gibi alanlardır. Uydu teknolojisi,<br />

askeri alana yapılan yatırımların sivil uygulamalarda<br />

kullanılabilmesi nedeniyle ekonomik gelişmeyi de<br />

canlandırmaktadır.Son yıllarda, ticari olarak elde<br />

edilebilir uydu görüntülerinin yer çözünürlüklerinin<br />

artmış olması, bu görüntülerin askeri amaçlı<br />

kullanımlarını gündeme getirmiştir. Ancak, bir ticari<br />

uydudan alınacak görüntünün hangi bölgeyi<br />

içerdiği,görüntü isteğinin hangi zamanlarda geldiği<br />

gibi bilgilerin ihtiyaç sahibi ülke dışında taraflarca da<br />

çok kolay elde edilebilir olması bu seçeneğin<br />

çekiciliğini neredeyse tamamen ortadan<br />

kaldırmaktadır[2]. Bu da ülkelerin kendi uzay ve uydu<br />

programlarına sahip olmalarının gerekliliğini ortaya<br />

koymaktadır.Uydudan yer gözlem konusunda<br />

kabiliyet kazanmak isteyen ülkeler için, küçük uydular<br />

son derece avantajlı olmaktadırlar.<br />

Çalışmanın ikinci bölümünde, uydu iletişimi hakkında<br />

bilgi verilecektir.Üçüncü bölümde, Türkiye’deki<br />

uydu iletişim uygulamaları hakkında bilgi verilerek<br />

sonuç bölümünde Türkiye’nin kendi uydu<br />

teknolojisine sahip olmasının ekonomik ve stratejik<br />

açıdan önemine dikkat çekilecektir.<br />

II.UYDU İLETİŞİMİ<br />

Yeryüzeyinin etrafında 120° aralıklarla yerleştirilmiş<br />

ve jeosenkron yörüngeli uydularla dünyanın her<br />

tarafıyla haberleşme gerçekleştirilmektedir[3].<br />

Doğrusal yayılma nedeni ile televizyon yayınları<br />

doğal engelleri aşamamakta, köşe dönememekte ve<br />

atmosferden yansıyamamaktadır[4].Oysa radyo<br />

yayınlarında,atmosfer kıtalar ve ülkelerarası<br />

yayınlar için bir yansıtıcı ortam olarak<br />

kullanılmaktadır.Televizyon yayınlarını taşıyan VHF<br />

ve UHF bandındaki elektromanyetik titreşimler<br />

atmosferin üst katmanlarından yansıyamamaktadırlar.<br />

VHF ve UHF yayınlar atmosferde ya emilmekte ya da<br />

uzaya yönelmektedirler. Bu durum karşısında<br />

televizyon yayınları ancak yoğun birlik ve aktarıcı ağı<br />

ile ülkeler çapında veya ülkeler arası<br />

dağıtılabilmektedirler. Ancak iki link arasına doğal ya<br />

da yapay bir engel çıkarsa link görev<br />

yapamamaktadır. İki link arasındaki mesafe sinyalin<br />

zayıflamasına neden olmaktadır.<br />

Linklerin bu sorunlarına çözüm olarak iletişim<br />

uyduları bulunmuştur. Uydular, hem link hem de<br />

verici görevini yüklenmişlerdir. Çünkü uydular,<br />

radyo-elektrik işaretlerini yüksek frekanslarda uzak<br />

mesafelere ulaştırabilmektedirler [2].<br />

87

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Uydu teknolojilerinden en çok yararlanan sektörlerin<br />

başında, yayıncılık sektörü gelmektedir.Günümüzde<br />

birçok radyo ve televizyon kanalı uydular aracılığıyla<br />

çok daha geniş izleyici kitlelerine ulaşma imkanı<br />

bulmaktadır.Uydu teknolojilerinden yayıncılık<br />

hizmetlerinin dışında hemen hemen tüm sektörlerde<br />

yararlanılmaktadır. Uydu teknolojisinin ön plana<br />

çıktığı uygulamalar arasında araç ve filo takip<br />

sistemleri dikkat çekmektedir. Uydu telefonlarıda<br />

kişilerin dünyanın neresine giderlerse gitsinler<br />

birbirleriyle hızlı ve kesintisiz iletişim kurmalarına<br />

olanak tanımaktadır. Halihazırda yeryüzünün % 80’lik<br />

bir alanında kablo ve GSM alt yapısı<br />

bulunmamaktadır. Bu bölgelerde yaşayan insanlar<br />

dünya nüfusunun % 40’ını oluşturmaktadır[2]. Bu<br />

insanlar, günümüzün modern iletişim olanaklarından<br />

yararlanamamaktadırlar. Bu açıdan bakıldığında, uydu<br />

teknolojisinin en büyük özelliği düşük maliyetlerle bu<br />

bölgelere yüksek teknoloji hizmetlerini sunabilmesi ve<br />

insanların iletişim ihtiyaçlarına cevap verebilmesidir.<br />

Uydu hizmetleri genel olarak mobil ve sabit uydu<br />

hizmetleri olarak iki grupta incelenebilmektedir.Mobil<br />

uydu uygulamaları içerisinde kullanıcıya özel bir<br />

terminalle uydu üzerinden ses ve veri haberleşmesi<br />

sağlayan sistemler son yıllarda artmaktadır [2]. Bu tür<br />

uygulamalara LEO (Low Earth Orbit-alçak yörünge),<br />

MEO (Medium Earth Orbit-orta yükseklikte<br />

yörünge)ve GEO (Geostationary Earth Orbit-dünyaya<br />

göre konumu değişmeyen) olarak adlandırılan<br />

yörüngelerde rastlanmaktadır. Günümüzde bu<br />

sistemlerin bazıları için hem uydularla hem de GSM<br />

şebekesi ile haberleşebilen terminaller piyasaya<br />

sürülmüştür. Sabit uydu hizmetleri ise ağırlıklı olarak<br />

büyük yer istasyonları ve VSAT (Very Small Aperture<br />

Terminal-küçük çaplı anten kullanan terminal)<br />

sistemleri kullanılarak verilmektedir. Büyük yer<br />

istasyonlarının kullanıldığı uygulamalar, yurtdışında<br />

bir merkeze yüksek kapasitede kanal bağlantısı<br />

sağlanması şeklinde gerçekleştirilmektedir. Bu geniş<br />

kanal üzerinden tek kullanıcı için internet erişimi<br />

sağlanabileceği gibi, birden çok kullanıcı için,<br />

sıkıştırmalı veya sıkıştırmasız internet erişimi, Frame<br />

Relay ya da PID gibi teknolojiler kullanılarak<br />

verilmektedir. Büyük yer istasyonları üzerinden<br />

kurulan uydu kanallarından diğer bir yararlanma şekli<br />

de, farklı kurumsal müşterilerden gelen veri hatlarını<br />

çoğullayarak karşı ülkeye göndermek, oradan gelen<br />

kanal içinden müşterilerin veri hatlarını ayırarak, bu<br />

hatları kurumsal müşteri merkezlerine göndermek<br />

şeklinde gerçekleştirilmektedir. Bu şekilde müşterilere<br />

sadece kendi kullanımlarına tahsis edilmiş, çift yönlü<br />

bir veri hattı sağlanmaktadır. Bu tür hatlar genellikle<br />

merkezler arasında finans, yedekleme, video<br />

konferans, resim aktarımı gibi sürekli olarak sabit bir<br />

bant genişliği kullanımı gerektiren uygulamalarda<br />

kullanılmaktadır. Büyük yer istasyonlarının çok<br />

rastlanan bir kullanım şekli de çoklu erişimli VSAT<br />

sistem merkezleridir.Bir VSAT sistemi,bir merkez,<br />

yer istasyonu ve bu istasyon tarafından kontrol edilen<br />

terminallerden oluşmaktadır.VSAT 75 cm’den<br />

başlayarak 2.4 m çapına kadar anten kullanan uydu<br />

terminallerine denilmektedir. Sistemin genel çalışma<br />

prensibi; merkezden yapılan yayının tüm terminaller<br />

tarafından dinlenmesi ve her terminalin kendisi ile<br />

ilgili veriyi arkasındaki Yerel Alan Ağına (LAN-Local<br />

Area Network) iletmesi olarak özetlenebilir. Bazı<br />

düşük maliyetli sistemler haricinde, VSAT<br />

terminalleri hem alıcı hem de verici olarak<br />

çalışmaktadır. VSAT sistemleri, internet dağıtımında<br />

kullanılabildiği gibi uzaktan eğitim, yedekleme,<br />

benzin istasyonları, kredi kartı sorgulama, ATM,<br />

banka şubesi, market ve restoran zincirleri gibi merkez<br />

ve noktalar arasında sürekli sabit bir bant genişliği<br />

kullanmayan uygulamalarda karasal bağlantılara göre<br />

ciddi tasarruflar sağlamaktadır.<br />

Dünyadada uydu hizmetleri, geniş alanlara ve dağınık<br />

bölgelere yayın yapan, bu bölgelerde bulunan şubeleri<br />

ile sürekli kaliteli iletişim kurmak ihtiyacında<br />

bulunan şirketler ve TV istasyonları tarafından<br />

kullanılmaktadır. Dünyada uydu teknolojileri gerek<br />

uydu üzerinde gerekse yerde kullanılan sistemlerde,<br />

geniş kanal uygulamalarına yönelmiştir. Kullanılan<br />

ileri seviyede modülasyon teknikleri (16QAM) ve<br />

gelişmiş kodlamalar (Reed Solomon, Turbo) yardımı<br />

ile günümüzde 72 MHz'lik bir transponder üzerinden<br />

155 Mbps hızında bir taşıyıcı kullanılabilmektedir.Son<br />

zamanlarda yeni uydu teknolojilerinin en önde<br />

gelenlerinden biri DVB-RCS (Digital Video<br />

Broadcast-Return Channel System, sayısal video<br />

yayını ve kanal sistemine dönüş) standartlarında<br />

çalışan ve Return-Channel-Technology olarak<br />

adlandırılan iki yönlü sistemlerden oluşmaktadır.<br />

Kablo ağlarından tamamen bağımsız olarak hızlı<br />

internet hizmetlerinin kullanıcıya ulaştırılmasında<br />

kullanılan bu teknoloji, kablonun bulunmadığı<br />

bölgelerde ticari veya özel amaçlı internet kullanımını<br />

mümkün kılmaktadır.<br />

Dünyada gelişen uydu haberleşme teknolojisi, ilk<br />

yıllarda sadece uluslararası trafiği aktarmak amacıyla<br />

kullanılmasına rağmen, daha sonraları hızlı bir<br />

gelişme göstererek ülkelerin kendi milli haberleşme<br />

alanlarında da kullanılan bir sistem haline gelmiştir.<br />

Uydu hizmetlerinin hitap ettiği sektörler arasında<br />

finans kuruluşları, alternatif telekom operatörleri,<br />

eğitim kurumları, üretici firmalar, zincir mağazalar,<br />

basın ve yayın kuruluşları, sağlık ve kamu kurumları<br />

gelmektedir.Yakın bir gelecekte Thuraya altyapısı<br />

kullanılarak sunulacak olan yeni hizmetler: kitlesel<br />

BGAN sistemi (IP üzerinden, küçük, hafif, taşınabilir<br />

Uydu IP Modemleri aracılığıyla mobil, yüksek hızlı<br />

internet erişimi sunan bir kablosuz paket veri hizmeti)<br />

ve INMARSAT (International Mobile Satellite<br />

Organization-Uydu Aracılığıyla Mobil Haberleşme<br />

88

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Uluslararası Teşkilatı) tarafından sunulan 144 Kbps<br />

veri hizmeti olarak sıralanabilir.<br />

Suzuki ve arkadaşları tarafından önerilen R&D<br />

haberleşme uydusunun gelecek 30 yıl için<br />

hedeflenen amaçları Tablo 2.1’de verilmiştir[5].<br />

Tablo 2.1 . R&D haberleşme uydusunun özellikleri<br />

Zaman<br />

Dilimi<br />

2000-<br />

2010<br />

2010-<br />

2020<br />

2020-<br />

2030<br />

Uydunun Türü Kapasite Karakteristik<br />

1.kuşak internet<br />

uydusu<br />

2.kuşak internet<br />

uydusu<br />

3.kuşak internet<br />

uydusu<br />

5-50<br />

Gbps<br />

50-500<br />

Gbps<br />

0.5-5<br />

Tbps<br />

Gigabit<br />

Uydusu<br />

Küresel<br />

Erişim<br />

GEO<br />

platform<br />

III. TÜRKİYE’DE UYDU İLETİŞİM<br />

UYGULAMALARI<br />

Türksat uydu sistemi, yüksek kalitede ve her alanda<br />

güvenilir iletişim sağlamaktadır.<strong>Yüksek</strong> güçlü<br />

transponder' ler sayesinde, yayın alışı 60-120 cm çaplı<br />

antenler ile mümkün olmaktadır. Merkezden uzak<br />

alanlar da TVRO anten dağıtım ağından TV<br />

programlarını alabilirler. Bunun yanında özel<br />

kuruluşların Radyo ve TV taleplerini karşılamakta<br />

mümkün olmaktadır.Uydu yer Radyo-link veya kablo<br />

bağlantılarının kurulmasının güç olduğu yerlerde<br />

telefon,veri,teleks ve faks hizmetleri, istasyonları<br />

aracılığıyla uydu seçeneğini kullanabilirler.Bütün<br />

kurumlar VSAT sistemleri aracılığıyla uydu üzerinden<br />

kendi özel veri iletişimini kurabilmektedirler.<br />

Uyduların uluslararası haberleşme hedeflerinde<br />

kullanımı 1965 yılında INTELSAT, (International<br />

Telecommunications Satellite Consortium- Uydular<br />

Aracılığıyla Haberleşme Uluslararası Teşkilatı)<br />

teşkilatının kurulması ve ilk haberleşme uydusu olan<br />

“Early-Bird” ' in yörüngeye yerleştirilmesiyle<br />

başlamıştır[2].Ülkemizde ise haberleşme için<br />

uydulardan yararlanma konusunda ilk çalışmalar,<br />

1968 yılında PTT Genel Müdürlüğü bünyesinde Peyk<br />

Telekomünikasyon Grup Başmühendisliği' nin<br />

kurulmasıyla başlamıştır. Aynı yıl INTELSAT’a üye<br />

olunmuş ve uydu üzerinden ilk telefon kanalları<br />

Yugoslavya ve İran yer istasyonlarından yararlanılarak<br />

Amerika Birleşik Devletleri ile kurulmuştur.1997<br />

tarihinde Özbekistan' ın ortaklığı ile INTELSAT’ın<br />

üye ülke sayısı 141' e ulaşmıştır.Yalnız üye ülkeler<br />

değil dünyadaki diğer ülkelerde şirketlerinde<br />

INTELSAT' ın sağlamakta olduğu veri,ses,<br />

video servislerinden ve yeniliklerinden<br />

faydalanmaktadırlar. Türkiye %1.643509' luk yatırım<br />

payı ile INTELSAT' a üye ülkeler arasında 15’inci<br />

büyük paya sahip ülke durumundadır[2].<br />

Türkiye bugüne kadar iletişim uyduları alanına büyük<br />

yatırım yapmıştır. Ancak, uydu teknolojisi alanında<br />

ciddi bir transfer gerçekleşmemiş ve Türkiye’nin<br />

kazancı uydu işletmeciliği ile sınırlı kalmıştır. 1970'li<br />

yılların başında artan uluslararası trafiği karşılamak<br />

üzere Türkiye'de de uydu yer istasyonu kurma<br />

çalışmaları yoğunluk kazanmıştır. İlk uydu yer<br />

istasyonumuz AKA-1 (Ankara-1), 23 Nisan 1979<br />

yılında İngiltere ile 11 telefon kanalı kurularak servise<br />

verilmiştir[2].<br />

EUTELSAT (European Telecommunications Satellite<br />

Organisation- Uydular Aracılığı ile Haberleşme<br />

Avrupa Organizasyonu) 1977 yılında 17 ülke ile<br />

birlikte geçici olarak kurulmuştur.1998 yılında üye<br />

ülke sayısı 46' ya ulaşmıştır. EUTELSAT tarafından<br />

işletilen uydular üzerinden, telefon, faks, veri, VSAT,<br />

mobil, analog TV ve sayısal TV hizmetleri<br />

verilmektedir. EUTELSAT sistemiyle çalışan AKA-2<br />

yer istasyonu 03 Kasım 1985 tarihinde hizmete<br />

verilmiş ve bunu diğer yer istasyonlarının kurulması<br />

izlemiştir.Türkiye bu organizasyona 1985 yılında üye<br />

olmuştur. 4 Kasım 1997 tarihi itibariyle % 0.469814<br />

pay oranına sahiptir .<br />

TÜBİTAK’ın ciddi ölçekteki katkılarıyla başlatılan<br />

girişimlerle, ulusal inovasyon sisteminin ana<br />

unsurlarından olan uydu yer istasyonları ve Ulusal<br />

Uzay ve <strong>Havacılık</strong> Konseyi’nin kurulmasıyla ilgili<br />

olarak çalışmalar 1980’li yıllarda başlatılmıştır[4].<br />

Uydu teknolojisinin gelişmesine paralel olarak<br />

ülkemizde kendisine ait uzay kesimini temin etmek<br />

için yabancı uydu kuruluşlarından, uydu kanalı<br />

kiralama yoluna gitmiştir.Aynı zamanda diğer<br />

uydulardan televizyon ve yurtiçi telefon haberleşmesi<br />

amacıyla kanal kiralamanın ekonomik olmadığı<br />

dikkate alınarak, milli uydu sistemlerimizin<br />

gerçekleştirilmesi için çalışmalar yapılması gerekliliği<br />

de ortaya çıkmıştır.<br />

Böylece, her açıdan gelişmiş Türkiye'nin çağımızın<br />

modern olanak ve avantajlarından yararlanmasının,<br />

kaçınılmaz bir gerçek olduğu göz önüne alınarak,<br />

1989 yılında Türkiye'nin ilk haberleşme uyduları için<br />

uluslararası ihaleye çıkılmıştır. Bu ihale sonucunda<br />

Fransız Aerospatiale firması ile 21.12.1990 tarihinde<br />

sözleşme imzalanmıştır[3].İlk uydumuz TÜRKSAT<br />

1A' nın fırlatıcı roket arızası nedeni ile<br />

kaybedilmesinin ardından TÜRKSAT 1B uydusu, 42°<br />

East (Doğu) yörüngesine 11 Ağustos 1994 tarihinde<br />

başarıyla yerleştirilmiştir. Yörünge testlerinin<br />

ardından 10 Ekim 1994 tarihinde hizmete girmiştir.<br />

Diğer taraftan, ilk uydumuzun kaybedilmesiyle<br />

birlikte sözleşmenin maddelerine uygun olarak<br />

Aerospatiale firması, yeni bir uydunun üretimine<br />

başlamıştır. TÜRKSAT 1C adını alan uydumuz 10<br />

Temmuz 1996 tarihinde uzaya fırlatılmış, 31.3 derece<br />

89

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

doğu yörüngesine yerleştirilmiştir. TÜRKSAT 1C'nin<br />

yörünge testlerinin yapılmasının ardından, TÜRKSAT<br />

1B' ye göre daha geniş kapsama alanlarına sahip<br />

olması nedeniyle TÜRKSAT 1B ve 1C uydularının<br />

yörünge pozisyonları değiştirilmiş ve 27 Eylül<br />

1996'dan itibaren TÜRKSAT 1C 42 derece doğu ve<br />

TÜRKSAT 1B 31.3 derece doğu pozisyonlarında<br />

hizmet vermektedir[6-8].<br />

Birinci nesil uydularımızın gösterdiği başarılar göz<br />

önüne alınarak % 51' i Türk Telekom' un % 49' u<br />

Avrupa' nın önde gelen uydu üretici firmalarından biri<br />

olan Fransız Aerospatiale Firması' nın olmak üzere<br />

ortak bir şirket kurulmuştur. “Eurasiasat” adıyla<br />

faaliyete geçen bu şirket, 2000 yılı başlarında uzaya<br />

fırlatılması planlanan ikinci nesil TÜRKSAT 2A<br />

(EURASIASAT - 1) uydusunun üretimine 1998<br />

yılında başlanmıştır.2001 yılında ise yapımı<br />

tamamlanarak yörüngesine yerleştirilmiştir.<br />

INMARSAT teşkilatı mobil haberleşme alanındaki<br />

eksikliğin kapatılması ile gemicilik ve deniz<br />

emniyetinin sağlanması amacıyla 26 üye ülkenin<br />

katılımıyla 1979 yılında kurulmuştur.1982 yılında<br />

Marisat uyduları üzerinden çalışan ilk uydu yer<br />

istasyonu servise verilmiştir. Halen 81 üye ülke<br />

bulunmaktadır.INMARSAT-A standardında servis<br />

vermek üzere ATA-1 ve ATA-2 kıyı yer istasyonları<br />

kurulmuş, 1993 yılında bu istasyonlar üzerinden<br />

INMARSAT-C standardında servis verilmeye<br />

başlanmıştır. 1992 yılında bir Amerikan haberleşme<br />

şirketi olan “Comsat” tarafından, Amerika' nın coğrafi<br />

konumu nedeniyle ulaşamadığı Hint Okyanusu<br />

bölgesi ile haberleşmesini sağlamak amacıyla ATA-2<br />

istasyonundan çıkış yapacak şekilde, INMARSAT-A<br />

standardında çalışan ANATOLIA sistemi kurulmuş ve<br />

işletmeye alınmıştır.ATA-1, INMARSAT uyduları<br />

kapsama alanlarından Atlantik Okyanusu Doğu<br />

Bölgesi, ATA-2 ise Hint Okyanusu bölgesinde hizmet<br />

vererek Amerika kıtasından Japonya' ya kadar olan<br />

alandaki kullanıcılara Türkiye üzerinden haberleşme<br />

imkanı vermektedir. Ulaşılamayan Atlantik Okyanusu<br />

Batı ve Pasifik Okyanusu bölgeleri içerisinde<br />

haberleşmek isteyen kullanıcıları mağdur bırakmamak<br />

için bu bölgelerde haberleşme, Hollanda' da bulunan<br />

Burum kıyı yer istasyonu üzerinden yapılmaktadır.<br />

Aynı şekilde Türk Telekom'a kayıtlı INMARSAT<br />

M/B standartlarındaki terminaller için Hollanda<br />

Telekom idaresi ile bir anlaşma yapılmıştır.<br />

Okyanuslarda seyir halinde bulunan kullanıcılar,<br />

INMARSAT servisleri üzerinden normal bir<br />

telefon/teleks abonesini veya yine okyanustaki diğer<br />

bir gemiyi INMARSAT terminalini kullanarak<br />

arayabilmektedirler. Karadan INMARSAT A ve<br />

INMARSAT C terminaline doğru aramalar ise<br />

ticari bir teleks, telefon ve faks kullanılarak<br />

yapılabilmektedir. Ülkemiz, INMARSAT<br />

organizasyonuna 1989 yılında üye olmuştur.<br />

Halen bu teşkilattaki yatırım hissesi % 0.26250' dir[3].<br />

Türkiye’de Eylül 2002 tarihinden bu yana hizmet<br />

veren THURAYA uydusu, yerkürenin üçte birini<br />

kapsayan en son teknolojiye sahip uydu sistemiyle,<br />

yüksek kalitede ve ekonomik mobil telefon servis<br />

hizmeti sunmaktadır.Dünyanın en büyük uydu tabanlı<br />

iletişim operatörlerinden olan THURAYA, değişen<br />

koşullara uyum sağlayabilmesi ve kullanım<br />

kolaylığıyla; işadamlarının, seyahat edenlerin,cep<br />

telefonu kullanıcılarının,dağcıların,madencilerin,<br />

nakliyecilerin ve denizcilerin iletişim kurma<br />

yöntemlerini değiştirmeyi hedeflemiştir.<br />

İngiltere Surrey <strong>Üniversitesi</strong>’nin Satellite Tecnology<br />

Limited (SSTL) şirketiyle yürütülen çalışmalar<br />

sonucunda üretilen, Türkiye’nin ilk mini alçak irtifa<br />

uydusu BİLSAT 26 Eylül 2003’te yörüngesine<br />

yerleştirilmiştir [2].Uydu 12 m ve 26 m çözünürlükte<br />

bantlı kameralar taşımaktadır.BİLSAT uydusu, kendi<br />

durum bilgileri dışında çektiği fotoğrafları da yer<br />

istasyonuna iletmektedir.BİLSAT uydusundan elde<br />

edilecek veriler, TÜBİTAK Bilten (Tübitak Bilgi<br />

Teknolojileri ve Elektronik Araştırma Enstitüsü)'de<br />

kurulan uydu yer istasyonuna indirilecektir.Tamamen<br />

Türk mühendislerinin tasarladığı BİLSAT uydusu<br />

Çok Bantlı Kamera (ÇOBAN) ve Gerçek Zamanda<br />

Görüntü işleyen (GEZGİN) modüllerini<br />

taşımaktadır.Temel görevi uzaktan algılama olan<br />

BİLSAT uydusu, Türkiye'nin yanı sıra İngiltere,<br />

Cezayir, Nijerya, Çin ve Tayland uydularının da<br />

bulunduğu uluslararası Afet İzleme Takımuydu<br />

Sistemi'nde (Disaster Monitoring Constellation) yerini<br />

almıştır.15 yıllık ömre göre tasarlanan BİLSAT<br />

Türkiye'nin ilk yeryüzünden algılama uydusu olma<br />

özelliğini taşımaktadır. Askeri bir uydu olarak<br />

tasarlanmamıştır. Savunma sanayisinde İKONOS<br />

uydusundan ve İsrail ile ortak kullandığımız OFEQ 5<br />

uydularından faydalanılmaktadır.<br />

EUTELSAT’ın yeni uydusu olan W3A, 2004 yılının<br />

mayıs ayında 7 derece Doğu pozisyonunda hizmet<br />

vermeye başlayacaktır.1999’da fırlatılan W3’ün yerine<br />

geçecek olan uydu, Avrupa, Ortadoğu ve Afrika’ya<br />

hizmet götüren EUTELSAT sistemindeki stratejik<br />

yörüngesel pozisyonda iş potansiyelini önemli bir<br />

oranda artıracaktır.W3A’da, Türkiye ve Türkçe<br />

konuşan geniş bir kitleyi içine alacak sabit özel bir<br />

anten geliştirilmiştir. W3A’daki bu yeni sabit Türkiye<br />

kapsama anteni ile, Türkiye’nin de içerisinde<br />

bulunduğu tüm Avrupa, Ortadoğu, Suudi Arabistan<br />

Yarımadası ve Etiyopya kapsama alanına alınmış<br />

olacaktır[2].<br />

Devlet Planlama Teşkilatının destek verdiği RASAT<br />

uydusunun, ODTÜ yerleşkesindeki Bilten<br />

laboratuarlarında üretilerek, 2006 yılında uzaya<br />

90

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

gönderilmesi hedeflenmektedir. RASAT uydusunun 5<br />

metre çözünürlükte görüntü toplayabilme yeteneğine<br />

sahip olacağı ifade edilmektedir[2].110 kilo<br />

ağırlığındaki RASAT uydusunun şehircilik, kaçak<br />

yapılaşma tespiti, tarım, çevre, ormancılık, haritacılık<br />

ve doğal afet hasar tespiti gibi görevlerde kullanılması<br />

hedeflenmektedir.RASAT uydusunda, BİLSAT<br />

uydusuna göre daha nitelikli görüntüleme sisteminin<br />

bulunması için çalışılmaktadır.RASAT uydusunda<br />

kullanılacak olan x-band ile sabit yer istasyonu<br />

bulunması zorunluluğunun ortadan kaldırılması ve<br />

daha hızlı veri iletimi hedeflenmektedir.Ayrıca güneş<br />

pillerinin sarj sistemi geliştirilerek ağırlığın<br />

düşürülmesi için lityum pil kullanılacaktır.<br />

[5] Yoshiaki Suzuki,Hiromitsu Wakana,Takashi Iida,<br />

Future Vision of Satellite Communications for<br />

Expanding Human Activities Acta Astronautica<br />

Vo.51 No 1-9 pp.621-626 Tokyo,2002<br />

[6] P.Seitz,”Brazil,Turkey Add Communications<br />

Capacity”,Space News,15-28 August 1994<br />

[7] “Turkish Authorities Accept In-Orbit Delivery of<br />

Satellites”,Space News,24-30 October 1994<br />

[8] “Aerospatiele Begins Model of Turksat 1C<br />

Spacecraft”,Space News,4-10 july 1994<br />

IV. SONUÇ<br />

Teknoloji ve Bilimin doğrudan bir güç haline<br />

gelmesi çağımızın ayırt edici özelliği<br />

olmaktadır.Üretimde yetkinlik, bilim ve teknolojide<br />

yetkinlik olarak anlaşılmaktadır.Bilim ve Teknoloji ,<br />

ekonomik büyüme ve toplumsal refah açısından<br />

stratejik bir önem kazanmıştır.Türkiye’nin Bilim ve<br />

Teknoloji politikalarının gereklerinin , sistemsel bir<br />

yaklaşım , süreklilik ve kararlılık içinde hayata<br />

geçirilmesi gerekmektedir.<br />

141 ülkenin üye olduğu INTELSAT Dünya’ nın en<br />

büyük uydu haberleşme kuruluşudur. Türkiye<br />

%1.643509’ luk yatırım payı ile üye ülkeler arasında<br />

15. büyük paya sahiptir. Yine 46 üye ülkenin<br />

bulunduğu uydular aracılığıyla haberleşme Avrupa<br />

teşkilatı olan EUTELSAT’ a 1985 yılında üye olmuş<br />

ve %0.469814 yatırım payı oranına sahiptir.Mobil<br />

haberleşme alanındaki eksikliğin kapatılması ile<br />

gemicilik ve deniz emniyetinin sağlanması amacıyla<br />

81 ülkenin üye bulunduğu INMARSAT’da ülkemiz<br />

%0.26250’ lik yatırım payına sahiptir[2].<br />

Türkiye’de coğrafyanın genişliği ve karasal hatların<br />

yeterince yaygın ve kaliteli iletişime elvermemesi<br />

sebebiyle uydu iletişimi büyük önem taşımaktadır.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] Fuat İnce, Türkiye’nin Uydu Teknolojiisinde<br />

Milli Kabiliyet Kazanmasında Seçenekler ve bir<br />

Öneri, Birinci Uluslararası Uzay <strong>Sempozyum</strong>u,<br />

Ankara, 30-31 Mayıs 2001.<br />

[2] www.satturkey.com.tr , www.bilten.metu.edu.tr ,<br />

www.tubitak.gov.tr , www.turk.internet.com<br />

[3] H.Ergun Bayrakçı,Analog,Sayısal ve Optik Uydu<br />

İletişim Sistemleri,Neta Elektronik Cihazlar<br />

Sanayi A.Ş, Bursa,Haziran 1993<br />

[4] Türkiye’nin Bilim ve Teknoloji Politikası,Tübitak<br />

Rapor,Ankara,Ocak 1999<br />

91

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

BÖLGESEL EMME KULLANILARAK İNCE KANAT PROFİLİ<br />

ÜSTÜNDE SINIR TABAKA AYRILMASININ KONTROLÜ<br />

Hediye ATİK 1 C.-Young KİM 2 J. David. A. WALKER 2<br />

e-posta: hediye.atik@sage.tubitak.gov.tr<br />

eposta: jdw3@lehigh.edu<br />

1 TÜBİTAK, Savunma Sanayii Araştırma ve Geliştirme Enstitüsü, PK.16 Mamak 06261, Ankara<br />

2 Lehigh <strong>Üniversitesi</strong>, Makina Mühendisliği Bölümü, 19 Memorial Drive, PA 18015, A.B.D.<br />

ÖZET<br />

Bu çalışmada düzgün akım içinde bulunan ince kanat<br />

profili (airfoil) etrafındaki yüksek-hızlı sıkıştıralamaz<br />

akım çözülmüştür. Hücum açısı kritik bir değeri<br />

geçtiğinde, sınır tabaka hücum kenarı (leading-edge)<br />

bölgesinde yüzeyden ayrılır; ve yüksek Reynolds<br />

sayılarında bu olayın dinamik stall’a (pertdövites)<br />

sebep olduğu bilinmektedir. Burada kontrol<br />

mekanizması olarak hücum kenarında uygulanan<br />

emme yöntemi kullanılmış ve böylece dinamik stall<br />

olayı engellenmiştir. Kritik hücum açısına sahip kanat<br />

profili için durağan olmayan (unsteady) sınır tabaka<br />

denklemlerinin sayısal çözümlemeleri hem Eulerian<br />

hem de Lagrangian koordinat sisteminde çözülmüştür.<br />

Böylece emme deliğinin boyu, yeri, ve emme kuvveti<br />

gibi bazı parametrelerin etkileri incelenmiştir.<br />

Yüzeydeki emmeyi modelleyebilmek için Lagrangian<br />

sayısal metodunda önemli değişiklikler yapılmıştır. Bu<br />

çalışmanın sonucunda, emmenin çok kuvvetli olmadığı<br />

durumlarda bile eğer emme yeterince erken<br />

başlatılırsa ayrılmada önemli miktarlarda<br />

geciktirmenin olduğu belirlenmiştir.<br />

I. GİRİŞ<br />

Günümüzde, geleceğin helikopter ve savaş uçaklarının<br />

tasarımı ile ilgili olarak dinamik stall olayına ilgi<br />

artmaktadır. Bunun sebebi, deneysel gözlemler bazı<br />

durağan olmayan kanat profil hareketlerinin, en<br />

azından kısa bir süre için, ayrılmaya sebep olmadan<br />

hücum açısında statik stall açısını geçtiğini göstermiş<br />

olmasıdır. Bu olayın ilginç ve önemli tarafı ise, en<br />

azından kısa bir süre için durağan olmayan akım<br />

içinde oldukça yüksek kaldırma kuvvetinin elde<br />

edilmesidir. Francis ve Keesee [1] düzgün akım içinde<br />

hızla hücum açısı verilen kanat profili ile en büyük<br />

statik kaldırma kuvvetinin üç katı kadar büyük<br />

kaldırma kuvveti elde etmişlerdir. Bu olay bir çok<br />

uygulamada önemlidir, çünkü daha fazla kaldırma<br />

kuvveti elde etme olasılığı vardır; böylece havacılık<br />

uygulamalarında manevra kabiliyetlerinin<br />

arttırılabileceği görülmektedir.<br />

Havadan-havaya olan çarpışmalarda manevra<br />

kabiliyetinin hız kabiliyetinden daha önemli olduğu<br />

düşünülür. Kısa bir süre için savaşan hava taşıtlarının<br />

kanatları 75 derece hücum açısına kadar çıkmaktadır<br />

[2]. Böylece kanat profili, normalde durağan (steady)<br />

akımda stall olduğu durumda durağan olmayan<br />

koşulda çalışır. Bu nedenle, yüksek miktarda kaldırma<br />

kuvveti kaybını ve durağan olmayan akımla ilgili<br />

olarak ortaya çıkan kararsızlıkları engellemek için bir<br />

kontrol mekanizması düşünülmesi gerekmektedir.<br />

Savaşan uçak ve helikopterlerin ortak özelliği, kanat<br />

profilinin durağan olmayan rejimde yaptığı<br />

manevraların hızlı ve kısa süreli olmasıdır. Bu<br />

sebeple, hücum kenarı bölgesinde meydana gelen<br />

ayrılmayı geciktirmek için gerekli pratik kontrol<br />

yöntemleri önemli bir konudur ve dinamik stall’a<br />

sebep olan olay, kaldırma kuvvetindeki artışı<br />

koruyarak en azından geciktirilebilir ve bastırılabilir.<br />

Son zamanlarda hücum kenarı bölgesindeki ayrılmayı<br />

kontrol edebilmek için bir çok değişik yol üzerinde<br />

çalışılmıştır (örneğin; [3, 4, 5, 6]). Emme yöntemi<br />

sınır tabaka kontrolünde kullanılan bu yöntemlerden<br />

birisidir; örneğin bkz; [3, 4, 6, 7]. Bu çalışmalarda<br />

emme yeterince erken uygulandığında, hücum kenarı<br />

ayrılmasının ve dinamik stall’ın etkin bir şekilde<br />

engellendiği ve kaldırma kuvvetinin arttığı<br />

saptanmıştır. Geçmiş çalışmaların ışığında, burada<br />

sadece kanat profilinin hücum kenarı bölgesine<br />

yoğunlaşılmıştır. Bir çok ince kanat profilinin - hatta<br />

bunlara düzgün burunlu, kalınlığı sıfıra yaklaşan tüm<br />

kanat profilleri de dahildir - hücum kenar bölgesinin<br />

parabol olarak gösterildiği iyi bilinmektedir [8, 9]. Bir<br />

çok kanat profil hareketi düşünülebilirdi, fakat bu<br />

çalışmada en basit durum ele alınmıştır; birden sabit<br />

hücum açısı verilen kanat profili. Parabol yüzeyinde<br />

sıfır-hız (no-slip) durumu sağlamak için sınır tabaka<br />

oluşur, ve eğer hücum açısı kritik bir değerin üstünde<br />

ise üst yüzeyden ayrılma olayı meydana gelir. Degani,<br />

Li ve Walker [10] ayrılma yeri ve zamanlarını<br />

hesaplamışlardır. Burada verilen çalışmada parabolün<br />

2<br />

Re −1/<br />

üst yüzeyine hacimsel emme oranı O( ε c ),<br />

kanat profilinin kalınlık oranı ε , büyüklüğünde<br />

uygulanmış ve ayrılma olayının önemli bir oranda<br />

92

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

ertelendiği, hatta bazı durumlarda ayrılmanın tümden<br />

bastırıldığı bulunmuştur.<br />

II. DENKLEM TAKIMI<br />

Düzgün akım hızı U 0 olan ortama yerleştirilmiş, kord<br />

(veter) uzunluğu c olan kanat profili ele alalım. En<br />

büyük kalınlığın kord uzunluğuna bölünmesiyle elde<br />

edilen ε , kalınlık oranı olsun. Ele alınan kanat<br />

profilinin ince olduğunu ( ε

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

parçacıkların ilk sahip olduğu pozisyonlara ( ξ , η)<br />

, ve<br />

zamana (t) bağlı fonksiyonlardır.<br />

x = x( ξ,<br />

η,<br />

t),<br />

u = u( ξ,<br />

η,<br />

t).<br />

(9)<br />

Akım yönündeki momentum denklemi aşağıdaki gibi<br />

yazılabilir [13].<br />

∂u<br />

∂p<br />

⎧ ∂x<br />

∂ ∂x<br />

∂ ⎫ ∂x = − + ⎨−<br />

+ ⎬ u,<br />

= u (10)<br />

∂t<br />

∂x<br />

⎩ ∂η<br />

∂ξ<br />

∂ξ<br />

∂η<br />

⎭ ∂t<br />

Herhangi bir zamandaki parçacıkların normal<br />

pozisyonları y( ξ , η,<br />

t)<br />

Lagrangian koordinatlarında<br />

süreklilik denklemi kullanılarak bulunabilir.<br />

∂x<br />

∂y<br />

∂x<br />

∂y<br />

− = 1<br />

(11)<br />

∂ξ<br />

∂η<br />

∂η<br />

∂ξ<br />

Lagrangian koordinatı kullanmanın en önemli<br />

avantajlarından birisi ayrılma belirsizliğinin x ’de<br />

durağan noktanın oluşmasıyla kesin bir şekilde<br />

aşağıda gösterildiği gibi belirlenebilmesidir.<br />

∂x<br />

∂x<br />

t = t 0 ’da = = 0 ξ = ξ s , η = η s (12)<br />

∂ξ<br />

∂η<br />

Hızlar biliniyorsa Lagrangian integrasyonu herhangi<br />

bir zamanda başlatılabilir ve (10)-(11) sistemi için<br />

başlangıç koşulları aşağıda gösterildiği gibidir.<br />

t = ’da x = ξ,<br />

y =η,<br />

u = u x,<br />

y,<br />

t ) (13)<br />

t 0<br />

2<br />

( 0<br />

Lagrangian koordinatlarında, hesaplanacak olan<br />

değişkenler x , u,<br />

ve y parçacıkların ilk<br />

pozisyonlarına ( ξ , η)<br />

ve zamana (t) bağlı<br />

fonksiyonlardır. Emme duvarın belli bir kısmında,<br />

diyelim ki x = A ve x = B noktaları arasında,<br />

başladığında Lagrangian uzayında emme deliğinin<br />

yeri eğri C ’dir ve Şekil 1’de şematik olarak<br />

gösterilen emme deliği zaman içinde Lagrangian<br />

alanının içine doğru hareket eder. C eğrisi fiziksel<br />

olarak t zamanında emme deliğine gelecek<br />

parçacıkların yerini göstermektedir, Lagrangian<br />

hesaplamalarının başladığı t = t 0 zamanında η = 0<br />

C ’yi vermektedir.<br />

Şekil 1. Çözüm düzleminin şematik gösterimi;<br />

(a) Lagrangian koordinatları, (b) hesaplamaların<br />

yapıldığı koordinatlar.<br />

Lagrangian koordinatlarındaki akım yönündeki<br />

momentum denkleminde v değişkeni<br />

görülmemektedir. Sonuç olarak C ’nin Lagrangian<br />

uzayındaki hareketi bu bölgedeki çözümü<br />

etkilemektedir. Lagrangian değişkenleri, hareket eden<br />

yüzeyi içeren düzlemde olduğu için bu koordinat<br />

sisteminde hesaplama yapmak elverişli değildir,<br />

bunun yerine delik α ekseninde α = A, B arasında<br />

kalacak şekilde ( α , β)<br />

koordinatları tanımlanmıştır ve<br />

aşağıda gösterilen genel şekilde hesaplamaların<br />

yapıldığı uzaya çevrilebilir.<br />

α = α( ξ,<br />

η,<br />

t)<br />

, β = β ( ξ,<br />

η,<br />

t)<br />

, τ = t − t0<br />

. (14)<br />

Şekil 1(a)’da gösterilen eğri C ’nin t zamanında<br />

Lagrangian düzlemindeki denklemi<br />

ξ = ξ ( α,<br />

τ ) , η = η ( α,<br />

τ )<br />

(15)<br />

w<br />

olsun. ξ w ve η w için olan denklemler [14] aşağıdaki<br />

gibi yazılabilir.<br />

∂x<br />

∂ξ<br />

w ∂x<br />

∂η<br />

w<br />

+ = −u<br />

w (16)<br />

∂ξ<br />

∂τ<br />

∂η<br />

∂τ<br />

∂y<br />

∂ξ<br />

w ∂y<br />

∂η<br />

w<br />

+ = −vw<br />

(17)<br />

∂ξ<br />

∂τ<br />

∂η<br />

∂τ<br />

u w ve v w emme deliğindeki hız bileşenleridir.<br />

Denklem (16) ve (17) duvarın Lagrangian uzayındaki<br />

hareketini bulmak için çözülmelidir.<br />

Gerekli çevrimler yapıldığında Lagrangian sınır<br />

tabaka denklemleri aşağıda gösterilen şekli alır [14].<br />

∂u<br />

∂u<br />

∂u<br />

∂p<br />

∂ u<br />

+ α t + β t = − + ,<br />

∂τ<br />

∂α<br />

∂β<br />

∂x<br />

2<br />

∂y<br />

∂x<br />

∂x<br />

∂x<br />

+ α + β t<br />

∂τ<br />

∂α<br />

∂β<br />

t =<br />

w<br />

u,<br />

∂u<br />

1 ⎧ ∂x<br />

∂ ∂x<br />

∂ ⎫<br />

= ⎨−<br />

+ ⎬,<br />

∂y<br />

∂ξ<br />

w / ∂α<br />

⎩ ∂β<br />

∂α<br />

∂α<br />

∂β<br />

⎭<br />

∂ξ<br />

w / ∂τ<br />

α t = − ,<br />

∂ξ<br />

/ ∂α<br />

w<br />

2<br />

(18)<br />

(19)<br />

(20)<br />

1 ⎧∂η<br />

w ∂ξ<br />

w ∂ξ<br />

w ∂η<br />

w ⎫<br />

β t = ⎨ − ⎬ . (21)<br />

∂ξ<br />

w / ∂α<br />

⎩ ∂α<br />

∂τ<br />

∂α<br />

∂τ<br />

⎭<br />

Dikkat edilirse u ve x gibi, α t ve β t de ayrılma<br />

noktasında düzenlidir ve Lagrangian koordinatının en<br />

önemli avantajı (18)-(19) denklem sisteminde de<br />

korunmuştur.<br />

IV. SAYISAL METOTLAR<br />

Eulerian ve Lagrangian koordinat sistemlerinde<br />

yazılan sınır tabaka denklemleri, hesaplamaların<br />

yapılmasının uygun olacağı (0,1) aralığında olan<br />

koordinat sistemlerine çevrilmiştir. Yapılan çevrimler<br />

ayrıntılı olarak [14]’de verilmiştir. Upwind-downwind<br />

difference yöntemine dayalı Crank-Nicolson metodu<br />

kullanılmış, elde edilen denklemler simple alternatingdirection<br />

(ADI) metoduyla çözülmüştür. Kullanılan<br />

metot hem uzayda hem de zamanda ikinci dereceden<br />

doğruluğa sahiptir. Kullanılan Denklem (2)’deki<br />

94

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

kritik a değerinin üstünde t = 0 ’da Eulerian<br />

sistemindeki integrasyona başlanılmış ve emmenin<br />

olmadığı durumlarda en sonunda sınır tabaka<br />

ayrılması olmuştur. Eulerian sistemindeki<br />

integrasyonlar Lagrangian sistemindekilerden daha<br />

hızlı olduğu için hesaplamaların büyük kısmı Eulerian<br />

sisteminde gerçekleştirilmiştir. Emme, t v zamanında<br />

hesaplamaların başlamasından kısa bir süre sonra<br />

başlatılmıştır. Ayrılma olayı başladığında sayısal<br />

çözümlemelerde yakınsama problemi oluşmuş ve t<br />

zamanında çözümlemeler durmuştur. Bu metot<br />

Lagrangian metoduna geçilmesi gerektiğine işaret eder<br />

ve t < t anında Eulerian koordinatlarından<br />

0<br />

f<br />

Lagrangian koordinatlarına geçilmiştir. t 0 zamanı<br />

dikkatli seçilmelidir ki Eulerian hesaplamalarında<br />

ayrılma olayından dolayı oluşan sayısal hatalar<br />

olmamalı ve Eulerian hız değişkeni yeterince düzgün<br />

olmalıdır. Değişik çözüm ağı ve zaman aralıkları,<br />

hesaplamalardaki doğruluğu test etmek için<br />

kullanılmıştır. Genelde a artarken, hücum açısı artmış<br />

ve ayrılma olayı daha hızlı gelişmiştir. Bu nedenle<br />

daha küçük zaman adımlarının kullanılması<br />

gerekmiştir. İlk sayısal testlerde ∆t = 0.001 ila 0.0001<br />

değerleri, 201× 401 düğüm sayıları ile denenmiştir.<br />

Burada verilen sonuçlarda 301× 601 düğüm sayısı<br />

kullanılmıştır ve sonuçların çözüm ağına bağlı<br />

olmadığına inanılmaktadır.<br />

V. HESAPLANAN SONUÇLAR<br />

Hesaplamalar değişik emme deliği genişlikleri ve<br />

yerleri için yapılmıştır. Kanat profilinin hücum<br />

kenarında akış gelişirken, kanat profilinin üstünde<br />

pozitif basınç artışı oluşur ve bu artış a ’nın<br />

artmasıyla artar. Yüzey duvarı katı olduğunda (yani<br />

emme olmadığında), parabolün burnundan üst yüzeyi<br />

boyunca ölçülen x = O(1) mesafesinde ayrılma<br />

belirsizliği oluşur. Ayrılma olayını ertelemek için<br />

x = O(1) bölgesinde emme uygulanmıştır. Fakat bu<br />

kez de ayrılma emme deliğinin arkasında oluşabilir.<br />

Bu sebeple deliğin üst yüzeyde makul bir uzunluğu<br />

olmalıdır. Yapılan sayısal deneylerden, emme<br />

deliğinin x = 0 ila x = 2. 90 arasında alınmasına karar<br />

verilmiştir.<br />

f<br />

ayrılmanın emme deliğinin gerisinde katı duvar<br />

üstünde oluştuğu durumları göstermektedir. Bu<br />

grafikten, artarken ayrılma zamanındaki ilk artışın<br />

V w<br />

fazla olduğu fakat V w , O(10)<br />

büyüklüğüne<br />

ulaştığında artışın azaldığı ve elde edilen yararın<br />

azaldığı görülmektedir.<br />

Tablo1. Katı duvar durumunda üç değişik a için<br />

ayrılma yerleri ve zamanları<br />

a x ss t ss<br />

2 1.20 5.20<br />

3 0.789 2.55<br />

4 0.637 1.62<br />

Tablo2. Kullanılan parametreler ve hesaplanan<br />

sonuçlar<br />

a V w t v t f t 0 t s x s<br />

t/t<br />

s ss<br />

2<br />

3<br />

4<br />

10<br />

0. 5<br />

1. 0<br />

2. 0<br />

3. 0<br />

10.0<br />

0. 5<br />

2. 0<br />

4. 0<br />

6. 0<br />

10.0<br />

0. 5<br />

1. 0<br />

3. 0<br />

6. 0<br />

10.0<br />

9<br />

8<br />

7<br />

6<br />

5<br />

4<br />

0. 2<br />

0. 2<br />

0. 2<br />

10.213<br />

13.956<br />

24.669<br />

35.094<br />

5.370<br />

3.286<br />

7.570<br />

12.082<br />

14.388<br />

16.261<br />

1.773<br />

2.005<br />

5.427<br />

7.846<br />

9.038<br />

9. 0<br />

12.0<br />

20.0<br />

30.0<br />

50.0<br />

10.2<br />

13.7<br />

24.4<br />

35.0<br />

60.4<br />

2.34<br />

2.98<br />

4.09<br />

4.96<br />

6.67<br />

2. 8 3.24<br />

0.865<br />

6. 5 7.56<br />

2.86<br />

10.0 12.1 3.71<br />

12.0 14.7 4.13<br />

14.0 16.5 4.44<br />

1. 5 1.77<br />

0.655<br />

1.75<br />

1.99<br />

0.684<br />

4. 7 5.42<br />

2.89<br />

6. 8 7.90<br />

3.58<br />

7. 8 9.19<br />

3.89<br />

Tablo 1’de katı duvar durumunda üç değişik a sayısı<br />

için ayrılma zamanları ( t ss ) ve yerleri ( x ss )<br />

verilmiştir. Tablo 2’de kullanılan parametreler ve elde<br />

edilen sonuçlar verilmiştir. Bütün durumlar belirsizlik<br />

ile sonuçlanmıştır fakat katı duvara göre ayrılma her<br />

zaman ertelenmiş ve aşağıya kaymıştır. Emme hızı<br />

Vw<br />

arttıkça, ayrılma zamanı ts<br />

Şekil 2’de görüldüğü<br />

üzere büyük ölçüde artar. Şekil 2’de gösterilen<br />

grafikte içi dolu olmayan noktalar emmenin zayıf ve<br />

emme deliğinin üstünde olduğu durumları, kapalı<br />

noktalar ise emmenin yeterince kuvvetli olduğu ve<br />

95<br />

3<br />

2<br />

1<br />

0 2 4 6 8<br />

Vw<br />

Şekil 2. Ayrılma zamanlarının a ve V w ‘a göre<br />

değişimi; yukarıdaki eğri a=2, aşağıdaki eğri a=4 için.<br />

Zayıf emmenin olduğu durumlardan biri Şekil 3’de<br />

gösterilmiştir. a = 4 için pozitif basınç değişimi<br />

oldukça fazladır ve ayrılma tepe noktasına yakın,<br />

10

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

x ss = 0.637 noktasında oluşur. V w = 0.5 ’de ayrılma<br />

biraz daha geç ve biraz aşağıda oluşur. Fakat emme<br />

gücü aynı a = 4 için arttırıldığında Şekil 4’de<br />

görüldüğü üzere t = 7 ’ye kadar dönen burgaç<br />

görülmemiştir. Ayrılma olayı da t s = 7.9 zamanında<br />

oluşmuştur ve bu zaman katı duvar durumundaki<br />

ayrılma zamanından 4.9 katı kadar uzundur. Dikkat<br />

edilirse, emme ayrılmanın emme deliğinin üstünde<br />

oluşmasını engelleyecek kadar güçlüdür ve ayrılma<br />

emme deliğinin alt kısmında katı duvarın olduğu<br />

kısımda oluşur.<br />

15<br />

10<br />

5<br />

0<br />

0<br />

y´ y´<br />

y´<br />

-5<br />

-10<br />

-15<br />

-20 -15 -10 -5 0 5 10<br />

(a)<br />

15<br />

10<br />

5<br />

0<br />

-5<br />

-10<br />

x´<br />

-15<br />

-20 -15 -10 -5 0 5 10<br />

15<br />

10<br />

5<br />

-5<br />

-10<br />

-15<br />

-20 -15 -10 -5 0 5 10<br />

(b)<br />

15<br />

10<br />

5<br />

0<br />

-5<br />

-10<br />

-15<br />

-20 -15 -10 -5 0 5 10<br />

(c) x´<br />

(d)<br />

x´<br />

Şekil 3. a=4 ve V w =0.5 için sınır tabakasındaki anlık<br />

akım çizgileri; (a) t=0.5, (b) t=1.0, (c) t=1.5, (d) t=1.7<br />

15<br />

10<br />

5<br />

0<br />

0<br />

y´ y´<br />

-5<br />

-10<br />

-15<br />

-20 -10 0 10<br />

(a)<br />

15<br />

10<br />

5<br />

0<br />

-5<br />

-10<br />

-15<br />

-20 -10 0 10<br />

(c)<br />

y´<br />

15<br />

10<br />

5<br />

-5<br />

-10<br />

x´<br />

-15<br />

-20 -10 0 10<br />

x´ x´<br />

(b)<br />

y´ y´<br />

15<br />

10<br />

5<br />

0<br />

-5<br />

-10<br />

-15<br />

-20 -10 0 10<br />

x´ (d)<br />

x´<br />

Şekil 4. a=4 ve V w =6 için sınır tabakasındaki anlık<br />

akım çizgileri; (a) t=2.0, (b) t=4.0, (c) t=7.0, (d) t=7.9<br />

VI. SONUÇ<br />

Burada gösterilen sonuçlarla yüksek Reynolds<br />

sayılarında sınır tabaka ayrılmasının ince kanat<br />

profilinin hücum kenarı bölgesinde küçük bir delikle<br />

emme yapılarak büyük ölçüde engellendiği<br />

−1/ 2<br />

gösterilmiştir. Fiziksel emme hızı O(Re<br />

)<br />

büyüklüğünde olduğu için, delikteki akım oranı fazla<br />

değildir. Kullanılan emme deliğinin genişliği, yaklaşık<br />

%3.5 Joukowsky kanat profil kord uzunluğuna denk<br />

gelmektedir ve ayrılma zamanında 5-10 katı kadar<br />

erteleme mümkün olmuştur. Bu çalışma helikopter ve<br />

savaş uçaklarının bazı manevra kabiliyetleri ile ilgili<br />

olarak yapılmıştır. İnce kanat profili teorisine göre,<br />

kaldırma kuvveti hücum açısı ile doğru orantılıdır.<br />

Yapılan bu çalışma ile emme yapılarak ayrılma<br />

olayını erteleyip daha yüksek hücum açılarına<br />

çıkılarak daha fazla kaldırma kuvveti elde<br />

edilebileceği gösterilmiştir.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] Francis, M.S. & Keese, J.E. 1985 Airfoil dynamic<br />

stall performance with large-amplitude motions.<br />

AIAA J. 23, 1653-1659.<br />

[2] Francis, M.S. 1995, X-31: An international<br />

success story. Aerospace America 2, 22-23.<br />

[3] Karim, M.A. & Acharya, M. 1994 Suppression of<br />

dynamic-stall vortices over pitching airfoils by<br />

leading-edge suction. AIAA J. 32, 1647-1655.<br />

[4] Wang, S.-Z. 1995 Control of dynamic stall. Ph.D.<br />

thesis, Florida State University.<br />

[5] Yu, Y. H., Lee, S., McAlister, K.W., Tung, C. &<br />

Wang, C. M. 1995 Dynamic stall control for<br />

advanced rotorcraft application. AIAA J. 33, 289.<br />

[6] Alrefai, M. ve Acharya, M. 1996 Controlled<br />

leading-edge suction for management of unsteady<br />

separation pitching airfoils. AIAA J 34, 2327-<br />

2336.<br />

[7] Poppleton, E.D. 1955 Boundary layer control for<br />

high lift by suction of the leading-edge of a 40<br />

degree swept-back wing. ARC RM 2897.<br />

[8] Van Dyke, M. 1956 Second-order subsonic airfoil<br />

theory including edge effects. NASA TR 1274.<br />

[9] Van Dyke, M. 1964 Perturbation Methods in<br />

Fluid Mechanics Academic Press, New York.<br />

[10] Degani, A.T., Li, Q. ve Walker, J.D.A. 1996<br />

Unsteady separation from the leading edge of a<br />

thin airfoil. Phys. Fluids 8, 704-714.<br />

[11] Katz, J. Ve Plotkin, A. 1991, Low-Speed<br />

Aerodynamics, McGraw-Hill, New York.<br />

[12] Cowley, S. J., Van Dommelen, L.L. ve Lam, S. T.<br />

1990 On the use of Lagrangian variables in<br />

descriptions of unsteady boundary-layer<br />

separation. Phil. Trans. R. Lond. A333, 343-378.<br />

[13] Van Dommelen, L.L. ve Shen, S.F. 1980 The<br />

spontaneous generation of the singularity in a<br />

separating laminar boundary layer. J.<br />

Computational Physics 38, 125-140.<br />

[14] Atik, H. 2002 Boundary-layer separation and<br />

control. Ph.D. thesis, Lehigh University.<br />

96

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

İTÜ TRİSONİK RÜZGAR TÜNELİ DENEY SONUÇLARININ<br />

TEKRARLANABİLİRLİĞİNİN BELİRLENMESİ<br />

Ahmet Sayın 1 K. Bülent Yüceil 2 Okşan Çetiner 2<br />

e-posta: asayin@be.itu.edu.tr e-posta: yuceil@itu.edu.tr e-posta: cetiner@itu.edu.tr<br />

1<br />

İstanbul Teknik <strong>Üniversitesi</strong>, Fen Bilimleri Enstitüsü, 34469, İstanbul<br />

2 İstanbul Teknik <strong>Üniversitesi</strong>, Uçak ve Uzay Mühendisliği Fakültesi, Uzay Müh. Bölümü, 34469, İstanbul<br />

ÖZET<br />

İTÜ 150mm×150mm Trisonik Rüzgar Tüneli, 0.4 - 2.2<br />

ve 2.4 - 4.0 Mach sayısı aralıklarında istenilen hızda<br />

deney yapmaya olanak tanıyan bir tüneldir. Değişik<br />

deney şartlarını sağlaması açısından boğaz<br />

açıklıklarının değişebilir olması gerekmektedir. Bu<br />

özellik avantaj gibi görünmesine rağmen birçok kez<br />

akış kalitesini kötü yönde etkilemektedir. Deney<br />

odasında sağlanan akımın kalitesini, deney<br />

sonuçlarının güvenilirliği ve tekrarlanabilirliğini<br />

belirlemek için 0.7 - 2.2 Mach sayıları arasında<br />

değişik konfigürasyonlarda ölçümler yapılmıştır.<br />

I. GİRİŞ<br />

İTÜ 150mm×150mm Trisonik Rüzgar Tüneli üflemeli<br />

tipte bir rüzgar tüneli olup farklı Mach sayısı aralıkları<br />

sağlayan iki ayrı deney odası lüle bloğuna sahiptir.<br />

Tünel üç kademeli eksenel yüksek basınç kompresörü<br />

ya da yeni devreye alınan iki kademeli vidalı<br />

kompresör sistemi ile 40 atm’e kadar doldurulabilen<br />

27’şer m 3 ’lük iki adet tanktan beslenen hava ile<br />

çalışmaktadır. Sürekli olarak değişebilen birinci ve<br />

ikinci boğaz açıklıkları ile 0.4 - 2.2 ve 2.4 - 4.0 Mach<br />

sayısı aralıklarında istenilen hızda deney yapılabilir.<br />

Deney süresi istenilen hıza, deney başlangıcındaki<br />

tank basıncına ve belirlenen ölçüm süresine bağlı<br />

olarak, tünel kontrol ve ayar süreleri dahil olmak<br />

üzere, yaklaşık en az 20 saniye ile en fazla 4 dakika<br />

arasında sürmektedir. Tünel, taşıma ve sürükleme<br />

kuvveti ile yunuslama momentini ölçen 3 bileşenli<br />

balans ve sıfır konum etrafında toplam 15°’ye kadar<br />

hücum açısı verebilen motorize açı mekanizmalarına<br />

sahiptir. Ayrıca akım görüntülemeye yönelik<br />

Schlieren sistemi ve deney odası düşey simetri ekseni<br />

boyunca basınç taramalarında kullanılmak üzere<br />

eklenebilir tarama bloğu vardır.<br />

Trisonik Tünel, Türkiye’nin en büyük deney odası<br />

kesitlerine sahip sıkıştırılabilir ve sesüstü akış tüneli<br />

olmasına rağmen günümüze dek daha çok akademik<br />

çalışmalarda kullanılmıştır. Bazı faktörler tünelin<br />

proje çalışmalarında kullanımını etkilemektedir.<br />

Bunlar:<br />

Deney odasının kesit alanı 150 mm eninde 155 mm<br />

yüksekliğindedir.<br />

Tünel, özellikle balans ve model bağlama sistemi de<br />

göz önüne alınırsa, daha çok eksenel simetrik model<br />

deneylerine uygundur.<br />

Deneysel olanaklar açısından boğaz açıklıklarının<br />

değişebilir olması avantaj gibi görünmesine rağmen<br />

bu özellik bir çok kez akış kalitesini, deney şartları<br />

dolayısı ile deney sonuçlarının tekrarlanabilirliğini<br />

olumsuz yönde etkilemektedir.<br />

Sürekli bir tünel olmayışı deney sürelerini<br />

kısıtlamaktadır.<br />

Tünel 1980’li yılların başında anahtar teslimi olarak<br />

alınmış, kompresöründe sık sık çıkan arızalar<br />

araştırma çalışmalarını aksatmıştır. Her ne kadar<br />

günümüzde değişik bileşenlerin birçoğunun yedek<br />

parça ve tamiri yerli kaynaklarla sağlanabiliyor olsa<br />

da, kontrol ve veri alma programları kullanıcılarca<br />

sahiplenilmişse de yurtdışı kaynaklı bir deney sistemi<br />

olması zorlukları da beraberinde getirmiştir. Ayrıca<br />

yeni ölçme tekniklerini tünele uygulamak zorlaşmıştır.<br />

Tünel uzun bir süre 2.4 - 4.0 Mach sayısı aralığında<br />

çalıştırılmıştır. Bu aralığın özelliği istenilen hızın<br />

sadece 1. boğaz kesiti değiştirilerek elde edilmesidir.<br />

Bu gerek tünel hız kalibrasyonu açısından kolaylık<br />

sağlamakta, gerek akımın kalitesi ve akış şartlarının<br />

tekrarlanabilirliğini olumlu yönde etkilemektedir.<br />

Yapılan çalışmaların tamamına yakını Devlet<br />

Planlama Teşkilatı tarafından desteklenmiştir ve genel<br />

olarak temel araştırmalar sürdürülmüştür [1, 2].<br />

Bu çalışma özellikle uygulamaya yönelik<br />

araştırmaların gereksinimi doğrultusunda transonik<br />

hızlarda deney odası akım şartlarının belirlenmesine<br />

yöneliktir. Dolayısıyla 0.4 - 2.2 Mach sayısı aralığını<br />

veren deney odası lüle bloğu ile çalışılmıştır.<br />

Transonik hızlarda yapılan deneysel araştırmalar<br />

açısından Blackwell [3] tünelin devreye alındığı<br />

yıllarda teknolojinin son durumu hakkında bir<br />

inceleme makalesi yayınlamıştır.<br />

Yapılan ön çalışmalarda [4], özellikle deney<br />

odasındaki toplam ve statik basınç dağılımı elde<br />

edilerek bunların sonuçları üzerinde odaklanılmıştır.<br />

Bu çalışmada ise statik basınç ölçümleri esas alınmış<br />

ve deney şart ve sonuçlarının tekrarlanabilirliği<br />

97

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

üzerinde durulmuş, buna yönelik tekrar deneyleri<br />

yapılmıştır. Tekrarlanabilirliği etkileyen faktörlerin ve<br />

araştırmacılara tekrarlanabilirlik ile ilgili sayısal bir<br />

değerin belirlenmesi amaçlanmaktadır.<br />

II. DENEY DÜZENEĞİ<br />

Trisonik Rüzgar Tüneli’nde tanklar ile tünel arasında<br />

pnömatik olarak açılıp kapatılabilen bir izolasyon<br />

vanası ve pnömatik olarak kontrol edilebilen bir<br />

regülasyon vanası vardır. Regülasyon vanası dinlenme<br />

odasındaki durma basıncını deney şartlarına uyacak<br />

şekilde istenilen seviyede tutar. Deneylerde kullanılan<br />

0.4 – 2.2 Mach sayısı aralıklı deney odası kesitinin<br />

uzunluğu 1960 mm olup sınır tabaka emme<br />

mekanizması ve lülesinde fare düzeneği şeklinde<br />

ayarlanabilir bir boğaz (1. boğaz) bulunmaktadır. Fare<br />

düzeneği lüle içinde deney odasına doğu ilerleyerek<br />

boğaz alanını değiştirir ve deney odasındaki Mach<br />

sayısını istenilen değere getirir. Deney odasının yan<br />

duvarlarında Schlieren yöntemine olanak sağlayacak<br />

özellikte camları olan iki adet 210 mm çapında<br />

pencere bulunur. İzolasyon vanası dışında tünelin<br />

bütün mekanizmalarının kontrolleri ve veri alma<br />

işlemleri Tünel Çalıştırma Programı adı verilen bir<br />

bilgisayar programı ile sağlanır.<br />

Deney sırasında tüneli çalıştırmak ve veri almak için<br />

16 kanallı bir sistem kullanılır. Tünel Çalıştırma<br />

Programı ile ölçümlerin sadece ortalama değerleri<br />

alınabilmektedir. Zaman serisi olarak veri alabilmek<br />

için tünel programından bağımsız olarak başka bir<br />

bilgisayarda LabView programı ile veri aktarımına<br />

yönelik yüksek hızda eş zamanlı veri alabilen 4 kanallı<br />

bir NI-6110 kartı kullanılmıştır. Bu paralel sistemden<br />

ayrıca tünel verilerinin doğrulanması, basınç<br />

duyargalarının kalibrasyon değerlerinin elde edilmesi<br />

gibi amaçlar için de yararlanılmıştır.<br />

Tünel dinlenme odası (toplam) basıncı ve duvar statik<br />

basıncı ölçümleri sırasıyla Gould Statham PL 822-200<br />

(0 - 200 psid) ve PM 822 ± 50 (± 50 psid) statik basınç<br />

duyargaları ile yapılmıştır. Basınç tarama<br />

mekanizmasına takılan statik ve toplam basınç<br />

problarından alınan basınçlar ise sırasıyla PCB 1502C<br />

(0-13 barg) ve 1502C (0-4 bara) statik basınç<br />

duyargaları ile ölçülmüştür.<br />

Şekil 1a’da toplam veya statik basınç dağılımlarının<br />

elde edilmesinde kullanılan tarama mekanizmasının<br />

fotoğrafı gösterilmiştir. Probe, bir sonsuz dişli<br />

mekanizması ile deney odasının merkezinde dikey<br />

doğrultuda hareket edebilmektedir. Dişli<br />

mekanizmasına takılan bir lineer uzaklık duyargasıyla<br />

probun konumuna bağlı olarak voltajın lineer değişimi<br />

elde edilmiş ve bu değişim paralel veri alma sistemine<br />

tarafından ölçülerek edilerek probun deney odası<br />

içindeki konumu elde edilmiştir. Statik basınç<br />

probunun resmi Şekil 1b’de gösterilmiştir. Statik<br />

basınç probu tarama mekanizması ile tünel deney<br />

odasına bağlandığında üzerindeki basınç prizi, tünelin<br />

deney odası duvarındaki statik basınç prizinin akım<br />

yönünde gerisinde kalmaktadır. Bu prizleri aynı<br />

hizaya getirmek için probun arkasına takılabilen bir<br />

uzatma adaptörü kullanılmıştır (Şekil 1c). Basınç<br />

tarama mekanizmasında, problardan alınan basıncı<br />

tünel dışındaki duyarga ya da manometrelere ileten bir<br />

kanal bulunmaktadır. Tarama mekanizması<br />

kullanılmadan, deney odası merkezinde problar ile<br />

basınç ölçümü yapabilmek için, içinde basınç iletim<br />

kanalı bulunan ve probun tünel model tutucusuna<br />

bağlanmasını sağlayan diğer bir adaptör (Şekil 1d)<br />

kullanılmıştır. Bu adaptörler ve mekanizmalar<br />

kullanılarak elde edilen değişik konfigürasyondaki<br />

priz konumları ve bu konfigürasyona verilen tanıtıcı<br />

etiketler Şekil 2’de şematik olarak gösterilmiştir.<br />

Şekil 1: Tarama mekanizması, prob ve adaptörler<br />

a)<br />

b)<br />

c)<br />

d)<br />

III. SONUÇLAR<br />

Deney odasındaki statik basınç dağılımını bulmak için<br />

yapılan deneylerde statik basınç probu tarama<br />

mekanizmasına yerleştirilmiş ve prob düşey eksende<br />

akıma dik doğrultuda hareket ettirilmiştir. Fakat, statik<br />

basınç dağılımları ile ilgili yapılan ilk deneylerde<br />

tünel programından alınan veri ile probdan alınan veri<br />

toplam basınç ölçümlerindeki elde edilen paralelliği<br />

göstermemiştir. Bunun üzerine problemi belirlemeye<br />

98

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

yapılmıştır. Bu esnada sonuçların dinlenme odası<br />

basıncına bağımlılığı da incelenmiştir.<br />

Tutucu<br />

Uzatma<br />

Adaptörü<br />

Tutucu Uzatma<br />

Adaptörü<br />

Statik Prob<br />

Basınç<br />

Delikleri<br />

Tarama<br />

Mekanizması<br />

Tarama<br />

Mekanizması<br />

Prob Uzatma<br />

Adaptörü<br />

Statik Basınç Prizi ve<br />

Statik Prob Basınç<br />

Delikleri<br />

Prob Uzatma<br />

Adaptörü<br />

Statik Prob<br />

Basınç Delikleri<br />

Prob Uzatma<br />

Adaptörü<br />

TTPF<br />

M<br />

Statik Basınç Prizi<br />

TTPA<br />

M<br />

TYPF<br />

M<br />

Statik Basınç Prizi<br />

TYPA<br />

M<br />

Statik Basınç Prizi ve<br />

Statik Prob Basınç<br />

Delikleri<br />

Şekil 2: Adaptör ve mekanizmalarla elde edilen farklı priz ve<br />

ölçüm konfigürasyonları<br />

yönelik olarak prob deney odasının merkezinde sabit<br />

tutulmak üzere değişik konfigürasyonlarda deneyler<br />

yapılmıştır [4]. Şüphelenilen hava kaçağı problemi bir<br />

basınç prizi somununda belirlenip giderildikten sonra<br />

yapılan doğrulama deneyleri aynı zamanda<br />

tekrarlanabilirliğe yönelik incelenmiş, ayrıca etken<br />

parametrelerin sabit tutulduğu 20 deney yapılarak<br />

tekrarlanabilirliğe yönelik sayısal bilgiye de<br />

ulaşılmaya çalışılmıştır.<br />

Statik probla yapılan ölçümlerde karşılaşılan<br />

problemler ve çözüm önerileri dört başlıkta<br />

toplanmıştır. Tarama mekanizmasının takılı olup<br />

olmaması ve statik probun basınç deliklerinin tünel<br />

duvarındaki statik priz ile aynı konumda olup<br />

olmaması şeklinde dört ayrı konfigürasyon sırasıyla<br />

denenmiştir. Bu aşamada yapılan ön deneyler ve<br />

sonuçlarından [4]’de bahsedilmiştir. Bu çalışmada,<br />

tünel tanklarına basınçlı hava sağlayan yeni vidalı<br />

kompresörün devreye alınması sonrasında, bağlantı<br />

elemanlarındaki tüm kaçakların önlendiğini<br />

doğrulamak için, tünel ortalama değerleri ile paralellik<br />

sağlanan statik basınç değerlerinin tekrar elde edilmesi<br />

amaçlanmıştır. Aynı 4 konfigürasyonda 6’şar deney<br />

Deneylerde proba bağlı basınç duyargasından elde<br />

edilen voltaj sinyali paralel veri alma sistemi<br />

kullanılarak 100 Hz’de örneklenmiştir. Elde edilen<br />

zaman serisi verileri üzerinde 21 verilik ilerleyen<br />

ortalama alınmıştır. Tüm deneylerde aynı Mach<br />

sayısını elde edebilmek için 1. boğaz alanı en küçük<br />

olacak şekilde kapalı konumuna getirilmiştir. Bu<br />

durumda Mach sayısının, tünelin bu lüle bloğu ile elde<br />

edilebilecek en yüksek tasarım Mach sayısı olan<br />

2.2’ye yakın olması beklenir.<br />

Tablo 1: Farklı deney durumları ve elde edilen sonuçlar.<br />

Deney Durumu<br />

Deney<br />

sayısı<br />

Ortalama<br />

Mach<br />

sayısı<br />

Mach<br />

RMS<br />

değeri<br />

P m /P = 2.3 12 2.108 0.01229<br />

P m /P = 3.0 11 2.109 0.01905<br />

TTPF 6 2.122 0.00356<br />

TTPA 6 2.095 0.00208<br />

TYPF 6 2.097 0.00611<br />

TYPA 5 2.121 0.01514<br />

P m /P = 2.3 & TTPF 2 2.091<br />

P m /P = 3.0 & TTPF 4 2.097<br />

P m /P = 2.3 & TTPA 4 2.120<br />

P m /P = 3.0 & TTPA 2 2.126<br />

P m /P = 2.3 & TYPF 3 2.099<br />

P m /P = 3.0 & TYPF 3 2.095<br />

P m /P = 2.3 & TYPA 3 2.111<br />

P m /P = 3.0 & TYPA 2 2.137<br />

TTPF: Tarama mek. takılı ve prob ile priz farklı konumlarda<br />

TTPA: Tarama mek. takılı ve prob ile priz aynı konumlarda<br />

TYPF: Tarama mek. takılı değil ve prob ile priz farklı konumlarda<br />

TYPA: Tarama mek. takılı degil ve prob ile priz aynı konumlarda<br />

Sonuçlar değişik gruplamalar yapılarak Tablo 1’de<br />

sunulmuştur. Tablodaki P m /P oranı, tünel dinlenme<br />

odasında istenen basıncın ortam basıncına oranının<br />

kabul edilebilecek üst sınırını göstermektedir Şekil<br />

3’de ise yapılan deneylerden seçilen temsili bir<br />

deneyde ölçülen büyüklüklerin deney süresince<br />

zamana bağlı değişim grafiği görülmektedir. Deney,<br />

P m /P oranı 2.3 ve tarama mekanizmasının takılı ve<br />

prob ile statik basınç prizinin aynı konumda olduğu<br />

durumda (TTPA) yapılmıştır. Deney sırasında<br />

dinlenme odasından alınan tünel toplam basıncı, tünel<br />

duvarından alınan tünel statik basıncı ve statik basınç<br />

probu ile deney odasının merkezinden alınan statik<br />

basınç ölçülmüştür. Sonrasında, dinlenme odası<br />

(toplam) basıncı ve duvar statik basıncı kullanılarak<br />

“Tünel Mach Sayısı” ve yine dinlenme odası (toplam)<br />

basınç ve statik prob basınç değerleri kullanılarak<br />

“Prob Mach Sayısı” hesaplanmıştır.<br />

Görüldüğü gibi dinlenme odası toplam basınç<br />

değerinin (2.3 ya da 3.0 olmasının) elde edilen Mach<br />

99

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

sayısına etkisi yoktur. P m /P = 3 değeri tünel çalıştırma<br />

talimatlarında M = 2.2 için dinlenme odası toplam<br />

basınç oranı olarak önerilmektedir. Ancak eldeki<br />

verilerle [5], bu oranın P m /P = 2.3 değerine kadar<br />

azaltılabileceği görülmektedir. Uygulama sonuçları da<br />

bunu doğrulamaktadır. Bu basınç oranı, belli bir<br />

başlangıç tank basınç değeri göz önüne alındığında,<br />

tünel işletimi açısından deney sürelerini arttırabilmeye<br />

veya kısa süreli daha çok sayıda deney yapabilmeye<br />

olanak tanımaktadır.<br />

Şekil 3: TTPA durumunda P m /P = 2.3 için statik basınç ölçümü<br />

ve zamana bağlı değişimler<br />

Genel olarak sonuçlardaki sapmalar açısından<br />

konfigürasyonlar kendi içlerinde daha tutarlıdır.<br />

Kısıtlı sayıda deney olduğu zaman istatistiksel<br />

değerlerin yorumuna dikkat edilmesi gerekir. Dolayısı<br />

ile uygun deney sayısı 5’in altında kalan alt<br />

gruplamaların RMS değerleri hesaplanmamıştır;<br />

20’den az deney verisi ile yapılan hesaplamalarda<br />

yansız standart sapma kullanılmıştır. Ortalama Mach<br />

sayısı değerinden TTPF ile TYPA ve TTPA ile TYPF<br />

konfigürasyonlarının birbirlerine yakın sonuç verdiği<br />

görülmektedir. Ancak bu sonuçlara deney odası<br />

duvarları üzerindeki sınır tabaka gelişiminin yarattığı<br />

etkiye dikkate alan bir açıklama getirilememektedir.<br />

Bu noktada, özellikle TYPA durumu göz önüne<br />

alındığında, diğerlerine göre standart sapmanın yüksek<br />

ve sonuçları etkileyecek mertebede olduğu<br />

görülmektedir. Dolayısı ile bu değerlere göre ve kısıtlı<br />

sayıdaki deneylerle bir eğilimden bahsetmek doğru<br />

olmayacaktır.<br />

Tablo değerlerine göre, tarama mekanizmasının takılı<br />

ve prob ile prizin aynı konumlarda olduğu (TTPA) ve<br />

RMS değerinin en küçük olduğu durumda 20 tekrar<br />

deney yapılmıştır. Bu deneyler için tünel işletim<br />

tercihi olarak düşük toplam basınç değeri, P m /P = 2.3,<br />

seçilmiştir. Önceki deneylerde elde edilen 0.00208<br />

değerine rağmen bu deneylerde RMS değeri 0.00648<br />

100<br />

olarak bulunmuştur. Ancak buna rağmen bu RMS<br />

değerinin 2.2’lik nominal bir Mach sayısı değerinde<br />

yaratacağı sapmaların ihmal edilebilecek mertebede<br />

olacağı düşünülmektedir.<br />

IV. SONUÇ<br />

İTÜ Trisonik Rüzgar Tünelinin deney sonuçlarının<br />

tekrarlanabilirliği üzerine yapılan bu çalışmada şunlar<br />

ortaya konmuştur:<br />

- Teorik yaklaşımlara uygun olarak dinlenme odası<br />

toplam basınç değerinin, deney odasında istenen<br />

Mach sayısını sağlayacak minimum değerin<br />

üstünde olduğu durumlarda deneyin gerçekleştiği<br />

Mach sayısını etkilemediği görülmüştür.<br />

- Deney odasında problar ile yapılan basınç<br />

ölçümlerinde tünel dinlenme odası basıncı,<br />

önerilen gerekli minimum değerin çok altında<br />

referans kaynaklara uygun bir değerde olması<br />

durumunda bile istenilen Mach sayısını elde<br />

edecek şekilde deney şartlarını sağlayabilmektedir.<br />

Bu sonuç tanklardaki başlangıç basıncı göz önüne<br />

alınarak deney süre veya sayısını arttırmaktadır.<br />

Ancak deney odasına problardan daha büyük<br />

blokaj oranına sahip bir model konduğunda tünelin<br />

başlaması için bu deneylerde elde edilen minimum<br />

basınç oranlarından daha yüksek değerlerin<br />

verilmesi gerekebilir.<br />

- Sürekli ve değişken Mach sayılarında deney<br />

yapmaya olanak tanıyan bir tünel için<br />

tekrarlanabilirlik göstergesi olarak bulunan RMS<br />

değeri oldukça küçüktür ve Mach sayısında<br />

yaratacağı sapmalar ihmal edilebilir.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] Acar H. and Atli V. Calibration Procedure of the<br />

Three-Component Sting Type Balance for the<br />

Investigation of the Cone Flow at a Supersonic<br />

Mach Mumber, Proceedings of 3 rd International<br />

Symposium on Strain Gauge Balances,<br />

Darmstadt-Germany, CD-ROM Proceedings, 13-<br />

16 May 2002.<br />

[2] Fenercioglu I. An Experimental Investigation of<br />

Aerodynamics Characteristics of a High Speed<br />

Projectile with a Forward-Facing Cavity, M.Sc.<br />

Thesis, Istanbul Technical University, Institute of<br />

Science and Technology, January 2001.<br />

[3] Blackwell Jr. James A., Experimental Testing at<br />

Transonic Speeds, Proceedings of Transonic<br />

Perspective Symposium, NASA/Ames Research<br />

Center California, Vol.81, pp 189-238, 1981.<br />

[4] Sayin A., Yuceil K.B., Cetiner O., Determination<br />

of Transonic Flow Properties of a Trisonic Wind<br />

Tunnel for its Use in Missile Aerodynamics,<br />

Proceedings of 7 th International Symposium on<br />

Fluid Control, Measurement and Visualization,<br />

Sorrento-Italy, CD-ROM Proceedings, 25-29<br />

August 2003.

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

[5] Pope A., Goin K.L, High-Speed Wind Tunnel<br />

Testing, Kreiger Publishing Co., Florida, ISBN 0-<br />

88275-727-X, 1978<br />

101

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

EĞRİSEL YÜZEYLER ÜZERİNDE FİLM SOĞUTMASININ SAYISAL<br />

İNCELENMESİ<br />

İbrahim KOÇ 1 Cem PARMAKSIZOĞLU 2<br />

e-posta: i.koc@hho.edu.tr e-posta: parmaksizo@itu.edu.tr<br />

1 Hava Harp <strong>Okulu</strong> Komutanlığı, Dekanlık, <strong>Havacılık</strong> Mühendisliği Bölümü, Yeşilyurt, İSTANBUL<br />

2 İstanbul Teknik <strong>Üniversitesi</strong>, Makine Fakültesi, Gümüşsuyu, İSTANBUL<br />

ÖZET<br />

Bu makale, üç farklı eğrisel yüzey ile bir düz yüzey<br />

üzerindeki film soğutma etkenliğinin sayısal olarak<br />

incelenmesiyle ilgilidir. Eğrisel ve düz yüzey üzerinde<br />

dikdörtgen kesit alanlı tek sıra halinde onbir delik<br />

açılmıştır. Delik enjeksiyon açıları ana akış yönü ile<br />

30 o dir. İncelemede, farklı üfleme oranları ve farklı<br />

yüzeyler için film soğutma etkenlikleri karşılaştırılır.<br />

Geometrilerin tamamı aynı kesit alan değerine<br />

sahiptir. Üfleme oranları 0.5 ile 2.0 arasındadır.<br />

Üfleme oranı ve yüzey eğriliği film soğutma<br />

etkenliğine etki eder. İyi bir etkenlik için optimum<br />

yüzey eğriliği gereklidir.<br />

I. GİRİŞ<br />

Gaz türbinlerinde yüksek verim elde etmek için türbin<br />

giriş sıcaklığının yüksek olması istenir. <strong>Yüksek</strong> giriş<br />

sıcaklıkları türbin kanat malzemesinin bu sıcaklıklara<br />

dayanamama sorununu beraberinde getirir. Türbin<br />

kanat malzemesinin güvenli bir şekilde çalışabilmesi<br />

için ya yüksek sıcaklıklara dayanabilecek kanat<br />

malzemesine yada kanadın soğutulmasına ihtiyaç<br />

vardır. <strong>Yüksek</strong> sıcaklıklara dayanabilecek kanat<br />

malzemesini imal etmek, soğutma yöntemine göre<br />

daha pahalı bir yöntemdir. Türbin rotor(blade) ve<br />

stator(vane) kanatçıklarının soğutulmasının bir<br />

yöntemi de film soğutmadır. Delik geometrisi, yüzey<br />

eğriliği ve üfleme oranı film soğutma etkenliğini<br />

etkileyen önemli parametrelerdir.<br />

Delik geometrisi ve yoğunluğunun film soğutmasına<br />

etkisi Goldstein ve Eckert tarafından incelendi [1].<br />

Eğriliğin etkisini ilk olarak inceleyenler Nicolas ve Le<br />

Meur [2], Folayan ve Whitelaw [3], Mayle ve<br />

arkadaşlarıdır[4]. Onların çalışmalarında düşük üfleme<br />

oranlarında (M=0.5) eğriliğin etkisi düz yüzeylerdeki<br />

ile karşılaştırıldığında konveks(dışbükey) yüzey<br />

üzerinde film soğutma etkenliği artar,<br />

konkav(içbükey) yüzeyde azalır. Ortalama üfleme<br />

oranlarında (M=1.0) film soğutma etkenliği konveks<br />

yüzeyde, düz ve konkav yüzeye göre daha yüksektir.<br />

Bir airfoilin emme ve basınç kenarlarındaki etkenlik<br />

ile düz bir plaka üzerindeki etkenlik verilerini Ito ve<br />

arkadaşları karşılaştırmışlardır[5]. Kruse[6], Schwarz<br />

ve Goldstein[7] ve Schwarz ve arkadaşları[8], yüzey<br />

eğriliği, soğutma deliği çapı oranına göre eğri<br />

yüzeyler (konveks, konkav ve düz plaka) için<br />

sonuçları sundular. Özellikle küçük üfleme<br />

oranlarında ana akışa dik Z yönde (lateral) ortalama<br />

film soğutma etkenliği, eğrilik artıkca arttığı gözlendi.<br />

Schwarz ve arkadaşları[8], konkav yüzeydeki bölgesel<br />

etkenliklerin z yöndeki profillerinde konveks<br />

yüzeydekinden çok daha fazla iyi olduğunu işaret<br />

ettiler. Goldstein ve arkadaşları[9] iki sıralı<br />

enjeksiyonlar için konveks ve konkav yüzeyler<br />

üzerindeki film soğutmasını inceledi. Sonuçlar, tek<br />

sıralı enjeksiyonlu eğri ve düz yüzey deneysel<br />

ölçümler ile karşılaştırıldı. Yüzey eğriliğinin bir ve<br />

iki sıralı deliklerde film soğutma performansına etki<br />

ettiği bulundu.<br />

İki sıra enjeksiyon delikli konveks ve konkav yüzeyler<br />

üzerindeki adyabatik film soğutma etkenliği kütle<br />

transferi tekniği kullanılarak Jung ve Hennecke[10]<br />

tarafından incelendi. Onlar düşük ve orta üfleme<br />

oranlarında buldukları etkenlikleri düz yüzey<br />

etkenliği ile karşılaştırdıklarında, konveks yüzeyde<br />

etkenliğin arttığını, konkav yüzeyde azaldığını<br />

buldular. Eğrisel duvar üzerinde film soğutma<br />

performansı bileşke açılı delik konfügürasyonu için<br />

üfleme oranı 0.5 ile 2.0 arasında deneysel olarak<br />

incelendi[11]. Sonuçlar ileri doğru genişletilen delik<br />

enjeksiyonunun basit delik enjeksiyonuna göre yüzeyi<br />

daha iyi koruduğunu gösterdi.<br />

Sayısal çalışmalar son zamanlarda film soğutma<br />

araştırmaları için kullanılmaktadır. Hücum kenarına<br />

tek sıra olarak yerleştirilen enjeksiyon deliklerinden z<br />

yönünde ve diğer yönlerde enjekte edilen bir simetrik<br />

türbin rotor kanadı modelinin film soğutması üç<br />

boyutlu sonlu hacim metodu kullanılarak<br />

hesaplandı.[12].<br />

102

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

II. SAYISAL ÇALIŞMA<br />

734<br />

Film soğutmasına yüzey eğriliğinin etkisini incelemek<br />

üzere dört farklı yüzey durumu dikkate alınmıştır.<br />

Herbir yüzeyde tek sıra halinde 11 enjeksiyon deliği<br />

vardır. Enjeksiyon açıları yüzeye 30 o dir. Tüm<br />

modellerde delik geometrileri dikdörtgendir ve aynı<br />

kesit alan değerlerine sahiptirler. Yüzeyler ve akışa<br />

dik yöndeki enjeksiyon delik boyutları Tablo 1. de<br />

verilmiştir.<br />

Tablo 1. Yüzeyler ve akışa dik yöndeki delik<br />

geometrisi boyutları<br />

Ana Akış<br />

Yönü<br />

y<br />

x<br />

z<br />

460<br />

460<br />

Yüzey Delik kesiti a b<br />

A<br />

B<br />

C<br />

D<br />

b<br />

a<br />

Alan<br />

(mm 2 )<br />

10 5.68 56.80 0<br />

10 5.68 56.80 5<br />

10 5.68 56.80 8<br />

10 5.68 56.80 10<br />

Mevcut çalışmada gözönüne alınan eğrisel yüzey<br />

üzerinde enjeksiyon delikleri modeli şekil 1a. da<br />

gösterilmiştir. Ayrıca rüzgar tüneli modelinin şematik<br />

görünümü şekil 1b. de verilmiştir.<br />

Yüzeysel<br />

Uzunluk<br />

b<br />

2a<br />

25<br />

734<br />

567<br />

267<br />

236<br />

167<br />

10<br />

c<br />

c<br />

230<br />

Şekil 1b. Rüzgar tüneli modelinin şematik görünümü<br />

Düz yüzey, eğri yüzeyler ve rüzgar tüneli GAMBİT<br />

kullanılarak üç boyutlu olarak modellenmiştir[13-14].<br />

Modeller üç boyutlu olarak FLUENT’te<br />

çözdürülmüştür[15-16].<br />

Film soğutmasında kullanılan ısı akısı ifadesi aşağıda<br />

verilmiştir.<br />

q F =h F ( T aw –T surf ) (1)<br />

Burada q F film soğutması için ısı akısı, h F film ısı<br />

taşınım katsayısı, T aw adyabatik duvar sıcaklığı, T surf<br />

yüzey sıcaklığı olarak verilmiştir.<br />

Bu çalışmada, rüzgar tüneli hexahedral, delikler<br />

tetrahedral map kullanılarak mesh edildi. Enjeksiyon<br />

delik bölgesinde, diğer bölgelere göre daha fazla<br />

meshleme yapıldı. Standart k-ε modeli, enerji<br />

denklemi, ana akış ve soğutucu akışkan olarak hava ve<br />

duvarlar için standart duvar fonksiyonları seçildi.<br />

Sayısal çalışma için kararlı akış, yüzeylerden ısı<br />

kaybının olmadığı ve hava ideal gaz kabulleri yapıldı.<br />

Ana akış hava hızı ve enjekte edilen soğutucu hava<br />

hızı üfleme oranına göre tanımlanır.<br />

30 o<br />

α<br />

Şekil 1a. Eğrisel yüzey üzerinde enjeksiyon delikleri<br />

Şekil 1a. da c eğrilik yüksekliği, 267mm deki<br />

maksimum eğriliğin yataydan olan mesafesi olarak<br />

verilmiştir. Tüm geometrilerde c yüksekliği akış<br />

doğrultusundan 267mm olacak şekilde alınmıştır.<br />

103<br />

M=(ρ j V j )/(ρ ∞ V ∞ ) (2)<br />

Burada M üfleme oranı, ρ j enjekte edilen akışkan<br />

yoğunluğu, V j enjekte edilen akışkan hızı, ρ ∞ ana akış<br />

yoğunluğu, V ∞ ana akış hızıdır. M üfleme oranları<br />

0.50, 0.75, 1.0, 1.5, 2.0 olarak alındı. V ∞ hızı 15 m/s<br />

alınarak V j hızı denklem 2’ den hesaplandı. Tünelde<br />

ana akış sıcaklığı 288 K, enjekte edilen akışkan<br />

sıcaklığı 328 K olarak alındı.<br />

Sayısal çalışmalarda grid sayısı etkisi önemlidir.<br />

Sayısal çalışmalar için grid analizi yapılmalıdır. Grid<br />

sayısının çok miktarda olması bilgisayar kapasitesinin<br />

yüksek olmasını ihtiyacını gerektirir. Eğer yeterli

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

kapasite ve hıza sahip bilgisayarımız yok ise<br />

çözümleme süresi çok büyük olmaktadır. Bu nedenle<br />

optimum grid sayısına ihtiyaç vardır. Grid sayısı<br />

ölçüm yapılan yüzeylerde belirli oranlarda artırılarak<br />

ölçülen sıcaklık değerlerine etkisi dikkate alınmıştır.<br />

0.5 üfleme oranı için düğüm noktası sayısının<br />

223200’den 242400’e çıkarılmasının sayısal sonuçlar<br />

üzerine etkisi Tablo 2. de verilmiştir. Tabloya göre<br />

düğüm noktası sayısı 223200 den 242400 ‘e<br />

çıkarılması durumunda sıcaklık değerlerinde çok çok<br />

küçük değişimler olmuştur. Tüm yüzeylerde 242400<br />

düğüm sayısı kullanılmıştır.<br />

Tablo 2. 0.5 üfleme oranı için düğüm noktası sayısının<br />

223200’den 242400’e çıkarılmasının<br />

sayısal sonuçlar üzerine etkisi<br />

Üfleme oranı 0.5 den 1.0 ‘e kadar artırıldığında, film<br />

soğutma etkeliği azalır, oysa 1.0 ile 2.0 üfleme<br />

oranları arasında etkenlik artar. Örneğin 0.75 üfleme<br />

oranında X * = 1 de C ve D yüzeyleri sırasıyle %46 ve<br />

%44 en yüksek üfleme oranlarındadır. Üfleme oranı<br />

2.0 da X * = 1 de C ve B yüzeylerinde sırasıyle %52 ve<br />

%47 film soğutma etkenliği gerçekleşir. 0.5 ile 1.0<br />

üfleme oranları arasında ikinci en iyi yüzey B dir. C,<br />

1.0 üfleme oranı hariç tüm üfleme oranlarında, X * = 1<br />

de film soğutma etkenliği için en iyi yüzeydir. (Şekil<br />

2-6).<br />

η<br />

Sıcaklık değişimi<br />

Yüzey<br />

Ana akış yönü z yönüde<br />

Min(%) Max(%) Min(%) Max(%)<br />

A 0.0017 0.0432 0.0003 0.0842<br />

B 0.0010 0.1324 0.0000 0.0426<br />

C 0.0007 0.0502 0.0000 0.0617<br />

D 0.0010 0.0500 0.0006 0.0500<br />

Farklı eğrilikte yüzeyler ve üfleme oranları için<br />

sıcaklıklar hesaplandı. Hesaplanan sıcaklık değerleri<br />

kullanılarak aşağıda verilen denklem ile adyabatik<br />

film soğutma etkenliği hesaplandı.<br />

η =<br />

T<br />

adyabatik<br />

T − T<br />

j<br />

− T<br />

∞<br />

∞<br />

(3)<br />

η<br />

X *<br />

Şekil 2. Ana akış yönünde 0.5 üfleme oranı için<br />

yüzeylerin karşılaştırılması<br />

Burada η film soğutma etkenliğini, T adyabatik adyabatik<br />

duvar sıcaklığını, T ∞ ana akış sıcaklığını, T<br />

j<br />

enjekte<br />

edilen akışkan sıcaklığını belirtir.<br />

III. SONUÇLAR VE TARTIŞMA<br />

Aşağıdaki sonuçlar, 6.delik sonu koordinat ekseninin<br />

başlangıç noktası alınarak, film soğutma etkenliğine<br />

ana akış ve z yönünde üfleme oranları ve eğri<br />

yüzeylerin etkileri için bulundu.<br />

X *<br />

Şekil 3. Ana akış yönünde 0.75 üfleme oranı için<br />

yüzeylerin karşılaştırılması<br />

0.5 üfleme oranında C yüzeyi en yüksek film soğutma<br />

etkenliğine sahiptir. X * =1 de 0.5 üfleme oranında C<br />

%60.5 lik film soğutma etkenliğine sahiptir. Burada<br />

X * = X/L karakteristik uzunluktur(L bu çalışmada 8.5<br />

mm alındı). Aynı şartlarda D yüzeyi %60, B yüzeyi<br />

%56 film soğutma etkenliğine sahiptir. (Şekil 2.)<br />

Film soğutma etkenliği için yüzey ve üfleme oranları<br />

karşılaştırıldığında, ana akış yönünde en iyi yüzey C,<br />

en iyi üfleme oranı 0.5 dir. Yüzey eğriliği çok fazla<br />

artırıldığında veya azaltıldığında film soğutma<br />

etkenliği azalır. Bu nedenle iyi bir etkenik değeri için<br />

optimum bir yüzey eğriliği seçilmelidir. Ayrıca yüzey<br />

eğriliğini çok miktarda artırdığımızda yüzeyden<br />

ayrılmalar oluşmaktadır(Şekil 2-6).<br />

104

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

η<br />

z yönünde film soğutma etkenlik değerleri X* =1 de<br />

elde edildi. z yönü Z* ile gösterildi. Burada Z*= Z/L<br />

karakteristik uzunluktur( Bu çalışmada L=8.5mm<br />

alındı). z yönünde küçük üfleme oranlarında (M=0.5)<br />

yüksek, orta üfleme oranlarında(M=1.0) düşük ve<br />

yüksek üfleme oranlarında (M=2.0) yüksek film<br />

soğutma etkenliği görülür. z yönünde üfleme oranları<br />

karşılaştırıldığında en iyi üfleme oranı 0.5 dir.<br />

Yüzeyler karşılaştırıldığında ise en iyi yüzey C dir<br />

( Şekil 7-11).<br />

η<br />

X *<br />

Şekil 4. Ana akış yönünde 1.0 üfleme oranı için<br />

yüzeylerin karşılaştırılması<br />

η<br />

Z *<br />

Şekil 7. z yönünde 0.5 üfleme oranı için<br />

yüzeylerin karşılaştırılması<br />

X *<br />

Şekil 5. Ana akış yönünde 1.5 üfleme oranı için<br />

yüzeylerin karşılaştırılması<br />

η<br />

η<br />

Z *<br />

X *<br />

Şekil 6. Ana akış yönünde 2.0 üfleme oranı için<br />

yüzeylerin karşılaştırılması<br />

η<br />

105<br />

Şekil 8. z yönünde 0.75 üfleme oranı için<br />

yüzeylerin karşılaştırılması

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

η<br />

η<br />

Z *<br />

Şekil 9. z yönünde 1.0 üfleme oranı için<br />

yüzeylerin karşılaştırılması<br />

Şekil 10. z yönünde 1.5 üfleme oranı için<br />

yüzeylerin karşılaştırılması<br />

Z *<br />

Z *<br />

Şekil 11. z yönünde 2.0 üfleme oranı için<br />

yüzeylerin karşılaştırılması<br />

106<br />

IV. SONUÇLAR<br />

Dört farklı yüzey ve üfleme oranlarının film soğutma<br />

etkenliğine etkileri sayısal olarak incelendi ve<br />

aşağıdaki sonuçlar bulundu.<br />

- Yüzey eğriliği ve üfleme oranı film soğutma<br />

etkenliğini etkiler.<br />

- İyi bir film soğutma etkenliği için optimum<br />

yüzey eğriliği seçilmelidir. Bu çalışmada, ana akış<br />

yönünde ve z yönünde en iyi yüzey tipi C, en iyi<br />

üfleme oranı 0.5 bulunmuştur.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] R.J.Goldstein, Effect of Hole Geometry and<br />

Density on Three Dimensional Film Cooling. Int.<br />

J. Heat Transfer, Vol 17, pp. 595-607, 1974.<br />

[2] J. Nicolas and A. Le Meur Curvature Effects on a<br />

Turbine Blade Film Cooling. ASME Paper, no 74-<br />

GT-156,1974.<br />

[3] C.O. Folayan and J.H. Whitelaw, The<br />

effectiveness of Two-Dimensional Film- Cooling<br />

Over Curved Surfaces. ASME-Paper, no 76-HT-<br />

31, 1976.<br />

[4] R.E. Mayle, F.C. Kopper, M.F.Blair, and D.A.<br />

Balley, Effect of Streamline Curvature on Film<br />

Cooling. ASME Journal of Engineering for<br />

Power, vol. 99, pp. 77-82,1977.<br />

[5] S.Ito, R.J. Goldstein and E.R.G. Eckert, Film<br />

Cooling of a Gas Turbine Blade. ASME Journal<br />

of Engineering for Power, vol. 100, pp.476-481,<br />

1978.<br />

[6] H. Kruse, Effects of Hole Geometry, Wall<br />

Curvature and Pressure Gradient on Film Cooling<br />

Downstream of a Single row. AGARD<br />

Conference Proceedings, no 390, pp.1-13,1985.<br />

[7] S. G. Schwarz and R.J. Goldstein, The Two-<br />

Dimensional Behaviour of Film Cooling Jets on<br />

Concave Surfaces. ASME Journal of<br />

Turbomachinery, vol.111, pp. 124-129, 1989.<br />

[8] S. G. Schwarz and R.J. Goldstein, and E. R. G.<br />

Eckert, The Influence of Curvature on Film<br />

Cooling Performance. ASME Journal of<br />

Turbomachinery, vol. 113, pp. 472-478, 1991.<br />

[9] R.J. Goldstein and L. D Stone, Row-of-Holes<br />

Film Cooling of Curved Walls at Low Injection<br />

Angles. ASME Journal of Turbomachinery, vol.<br />

20, no 4-5, pp. 193-200, 1982.<br />

[10] K. Jung and D.K. Hennecke, Curvature Effects on<br />

Film Cooling with Injection Trough Two Rows of<br />

Holes. Proc.RTO/AVT Symp. On advanced Flow<br />

Management-Part B: Heat Transfer and Cooling<br />

in Propulsion and Power Systems, Loen, Norway,<br />

RTO-MP-69, 2001.<br />

[11] P-H. Chen, M-S. Hung,and P-P. Ding, Film<br />

Cooling Performance on Curved Walls With<br />

Compound Angle Hole Configuration, Annals of<br />

the NewYork Academy of Sciences, Heat<br />

Transfer in Gas Turbine Systems, vol. 934, pp<br />

353-360, 2001.

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

[12] D. Lakehal, G.S. Theodoris, and W. Rodi, Three-<br />

Dimensional Flow and Heat Transfer Calculations<br />

of Film Cooling at the Leading Edge of a<br />

Symmetrical Turbine Blade Model, International<br />

Journal of Heat and Fluid Flow, vol. 22, pp. 113-<br />

122, 2001.<br />

[13] Gambit: tutorial guide, Fluent Incorporated, 1998.<br />

[14] Gambit : user’s guide, Fluent Incorporated, 1998.<br />

[15] FLUENT 5 user's guide, Fluent Incorporated,<br />

1998.<br />

[16] FLUENT tutorial guide, Fluent Incorporated,<br />

1998.<br />

107

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

DAİRESEL SERBEST JET AKIMININ SICAK TEL ANEMOMETRESİ<br />

İLE DENEYSEL İNCELENMESİ<br />

Serpil ÖZKILIÇ<br />

e-posta: skilic@erciyes.edu.tr<br />

Sibel GÜNEŞ<br />

e-posta: sgumus@erciyes.edu.tr<br />

<strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong>, Mühendislik Fakültesi, Makina Müh. Bölümü, 38039, Kayseri<br />

ÖZET<br />

Jet akışı aerodinamiğin en temel ve en önemli<br />

konularından biridir. Mühendislikte birçok uygulama<br />

alanına sahiptir.<br />

Akış problemlerindeki türbülanslı akım yapıları halen<br />

yeterince anlaşılmamış ve teorik analizleri de oldukça<br />

zordur. Olayların fiziksel olarak açıklanması<br />

genellikle deneysel çalışmalardan elde edilir.<br />

Günümüzde sıcak tel anemometresi bütün dünyada<br />

akışkanlar mekaniği ve aerodinamik araştırma<br />

labaratuarlarında yaygın olarak kullanılmaktadır.<br />

Sıcak tel anemometresi türbülanslı akışlarda ortalama<br />

hız bileşenlerinin ve türbülans karakteristiklerinin<br />

çıkarılmasında, küçük ölçüm ucu, kısa cevap verme<br />

süresi ve yüksek hassasiyet gibi avantajları nedeni ile<br />

en çok tercih edilen deney sistemlerinden biridir.<br />

Jet akımı çalışmaları birçok deneysel çalışmanın<br />

konusu olmuştur. Bu çalışmada DANTEC firmasına<br />

ait bir sabit sıcaklık anemometresi ile dairesel serbest<br />

jet akımı incelenmiştir.Jet akımına ait ortalama hız,<br />

rms ve türbülans şiddeti, tek telli bir 55P11 sıcak tel<br />

probu kullanılarak tespit edilmiştir.<br />

Sonuç olarak, çalışmadan elde edilen ortalama hız ve<br />

türbülans profillerinin geçmişte yapılan çalışmalar ile<br />

benzerlik gösterdiği gözlemlenmiştir.<br />

I. GİRİŞ<br />

Akışkanlar mekaniğinde akışkanın hız yapısını<br />

deneysel olarak araştırabilmek için tepki süresi çok<br />

kısa olan, yeteri kadar küçük boyutlu, hassas ve<br />

ölçülen akışa çok az etki yapacak bir eleman<br />

gerekmektedir. Sıcak tel anemometresi bu nitelikleri<br />

sağlamak üzere geliştirilmiş sistemlerin en iyilerinden<br />

biridir [1]. Sıcak tel anemometresi; akışkanın hızının<br />

ölçülmesinde, sıkıştırılabilir akış ölçümlerinde,<br />

türbülanslı akışlarda ortalama hız bileşenlerinin ve<br />

türbülans karakteristiklerinin çıkarılmasında sıklıkla<br />

kullanılan bir deney sistemidir [2].<br />

Bir sıvı ya da gazın hareketi esnasında teğetsel<br />

ayrılma yüzeyleri oluşur. Bu yüzeyin her iki<br />

tarafındaki akışkan akımı jet olarak adlandırılır [3].<br />

Jet akışı aerodinamikteki en önemli inceleme<br />

alanlarından biridir. Birçok teknolojik uygulaması<br />

olan jetler, çok sayıda araştırmacı tarafından sıcak tel<br />

anemometresi ile incelenmiştir [4-9].<br />

Sıcak tel anemometresi ile yapılan jet çalışmalarından<br />

bazıları şöyle sıralanabilir: Mostafa ve arkadaşları [4],<br />

dikdörtgen çıkış kesitine sahip üç jetin etkileşimini<br />

deneysel olarak incelemişler ve ölçümleri sıcak tel<br />

anemometresi kullanarak gerçekleştirmişlerdir. Zhou<br />

ve arkadaşları [5], türbülanslı düzlemsel bir jetin<br />

merkezindeki ortalama hız değerlerini X-tel probu<br />

kullanarak ölçmüşlerdir. Chua ve arkadaşları [6], tek<br />

telli bir sıcak tel probu ile dairesel ve kare kesitli<br />

jetteki hız profillerini ölçerek, sonuçları<br />

karşılaştırmışlardır. Motoyuki ve Masashi [7], jetin<br />

dönen bir diske çarpması olayını sıcak tel<br />

anemometresi ile incelemişlerdir.<br />

Jet akımını etkileyen en önemli unsurlar jet çıkış<br />

geometrisi (dairesel, dikdörtgen, eliptik, vs. ), çıkış<br />

kesitindeki hız profili, Reynolds sayısı ve çıkış<br />

ortamının koşullarıdır [10].<br />

Bu çalışmada, 12mm çapa sahip dairesel kesitli jet<br />

(Re=32410), tek telli bir 55P11 probu ile jet<br />

merkezinin sağ tarafından 20mm dışından başlayarak,<br />

merkezin sol tarafından 20mm dışarısına kadar 0,5mm<br />

aralıklarla taranarak ortalama hız ve türbülans şiddeti<br />

değerleri ölçülmüştür.<br />

II. DENEYSEL ÇALIŞMA<br />

Bu çalışmada, DANTEC firmasına ait bir sabit<br />

sıcaklık anemometresi ve prob olarak da 5µm çapında,<br />

1mm uzunluğunda, genel kullanım amaçlı dizayn<br />

edilmiş tek telli 55P11 probu kullanılmıştır.<br />

Sıcak tel anemometresinin ölçüm ucu, elektrikle<br />

ısıtılan bir telden ibarettir. Akışkan telin soğumasına,<br />

dolayısı ile direncinin azalmasına neden olur. Telin<br />

sıcaklığını sabit tutabilmek için gerekli akım ölçülerek<br />

hava hızı tayin edilebilir [10].<br />

Anemometrenin voltaj çıkışı (E) ile hava akım hızı<br />

(U) arasındaki ilişki, King Kanunu,<br />

E 2 =A+BU n (1)<br />

108

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

eşitliği ile tanımlanır.<br />

Burada A, B, kalibrasyon sabitleri ve n kalibrasyon<br />

üssü olarak tariflenir [11,12]. E 0 ise hava akım hızı<br />

sıfır olduğu zaman anemometrenin göstermiş olduğu<br />

voltaj değeridir [10].<br />

Çalışmada kullanılan sıcak tel anemometresi şu<br />

ünitelerden oluşmaktadır;<br />

• StreamLine 90N10 ana ünite,<br />

• StreamLine 90C10 CTA modülü,<br />

• StreamLine 90H10 kalibrasyon sistemi,<br />

• StreamLine 90H01 kalibrasyon modülü,<br />

• StreamLine 90H02 akış ünitesi,<br />

• StreamLine 90H04 hava filtreleme ünitesi,<br />

• StreamLine 90S10 StreamWare 3.2 yazılım<br />

programı,<br />

• StreamLine 90B136 SC2040 A/D kart,<br />

• Kişisel bilgisayar,<br />

• Ø12mm (0.5-60m/s) lüle,<br />

• StreamLine 41T43 3D travers sistemi.<br />

StreamLine Sistemi; bir PC ile kombine çalışan<br />

yüksek performanslı bir sıcak tel anemometresi<br />

üzerine temeli olan integre bir ölçme sistemidir.<br />

Sistem; otomatik bir kalibrasyon sistemi, A/D<br />

Dönüştürücü kart ile travers sistemine ara yüzler<br />

içermektedir [13].<br />

Bu çalışmadaki jet akımı, sıcak tel anemometre<br />

sistemine ait akış ünitesi ile elde edilmiştir. Akış<br />

ünitesi, kalibrasyon sisteminin bir parçası olup<br />

basınçlı hava kaynağı ile çalışır. Probun kalibrasyonu<br />

da bu ünitede gerçekleştirilmiştir.<br />

Akış ünitesi farklı kesitlerde lülelere sahiptir. Bu<br />

çalışmada çapı 12mm olan 0,5-60m/s aralığında akış<br />

hızı sağlayabilen bir lüle ile çalışılmıştır.<br />

Şekil 1’de sıcak tel anemometresine ait akış ünitesi<br />

gösterilmektedir.<br />

Kalibrasyona başlamadan önce, sistem elemanlarının<br />

tanıtılması, ısıtma oranının ayarlanması, sistemin kare<br />

dalga testinin ve sinyal düzenlemelerinin yapılması<br />

gerekmektedir. Bu ayarlamalar ve düzenlemeler, sıcak<br />

tel sistemine ait paket program yardımı ile bir PC<br />

vasıtasıyla kolaylıkla yapılabilmektedir. StreamWare<br />

ismi verilen bu paket program, travers kontrolü,<br />

verilerin eldesi ve elde edilen verilerin<br />

değerlendirilmesi için kullanılmıştır. Ölçümlerde;<br />

örnek sayısı 512, örnekleme aralığı 512 ms ve<br />

örnekleme frekansı 1 kHz. olarak seçilmiştir. Bu<br />

çalışmada, ısıtma oranının değeri 0.80’dir.<br />

Isıtma oranı, a; aşağıdaki şekilde tanımlanmıştır,<br />

a = α T<br />

(2)<br />

( )<br />

−<br />

20 sen<br />

T 0<br />

Burada, α 20 , telin 20ºC’deki sıcaklık direnç katsayısı,<br />

T sen , sensör sıcaklığı, T 0 ise ortam sıcaklığıdır. α 20<br />

değeri 55P11 probu için 0.0036 1/ºC’dir. T sen

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Ana Ünite<br />

Hava Filtreleme<br />

Ünitesi<br />

Sıcak Tel<br />

Probu<br />

∆p<br />

Travers<br />

Sistemi<br />

Akış<br />

Ünitesi<br />

CTA<br />

Bağlantı<br />

Kutusu<br />

A/D Kart<br />

Sıcak Tel Anemometresi<br />

Bilgisayar<br />

Kompresör<br />

Şekil 2. Kalibrasyon ve deney şeması.<br />

III. DENEY SONUÇLARI<br />

Şekil 3(a)’da probun kalibrasyonu (E-U ilişkisi) ve<br />

Şekil 3(b)’de ise kalibrasyona ait hata oranı grafiği<br />

görülmektedir.<br />

E (Volt)<br />

2,5<br />

2<br />

1,5<br />

1<br />

y = -4E-06x 4 + 0,0003x 3 - 0,0077x 2 + 0,0981x + 1,3805<br />

denklemi elde edilmiştir. Kalibrasyon eğrisinden,<br />

anemometre voltaj değerinin yaklaşık 1.4-2.2 volt<br />

aralığında değiştiği ve eğrideki lineerleşmenin<br />

yaklaşık 10 m/s’de başladığı gözlemlenmiştir.<br />

Feehan ve arkadaşları [15] tarafından sıcak tel<br />

anemometresi ile yapılan sınır tabaka çalışmalarında<br />

elde ettikleri kalibrasyon datalarına 3. dereceden eğri<br />

uydurmuşlardır. Şekil 4’de kalibrasyon eğrisi ve<br />

kalibrasyon denklemi gösterilmiştir.<br />

0,5<br />

0<br />

2,0<br />

0 5 10 15 20 25 30<br />

U (m/s)<br />

(a)<br />

Hız (m/s)<br />

1,0<br />

Hata (%)<br />

0,0<br />

-1,0<br />

0 5 10 15 20 25 30<br />

Voltaj (V)<br />

-2,0<br />

U (m/s)<br />

Şekil 4. Kalibrasyon eğrisi [15].<br />

(b)<br />

Şekil 3. (a) E-U ilişkisi, (b) Kalibrasyona ait hata<br />

oranı<br />

Şekil 3(a)’da görülen kalibrasyon için, kalibrasyon<br />

verilerine 4. dereceden eğri uydurularak kalibrasyon<br />

Don Beasley [16] tarafından 20-50 m/s hız aralığında<br />

yapılan kalibrasyona ait kalibrasyon eğrisi Şekil 5’de<br />

gösterilmiştir<br />

Şekil 4 ve Şekil 5’den görüldüğü üzere yapılan<br />

kalibrasyon, literatürde yer alan kalibrasyonlarla<br />

benzerlik göstermektedir.<br />

110

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

E 2 (V 2 )<br />

Kalibrasyon<br />

Hız (m/s)<br />

Şekil 5. Kalibrasyon eğrisi [16].<br />

Şekil 3(b), kalibrasyona ait hata oranını<br />

göstermektedir. Hata oranının, düşük hızlarda yüksek<br />

iken, yüksek hızlarda nispeten daha düşük olduğu<br />

gözlemlenmiştir. Özellikle, kalibrasyon eğrisinin<br />

lineerleşmeye başladığı 10 m/s hız değerinden sonra,<br />

dolayısıyla akım alanında düzgün hız dağılımı elde<br />

edilmesinden itibaren kalibrasyon hata oranının<br />

belirgin bir şekilde azaldığı ve maksimum hız<br />

civarında ise minumum oldugu görülmektedir.<br />

Şekil 6’da jete ait ortalama hız ve türbülans şiddeti<br />

grafikleri görülmektedir. Grafiklerde x=20 mm değeri<br />

jet çıkışının tam merkezidir. x ekseninde 14-26 mm<br />

aralığı lülenin kesit alanıdır. Bu kesitteki değişimin<br />

daha iyi incelenebilmesi için akış ünitesinde jet<br />

çıkışının olduğu 12 mm kesit alanının sağında ve<br />

solundaki bölgeler de sıcak tel probu ile taranarak<br />

veriler alınmıştır. Böylece lüle iç cidarındaki ve jet<br />

çıkışındaki türbülans etkileri de grafiklerde daha net<br />

olarak görülmektedir.<br />

Türbülans şiddeti, lüle kesitine ve duvar etkilerine<br />

bağlı olarak Şekil 6(b)’de görüldüğü gibi x’in belli bir<br />

değerinden itibaren küçük sapmalar göstermektedir.<br />

Bu bölgede artık akım alanında düzgün hız dağılımı<br />

söz konusudur.<br />

Şekil 7’de farklı x/d oranları için hız profilleri<br />

gösterilmektedir. Şekil 6(a)’da verilen hız profili Şekil<br />

7 ile benzerlik göstermektedir.<br />

U (m/s) U (m/s)<br />

.<br />

U Turb % Turb.<br />

45<br />

40<br />

35<br />

30<br />

25<br />

20<br />

15<br />

10<br />

5<br />

0<br />

45<br />

40<br />

35<br />

30<br />

25<br />

20<br />

15<br />

10<br />

5<br />

0<br />

0 5 10 15 20 25 30 35 40<br />

y (mm) x (mm)<br />

(a)<br />

0 5 10 15 20 (b) 25 30 35 40<br />

x (mm) y (mm)<br />

(b)<br />

Şekil 6 (a) Ortalama hız, (b) Türbülans şiddeti<br />

Şekil 7 Ortalama jet hızı profilleri [10].<br />

IV. SONUÇLAR<br />

Bu çalışmada, dairesel kesitli jet akımı sıcak tel probu<br />

ile incelenerek ortalama hız ve türbülans şiddeti<br />

profilleri elde edilmiştir. Serbest jet akımında hız<br />

profili duvara (cidara) yakın bölgelerde viskoz<br />

kuvvetlerin etkisi altında olduğu için duvardan uzak<br />

bölgelere göre farklı karakteristik değerler<br />

göstermektedir. Duvardan uzaklaştıkça hızı artarak jet<br />

merkezinde maksimum değerlere ulaşmaktadır.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] N.Z Orbay, “Sıcak Tel Anemometresi ile Deney<br />

Tekniği”, İstanbul Teknik <strong>Üniversitesi</strong>, İstanbul,<br />

1976.<br />

111

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

[2] C.G Lomas, “Fundamentals of Hot Wire<br />

Anemometry”, pp. 1-38, Cambridge University<br />

Press, Rochester Institute of Technology, USA,<br />

1986.<br />

[3] H. Acar, Duvar jetinin farklı yüzey açılarında<br />

deneysel olarak incelenmesi, Kayseri IV.<br />

<strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 188-192,Kayseri,2002.<br />

[4] A. A. Mostafa and et. al., Experimental and<br />

numerical investigation of multiple rectangular<br />

jets, Experimental Thermal and Fluid Science,<br />

Vol. 21, pp. 171-178, 2000.<br />

[5] T. Zhou and et. al., Comparison between temporal<br />

and spatial transverse velocity increments in a<br />

turbulent plane jet, Fluid Dynamics Research,<br />

Vol. 28, pp. 127-138, 2001.<br />

[6] Chua and et. al., Measurements of jets: Prediction<br />

of the valvular lesion size and regurgitation, Int.<br />

Comm. Heat Mass Transfer, Vol. 25, No. 7, pp.<br />

939-948, 1998.<br />

[7] M. Itoh and M. Okada, An experimental study of<br />

the radial wall jet on a rotating disk, Experimental<br />

Thermal and Fluid Science, Vol. 17, pp. 49-56,<br />

2000.<br />

[8] E. Tanaka, The interference of two dimensional<br />

paralel jets (1 st report, Experiments on dual jet),<br />

Bulletin of the JSME, Vol. 13, No. 56, pp. 273-<br />

280, 1970.<br />

[9] E. Tanaka, The interference of two dimensional<br />

paralel jets (2 nd report, Experiments on the<br />

combined flow of dual jet), Bulletin of the JSME,<br />

Vol. 17, No. 109, pp. 920-927, 1974.<br />

[10] H. Acar, An Experimental Investigation of a<br />

Rectangular Jet Impinging a Flat Surface, Ph.D<br />

Thesis, Istanbul Technical University, Istanbul,<br />

1998.<br />

[11] H.H. Bruun, Hot-wire Anemometry, Oxford<br />

University Press Inc., New York, 1996.<br />

[12] A.E Perry, Hot-wire Anemometry, Oxford<br />

University Press, New York, 1982.<br />

[13] StreamLine/StreamWare, Installation & User’s<br />

Guide, Vol.1, Dantec Measurement Technology,<br />

Denmark, 2001.<br />

[14] S. Gümüş, Sıcak Tel Probunun Kalibrasyonu,<br />

<strong>Yüksek</strong> Lisans Tezi, <strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong>,<br />

Kayseri, 2002.<br />

[15] J.P. Feehan and et. al., Laminar, Transitional and<br />

Turbulent Boundary Layers, Technical Note, AME<br />

342 Laboratory 4, 2001.<br />

[16] D. Beasley, Hot Wire Calibration, Technical<br />

Note, ME 221 Laboratory, 1998.<br />

112

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

GENİŞ KANATLARA SAHİP BİR FÜZE GEOMETRİSİNİN<br />

AERODİNAMİK İNCELEMESİ<br />

Hediye ATİK Osman BAŞOĞLU Murat ILGAZ<br />

hediye.atik@sage.tübitak.gov.tr osman.basoglu@sage.tübitak.gov.tr murat.ilgaz@sage.tübitak.gov.tr<br />

Emel MAHMUTYAZICIOĞLU<br />

eozdem@sage.tübitak.gov.tr<br />

Levent YALÇİN<br />

levent.yalcin@sage.tübitak.gov.tr<br />

TÜBİTAK Savunma Sanayi Araştırma ve Geliştirme Enstitüsü, 06261, ANKARA<br />

ÖZET<br />

Geliştirilen hava taşıtları tasarımında, aerodinamik<br />

analizlerin en etkin ve doğru şekilde yapılabilmesi için<br />

sayısal analizlerde kullanılabilecek en uygun<br />

yazılımın seçilmesi önemlidir. Bu çalışmanın amacı,<br />

TÜBİTAK-SAGE’de bulunan ve sayısal aerodinamik<br />

analizler için kullanılan, ticari ve kurum içinde<br />

geliştirilmiş yazılımların yeteneklerinin tespit edilerek,<br />

yazılımların güçlü ve zayıf noktalarının belirlenip<br />

ileride yapılacak aerodinamik analizler için en uygun<br />

yazılımın seçilebilmesi ve işgücü kayıplarının<br />

önlenmesidir. Bu amaçla, sivri burunlu, kuyruk<br />

kanatçıklarının yanı sıra geniş kanatlara da sahip ve<br />

ses-üstü hızlarda deneysel statik aerodinamik verileri<br />

bulunan bir mühimmat modeli seçilmiştir. Seçilen<br />

mühimmatın sayısal aerodinamik analizleri farklı<br />

yazılımlar kullanılarak yapılmış ve elde edilen analiz<br />

sonuçları deneysel verilerle karşılaştırılarak<br />

yazılımların yetenekleri ortaya konulmuştur ve<br />

yorumlanmıştır. Bu çalışma sonunda, SET3D ve CFD-<br />

Fastran sonuçlarının deneysel verilerle çok iyi<br />

örtüştüğü, ancak bu yazılımlarla yapılan analiz süresi<br />

göz önüne alındığında bunlara alternatif olarak<br />

Missile DATCOM yazılımı sonuçlarının<br />

kullanılabilecek doğrulukta olduğu ortaya çıkmıştır.<br />

I. GİRİŞ<br />

1977 yılında NASA tarafından gerçekleştirilen bir<br />

çalışmada sivri burunlu, geniş kanatlara ve kuyruk<br />

kanatçıklarına sahip füze modelinin ses-üstü hızlarda<br />

rüzgar tüneli testleri yapılmıştır. Bu testlerde modelin<br />

statik kararlılık özellikleri belirlenerek, performans ve<br />

manevra kabiliyetleri incelenmiş ve rapor halinde<br />

yayınlanmıştır [1]. Bu mühimmat modeli havadan<br />

atılacak şekilde tasarlanmış ve kuyruk kanatçıkları (x)<br />

konumuna getirilerek uçak altı taşımalarında uçak ile<br />

füze arasındaki etkileşimin en aza indirilmesi ve<br />

etkinliğinin arttırılması amaçlanmıştır. Kullanılan bu<br />

mühimmat modeli Şekil 1’de gösterilmiştir.<br />

Testler yaklaşık olarak -4 o ila 26 o hücum açısı, -4 o ila<br />

1(a) Üstten görünüş<br />

1(b) Yandan görünüş<br />

Şekil 1. Mühimmat modeli eksen takımı<br />

6 o yana kayma açısı aralığında ve 1.7, 2.16, 2.36, ve<br />

2.86 Mach sayılarında gerçekleştirilmiştir. Balans ve<br />

bağlama kolu etkileri göz önüne alınarak hücum açısı<br />

ve yana kayma açısı düzeltmeleri yapılmış, ayrıca<br />

sürükleme ve eksenel kuvvet katsayıları da model<br />

tabanında serbest akış basıncı olduğu varsayılarak<br />

değiştirilmiştir. Testler birebir ölçekli modelle<br />

gerçekleştirilmiştir (Şekil 2).<br />

Bu çalışmada, yukarıda bahsedilen modelin farklı<br />

yazılımlar kullanılarak sayısal analizleri yapılmıştır.<br />

Önce sayısal analizlerde kullanılan yazılımlar<br />

hakkında bilgi verilmiş, daha sonra elde edilen<br />

sonuçlar deneysel verilerle karşılaştırılarak<br />

yorumlanmıştır.<br />

II. SAYISAL ANALİZLER<br />

Sayısal analizlerde Missile DATCOM [2] ve ODTÜ<br />

<strong>Havacılık</strong> ve Uzay Mühendisliği bölümünde bulunan<br />

113

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

2(a) Üstten görünüş (ölçüler cm).<br />

2(b) Arkadan görünüş (ölçüler cm).<br />

Şekil 2. Mühimmat model ölçüleri.<br />

CFD-Fastran [3] ticari yazılımları ile, TÜBİTAK-<br />

SAGE’de geliştirilen PANEL3D-A ve PANEL3D-B<br />

ile SET3D [4] yazılımı kullanılmıştır.<br />

Missile DATCOM, Amerikan Hava Kuvvetleri<br />

araştırma laboratuarlarında füze ve roket öntasarım<br />

incelemeleri için geliştirilmiş yarı-amprik bir<br />

yazılımdır. Missile DATCOM yazılımı, modelin<br />

bütün statik ve dinamik aerodinamik katsayılarını çıktı<br />

olarak verebilmektedir.<br />

PANEL3D-A, kaynak-çift kutup metodu [5]<br />

kullanılarak geliştirilmiş üç boyutlu bir panel<br />

yazılımıdır. Bu yazılım kullanılarak mühimmatın<br />

sadece statik kararlılık özellikleri bulunabilmektedir.<br />

PANEL3D-B, at nalı-burgaç metodu [6] kullanılarak<br />

geliştirilmiş üç boyutlu bir panel yazılımıdır. Bu<br />

yazılım, mühimmatın bütün statik aerodinamik<br />

katsayıları ile bazı dinamik katsayıları çıktı olarak<br />

verebilmektedir.<br />

SET3D, sonlu hacimler metodunu kullanarak paralel<br />

işlemcilerde üç boyutlu akış çözümlemeleri yapabilen<br />

bir sayısal akışkanlar mekaniği yazılımdır. ANSYS<br />

[7] ticari yazılımı ile model akış alanında düzensiz<br />

ağlar oluşturularak Euler çözümlemeleri<br />

yapılabilmektedir. Çözümleme sonucunda, model<br />

üzerindeki kuvvet ve momentler ile akış alan<br />

özellikleri çıktı olarak alınabilmektedir. Ayrıca<br />

SET3D, birinci veya ikinci derece doğrulukta sonuçlar<br />

verebilmekte, açık veya kapalı zaman ilerlemesi<br />

yapabilmekte ve akı farkı bölme metodu olarak da<br />

Roe veya HLL (Harten-Lax-van Leer) metodlarını<br />

kullanabilmektedir.<br />

CFD-Fastran, CFD-RC şirketi tarafından geliştirilmiş,<br />

sonlu hacimler metodunu kullanarak paralel<br />

işlemcilerde iki ve üç boyutlu akış çözümlemeleri<br />

yapabilen ticari bir yazılımdır. Düzenli veya düzensiz<br />

çözüm ağı üretebilen CFD-Geom ve çözüm<br />

sonuçlarını görüntüleyip işleyebilen CFD-View ön ve<br />

art arayüzlerine sahiptir. Yazılım kullanılarak, Euler<br />

ve Navier-Stokes (laminar veya türbülanslı)<br />

çözümlemeleri üçüncü derece doğruluğa kadar<br />

yapılabilmekte; ayrıca, hareketli cisimler üzerindeki<br />

akışlar da incelenebilmektedir. Açık, nokta kapalı<br />

veya kapalı zaman ilerlemesi ile Roe veya van Leer<br />

akı bölme metodları çözümlemelerde kullanılabilecek<br />

seçeneklerden bazılarıdır. CFD-Fastran çıktı olarak<br />

model üzerindeki kuvvet ve momentler ile akış alanı<br />

özelliklerini verebilmektedir.<br />

Sayısal analizler için yapılan modellemelerde,<br />

kullanılan yazılımların kabiliyetleri doğrultusunda ya<br />

da model bilgi eksiklikleri nedeniyle herhangi bir<br />

varsayım yapılmamıştır. Ancak, SET3D ve CFD-<br />

Fastran modellemelerinde kanatçıklardaki sapmaları<br />

göz önüne alabilmek için (kanatçıkların model<br />

gövdesi üzerinde gövdeye değmeden dönebilmesi<br />

amacıyla) katı model oluşturulurken kanatçıklarla<br />

gövde arasında 1 mm boşluk bırakılmış ve bu şekilde<br />

çözüm ağları oluşturulmuştur.<br />

III. ANALİZ SONUÇLARI VE<br />

DEĞERLENDİRMELER<br />

Sayısal analizler, 1.7 ve 2.86 Mach sayılarında ve -3 o<br />

ila 21 o hücum açısı aralığında yapılmıştır. Eksenel<br />

aerodinamik özelliklerin değişimini incelemek<br />

amacıyla yunuslamada etkin kanatçıklara 0 o ve -20 o<br />

açılar verilmiş, yanal aerodinamik özelliklerin<br />

değişimini incelemek amacıyla da yalpalamada etkin<br />

kanatçıklar menteşe ekseninde -10 o , yuvarlanmada<br />

etkin kanatçıklar ise 10 o döndürülmüştür. Yunuslama,<br />

yuvarlanma ve yalpalamada bütün kanatçıklar etkin<br />

durumdadır. Kanatçıkların hücum kenarı aşağı doğru<br />

döndürüldüğünde yunuslama için sapma açısı negatif,<br />

kanatçıklara arkadan bakıldığında hücum kenarları<br />

saat yönünde dönmüşse yuvarlanma için sapma açısı<br />

pozitiftir. Yalpalamadaki sapma durumu ise modele<br />

yunuslama sapma açısı verildiği durumun arkadan<br />

bakıldığında saat yönünde 90 o döndürülmesiyle elde<br />

edilmiştir.<br />

SET3D ve CFD-Fastran ile yapılacak çözümlemelerin<br />

fazla vakit alacağı düşünüldüğünden belli hücum<br />

açılarında (0 o , 5 o , 10 o , 20 o ) çözümlemeler yapılmıştır.<br />

SET3D analizlerinde yaklaşık 1,450,000 elemanlı<br />

düzensiz çözüm ağı kullanılmıştır. CFD-Fastran<br />

analizleri için ise yaklaşık 1,475,000 elemanlı düzenli<br />

çözüm ağları oluşturulmuş ve kanatlara Chimera<br />

çözüm ağları tanımlanmıştır. CFD-Fastran’da kanat-<br />

114

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

kuyruk etkileşimini en iyi şekilde çözümleyebilmek<br />

için laminar Navier-Stokes çözümlemeleri Euler<br />

çözümlemelerine tercih edilmiştir. Deneysel<br />

sonuçlarda yapılan taban basınç düzeltmesi sayısal<br />

analizlerde sadece CFD-Fastran ve SET3D için<br />

yapılabilmiştir.<br />

Eksenel Aerodinamik Özellikler :<br />

Yunuslamada etkin kanatçıkların hareketinin statik,<br />

eksenel aerodinamik özellikler üzerindeki etkileri<br />

Şekil 3-10’da verilmiştir. Bütün hücum açıları ve<br />

Mach sayılarında, kanatçık yüzeylerinin yunuslama<br />

kontrolü sağlamada etkin olduğu gözükmektedir.<br />

Ancak bununla birlikte, yunuslama momentinde<br />

nispeten doğrusal olmayan özellikler ortaya çıkmıştır.<br />

Bunun sebebi ise kuyruk kanatçıklarının, kanatların iz<br />

bölgesinde kalmış olmasıdır. Aslında, doğrusal<br />

olmayan yunuslama momenti özellikleri sonucu<br />

ortaya çıkan “burun-yukarı yunuslama” bu tip geniş<br />

kanatlı füzelerin düşük ses-üstü hızlardaki<br />

karakteristik özelliğidir. Bu burun-yukarı yunuslama<br />

eğilimi ise Mach sayısı arttıkça azalmaktadır.<br />

Şekil 3 ve 4’te kanatçıklar hareketsiz durumdayken<br />

eksenel kuvvet katsayısının hücum açısıyla değişimi<br />

gösterilmiştir. Burada Missile DATCOM ve CFD-<br />

Fastran dışındaki bütün yazılımlar eksenel kuvveti<br />

deneysel verilerden daha küçük bulmuştur. Genel<br />

olarak en iyi sonucu Missile DATCOM ve CFD-<br />

Fastran, en kötü sonucu ise PANEL3D-B yazılımı<br />

vermiştir. SET3D sonuçları ise -taban basınç<br />

düzeltmesi yapılmasına rağmen- deneysel verilerle<br />

çok iyi örtüşmemiştir.<br />

Şekil 5 ve 6’da yunuslamada etkin kanatçıkların -20°<br />

sapması durumunda eksenel kuvvet katsayısının<br />

hücum açısıyla değişimi gösterilmiştir. Genel olarak<br />

deneysel verilere en yakın sonucu -önceki durum<br />

kadar olmasa da- Missile DATCOM vermiştir.<br />

PANEL3D-B sonuçları ise düşük iki Mach sayısında<br />

yaklaşık 8° hücum açısına kadar kabul edilebilir olsa<br />

da yüksek hücum açıları ve Mach sayıları için oldukça<br />

kötüdür. CFD-Fastran ve SET3D sonuçları bu durum<br />

için birbirine yakındır ancak deneysel sonuçlarla çok<br />

iyi örtüşmemiştir. PANEL3D-A sonuçları,<br />

kanatçıklara geometrik olarak sapma açısı<br />

verilemediğinden hesaplanamamıştır.<br />

Şekil 7 ve 8’de kanatçıklar hareketsiz durumdayken<br />

yunuslama momenti katsayısının hücum açısıyla<br />

değişimi gösterilmiştir. Yine 8° hücum açısına kadar<br />

bütün yazılımlar deneysel sonuçlara oldukça yakın<br />

sonuçlar vermiştir. PANEL3D-A sonuçları genel<br />

olarak deneysel verilerle en uyumlu sonuçlar olarak<br />

göze çarpmaktadır. PANEL3D-B yazılımı yüksek<br />

hücum açıları için -diğer yazılımlara oranla- daha kötü<br />

sonuçlar bulmuştur.<br />

Şekil 9 ve 10’da yunuslamada etkin kanatçıkların -20°<br />

sapması durumunda yunuslama momenti katsayısının<br />

hücum açısıyla değişimi gösterilmiştir. CFD-Fastran<br />

en iyi sonuçları vermiştir. Missile DATCOM<br />

sonuçları yüksek hücum açılarında -önceki<br />

durumlarda benzer şekilde- kötüleşmektedir. SET3D<br />

sonuçları ise 1.7 Mach sayısı için deneysel verilerle<br />

pek uyuşmamaktadır. Benzer şekilde 1.7 Mach sayısı<br />

için PANEL3D-B sonuçları oldukça kötüdür. Mach<br />

sayısı arttıkça ise yaklaşık 10° hücum açısına kadar<br />

bütün yazılımlar deneysel verilere yaklaşmaktadır.<br />

Yine PANEL3D-A sonuçları bu durum için<br />

hesaplanamamıştır.<br />

Yanal Aerodinamik Özellikler :<br />

Yuvarlanmada etkin kanatçıkların hareketinin statik,<br />

yanal aerodinamik özellikler üzerindeki etkileri Şekil<br />

11-18’de gösterilmiştir. Kontrol kanatçıkları, tüm<br />

hücum açıları ve Mach sayılarında etkin bir<br />

yuvarlanma kontrolü sağlayabilmektedir. Ayrıca,<br />

kuyruk kanatçıklarının yuvarlanma momenti kontrolü<br />

için sapması, pozitif yalpalama momenti ortaya<br />

çıkarmıştır. Genel olarak, yüksek hücum açılarında<br />

ortaya çıkan bu yalpalama momenti, Mach sayısı<br />

arttıkça düşük hücum açılarında da görülmeye<br />

başlanmıştır. Yuvarlanma kontrolünde olduğu gibi,<br />

bütün hücum açıları ve Mach sayılarında, kanatçık<br />

yüzeylerinin yalpalama kontrolü sağlamada etkin<br />

olduğu gözükmektedir. Yine benzer şekilde,<br />

yalpalama kontrolü sırasında pozitif bir yuvarlanma<br />

momenti oluşmuştur.<br />

İlk olarak, yuvarlanmada etkin kanatçıkların 10°<br />

sapması durumunda yuvarlanma momenti katsayısının<br />

hücum açısıyla değişimi Şekil 11 ve 12’de verilmiştir.<br />

CFD-Fastran yazılım sonuçları deneysel verilerle en<br />

iyi örtüşen sonuçlardır. SET3D ise kabul edilebilir<br />

sonuçlar vermiştir. Diğer taraftan Missile DATCOM<br />

sonuçları deneysel verilerden oldukça uzaktır.<br />

PANEL3D-B yazılımı, düşük ses-üstü hızlarda<br />

deneysel verileri yakalayamamış, bununla birlikte<br />

Mach sayısı arttıkça sonuçlar deneysel verilere<br />

yaklaşmaya başlamıştır. PANEL3D-A sonuçları<br />

yazılımın kabiliyetleri doğrultusunda elde<br />

edilememiştir.<br />

Yalpalamada etkin kanatçıkların -10° hareketinin<br />

yuvarlanma momenti katsayısı üzerindeki etkisi Şekil<br />

13 ve 14’de verilmiştir. CFD-Fastran ve SET3D<br />

yazılım sonuçları deneysel verileri -özellikle 12°<br />

hücum açısına kadar- oldukça iyi yakalayabilmiştir.<br />

Missile DATCOM sonuçları 1.7 Mach sayısında<br />

düşük hücum açıları için deneysel verilerle uyumlu<br />

gözükse de Mach sayısı arttığında deneysel verilerden<br />

115

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

0.2<br />

0.1<br />

Deney Missile DATCOM PANEL3D-A PANEL3D-B SET3D CFD-Fastran<br />

Deney Misile DATCOM PANEL3D-A PANEL3D-B SET3D CFD-Fastran<br />

0.16<br />

0.12<br />

0.08<br />

0.04<br />

C m<br />

0<br />

C A<br />

8<br />

0<br />

-0.04<br />

-0.08<br />

-0.1<br />

-4 0 4 8 12 16 20 24 2<br />

Hücum Açısı, α (derece)<br />

-0.12<br />

-4 0 4 8 12 16 20 24 28<br />

Hücum Açısı, α (derece)<br />

Şekil 3. Eksenel kuvvet katsayısı, Mach=1.7,<br />

yunuslama kanatçık açısı = 0 o .<br />

Şekil 7. Yunuslama moment katsayısı, Mach=1.7,<br />

yunuslama kanatçık açısı = 0 o .<br />

0.2<br />

0.1<br />

Deney Missile DATCOM PANEL3D-A PANEL3D-B SET3D CFD-Fastran<br />

Deney Missile DATCOM PANEL3D-A PANEL3D-B SET3D CFD-Fastran<br />

0.16<br />

0.12<br />

0.08<br />

0.04<br />

C m<br />

0<br />

C A<br />

8<br />

0<br />

-0.04<br />

-0.08<br />

-0.1<br />

-4 0 4 8 12 16 20 24 2<br />

Hücum Açısı, α (derece)<br />

-0.12<br />

-4 0 4 8 12 16 20 24 28<br />

Hücum Açısı, α (derece)<br />

Şekil 4. Eksenel kuvvet katsayısı, Mach=2.86,<br />

yunuslama kanatçık açısı = 0 o .<br />

Şekil 8. Yunuslama moment katsayısı, Mach=2.86,<br />

yunuslama kanatçık açısı = 0 o .<br />

0.2<br />

0.1<br />

Deney Missile DATCOM PANEL3D-B SET3D CFD-Fastran<br />

Deney Missile DATCOM PANEL3D-B SET3D CFD-Fastran<br />

0.16<br />

0.12<br />

0.08<br />

0.04<br />

C m<br />

0<br />

C A<br />

8<br />

0<br />

-0.04<br />

-0.08<br />

-0.1<br />

-4 0 4 8 12 16 20 24 2<br />

Hücum Açısı, α (derece)<br />

-0.12<br />

-4 0 4 8 12 16 20 24 28<br />

Hücum Açısı, α (derece)<br />

Şekil 5. Eksenel kuvvet katsayısı, Mach=1.7,<br />

yunuslama kanatçık açısı = -20 o .<br />

Şekil 9. Yunuslama moment katsayısı, Mach=1.7,<br />

yunuslama kanatçık açısı = -20 o .<br />

Deney Missile DATCOM PANEL3D-B SET3D CFD-Fastran<br />

0.3<br />

0.2<br />

C A 0.1<br />

Deney Missile DATCOM PANEL3D-B SET3D CFD-Fastran<br />

0.16<br />

0.12<br />

0.08<br />

0.04<br />

C m<br />

0<br />

0<br />

-0.04<br />

-0.08<br />

-0.1<br />

-8 -4 0 4 8 12 16 20 24 28 32<br />

Hücum Açısı, α (derece)<br />

-0.12<br />

-4 0 4 8 12 16 20 24 28<br />

Hücum Açısı, α (derece)<br />

Şekil 6. Eksenel kuvvet katsayısı, Mach=2.86,<br />

yunuslama kanatçık açısı = -20 o .<br />

Şekil 10. Yunuslama moment katsayısı, Mach=2.86,<br />

yunuslama kanatçık açısı = -20 o .<br />

116

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Deney Missile DATCOM PANEL3D-B SET3D CFD-Fastran<br />

0.08<br />

0.06<br />

0.04<br />

C l<br />

0.02<br />

Deney Missile DATCOM PANEL3D-B SET3D CFD-Fastran<br />

0.2<br />

0.16<br />

0.12<br />

0.08<br />

C n<br />

0.04<br />

0<br />

0<br />

-0.04<br />

-0.02<br />

-8 -4 0 4 8 12 16 20 24 28<br />

Hücum açısı, α (derece)<br />

Şekil 11. Yuvarlanma moment katsayısı, Mach=1.7,<br />

yuvarlanma kanatçık açısı = 10 o .<br />

-0.08<br />

-8 -4 0 4 8 12 16 20 24 28<br />

Hücum açısı, α (derece)<br />

Şekil 15. Yalpalama moment katsayısı, Mach=1.7,<br />

yuvarlanma kanatçık açısı = 10 o .<br />

Deney Missile DATCOM PANEL3D-B SET3D CFD-Fastran<br />

0.06<br />

0.04<br />

C l 0.02<br />

Deney Missile DATCOM PANEL3D-B SET3D CFD-Fastran<br />

0.2<br />

0.16<br />

0.12<br />

C n 0.08<br />

0.04<br />

0<br />

0<br />

-0.02<br />

-8 -4 0 4 8 12 16 20 24 28<br />

Hücum açısı, α (derece)<br />

Şekil 12. Yuvarlanma moment katsayısı, Mach=2.86,<br />

yuvarlanma kanatçık açısı = 10 o .<br />

-0.04<br />

-8 -4 0 4 8 12 16 20 24 28<br />

Hücum açısı, α (derece)<br />

Şekil 16. Yalpalama moment katsayısı, Mach=2.86,<br />

yuvarlanma kanatçık açısı = 10 o .<br />

Deney Missile DATCOM PANEL3D-B SET3D CFD-Fastran<br />

0.08<br />

0.06<br />

0.04<br />

C l<br />

0.02<br />

Deney Missile DATCOM PANEL3D-B SET3D CFD-Fastran<br />

0.24<br />

0.2<br />

0.16<br />

0.12<br />

C n<br />

0.08<br />

0.04<br />

0<br />

0<br />

-0.02<br />

-8 -4 0 4 8 12 16 20 24 28<br />

Hücum Açısı, α (derece)<br />

-0.04<br />

-8 -4 0 4 8 12 16 20 24 28<br />

Hücum Açısı, α (derece)<br />

Şekil 13. Yuvarlanma moment katsayısı, Mach=1.7,<br />

yalpalama kanatçık açısı = -10 o .<br />

Şekil 17. Yalpalama moment katsayısı, Mach=1.7,<br />

yalpalama kanatçık açısı = -10 o .<br />

Deney Missile DATCOM PANEL3D-B SET3D CFD-Fastran<br />

0.04<br />

0.02<br />

C l<br />

Deney Missile DATCOM PANEL3D-B SET3D CFD-Fastran<br />

0.2<br />

0.16<br />

0.12<br />

C n 0.08<br />

0<br />

0.04<br />

0<br />

-0.02<br />

-8 -4 0 4 8 12 16 20 24 28<br />

Hücum Açısı, α (derece)<br />

-0.04<br />

-8 -4 0 4 8 12 16 20 24 28<br />

Hücum Açısı, α (derece)<br />

Şekil 14. Yuvarlanma moment katsayısı, Mach=2.86,<br />

yalpalama kanatçık açısı = -10 o .<br />

Şekil 18. Yalpalama moment katsayısı, Mach=2.86,<br />

yalpalama kanatçık açısı = -10 o .<br />

117

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

uzaklaşmıştır. PANEL3D-B yazılımı ise deneysel<br />

verilerden oldukça farklı sonuçlar vermiştir.<br />

PANEL3D-A sonuçları yazılımın kabiliyetleri<br />

doğrultusunda elde edilememiştir.<br />

Yuvarlanmada etkin kanatçıkların 10° sapması<br />

durumunda yalpalama momenti katsayısının hücum<br />

açısıyla değişimi Şekil 15 ve 16’da verilmiştir. Hiçbir<br />

yazılım deneysel verileri çok iyi yakalayamamıştır.<br />

CFD-Fastran yazılımı deneysel verilere en yakın<br />

sonuçları vermiştir. SET3D sonuçları ise genel eğilim<br />

olarak deneysel verilerle örtüşmektedir. Diğer taraftan<br />

Missile DATCOM ve PANEL3D-B sonuçları<br />

deneysel verilerden oldukça uzaktır. PANEL3D-A<br />

sonuçları yazılımın kabiliyetleri doğrultusunda elde<br />

edilememiştir.<br />

Yalpalamada etkin kanatçıkların -10° hareketinin<br />

yalpalama momenti katsayısı üzerindeki etkisi Şekil<br />

17 ve 18’de verilmiştir. CFD-Fastran sonuçları -diğer<br />

yazılım sonuçlarına göre- deneysel verilerle en iyi<br />

örtüşen sonuçlardır. Yine SET3D sonuçları iyi olmasa<br />

da deneysel verilerle aynı eğilimdedir. Missile<br />

DATCOM yazılımı deneysel verilerden oldukça uzak<br />

sonuçlar vermiştir. Benzer şekilde, PANEL3D-B<br />

sonuçları da oldukça kötüdür ancak, Mach sayısı<br />

arttıkça deneysel verilere yaklaşmaya başlamıştır.<br />

PANEL3D-A sonuçları yazılımın kabiliyetleri<br />

doğrultusunda elde edilememiştir.<br />

IV. SONUÇ<br />

Bu çalışmada incelenen modelin deneysel statik,<br />

eksenel ve yanal aerodinamik özellikleri<br />

değerlendirilmiş, analizlerde kullanılan ve TÜBİTAK-<br />

SAGE bünyesinde bulunan ticari ve/veya kurum<br />

içerisinde geliştirilmiş yazılımlardan elde edilen<br />

sonuçlar bu deneysel verilerle karşılaştırılmış,<br />

yazılımların yetenekleri ve kapasiteleri ortaya<br />

konulmuş ve yorumlanmıştır.<br />

Sayısal analizlerde kullanılan yazılımların sonuçları<br />

incelendiğinde -bu model geometrisi için- yarıampirik<br />

ve panel yazılımların sonuçlarının deneysel<br />

verilerle çok iyi örtüşmediği, SET3D ve CFD-Fastran<br />

yazılımlarının sonuçlarının ise deneysel sonuçlarla<br />

uyumlu olduğu görülür. Hemen hemen tüm hücum<br />

açısı, ve Mach sayılarında, CFD-Fastran yazılımının<br />

bulmuş olduğu eksenel ve yanal aerodinamik<br />

katsayılar deneysel verilerle örtüşmektedir. Buna<br />

karşın SET3D yazılımı, yalpalama momenti<br />

katsayısının hücum açısıyla ve yuvarlanma momenti<br />

katsayısının yana kayma açısıyla değişimlerini<br />

yakalayamamıştır. Bunun dışında CFD-Fastran ile<br />

aynı seviyede başarılı sonuçlar vermiştir. Missile<br />

DATCOM yazılımı eksenel aerodinamik katsayıları<br />

deneysel verilere -CFD yazılımları kadar- yakın<br />

bulurken, yanal aerodinamik katsayılarda tutarsız<br />

sonuçlar vermiş ve aynı başarıyı gösterememiştir.<br />

PANEL3D-A ise ortalama bir görüntü çizmiştir.<br />

Eksenel ve yanal aerodinamik özellikler, kanatçıklar<br />

hareketsizken, kullanılan bütün yazılımlar tarafından<br />

bulunabilmiş, kanatçıklar hareketliyken ise<br />

PANEL3D-A yazılımının kabiliyeti bunları<br />

hesaplamaya yetmemiştir. Mühimmatın bütün eksenel<br />

ve yanal aerodinamik özelliklerini verebilen yazılımlar<br />

ise Missile DATCOM, PANEL3D-B, SET3D ve<br />

CFD-Fastran’dır.<br />

Sonuç olarak, genel bir değerlendirme yapıldığında<br />

SET3D ve CFD-Fastran, sonuçları deneysel verilerle<br />

en iyi örtüşen yazılımlardır ve mühimmatın bütün<br />

eksenel ve yanal aerodinamik özelliklerini<br />

verebilmektedir. Ancak, bu yazılımların sonuçlarının<br />

alınması için geçen süre göz önüne alınırsa eksenel<br />

aerodinamik özellikleri belirlemede alternatif olarak<br />

Missile DATCOM yazılımının sonuçları kullanılabilir.<br />

Ayrıca, incelenecek durumlarda sonuçlar verebildiği<br />

sürece PANEL3D-A yazılımı da bu sürece eklenebilir.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] Blair, Jr. A. B., Stability and Control<br />

Characteristics of a Monoplanar Missile<br />

Configuration with Two Low-Profile Tail<br />

Arrangements at Mach Numbers from 1.7 to 2.86,<br />

NASA TM X-3533, 1977.<br />

[2] Blake W., “MISSILE DATCOM User’s Manual-<br />

1997 Fortran 90 Revision”, Air Force Research<br />

Laboratory, 1997.<br />

[3] CFD-RC Inc., CFD-Fastran User Manual, 2002.<br />

[4] Gönç L. O., 027-004176-R1-SET3D YDDP,<br />

TÜBİTAK-SAGE, 2003.<br />

[5] Hoeijmakers H. W. M., A Panel Method for the<br />

Determination of Aerodynamic Characteristics of<br />

Complex Configurations in Linearized Subsonic<br />

or Supersonic Flow: Part I, II & III, NLR TR-<br />

80124, 1980.<br />

[6] Miranda L. R., Elliott R. D., Baker W. M., A<br />

Generalized Vortex Lattice Method for Subsonic<br />

and Supersonic Flow Applications: Part I & II,<br />

NASA CR 2864-65, 1977.<br />

[7] ANSYS Inc., ANSYS LS-DYNA,<br />

http://www.ansys.com.<br />

118

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

AKIŞ ORTAMINDAKİ KARE KESİTLİ BİR KÜT CiSMİN BİR<br />

YÜZEYİNDEN AÇILAN KANALDAN YAPILAN ÜFLEMENİN CİSİM<br />

YÜZEYLERİNDEKİ BASINÇ DAĞILIMLARINA ETKİSİ<br />

Yahya Erkan AKANSU Mustafa SARIOĞLU Tahir YAVUZ<br />

e-posta: akansu@ktu.edu.tr e-posta: sarioglu@ktu.edu.tr e-posta: tyavuz@ktu.edu.tr<br />

Karadeniz Teknik <strong>Üniversitesi</strong>, Makina Mühendisliği Bölümü, 61080, TRABZON<br />

ÖZET<br />

Bu çalışmada; bir yüzeyinin orta kesitinden açılan dar<br />

bir kanaldan üfleme yapılan kare kesitli bir model<br />

etrafındaki iki boyutlu akışta, üfleme debisinin kare<br />

model yüzeyleri üzerindeki basınç dağılımlarına etkisi<br />

deneysel olarak incelenmiştir. Bu amaçla, rüzgar<br />

tünelinde üç farklı Reynolds sayısında yapılmış olan<br />

deneyler ile; çeşitli debilerde kare kesitli modelin<br />

sırası ile ön, alt ve arka yüzeyinden yapılan üfleme<br />

durumları için, kare model çevresi boyunca basınç<br />

katsayısı dağılımları belirlenmiştir. Elde edilen<br />

bulgular göstermektedir ki; kare model etrafındaki<br />

basınç katsayısı dağılımları üflemenin yapıldığı<br />

yüzeye ve üfleme debisine ve Re sayısına bağlı olarak<br />

önemli ölçüde değişim göstermektedir.<br />

I.GİRİŞ<br />

Birçok mühendislik uygulamalarında kullanılan tipik<br />

geometrilerden biri olan kare kesitli küt cisimler<br />

etrafındaki akış, pek çok araştırmanın konusu<br />

olmuştur. Bir küt cismin etrafındaki akışta, kesit<br />

şekline bağlı olarak girdap kopmasının neden olduğu<br />

akış-kaynaklı titreşimler şiddetli bir şekilde<br />

hissedilebilmektedir. Bu nedenle cisim etrafındaki<br />

akışın kontrolü için çeşitli yöntemler<br />

uygulanmaktadır. Bu yöntemlerden biri olan, cismin<br />

önüne yerleştirilen daha küçük çaplı bir cisim<br />

sürükleme katsayısında %70’e varan azalmalara neden<br />

olabilmektedir [1,2]. Diğer bir yöntem de cismin<br />

arkasına merkez eksenine bir ayırıcı plakanın<br />

yerleştirilmesidir [3-5]. Bu yöntemde de plaka<br />

uzunluğuna ve cisimle olan uzaklığa bağlı olarak akış<br />

tipinde önemli etkileşimler oluşmaktadır. Bu konudaki<br />

ilk çalışmalardan birini yapan Roshko [3], temas<br />

halindeki 1D uzunluğundaki plakanın girdap kopma<br />

frekansında % 20 azalmaya ve cismin arka basıncında<br />

%38’lik bir artışa sebep olduğunu ortaya koymuştur.<br />

Gerrard [6], yaptığı bir çalışmada, bir dairesel<br />

silindirin arkasına yerleştirdiği bir plakanın girdap<br />

oluşum bölgesine olan etkisini, plakanın yatay ve dik<br />

olduğu durumlar için incelemiştir. Sarıoğlu ve<br />

arkadaşları [7], ise bir kare prizma önüne yerleştirilen<br />

dik bir plakanın kare prizma etrafındaki akış<br />

karakteristiklerine etkisini araştırmışlardır.<br />

Başka bir sınır tabaka kontrol yöntemi olan geçirgen<br />

yüzeyden üfleme ve emme uygulaması, son yıllarda<br />

ele alınan inceleme konularından bir tanesi olmuştur.<br />

Geçirgen yüzeyden yapılan üfleme ile sınır tabakanın<br />

yüzeyden ayrılması geciktirilmekte ve bu sayede<br />

direnç düşürülmektedir. Ayrıca yüksek sıcaklık<br />

değerlerine sahip akışlarda, geçirgen yüzeyden yapılan<br />

üfleme ile katı yüzey üzerinde bir film tabakası<br />

oluşturularak katı yüzeyin aşırı ısınması<br />

önlenmektedir. Çuhadaroğlu ve arkadaşları [8]<br />

tarafından yapılan bir çalışmada bir yüzeyi geçirgen<br />

olan kare kesitli bir küt cisminde, geçirgen yüzeyin<br />

önde, üstte ve arkada olduğu durumlar için çeşitli<br />

üfleme ve emme debilerinde cismin basınç dağılımları<br />

ve basınç sürükleme katsayıları elde edilmiştir.<br />

Mathelin ve arkadaşları [9] yüzey geçirgenlik oranının<br />

%30 olduğu dairesel bir silindiri ısıtılmış serbest akış<br />

içerisine yerleştirerek geçirgen yüzeyden soğuk<br />

üfleme yapmışlardır. Bu çalışmalarında, üflemenin<br />

cisim etrafındaki akış ve sıcaklık alanı üzerine oldukça<br />

fazla etkiye sahip olduğunu ve önemli miktarda bir ısıl<br />

korumanın sağlandığını ifade etmişlerdir.<br />

Cisim etrafındaki akışın kontrolü için diğer bir yöntem<br />

de üflemenin cisim yüzeyinde açılan dar bir kanaldan<br />

yapıldığı çalışmalardır. Tensi ve arkadaşları [10]<br />

dairesel bir sindirin yüzeyine açtıkları kanaldan<br />

periyodik olarak üfleme ve emme yaparak cismin iz<br />

bölgesinin değiştirilmesini sağlamışlardır. Mavridis ve<br />

arkadaşları [11], bir kare prizmanın arka bölgesine<br />

hava veya yakıt jeti göndererek girdap oluşum<br />

bölgesinde sabit sıcaklık ve reaksiyon durumu için<br />

meydana gelen etkileşimleri incelemişlerdir. Harinaldi<br />

ve arkadaşları [12] arkaya doğru bir basamak akışında<br />

dönmeli akış bölgesi içerisinde dar kanaldan gaz<br />

göndererek akış alanı içerisindeki etkileşimleri<br />

incelemişlerdir.<br />

Akış ortamına yüzeyden yapılan üfleme ile ilgili<br />

çeşitli çalışmalar yapılmış olmakla birlikte, literatürde<br />

bir kare prizma yüzeyinde dar bir kanaldan yapılan<br />

üflemenin cisim etrafındaki basınç dağılımına etkileri<br />

konusunda detaylı bir araştırma bulunmamaktadır. Bu<br />

çalışmada; kare bir model etrafındaki akışta modelin<br />

119

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

değişik yüzeylerinden yapılan üflemenin, model<br />

etrafındaki akış yapısına etkilerinin belirlenmesi<br />

amaçlanmıştır.<br />

II. DENEYSEL ÇALIŞMA<br />

Deneyler, 457x457 mm 2 ’lik kare kesit alanına sahip<br />

Plint & Partner firması yapımı TE44 model rüzgar<br />

tünelinde gerçekleştirilmiştir. Bu tünel, bir üflemeli tip<br />

açık jet rüzgar tüneli olup, çalışma bölgesindeki<br />

ortalama hızın hesaplanmasında daralma konisinin<br />

giriş ve çıkış kesitinde bulunan statik basınç<br />

prizlerinden okunan referans basınç farkı<br />

kullanılmaktadır. Çalışma bölgesindeki sınır<br />

tabakasının düzeltilmesi, daralma konisi ve çalışma<br />

bölgesi boyunca yer alan köşe dolguları tarafından<br />

sağlanmaktadır. Bu sayede köşe etkileri nedeniyle hız<br />

profilinde oluşan olumsuzluklar giderilmekte ve<br />

çalışma bölgesinde köşe dolgularının akış yönünde<br />

küçülmesi nedeniyle çalışma bölgesi boyunca sabit<br />

basınç elde edilmektedir. Çalışma bölgesi<br />

uzunluğunun 1200 mm olduğu rüzgar tünelinde elde<br />

edilen en düşük hız 4 m/s ve en yüksek hız 30 m/s<br />

olup, deneylerin gerçekleştirildiği hız aralığındaki<br />

türbülans şiddeti, %1’in altındadır. Şekil 1.’de kare<br />

kesitli modelin, üfleme kanalı akışa göre modelin<br />

arkasında olduğu durumda, tünel içindeki konumu<br />

görülmektedir.<br />

blokaj oranı % 6.5 olup, basınç ölçümlerinde herhangi<br />

bir blokaj düzeltmesi yapılmamıştır. Model<br />

genişliğinin kare kesit kenar uzunluğuna oranı (aspect<br />

ratio) ise 15.2 değerindedir.<br />

Şekil 2’de deney düzeneği ve ölçme sisteminin<br />

şematik resmi görülmektedir. Ölçümlerde Modus T30<br />

basınç ölçer, TSI Model 157 sinyal şartlandırıcı ile<br />

birlikte kullanılmıştır. Gürültü ve parazitlerden<br />

arındırılan sinyaller, UEI Win30 veri toplama kartı ile<br />

bilgisayara aktarılmış ve TSI-ThermalPro paket<br />

programı kullanılarak, basınç ölçümleri<br />

gerçekleştirilmiştir. Her bir basınç ölçümü için<br />

örnekleme oranı 200 Hz ve veri sayısı 4096 olarak<br />

alınmıştır.<br />

Kompresör<br />

ve<br />

hava deposu<br />

Basınç düzenleyici<br />

ve hava filtresi<br />

Açma-kapama vanası<br />

Rotametre<br />

Akış kontrol vanası<br />

TSI Thermal Pro Software<br />

Uoo<br />

DC Güç<br />

kaynağı<br />

Multimetre<br />

y<br />

Orifis<br />

x<br />

Sinyal<br />

şartlandırıcı<br />

Tünel duvarı<br />

Kare model ve<br />

Çalışma bölgesi<br />

Basınç iletim hortumları<br />

Basınç tarayıcı vana<br />

Basınç hortumu<br />

Basınç ölçer<br />

Modus T30<br />

Şartlandırımış çıkış<br />

Kanal bordu<br />

A/D dönüştürücü<br />

karta giden sinyal<br />

Şekil 2. Deney düzeneği ve ölçme sistemi<br />

Şekil 1. Modelin tünel içindeki görünüşü<br />

Kare modelin kenar uzunluğu 30 mm olup genişliği<br />

tünel genişliği ile aynıdır. Üfleme, modelin bir<br />

kenarının ortasından açılan 1 mm genişliğindeki ve<br />

model genişliği boyunca uzanan kanaldan yapılmıştır.<br />

Hava deposundan gelen basınçlı hava, basınç<br />

düzenleyici ve filtreden geçtikten sonra hız ayar<br />

vanasına gelerek istenen debi değerine<br />

ayarlanmaktadır. Buradan modele giden basınçlı hava,<br />

ilk önce model içindeki 10mm çapındaki dairesel<br />

kanala gelmekte ve 5mm uzunluğundaki üfleme<br />

kanalından geçerek ortama çıkmaktadır. Modelin,<br />

tünelin düşey orta düzlemine denk gelen kısmında 0.9<br />

mm iç delik çapına sahip üflemenin yapıldığı kenarda<br />

4 ve diğer kenarlarda 7’şer adet olmak üzere, toplam<br />

25 adet basınç prizi kullanılmıştır. Kare modelin<br />

Deneylerin her birisi kare kesitli model yüksekliğine<br />

bağlı olarak tanımlanan Reynolds sayısının<br />

U ⋅ D<br />

( Re = ∞ ) 8000, 16000 ve 24000 değerleri için<br />

ν<br />

yapılmıştır. Üflemenin yapıldığı yüzey, akışa göre<br />

öne, alta ve arkaya bakacak şekilde kare model tünele<br />

bağlanmış ve her bir pozisyonda üç ayrı üfleme debisi<br />

için basınç ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Bu sayede<br />

de üfleme debisindeki değişimin model üzerindeki<br />

basınç dağılımına olan etkisi incelenmiştir<br />

III. BULGULAR ve İRDELEME<br />

Yapılan ölçümlerden elde edilen basınç değerleri;<br />

P − P∞<br />

Cp<br />

= (1)<br />

1 2<br />

ρU<br />

∞<br />

2<br />

bağıntısıyla basınç katsayısına dönüştürülmüştür.<br />

Burada P model üzerindeki prizden algılanan basınç<br />

değeri, P ∞ ve U ∞ değerleri ise tünel içerisinde modelin<br />

uzağındaki serbest akışa ait basınç ve hız değerleridir.<br />

Her bir üflemenin yapıldığı konumda ve Reynolds<br />

120

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

sayısında, üfleme debisinin sırası ile 0, 0.8, 1.6 ve 2.4<br />

lt/s değerleri için model çevresi boyunca olan basınç<br />

katsayısı değişimleri elde edilmiştir.<br />

Üflemenin Arka Yüzeyden Olduğu Durumda<br />

Üflemenin arka yüzeyden yapıldığı durumda, model<br />

yüzeylerinde meydana gelen basınç dağılımları Şekil<br />

3-5’de görülmektedir. Bu konumda, üfleme modelin C<br />

yüzeyinden yapılmakta olup, ön yüzeydeki basınç<br />

dağılımlarına, her üç Re sayısında da üflemenin<br />

herhangi bir etkisi bulunmazken, özellikle Re=0.8x10 4<br />

değerinde, diğer yüzeylerdeki basınç dağılımları<br />

önemli ölçüde değişmektedir. Bu Re sayısında, üfleme<br />

debisinin 0.8lt/s olduğu durumda üfleme jetinin girdap<br />

oluşum bölgesinin içinde kalması nedeniyle arka ve<br />

yan yüzeylerdeki basınçlar üflemesiz durumdakine<br />

göre bir miktar artarken, artan üfleme debisi ile<br />

birlikte C yüzeyinden gönderilen üfleme jeti model<br />

arkasında oluşan girdap oluşum bölgesini etkilemekte<br />

ve jetin cisimden hızlı bir şekilde uzaklaşması<br />

nedeniyle, birbirinin simetrisi olan B ve D<br />

yüzeylerindeki basınçlar üflemenin olmadığı<br />

durumdakine göre daha düşük çıkmaktadır.<br />

1,5<br />

1,0<br />

C p<br />

0,5<br />

0,0<br />

-0,5<br />

-1,0<br />

-1,5<br />

-2,0<br />

A<br />

U o<br />

A<br />

D<br />

B<br />

C<br />

B<br />

C<br />

Model Yüzey Basınçları<br />

Re=0.8x10 4<br />

üfleme yokken<br />

debi=0.8lt/s<br />

debi=1.6lt/s<br />

debi=2.4lt/s<br />

Şekil 3. Re=0.8x10 4 değerinde üfleme arka yüzeyde<br />

iken Cp değişimleri<br />

Re sayısının 1.6x10 4 değerinde ise, her üç debideki<br />

üflemelere ait basınçların C yüzeyinde aynı seviyede<br />

kaldığı görülmektedir. Bunun sebebi, üflenen<br />

akışkanın, cismin arka bölgesinde biriken miktarının<br />

yaklaşık aynı düzeyde kalmasıdır. Özellikle artan<br />

üfleme debisiyle birlikte üflenen akışkanın bir kısmı<br />

cisimden uzaklaşarak girdap oluşum bölgesinin dışına<br />

çıkmaktadır. B ve D yüzeylerinde 1.6 lt/s’lik debiye<br />

ait basınç değerleri daha büyük çıkmıştır. Çünkü<br />

2.4lt/s debideki jetin girdap oluşum bölgesinin<br />

içerisinde kalan kısmı 1.6 lt/s’dekine göre daha azdır.<br />

Re=2.4x10 4 değerinde, hızın dinamik basıncının daha<br />

da büyümesi nedeniyle arka yüzeydeki üfleme jetinin<br />

girdap oluşum bölgesindeki etkisi daha da<br />

azalmaktadır. 2.4 lt/s’lik debideki üflemenin de girdap<br />

oluşum bölgesinin içerisinde kalması, C yüzeyindeki<br />

D<br />

ve dolayısı ile B ve D yüzeylerindeki basınçların da en<br />

yüksek seviyeye çıkmasını sağlamaktadır.<br />

C p<br />

0,5<br />

C p<br />

1,5<br />

1,0<br />

0,0<br />

-0,5<br />

-1,0<br />

-1,5<br />

-2,0<br />

1,5<br />

1,0<br />

0,5<br />

0,0<br />

-0,5<br />

-1,0<br />

-1,5<br />

-2,0<br />

A<br />

B<br />

U o<br />

A<br />

C<br />

D<br />

B<br />

Model Yüzey Basınçları<br />

C<br />

Re=1.6x10 4<br />

üfleme yokken<br />

debi=0.8lt/s<br />

debi=1.6lt/s<br />

debi=2.4lt/s<br />

Şekil 4. Re=1.6x10 4 değerinde üfleme arka<br />

yüzeyde iken Cp değişimleri<br />

A<br />

U o<br />

A<br />

D<br />

B<br />

C<br />

B<br />

C<br />

Model Yüzey Basınçları<br />

D<br />

Re=2.4x10 4<br />

üfleme yokken<br />

debi=0.8lt/s<br />

debi=1.6lt/s<br />

debi=2.4lt/s<br />

Şekil 5. Re=1.6x10 4 değerinde üfleme arka yüzeyde<br />

iken Cp değişimleri<br />

Üflemenin Alt Yüzeyden Olduğu Durumda<br />

Bu konumda üfleme B yüzeyinden yapılmaktadır.<br />

Kare model etrafındaki akışta kayma tabakasının<br />

cismin alt ve üst ön köşelerinden ayrıldığı göz önüne<br />

alındığında bu kenardaki üflemenin cisim etrafındaki<br />

akışı önemli derecede etkileyeceği açıktır. Şekil 6-8’e<br />

bakıldığında alt yüzeyden yapılan üflemenin serbest<br />

hava akışına karşı sanki sabit bir plaka gibi davranarak<br />

gelen akışa engel olması söz konusudur. Bu nedenle<br />

alt yüzeyin ön kısmındaki basınç değerlerinde önemli<br />

miktarda yükselmeler söz konusudur. Alt yüzeyin arka<br />

kısmında ve C yüzeyindeki basınç artışı, gönderilen<br />

jetin bir kısmının, cisim etrafındaki akış tarafından iz<br />

bölgesi içerisine gönderilmesi nedeni ile oluşmaktadır.<br />

Bu durum, yüksek Re sayılarında ve düşük debilerde<br />

daha baskın olarak ortaya çıkmaktadır. Re=0.8x10 4<br />

değerinde 1.6 ve 2.4lt/s debilerindeki üflemelerin aynı<br />

etkiye sahip olmaları, 2.4lt/s debisindeki üflemenin bir<br />

kısmının iz bölgesinin dışarısına çıkmasından<br />

kaynaklanmaktadır. Re sayısının artması ile birlikte<br />

D<br />

121

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

üflemenin etkisi de giderek azalmakta ve Re sayısının<br />

2.4x10 4 değerine gelindiğinde üflemenin C ve D<br />

C p<br />

1,5<br />

1,0<br />

0,5<br />

0,0<br />

-0,5<br />

-1,0<br />

-1,5<br />

-2,0<br />

A<br />

U o<br />

D<br />

Re=0.8x10 4<br />

A<br />

C üfleme yokken<br />

debi=0.8lt/s<br />

B<br />

debi=1.6lt/s<br />

debi=2.4lt/s<br />

B C<br />

Model Yüzey Basınçları<br />

Şekil 6. Re=0.8x10 4 de üfleme alt yüzeyde iken Cp<br />

değişimleri<br />

D<br />

yüzeylerine olan etkisinin tamamen kaybolduğu<br />

görülmektedir<br />

Üflemenin Ön Yüzeyden Olduğu Durumda<br />

Bu durumda üfleme, serbest hava akışına dik<br />

pozisyondadır. İki akış A yüzeyinin önünde<br />

karşılaşarak, büyük bir etkileşim gösterirler. Normalde<br />

A yüzeyinin ortasındaki üflemenin, yüzeyin alt ve üst<br />

kısımlarına eşit etki etmesi ve basınç dağılımlarının<br />

üfleme eksenine göre simetrik olması beklenir. Burada<br />

üflemenin tam orta eksenli yapılmış olmasına rağmen,<br />

üflemeyle serbest akıştaki etkileşim sonucu bir<br />

dengesizlik oluşmaktadır. Bu nedenle hava akışı,<br />

üfleme akışını alt yüzeye doğru sürüklemeye<br />

çalışmakta ve A yüzeyinin alt bölgesindeki C p<br />

değerlerindeki düşüş ile birlikte, basınçlar da negatif<br />

değerler almaktadır. A yüzeyinin üst bölgesinde ise<br />

üflemesiz duruma benzer bir akış olmakta ve<br />

üfleme akışı bu yüzeyi takip etmediği için buradaki<br />

C p değerleri pozitif değerlerde kalmaktadır.<br />

1.5<br />

1.0<br />

C p<br />

0.5<br />

0.0<br />

U D<br />

o<br />

A<br />

C Re=1.6x10 4<br />

üfleme yokken<br />

B<br />

debi=0.8lt/s<br />

debi=1.6lt/s<br />

debi=2.4lt/s<br />

1,0<br />

0,5<br />

C 0,0 p<br />

-0,5<br />

U o<br />

A<br />

D<br />

B<br />

C<br />

Re=0.8x10 4<br />

üfleme yokken<br />

debi=0.8lt/s<br />

debi=1.6lt/s<br />

debi=2.4lt/s<br />

-0.5<br />

-1,0<br />

-1,5<br />

-1.0<br />

-2,0<br />

-1.5<br />

-2,5<br />

-2.0<br />

A<br />

B<br />

C<br />

Model Yüzey Basınçları<br />

Şekil 7. Re=1.6x10 4 de üfleme alt yüzeyde<br />

iken Cp değişimleri<br />

D<br />

-3,0<br />

-3,5<br />

A<br />

B<br />

C<br />

Model Yüzey Basınçları<br />

Şekil 9. Re=0.8x10 4 de üfleme ön yüzeyde<br />

iken Cp değişimleri<br />

D<br />

1.5<br />

1.0<br />

Cp<br />

0.5<br />

0.0<br />

U D<br />

o<br />

A<br />

C Re=2.4x10 4<br />

üfleme yokken<br />

B<br />

debi=0.8lt/s<br />

debi=1.6lt/s<br />

debi=2.4lt/s<br />

C p<br />

1.5<br />

1.0<br />

0.5<br />

0.0<br />

U o<br />

A<br />

D<br />

B<br />

C<br />

Re=1.6x10 4<br />

üfleme yokken<br />

debi=0.8lt/s<br />

debi=1.6lt/s<br />

debi=2.4lt/s<br />

-0.5<br />

-0.5<br />

-1.0<br />

-1.0<br />

-1.5<br />

-1.5<br />

-2.0<br />

A<br />

B<br />

C<br />

Model Yüzey Basınçları<br />

D<br />

-2.0<br />

A<br />

B<br />

C<br />

Model Yüzey Basınçları<br />

D<br />

Şekil 8. Re=2.4x10 4 de üfleme alt yüzeyde iken Cp<br />

değişimleri<br />

Şekil 10. Re=1.6x10 4 de üfleme ön yüzeyde<br />

iken Cp değişimleri<br />

122

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Re=0.8x10 4 için, 1.6 ve 2.4lt/s’lik debilerdeki<br />

üflemelerde basınç katsayılarının B yüzeyinde benzer,<br />

D yüzeyinde ise farklı karakterlerde oldukları<br />

görülmektedir. C yüzeyinde üfleme debisi ile herhangi<br />

bir değişimin olmaması, iz bölgesi basıncının ve<br />

dolayısı ile girdap oluşum mesafesinin de<br />

değişmediğini göstermektedir. Artan Re sayısı ile<br />

üflemenin etkisi giderek azalmakta ve Re=2.4x10 4<br />

değerine gelindiğinde üflemesiz durumdaki değerlere<br />

oldukça yaklaşılmaktadır.<br />

C p<br />

1.5<br />

1.0<br />

0.5<br />

0.0<br />

-0.5<br />

-1.0<br />

-1.5<br />

-2.0<br />

A<br />

U o<br />

A<br />

D<br />

B<br />

C<br />

B<br />

C<br />

Model Yüzey Basınçları<br />

Re=2.4x10 4<br />

üfleme yokken<br />

debi=0.8lt/s<br />

debi=1.6lt/s<br />

debi=2.4lt/s<br />

Şekil 11. Re=2.4x10 4 de üfleme ön yüzeyde<br />

iken Cp değişimleri<br />

IV. SONUÇLAR<br />

Rüzgar tünelinde Reynolds sayısının 0.8x10 4 , 1.6x10 4<br />

ve 2.4x10 4 değerlerinde, kare kesitli bir model<br />

etrafındaki akışta, modelin bir yüzeyinde model<br />

genişliği boyunca açılan 1mm’lik dar bir kanaldan<br />

yapılan üflemenin model yüzeylerindeki basınç<br />

dağılımlarına etkisi deneysel olarak incelenmiştir.<br />

Deneyler sonucunda görülmüştür ki; modelin ön, alt<br />

ve arka yüzeylerinden yapılan üflemelerin her biri,<br />

model etrafındaki basınç dağılımlarına farklı etkiler<br />

yapmaktadır.<br />

Reynolds sayısı arttıkça üfleme etkisi azalmakta,<br />

bununla birlikte akış ortamına gönderilen üfleme<br />

debisindeki artış, cisim etrafındaki akışla olan<br />

etkileşim nedeniyle farklı sonuçlar doğurmaktadır.<br />

Akış gözleme deneylerinin yapılması, üflemenin cisim<br />

etrafındaki akış ile olan etkileşiminin anlaşılmasında<br />

faydalı olacaktır.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] Igarashi, T., Drag reduction of a square prism<br />

by flow control using a small rod, Journal of<br />

Wind Engineering and Industrial<br />

Aerodynamics, Vol. 69-71, pp. 141-153. 1997.<br />

D<br />

[2] Akansu Y.E., Sarıoğlu M. ve Yavuz T.,<br />

Dairesel Kesitli Bir Silindirin Kare Prizmadaki<br />

Akış Karakteristiklerine Etkileri, ULIBTK’03<br />

14. Ulusal Isı Bilimi ve Tekniği Kongresi, 03-<br />

05 Eylül 2003, İSPARTA.<br />

[3] Roshko, A., Experiments on the Flow past a<br />

Circular Cylinder at Very High Reynolds<br />

Number, Journal of Fluid Mechanics, Vol. 10,<br />

pp. 345-354, 1961.<br />

[4] Akansu Y.E., Sarıoğlu M. ve Yavuz T., Hücum<br />

Açısının 45° Olduğu Bir Kare Prizmanın<br />

Arkasına Yerleştirilen Ayırıcı Plakanın Vorteks<br />

Kopma Olayına Etkisinin Deneysel<br />

İncelenmesi, ULIBTK’01. 13. Ulusal Isı Bilimi<br />

ve Tekniği Kongresi, Konya, 5-7 Eylül 2001.<br />

[5] Sarıoğlu M., Akansu Y. E. ve Yavuz T.,<br />

Düzlem Plaka-Dairesel Silindir Sistemi<br />

Etrafındaki Akışın Deneysel İncelenmesi,<br />

ULIBTK’03 14. Ulusal Isı Bilimi ve Tekniği<br />

Kongresi, 03-05 Eylül 2003, İSPARTA.<br />

[6] Gerrard, J. H., The Mechanics of the Formation<br />

Region of Vortices Behind Bluff Bodies,<br />

Journal of Fluid Mechanics, Vol. 25, Part 2,<br />

pp. 401-413, 1966.<br />

[7] Sarıoğlu M., Akansu Y. E. ve Yavuz T., Kare<br />

Kesitli Silindir Önüne Yerleştirilen Bir<br />

Plakanın Basınç Dağılımı ve Girdap Kopma<br />

Olayına Etkisinin Deneysel İncelenmesi,<br />

Kayseri 4. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-15<br />

Mayıs 2002<br />

[8] Cuhadaroğlu, B., Akansu, Y.E. ve Turhal,<br />

A.Ö., Kare Kesitli Bir Model Etrafındaki İki<br />

Boyutlu Akışta Modelin Bir Yüzeyinden<br />

Yapılan Üniform Üflemenin Model<br />

Yüzeylerindeki Basınç Dağılımına Etkisi,<br />

ULIBTK’03 14. Ulusal Isı Bilimi ve Tekniği<br />

Kongresi, 03-05 Eylül 2003, İSPARTA.<br />

[9] Mathelin, L., Bataille, F. and Lallemand, A.,<br />

Flow around a Circular Cylinder With Non-<br />

Isothermal Blowing, Experimental Thermal<br />

and Fluid Science Vol. 26, pp. 173–179, 2002.<br />

[10] Tensi, J., Boué, I., Paillé, F. and Dury, G.,<br />

Modification of the Wake Behind a Circular<br />

Cylinder by Using Synthetic Jets, Journal of<br />

Visualization, Vol. 5, No. 1, pp. 37-44, 2002.<br />

[11] Mavridis, C., Bakrozis, A., Koutmos, P. And<br />

Papailiou, D., Isothermal and Non-Premixed<br />

Turbulent Reacting Wake Flows Past a Two-<br />

Dimensional Square Cylinder, Experimental<br />

Thermal and Fluid Science Vol. 17, pp. 90-99,<br />

1998.<br />

123

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

AERODİNAMİK YAVAŞLATICILAR AERODİNAMİĞİ<br />

Tahir YAVUZ<br />

tyavuz@ktu.edu.tr<br />

Karadeniz Teknik <strong>Üniversitesi</strong> Makine Mühendisliği Böümü Trabzon, 61080<br />

ÖZET<br />

Paraşüt sistem olarak çeşitli amaçla kullanılmış<br />

olmakla beraber genel tanımlama olarak aerodinamik<br />

yavaşlatıcı olarak işlev gören bir sistemdir. Paraşüt –<br />

kütle sistem kanopi denen aerodinamik kuvvetlerin<br />

etkidiği yavaşlatıcı kısım ile taşıdığı kütle arasında<br />

etkileşim sonucunda belli bir aerodinamik<br />

karakteristiğe bağlı bir harekete sahip olur. Komple<br />

sistemin aerodinamik karakteristiği kanopi denen<br />

aerodinamik sistemim aerodinamik karakteristiklerine<br />

bağlı olarak sistemin hareket karakteristikleri oluşur.<br />

Paraşütün ilk fırlatıldığında kanopinin açılıncaya<br />

kadar ve açıldıktan sonra terminal hız değerine<br />

düşünceye kadar hareketi daimi olmayan bir<br />

harekettir. Terminal hıza eriştikten sonra da hareket<br />

bir osilasyon (salınım hareketi) olduğundan hareket<br />

yine zaman bağımlıdır. Bu hareketin sonucu olarak,<br />

tanımlanan eksen takımına göre, sistem hem lineer<br />

hem de açısal ivmeye sahip bir harekete sahiptir.<br />

Dolayısı ile sistemin zamana bağlı hareketteki<br />

aerodinamik karakteristikleri, zamandan bağımsız<br />

(daimi) hareketteki aerodinamik karakteristiklerinden<br />

oldukça farklıdır. Sistemin hareketini tanımlayan<br />

matematiksel model bir çok aerodinamik<br />

karakteristiklerin data olarak verilmesini gerektirir<br />

Bu çalışmada genel olarak paraşüt-kütle sisteminin<br />

matematiksel modelinin gerektirdiği aerodinamik<br />

karakteristiklerden, sistemin hareket<br />

karakteristiklerinden, dalga temas (wake-recontact)<br />

olayından ve son yıllarda nümerik çözüm yöntemleri<br />

ile yapılmış çalışmalardan bahsedilecektir.<br />

I.GİRİŞ<br />

Paraşüt olarak isimlendirilen aerodinamik<br />

yavaşlatıcılar uçan bir nesne değil, acil durumlarda<br />

hayat kurtaran, çeşitli kargo ekipmanlarının<br />

taşımacılığında kullanılan ve uçak gibi hareketli bir<br />

objeyi yavaşlatarak kısa mesafede durdurmasını<br />

sağlayan birer yavaşlatıcı olarak ve su altı silahlarının<br />

hareketlerini stabilize eden sistemler olarak<br />

tanımlanır. Büyük felaketlerde yiyecek ve ilaç gibi<br />

sağlıkla alakalı malzemeleri emniyetli bir şekilde<br />

felaket bölgelerine ulaştırabilen sistemlerdir Paraşüt<br />

ayrıca bir spor aracı olarak da sıkça kullanıldığı<br />

bilinmektedir. Paraşüt yukarda sıralanan<br />

uygulamalarda işlev olarak bir yavaşlatıcı olarak<br />

görevi yapmaktadır. Bu nedenle paraşüte literatürde<br />

aerodinamik yavaşlatıcı de denmektedir. Literatür<br />

bilgilerine göre ilk paraşüt dizaynı 1495 yılında<br />

Leoonarda Da Vinci tarafından yapıldığı<br />

bilinmektedir.<br />

Paraşüt kullanıcısının bilmek istediği sistemin<br />

hareketinin kararlı olup olmadığı, denge hücum<br />

açısının ve terminal hızının ne olduğudur. Paraşütler<br />

kanopi geometrisine bağlı olarak hareket stabil hale<br />

geldikten sonra belli bir terminal hızda sıfır veya<br />

sıfırdan farklı bir denge hücum açısında alçalırlar.<br />

Terminal hızın değeri paraşütün taşıdığı kütle ile<br />

kanopiye etki eden aerodinamik direnç kuvvetinin<br />

değerine, denge hücum açısı tamamen kanopiye etki<br />

eden normal yöndeki aerodinamik kuvvet katsayısının<br />

hücum açısı ile değişimine bağlıdır.<br />

Paraşüt aerodinamiğinde karşılaşılan problemler sırası<br />

ile;<br />

i) Paraşüt kanopisinin açılma safhası<br />

(Inflation process),<br />

ii) Paraşüt–kütle sisteminin hareket<br />

karakteristikleri (Statik ve dinamik)<br />

iii)<br />

Dalganın kanopiye temas olayı (wakerecontact).<br />

sıralanabilir. Bu üç safha için matematiksel modeller<br />

kurularak elde edilen sonuçlar gerçek labaratuvar<br />

deneyleri ile gerekse gerçek drop testleri ile test<br />

edilerek modellerin geliştirilmesi sağlanmaktadır. Bu<br />

gelişmeler çeşitli nümerik çözüm tekniklerin<br />

gelişmesine ve bilgisayar kapasitelerinin artmasına<br />

bağlı olarak ilerlemektedir.<br />

Paraşüt- kütle sisteminin hareketini tanımlayan<br />

matematiksel model yukarda da bahsedildiği gibi en<br />

genel halde zaman bağımlı, altı serbestlik dereceli bir<br />

denklem takımıdır. Bu denklem takımı çözülerek<br />

paraşüt-kütle sisteminin hareket karakteristikleri,<br />

açılma karakteristikleri (hareketin statik ve dinamik<br />

karakteristikleri, terminal hızı, denge hücum açısı<br />

gibi) bulunabilir.<br />

Bu çalışmada özellikle daimi olmayan akım<br />

şartlarında söz konusu olan aerodinamik<br />

karakteristikler incelenerek matematiksel model<br />

124

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

oluşumu , sistemin statik ve dinamik stabilitesi ile<br />

dalga-kanopi temas (wake-recontact) olayı<br />

incelenecektir. Ayrıca son yıllarda yapılan nümerik<br />

çalışma sonuçlarından da kısmen bahsedilecektir.<br />

II. HAREKET DENKLEMLERİ VE<br />

AERODİNAMİK DATALAR<br />

Aerodinamik yavaşlatıcılar olarak tanımlanan paraşütkütle<br />

sistemi hareketinin tanımlayan matematiksel<br />

modeller çeşitli bilim adamları tarafından çeşitli<br />

kabuller altında geliştirilmiştir. Dünyanın çeşitli<br />

bölgelerinde AIAA (The American Institute of<br />

Aeronautics and Astronautics) tarafından<br />

Aerodinamik Yavaşlatıcı Sistemleri Teknoloji<br />

Konferansı (the Aerodynamics Decelerator Systems<br />

Technology Conference) düzenlenerek bu alandaki<br />

araştırmalar sunulmakta ve tartışılmaktadır. Bu gün<br />

itibari ile erişilen genel sonuç, paraşüt-kütle sisteminin<br />

hareketini modelleyen üniversal olarak kabul görmüş<br />

bir model henüz ortaya konamamıştır. Her model<br />

sistemin belli özelliklerini (sistemin hareketi, hareket<br />

karakteristikleri, açılma prosesi, daimi olmayan<br />

hareket karakteristikleri, wake-recontact olayı etc.)<br />

çözümleyebilmektedir<br />

Bu güne kadar kurulan ve geliştirilen modeller<br />

arasındaki en önemli fark sistemin daimi olmayan<br />

hareketinde söz konusu olan ilave akışkan kütle<br />

terimlerinin bileşenlerinin tanımı, değerleri ve bu<br />

bileşenlerin matematiksel modelle ilişkilendirilmesidir<br />

Son yıllarda nümerik hesaplamalardaki gelişmelere<br />

paralel olarak paraşüt aerodinamiği konusunda<br />

önemli nümerik çalışmalar gerçekleştirilmiştir.<br />

Paraşüt-kütle sisteminin hareketinin modellenmesinde<br />

uçakların hareket denklemlerinden farklı olarak iki<br />

problemle karşılaşılır. Bunlar;<br />

i) paraşüt-kütle sistemleri alçalma sırasında kütle<br />

merkezi etrafında büyük açılı bir<br />

salınım(osilasyon) hareketi yaparlar. Bu durum<br />

çözüm yöntemi olarak ilgili denklemlerin<br />

lineerleştirme teorisinin kullanımını sınırlar.<br />

ii) İlave akışkan kütlesi terimlerinin tanımı ve bu<br />

terimlerin hareket denklemlerine ilave<br />

edilmesidir. Paraşüt -kütle sistemi hareketi<br />

genelde daimi olmayan bir harekete sahiptir.<br />

Paraşüt kanopisi geometrik olarak küt bir cisim<br />

olup, daimi olmayan hareket şartlarında oluşan<br />

ilave akışkan kütlesi, sistemin toplam kütlesi ile<br />

mukayese edilebilir büyüklüktedir. İlave akışkan<br />

kütlesi bileşenleri sayısı sistemin simetrisine göre<br />

değişmektedir. Bu bileşenler ancak teorik olarak<br />

potansiyel akım kavramı altında basit geometrik<br />

için hesaplanabilir ve teorik değerler gerçek<br />

değerlerden oldukça farklıdır. Bu nedenle bu<br />

bileşenler deneysel olarak belirlenmesi<br />

gerekmektedir.<br />

Sistemlerin hareketlerinin matematiksel modeli<br />

oluşturulmasında en önemli problem uygun referans<br />

eksen takımının seçilmesidir. Modellemelerde<br />

zamana zaman yere bağlı sabit eksenler (inertia axes)<br />

ve zaman zaman da sisteme bağlı onunla hareket<br />

eden hareketli eksenler (body axes) referans<br />

alınmaktadır.<br />

Paraşut-kütle sistemi birbirine bağlı ve birbirine göre<br />

belli bir hareket özelliğine sahip kanopi ve asılı<br />

kütleden ibaret iki sistemden oluşmaktadır. Genel bir<br />

uygulama olarak, paraşüt-kütle sisteminin hareketinin<br />

modellenmesinde hem yere bağlı sabit eksenler hem<br />

de sistemle beraber hareket eden hareketli eksenler<br />

dikkate alınarak model oluşturulur. Bu<br />

modellemelerde kanopi ve asılı kütleye etki eden<br />

aerodinamik kuvvet ve momentler sistemle beraber<br />

hareket eden hareketli eksenlere (cisim eksenleri)<br />

göre tanımlanır. Bu aerodinamik kuvvet ve momentler<br />

cismin hız bileşenlerinin (lineer ve açısal)<br />

fonksiyonudur. Sisteme etki eden gravitasyonel<br />

kuvvet ve momentler ise sabit eksenlere (yer<br />

yüzeyine) göre ifade edilir. Dolayısı ile yörüngesel<br />

hareket denklemlerinin modellenmesinde sabit ve<br />

hareketli eksenler beraberce kullanılarak, eksenlere<br />

göre yazılan ilgili bağıntılar ilgili geometrik<br />

transformasyonlar yardımı ile birbiri ile ilişkilendirilir.<br />

Buna ilave olarak sistemin asılı kütlesi kanopiye göre<br />

hareketi dikkate alınarak biri kanopiye diğeri asılı<br />

kütleye bağlı birden fazla hareketli eksen seçilerek<br />

modelleme bu iki eksen referans alınarak da<br />

yapılabilir. Bu yaklaşımın dışında farklı yöntemlerde<br />

uygulanmıştır. Mesela, Purvis [1] modellemede<br />

hareketli eksenleri rotasyonel hareketin, sabit<br />

eksenleri de öteleme hareketinin modellenmesinde<br />

kullanmıştır. Modellerin oluşturulması ile ilgili daha<br />

detaylı bilgi referanslardan alınabilir.<br />

Paraşüt-kütle sisteminin hareketinin modellenmesinde<br />

en basit model iki serbestlik dereceli modeldir. Bu<br />

modellemede hem paraşüt kanopisi ve hem de asılı<br />

kütle birbirinden bağımsız ancak bir noktada birbirine<br />

bağlı sistemler olarak ele alınmaktadır [2].<br />

Altı serbestlik dereceli (üç öteleme ve üç dönme)<br />

kanopi ve asılı kütlenin rigid olarak birbirine bağlı<br />

olduğu modellemede hareket denklemleri aşağıda<br />

verilmiştir. Sisteme bağlı eksenler göre, sisteme etki<br />

eden dış aerodinamik ve gravitasyonel kuvvetler, X, Y<br />

ve Z ile diş aerodinamik ve gravitasyonel momentler<br />

L, M ve N olmak üzere (Şekil 1) hareket denklemleri;<br />

X = ( m + α ) u−<br />

( m + α )( rv − qw)<br />

− mx<br />

Y = ( m + α )( v−<br />

pw)<br />

+ ( m + α ) ru + mx<br />

Z = ( m + α )( w+<br />

pv)<br />

− ( m + α ) qu − mx<br />

L = I<br />

11<br />

M = I<br />

33<br />

.<br />

p<br />

.<br />

11<br />

33<br />

33<br />

.<br />

.<br />

.<br />

.<br />

33<br />

11<br />

11<br />

q−<br />

mx ( w−<br />

qu + pv)<br />

+ ( I<br />

g<br />

11<br />

− I<br />

33<br />

g<br />

g<br />

( q<br />

.<br />

( r+<br />

pq)<br />

g<br />

.<br />

( q−<br />

pr)<br />

) pr<br />

2<br />

+ r<br />

2<br />

)<br />

(1)<br />

(2)<br />

(3)<br />

(4)<br />

(5)<br />

125

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

.<br />

.<br />

N = I33 r+<br />

mxg ( v+<br />

ru − pw)<br />

− ( I11<br />

− I33)<br />

pq<br />

olarak ifade edilebilir [3 ].<br />

(6)<br />

Şekil 1. Aerodinamik Yavaşlatıcı Geometrisi ve<br />

Eksen Takımı.<br />

Denklemler kanopinin hacım merkezi O noktası<br />

referans alınarak yazılmıştır. . İlave akışkan kütleleri<br />

α11 = k11ρ<br />

f<br />

∀ ve α33 = k33ρ<br />

f<br />

∀ denklemleri ile<br />

tanımlanmıştır<br />

Yukarıda ifade edilen modelin dışında paraşüt<br />

kanopisi ve asılı kütle birbirine bağlı ayrı birer rigid<br />

cisim gibi düşünülerek de modellemeler yapılmıştır.<br />

Bu durumda her iki sistemin matematiksel modeli<br />

kurularak çözüm yapılabilir. Bu anlamda kurulan<br />

matematiksel modeller Yavuz [3], Schatz–Curry [4]<br />

ve Doherr [5] gibi referanslardan alınabilir.<br />

Daimi Olmayan (Unsteady) Aerodinamik<br />

Bilindiği gibi paraşüt-kütle sisteminin ilk<br />

fırlatıldığında ve açılmanın başlangıç safhasında ve<br />

alçalma hareketinde bile paraşüt hareketi zamanla<br />

değişen bir hız alanına sahiptir. Sistemin eksen takımı<br />

sabit veya hareketli olsun, yukarda ifade edilen<br />

hareket safhalarında sistem eksenler boyunca lineer<br />

ve eksenler etrafında açısal hızlara ve ivmelere<br />

sahiptir. Bu daimi olmayan hareket safhasında,<br />

özellikle paraşüt-kütle sisteminde paraşüt kanopisine<br />

etki eden aerodinamik kuvvetler daimi hareket<br />

halindeki aerodinamik kuvvetlerden oldukça farklıdır.<br />

Bu fark ilave akışkan kütlesi ile ifade edilir.<br />

Paraşüt kanopisi referans alınarak ilk defa Lamb ve<br />

Mimle-Thomson teorileri takip edilerek İbrahim [6]<br />

tarafından 1965 yılında cup geometrine haiz bir<br />

cismin ilave akışkan kütlesi bileşenlerini analitik<br />

olarak hesaplamıştır. Daha sonra Klimas [7], analitik<br />

ilave akışkan kütlesinin model gözenekliliğe bağlı<br />

olduğunu ortaya koymuştur. İlave akışkan kütlesi<br />

özellikle küt cisimler için önemli bir etkisel<br />

büyüklüktür. Daimi olmayan harekette ilave akışkan<br />

kütlesinden kaynaklanan kuvvet cisme daimi olmayan<br />

hareketteki toplam kuvvet ile cismin daimi<br />

hareketindeki kuvvetin farkı olduğu dikkate alınarak<br />

katsayılar cinsinden;<br />

.<br />

∀V<br />

CR<br />

= CS<br />

+ 2k<br />

(7)<br />

ij 2<br />

SV<br />

denklemi ile verilir. Bu denklemde C R daimi olmayan<br />

akımda ani toplam direnç katsayısı, C S daimi akımda<br />

direnç kuvvet katsayısı, k ij ilgili yöndeki ilave akışkan<br />

2<br />

kütle katsayısı, S = πD / 4 ve ∀ = SD/ 3 sırası ile<br />

akışkana gömülü cismin kesit alanını ve hamcını ifade<br />

etmektedir. Yavuz [10] model kanopiler için, küresel,<br />

cross ve aerokonical kanopiler, daimi olmayan akım<br />

şartlarında toplam direnç kuvvet katsayılarını, CR ve<br />

ilave akışkan kütlesi katsayılarını ,k ij belirlemiştir. C R<br />

ve k katsayılarının modele bağlı olarak, Reynolds<br />

sayısına, ivmeleme modülüne ve hücum açısının<br />

fonksiyonu olarak değiştiği,<br />

.<br />

⎛<br />

⎞<br />

⎜<br />

V D<br />

C =<br />

⎟<br />

R<br />

f<br />

⎜<br />

geometri,<br />

α ,<br />

(8)<br />

2<br />

V ⎟<br />

⎝<br />

⎠<br />

gözlenmiştir. Küresel bir kanopi için elde edilen C R ve<br />

k 11 değişimi Şekil de verilmiştir. Grafikte aynı<br />

zamanda daimi akım şartlarındaki C S değeri de<br />

gösterilmiş ve yaklaşık olarak 0.57 değerine haiz<br />

olduğu görülmektedir.<br />

12<br />

11<br />

10<br />

k 33<br />

9<br />

0.9<br />

8 V, V *<br />

0.8 C R<br />

7<br />

0.7<br />

6<br />

0.6<br />

5<br />

0.5<br />

4<br />

C T<br />

kararlı haldeki kuvvet katsayısı 0.4<br />

3<br />

0.3<br />

2<br />

C R<br />

-deneysel değerler<br />

0.2<br />

C<br />

1<br />

R<br />

-yükün lineer ivmelenmesinden<br />

k 0.1<br />

33<br />

=α 33<br />

/ρV vol elde edilen<br />

0<br />

0.0<br />

-0.16 -0.12 -0.08 -0.04 0.00 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24 0.28<br />

İvmelenme Modülü, δ (V ∗ D/V 2 )<br />

V 2<br />

α 33<br />

,C R<br />

Yarıküresel kanopiler<br />

Hücum açısı=0°<br />

Şekil 2. Toplam direnç ve ilave akışkan kütle<br />

katsayısının değişimi [10]<br />

Yukarda bahsedilen (7) denklemi ile yapılan<br />

uygulamanın z or olduğu düşüncesi ile Harwood [9],<br />

Sarpkaya ve Isaacson’nun [11] uygulamasını referans<br />

alarak, (7) denklemini,<br />

__ __ 2<br />

C<br />

V<br />

(9)<br />

R<br />

2<br />

k C<br />

. = +<br />

S .<br />

V D<br />

3<br />

V D<br />

formunda ifade etmiştir. Harwood [9] deneysel<br />

dataları[10] kullanarak C S = 0.565 ve k=2.7 ortalma<br />

değeri elde etmiştir. Bu değerlere göre C S değeri<br />

hemen hemen daimi şartlardaki değere eşit olurken<br />

ilave akışkan kütle katsayısı 2.7 değeri Ibrahim [6]<br />

tarafından bulunan analitik değerin hemen hemen beş<br />

katıdır.<br />

1.2<br />

1.1<br />

1.0<br />

126

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Paraşüt kanopisi için deneysel olarak belirlenmesi<br />

gereken ilave akışkan kütle katsayıları k 11 , k 22 = k 33<br />

ve k 55 = k 66 . Bu üç ilave akışkan kütle katsayıları<br />

seçilen koordinat sisteminin orijini kanopinin basınç<br />

merkezi olarak seçilir ise O-y ekseni etrafındaki ilave<br />

akışkan atalet momenti, α 55 ve O-z ekseni etrafındaki<br />

ilave akışkan atalet momenti α 66 asılı kütlenin aynı<br />

noktaya göre atalet momenti yanında ihmal edilebilir<br />

mertebede olduğu için deneysel olarak bulunması<br />

gereken ilave akışkan kütleleri sayısı ikiye k 11 ve<br />

k 22 =k 33 indirgenmektedir<br />

sistem α E denge hücum açısı ile hareket etmektedir.<br />

Bu sonuç hareket denklemlerinin ilgili modeller için<br />

yapılan çözüm sonuçlarından da (Şekil 4 ve 5)<br />

görülmektedir<br />

III. SİSTEMİN STATİK VE DİNAMİK<br />

STABİLİTESİ<br />

Paraşüt-kütle sisteminin hareket denklemleri, sistemin<br />

simetri özelliği de dikkate alınarak, üç serbestlik<br />

dereceli bir hareket için daha da basitleşerek,<br />

.<br />

.<br />

(<br />

11 S 11 a<br />

α33)<br />

X = m + α ) u+<br />

( mz + α z ) q+<br />

( m + qw (10)<br />

.<br />

33<br />

) w−<br />

( m + α11)<br />

qu − ( mzS<br />

α11za<br />

)<br />

Z = ( m + α + q<br />

2<br />

(11)<br />

.<br />

.<br />

2<br />

2<br />

2 2<br />

( I<br />

yy<br />

+ mz<br />

S<br />

+ α<br />

55<br />

+ α11za<br />

) q+<br />

(<br />

11za<br />

+ mz<br />

S<br />

) u<br />

+ ( α 11<br />

za + mzS<br />

) qw<br />

(12)<br />

M = α<br />

halini alır. Burada diş kuvvet ve momentler,<br />

aerodinamik ve kütlesel kuvvet ve momentler olup<br />

2<br />

X = −1/<br />

2ρV<br />

CN ( α)<br />

A − mg sinθ<br />

2<br />

Z = −1/<br />

2ρV<br />

CT ( α ) A + mg cosθ<br />

2<br />

M = −1/<br />

2ρV<br />

CM ( α ) AD<br />

2<br />

− 1/ 2ρV<br />

C<br />

N<br />

( α)<br />

Az<br />

a<br />

− mgz<br />

S<br />

(13)<br />

(14)<br />

sinθ<br />

(15)<br />

denklemleri ile tanımlanmıştır. Denklemlerde, C N (α) ,<br />

C T (α) ve C M (α) kanopinin hacım merkezinde<br />

kanopiye etki eden normal ve eksenel yöndeki<br />

aerodinamik kuvvetler ile aerodinamik moment<br />

katsayılarını ifade etmektedir ve bu katsayılar hücum<br />

açısının fonksiyonu olarak değişmektedir. Yapılan<br />

deneysel çalışmalardan çeşitli geometri ve<br />

gözenekliliğe sahip modeller için yapılan deneysel<br />

çalışmalardan elde edilen deneysel sonuçlar Şekil<br />

3’de verilmiştir.<br />

Aerokoniksel<br />

Küresel<br />

Parçalı(4:1)<br />

Şekil 3. Aerodinamik kuvvet ve moment<br />

katsayılarının hücum açısı ile değişimi.<br />

_________<br />

Sistemin statik stabilitesi için C N (α) değeri ile C M (α)<br />

değerleri arasında bir denge olmasını gerektirir. Statik<br />

stabilite analizinden sistemin statik stabıl olabilmesi<br />

için C N (α) = C M (α) = 0 şartının sağlanması<br />

gerekmektedir. Şekil 4 incelenirse, aerodinamik<br />

kuvvet katsayılarının hücum açısı ile değişimi dikkate<br />

alındığında aerokoniksel ve dairesel küresel kanopiler<br />

için iki denge hücum açısı α = 0 o ve α = α E , kollar<br />

oranı 4:1 olan parçalı model(cross model) için ise bir<br />

denge hücum açısı, α = 0 o vardır. Aaerokoniksel ve<br />

küresel kanopiler α =0 hücum açısı statik statik denge<br />

açısı olamamaktadır. Paraşüt kütle sistemi küçük bir<br />

dengesizlik sonucu denge hücum açısı α = α E kayarak<br />

Şekil 4. Aerokoniksel model için konum ve hücum<br />

açısının zamanla değişimi<br />

127

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

sonucunda sistem parametrelerinin hareketin dinamik<br />

karakteristiklerine etkisi incelenmiş ve sonuçlar Şekil<br />

de (Root-locus curve) Şekil 6a’da gösterilmiştir.<br />

Şekilden de görüldüğü gibi C Nα ve k 11 değeri sistemin<br />

dinamik stabilitesine pozitif etki yapmaktadır.<br />

Şekil 5. Cross model (4:1) model için konum ve<br />

hücum açısının zamanla değişimi.<br />

Dinamik Stabilite<br />

Yükarda verilen hareket denklemlerine lineerleştirme<br />

teorisi uygulayarak yapılan dinamik stabilite<br />

analizinde sistemin dinamik stabil olabilmesi için<br />

diğer parametreler yanında en önemli parametrelerin;<br />

i) denge hücum açısı civarında normal<br />

yöndeki aerodinamik kuvvet katsayısının<br />

hücum açısına göre eğimi, C Nα = dC N /dα<br />

ii)<br />

normal yöndeki ilave akışkan kütlesi ile<br />

eksenel ilave akışkan kütlesi arasındaki<br />

pozitif fark, α 11 - α 33<br />

tır.<br />

Paraşüt kütle sisteminin denge hücum açısı civarında<br />

yapmış olduğu osilasyon hareketi (salınım hareketi)<br />

sonucu hücum açısının değişimi<br />

λ<br />

α = e t ( Acosωt<br />

+ B sinωt)<br />

denklemi ile<br />

tanımlanabilir. Burada λ salınım hareketinin sonum<br />

katsayısı ve ω ise salınım frekansıdır. Eğer λ negatif<br />

ise sistemin hareketi kararlıdır.<br />

Şekil 6a. C Nα ve k 11 ’ in dinamik stabiliteye etkisi[13]<br />

Eğer λ negatif ise sistemin hareketi kararlıdır. Etkin<br />

[13]’den esinlenerek yapılan dinamik analiz<br />

Şekil 6b. C Nα ve k 33 ’ün dinamik stabiliteye etkisi[13].<br />

IV. DALGA TEMASI (WAKE-RECONTACT)<br />

OLAYI<br />

Paraşut serbest bırakıldığından itibaren ( deployment)<br />

taşıdığı kütleye de bağlı olarak hızı 4sn süresinde<br />

yaklaşık olarak 600 mil/h değerinden 50 mil/h<br />

değerine düşer. Bu hareket sırasında paraşüt arkasında<br />

oluşan dalga akımı paraşütü etkisi altına alarak<br />

paraşüt kanopisinin deformasyonuna sebep olur. Bu<br />

olaya literatürde dalganın yeniden teması ( wakerecontact)<br />

olayı denir. Çeşitli bilim adamları Spahr ve<br />

Wolf [15], Yavuz-Oler[16] ve Yavuz [17] wakerecontact<br />

olayını incelemişlerdir.<br />

Paraşut kanopisinin dalganın temas olayı sonucu<br />

deformasyona uğraması çeşitli parametrelere,<br />

başlangıç ve terminal hızlarına ve asılı kütleye<br />

bağlıdır. Strickland ve Macha [18] deformasyon<br />

parametrelerinin boyutsuz kütle oranına , M R = W/ρ f<br />

gD 3 2<br />

ve Froud sayısına, F = U gD bağlı<br />

R i<br />

/<br />

olduğunu ortaya koymuştur. Burada D kanopi çapı, W<br />

asılı kütle yada paraşut ağırlığı ve Ui başlangıç hızıdır.<br />

Yavuz[17], Yavuz ve Oler’in çalışmasını [16] referans<br />

alarak paraşüt kütle sisteminin açılma prosesini<br />

modelleyerek paraşüt geometrisi, asılı kütle ve<br />

başlangıç-terminal hız oranları kombinasyonu dikkate<br />

alınarak wake-recontact olayın olmaması için güvenli<br />

operasyon bölgesi oluşturmuştur. Modelleme üç<br />

kısımdan oluşmaktadır. Birinci kısım paraşüt-kütle<br />

sistemi modelini, ikinci kısım kanopi etrafındaki<br />

akışkanın hareketini karakterize eden dalga modeli<br />

(wake model) ve üçüncü kısım model ve dalga<br />

arasında momentum transferi modellemesidir.<br />

128

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Üç durum referans alınarak;<br />

i) M R = 0.45, F R = 194, U i /U t = 8.99<br />

ii) M R = 0.95, F R = 298, U i /U t =7.69<br />

iii) M R = 1.77, F R = 144, U i /U t =3.91<br />

yapılan analiz sonucunda paraşüt ve dalga hızlarının<br />

zamanla gelişimi Şekil 7’de verilmiştir. Şekillerde ◊<br />

sembolü paraşüt hızını değer dolu çizgiler ise dalga<br />

hız gelişimini göstermektedir. Birinci durumda (Şekil<br />

7), (i),dalga hızı paraşüt hızına ve dolayısı ile<br />

kanopiye ulaşmakta ve kanopinin deformasyonuna<br />

sebep olmaktadır. Bu nedenle dalga temas olayı<br />

oluşmaktadır. Diğer durumlarda ise (Şekil 7), (ii) ve<br />

(iii) temas olayı oluşmamaktadır.<br />

analiz sonucunda paraşüt-kütle sisteminin dalga temas<br />

olayına maruz kalıp kalmayacağını ortaya koyan<br />

emniyetli çalışma bölgesi grafiksel olarak Şekil 8’de<br />

verilmiştir.<br />

Emniyetli Çalışma<br />

Dalga temas bölgesi<br />

POSITION<br />

Durum (i)<br />

Durum (ii)<br />

Durum (iii)<br />

Şekil 7. Paraşüt ve dalga hızlarının gelişimi vedalga<br />

temas olayı.<br />

Analiz sonucu paraşüt, asılı kütle ve başlangıç ve<br />

terminal hız kombinasyonu dikkate alınarak ve ilave<br />

akışkan kütlesi de denklemlere taşınarak yapılan<br />

Şekil 8. Paraşüt- kütle sistemi ve başlangıç-terminal<br />

hız oranına göre emniyetli operasyon bölgesi<br />

Son yıllarda nümerik çözüm yöntemlerinin gelişimi<br />

ile, paralel hesaplama yöntemi, gibi yöntemler<br />

kullanılarak paraşüt aerodinamiği alanlarında<br />

çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmalarda genellikle<br />

kanopi etrafındaki veya komple sistem etrafındaki<br />

sistem ile çevre akışkan arasındaki etkileşim, hız<br />

dağılımı ve basınç dağılımı gibi konular<br />

incelenmiştir[19].<br />

V. SONUÇLAR<br />

Paraşüt-kütle sistemi hareketinin statik ve dinamik<br />

stabilitesi sisteme etki eden aerodinamik kuvvetlerin<br />

hücum açısı ile değişim karakteristiklerine ve ilave<br />

akışkan kütle terimlerinin büyüklüğüne bağlı olarak<br />

değişmektedir. Statik stabilite için C N değerinin 0<br />

yapan hücum açısı, sistemin statik stabil olduğu<br />

açıdıır. Dinamik stabilite için denge hücum açısı<br />

cıvarında C Nα değerinin pozitif değere sahip olmasının<br />

yanında α 11 - α 33 arasındaki pozitif fartır. Bu nedenle<br />

sistemlerin analizinde özellikle daimi olmayan hareket<br />

safhalarında hareket karakteristiklerin belirlenebilmesi<br />

tamamen ilave akışkan kütle terimlerinin<br />

bileşenlerinin belirlenmesi, değerleri ve hareket<br />

denklemlerine taşınmasına bağlıdır. Bu nedenle<br />

deneysel olarak bu bileşenlerin belirlenmesi<br />

gerekmektedir.<br />

Sistemin dalga temasının olmaması için gerekli şartlar<br />

kurulan matematiksel model kullanılarak<br />

belirlenebileceği gösterilmiştir. Emniyetli çalışma<br />

bölgesi referans alınarak sistemin M R ve Fr değerleri<br />

belirlenerek wake-recontact olayının oluşumu<br />

önlenebilir.<br />

129

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] Purvis, J. W., Trajectory of Loads,<br />

Proceeding, University of Minnesota<br />

Decelerator Systems Engineering, Short<br />

Course, Albuquerque, New Mexico, July<br />

1985<br />

[2] Yavuz, T. ve Akansu, Y. E., Paraşüt<br />

Aerodinamiği ve Yörünge Denklemleri,<br />

Kayseri Birinci <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-<br />

16 Mayıs, 1996.<br />

[3] Yavuz, T., The Equations of Motion for a<br />

Parachute System Descending Through a<br />

Real Fluid, The Aeronautical Journal, Vol.<br />

89, No. 889, pp. 343-348, 1985.<br />

[4] Schatzle, P. R. and Curry, W.H., Flight<br />

Simulation with a Two-Stage Parachute<br />

System, AIAA-79-0448, Proceedings of the<br />

6th Aerodynamic Decelerator and Balloon<br />

Technology Conference, Houston, 1979.<br />

[5] Doherr, K.-F., Theoretich-Experimentelle<br />

Untersuchung Des Dynamichens Von<br />

Fallschirm – Last - Systemen Bei<br />

Windkanalversuchen, PhD. Thesis,<br />

Technische Univetstat München, 1981<br />

[6] Ibrahim, S.K, Apparent Added Nass and<br />

Moment of Inertia of Cup-Shaped Bodies in<br />

Unsteady Incompressible Flow, Ph.D. Thesis,<br />

University of Minnesota, Minneapolis, May<br />

1965.<br />

[7] Klimas, P.C., Fluid Mass Associated With<br />

An Axisymmetric Parachute Canopy, AIAA<br />

Journal of Aircraft, Vol. 14, No. 6, pp. 577-<br />

580, 1977.<br />

[8] Cockrell, D.J., The Aerodyanamics of<br />

Parachutes, AGARDograph No:295, 1987.<br />

[9] Harwood, R.J., Unsteady Aerodynamic<br />

Forces on Parachute Canopies, Ph.D. Thesis,<br />

University of Leicester, 1987.<br />

[10] Yavuz, T. and Cockrell, D.J., Experimental<br />

Determination of Parachute Apparent Mass<br />

and Its Significance in Predicting Dynamic<br />

Stability, AIAA 7th Aerodynamic<br />

Decelerator and Balloon Technology<br />

Conference, October 21-23, San Diego, 1981.<br />

[11] Sarpkaya, T. and Isaacson, M., Mechanics of<br />

Wave Forces on Offsgore Structures, Van<br />

Nostrand Reinhold, New York, 1981.<br />

[12] Shen, C.Q. and Cockrell, D.J., Aerodynamic<br />

Characteristics and Flow around Cross<br />

Parachutes in Steady Motion, AIAA 86-<br />

2458-CP, Proceedings of 9th Aerodynamic<br />

Decelerator and Balloon Technology<br />

Conference, Albuquerque, 1986.<br />

[13] Etkin, B., Dynamics of Flight, J. Wiley &<br />

Sons, New York, 1959.<br />

[14] Yavuz, T., Performance Prediction for Fully-<br />

Deployed Parachute Canopies, AIAA 86-<br />

2458-CP, Proceedings of 9th Aerodynamic<br />

Decelerator and Balloon Technology<br />

Conference, Albuquerque, 1986.<br />

[15] Spahr, H.R. and Wolf, D.F., Theoretical<br />

Amalysis of Wake-Induced Parachute<br />

Collapse, AIAA paper, 81-1923, Oct. 1981.<br />

[16] Yavuz, T. and Oler, J.W., Theoretical<br />

Modelling of Wake-Recontact for Parachute<br />

System, AIAA paper, 93-1219, May 1993.<br />

[17] Yavuz, T., Dynamic Analysis of the Wake<br />

Recontact for a Parachute-Store System,<br />

Journal of Aircraft, Vol. 34, No. 5, pp. 653-<br />

657, 1997.<br />

[18] Strickland, J.H. and Macha, J.M., Preliminary<br />

Characterization of Parachute Wake<br />

Recontact, Journal of Aircraft, Vol. 27, No.6,<br />

pp. 501-506, 1990.<br />

[19] Tezduyar, T., The Team for Advanced Flow<br />

Simulation and Modeling, (T*AFSM), Rice<br />

University, Houston, Texas.<br />

130

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

FARKLI GEOMETRİLİ TEMAS HALİNDEKİ CİSİMLER<br />

ETRAFINDAKİ AKIŞTA HÜCUM AÇISINA BAĞLI OLARAK GİRDAP<br />

KOPMA OLAYININ İNCELENMESİ<br />

Mustafa SARIOĞLU Yahya Erkan AKANSU Tahir YAVUZ<br />

e-posta: sarioglu@ktu.edu.tr e-posta: akansu@ktu.edu.tr e-posta: tyavuz@ktu.edu.tr<br />

Karadeniz Teknik <strong>Üniversitesi</strong>, Makina Mühendisliği Bölümü, 61080, TRABZON<br />

ÖZET<br />

Bu çalışmada, farklı boyut ve geometrilere sahip<br />

temas halindeki küt cisimler etrafındaki akışta,<br />

girdap kopma olayı üç farklı Reynolds sayısında ve<br />

0°-180° aralığındaki değişik hücum açılarında<br />

deneysel olarak incelenmiştir. Bu amaçla, büyük<br />

cisim olarak seçilen dairesel silindir ile birlikte<br />

temas halinde olan, sırasıyla daire, kare ve<br />

dikdörtgen kesitli üç farklı model kullanılmıştır.<br />

Elde edilen bulgular göstermektedir ki; her üç<br />

duruma ait Strouhal sayıları hücum açısıyla birlikte<br />

önemli derecede değişirken, incelenen Reynolds<br />

sayısı aralığında Re sayısının etkisi olmamıştır.<br />

I. GİRİŞ<br />

Dairesel ve dikdörtgen kesitli silindirler etrafındaki<br />

akış, pek çok araştırmaya konu olmuş klasik bir<br />

konudur. Bir küt cismin etrafındaki akışta, kesit<br />

şekline bağlı olarak girdap kopmasının neden<br />

olduğu akış-kaynaklı titreşimler şiddetli bir şekilde<br />

hissedilebilmektedir. Küt cisimler etrafındaki akışın<br />

yapısını anlamaya odaklanan ve kontrolüne yönelik<br />

araştırmalar güncelliğini korumaktadır. Ayırıcı<br />

plaka (splitter plate), kontrol silindiri ve emme,<br />

üfleme, akustik etki ve dönel salınım gibi aktif<br />

mekanizmalar pek çok araştırmacı tarafından<br />

incelenmektedir.<br />

Birçok mühendislik uygulamalarında, küt cisimler<br />

guruplar halinde bulunmakta ve birbirleriyle olan<br />

etkileşimleri nedeniyle akış karakteristikleri, tekli<br />

uygulamalardakinden oldukça büyük farklılıklar<br />

göstermektedirler.<br />

Sun ve arkadaşları [1], yaptıkları bir çalışmada iki<br />

dairesel silindir üzerinde etki eden çalkantı<br />

basınçlarını 0°-90° aralığındaki hücum açılarında<br />

ve değişik iki cisim arası mesafelerde deneysel<br />

olarak incelemişlerdir. Hiwada ve arkadaşları [2],<br />

ardışık yerleştirilmiş farklı çaplardaki iki dairesel<br />

silindir etrafındaki akışı ve ısı transferini<br />

incelemişlerdir. Igarashi ve arkadaşları [3,4,5]<br />

tarafından, küçük çaplı bir dairesel çubuk ile<br />

arkasına yerleştirilmiş çeşitli geometrilerdeki küt<br />

cisimler etrafındaki akışın kontrol edildiği bir seri<br />

çalışma yapılmıştır. Küt cismin kare kesitli ve aradaki<br />

mesafenin en uygun olduğu durumda sürükleme<br />

kuvvetinde %70’e varan bir azalma elde edilmiştir [3,6].<br />

Literatürdeki çalışmaların büyük bir çoğunluğunda aynı<br />

veya farklı çaplı iki dairesel veya kare kesitli küt cisimler<br />

incelenmiştir [7,8]. Wei ve Chang [9]’in çalışmalarında<br />

ise, dairesel, kare kesitli silindirlerin ve dik bir plakanın<br />

ayrı ayrı ikililer halinde üst üste yerleştirildikleri<br />

durumlar için iz bölgesi karakteristikleri araştırılmıştır.<br />

Dairesel ve dikdörtgen kesitli iki ayrı cisim temas<br />

halinde iken, hücum açısı değişiminin Strouhal sayısına<br />

etkisinin incelendiği bir çalışma Fleck [10] tarafından<br />

yapılmıştır. Reynolds sayısının 1x10 4 -5x10 4 aralığındaki<br />

bu çalışmasında, dikdörtgen kesitli prizmanın önde<br />

olduğu durumda Re sayısının St sayısına etkisi<br />

görülmezken, arkada olduğu durumlarda var olan<br />

etkisini, dairesel silindir üzerindeki sınır tabakanın<br />

ayrılma noktasının değişmesi ile ilişkilendirmiştir.<br />

Bu deneysel çalışmada ise, dairesel, kare ve dikdörtgen<br />

kesitli olmak üzere 3 farklı geometriye sahip cisimlerin<br />

dairesel bir silindirle temas halinde olduğu akış<br />

ortamında, hücum açısının girdap kopma olayına<br />

etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır.<br />

II. DENEYSEL ÇALIŞMA<br />

Deneyler, 457x457 mm² kare kesit alanına sahip Plint &<br />

Partner firması yapımı TE44 model rüzgar tünelinde<br />

gerçekleştirilmiştir. Bu tünel, bir üflemeli tip açık jet<br />

rüzgar tüneli olup, çalışma bölgesindeki ortalama hızın<br />

hesaplanmasında daralma konisinin giriş ve çıkış<br />

kesitinde bulunan statik basınç prizlerinden okunan<br />

referans basınç farkı kullanılmaktadır. Çalışma<br />

bölgesindeki sınır tabakasının düzeltilmesi, daralma<br />

konisi ve çalışma bölgesi boyunca yer alan köşe<br />

dolguları tarafından sağlanmaktadır. Bu sayede köşe<br />

etkileri nedeniyle hız profilinde oluşan olumsuzluklar<br />

giderilmekte ve çalışma bölgesinde köşe dolgularının<br />

akış yönünde küçülmesi nedeniyle çalışma bölgesi<br />

boyunca sabit basınç elde edilmektedir. Çalışma bölgesi<br />

uzunluğunun 1200 mm olduğu rüzgar tünelinde elde<br />

edilen en düşük hız 4 m/s ve en yüksek hız 30 m/s olup,<br />

deneylerin gerçekleştirildiği hız aralığındaki türbülans<br />

131

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

şiddeti, %1’in altındadır. Şekil 1.’de rüzgar<br />

tünelinin genel görünümü verilmiştir.<br />

Model geometrileri ve koordinat sistemi Şekil 2’ de<br />

görülmektedir. Büyük cisim olarak seçilen dairenin<br />

çapı 9.5 mm olup, buna temas halinde olan diğer<br />

modeller ise sırasıyla 6 mm çapında dairesel kesitli<br />

silindir, kenarı 6 mm olan kare prizma ve boyutları<br />

6x10 mm² olan dikdörtgen prizmadır.Cisimlerin<br />

uzunluğu tünel genişliği ile aynı olup, tünelde enine<br />

olarak orta eksen boyunca yerleştirilmiştir.<br />

VANA<br />

VANTİLATÖR<br />

ELEKTRİK<br />

MOTORU<br />

1200<br />

DENEY BÖLGESİ<br />

STATİK BASINÇ<br />

PİRİZLERİ<br />

Şekil 1. Rüzgar tünelinin genel görünümü<br />

Şekil 2’de 0° hücum açısında olan temas halindeki<br />

modeller, büyük cisim olan dairenin merkezi<br />

etrafında saat ibresi yönünde döndürülmüş ve<br />

böylece akışa karşı hücum açısı değiştirilmiştir.<br />

Döndürme işlemi 0°≤θ≤180° aralığında 3’er derece<br />

artımlarla yapılmıştır. Modellere ait maksimum<br />

blokaj oranı değerleri; daire+daire için 90°’de<br />

%3.39, kare+daire için 75° ve 105° açılarında<br />

%3.48 ve dikdörtgen+daire için 66° ve 114°<br />

açılarında %3.63 olmaktadır. Bu blokaj değerleri<br />

%6’nın altında olduğu için sonuçlarda herhangi bir<br />

blokaj düzeltmesi yapılmamıştır [11]. Döndürme<br />

esnasında oluşan modellere ait maksimum en/boy<br />

(aspect ratio) oranları ise yine sırasıyla 29.5, 28.7<br />

ve 27.5 olmaktadır. Bu ise modellerin 2-boyutlu<br />

kabul edilmesi için yeteridir.<br />

Modellerin iz bölgesinde oluşan girdap kopmalarını<br />

belirleyebilmek için TSI firması yapımı IFA100<br />

sabit-sıcaklık anemometresi, iki adet tek telli TSI<br />

Model 1210-20 kızgın film problarıyla birlikte<br />

kullanılmıştır. Elde edilen hız ölçümlerinin<br />

THERMAL PRO paket programında analizleri<br />

yapılarak girdap kopma frekansları elde edilmiştir.<br />

Bu ölçümlerde problar, modellerin arkasında<br />

x/D=15 mesafesine yerleştirilmiş olup, biri<br />

y/D=+2.5, diğeri ise y/D=-2.5’da iken eş zamanlı<br />

olarak spektral ölçümler yapılmıştır. Bu ölçümlerde<br />

örnekleme hızı 4000 Hz ve data sayısı 4096<br />

alınmıştır. Spektral ölçüm datalarının analizi<br />

sonucunda iz bölgesinde spektrum grafikleri elde<br />

edilmiştir. Burada spektral yoğunluk; hızın<br />

karesinin frekansa oranı şeklindedir. Spektral yoğunluk<br />

grafiklerinden girdap-kopma (vortex-shedding)<br />

frekansları tespit edilerek, hem büyük cisim çapına (D),<br />

hem de modellerin izdüşüm yüksekliğine (D’) göre<br />

Strouhal sayıları,<br />

f ⋅ D<br />

= U<br />

St , St' , bağıntılarıyla<br />

∞<br />

f ⋅ D'<br />

= U<br />

hesaplanmıştır. Burada f, en etkili girdap kopma<br />

frekansı; U ∞ , ise serbest akış hızını ifade etmektedir.<br />

Deneyler Reynolds sayısının 4100, 9000 ve 15000<br />

U D<br />

değerlerinde yapılmıştır. Burada Re sayısı, Re = ∞<br />

ν<br />

şeklinde tanımlanmış olup, ν havanın kinematik<br />

viskozitesidir. Bu Reynolds sayılarına karşılık gelen<br />

serbest akış hızları sırasıyla 7 m/s, 15m/s ve 25 m/s’dir.<br />

Bu çalışmada, hız ölçümlerindeki belirsizlik %3 (±0.01)<br />

civarında bulunmuştur.<br />

AKIŞ<br />

AKIŞ<br />

AKIŞ<br />

d<br />

d<br />

d<br />

D<br />

D<br />

D<br />

y<br />

y<br />

y<br />

θ°<br />

θ°<br />

θ°<br />

∞<br />

x<br />

x<br />

x<br />

(a)<br />

(b)<br />

(c)<br />

Şekil 2. Model geometrileri ve koordinat sistemi<br />

III. BULGULAR ve İRDELEME<br />

Şekil 3 ve 4’de Kare+daire modelinin iz bölgesinde<br />

x/D=15 istasyonunda eksen çizgisinin üstünde ve altında<br />

y/D=+2.5D ve y/D=-2.5 konumlarında Re sayısının 9000<br />

değerinde elde edilen spektral yoğunluk grafikleri<br />

görülmektedir. Bu şekillerden görüldüğü üzere girdap<br />

kopma frekansına karşılık gelen düzgün ve tekil tepeler<br />

elde edilmiştir.<br />

Şekil 3’deki spektrumlar modelin üst tarafından kopan<br />

girdapları karakterize ederken, Şekil 4’deki spektrumlar<br />

ise alt tarafından kopan girdapları ifade etmektedir.<br />

Hücum açısının artmasıyla, üst tarafta kare modelin<br />

keskin köşesinden alt tarafta ise dairesel modelin<br />

yüzeyinden kopan girdapların kopma frekansı değerleri<br />

birbiriyle neredeyse aynıdır. Akış ortamında tek olarak<br />

bulunduklarında birbirinden farklı girdap kopma<br />

frekanslarına sahip olan kare ve dairesel modeller,<br />

burada olduğu gibi temas halinde olduklarında tek bir<br />

cisim gibi davranmaktadırlar. Bunun sonucu olarak, üst<br />

ve alt taraflardan kopan girdap frekansları birbirine eşit<br />

olmaktadır. Bu nedenledir ki, Şekil 5-7’de verilen<br />

Strouhal sayısı grafikleri sadece y/D=+2.5 konumda elde<br />

edilen sonuçlardır.<br />

Şekil 5-7’de hem büyük cisim olarak seçilen dairenin D<br />

çapına, hem de hücum açısının artmasıyla oluşan<br />

132

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

izdüşüm yüksekliğine (D’) göre hesaplanan<br />

Strouhal sayıları verilmiştir. İzdüşüm yüksekliğine<br />

göre hesaplanan St′ değerleri, izdüşüm<br />

yüksekliğinin değişmesinden kaynaklanan etkileri<br />

içermezken, D çapına göre hesaplanan St değerleri<br />

bu etkileri içermektedir. Şekillerden görüldüğü<br />

üzere, incelenen Reynolds sayısı aralığında<br />

kullanılan her üç geometride de Re sayısının etkisi<br />

yoktur.<br />

Spektral yoğunluk Spektral yoğunluk Spektral yoğunluk Spektral yoğunluk<br />

0,003<br />

0,002<br />

0,001<br />

θ=0°<br />

0,000<br />

0,20<br />

0,16<br />

0,12<br />

0,08<br />

0,04<br />

0,00<br />

0,09<br />

0,06<br />

0,03<br />

0,00<br />

0,12<br />

0,08<br />

0,04<br />

f=383 Hz<br />

f=179 Hz<br />

f=175 Hz<br />

f=173 Hz<br />

θ=30°<br />

θ=45°<br />

θ=60°<br />

0,15<br />

0,10<br />

0,05<br />

0,00<br />

0,33<br />

0,22<br />

0,11<br />

0,00<br />

0,09<br />

0,06<br />

0,03<br />

0,00<br />

0,006<br />

0,004<br />

0,002<br />

f=149 Hz<br />

f=163 Hz<br />

f=299 Hz<br />

θ=90°<br />

θ=120°<br />

f=211 Hz<br />

θ=150°<br />

θ=180°<br />

0,00<br />

0,000<br />

100 200 300 400 100 200 300 400<br />

Frekans [Hz]<br />

Frekans [Hz]<br />

Şekil 3. Kare+daire modeli iz bölgesinde x/D=15<br />

ve y/D=+2.5D konumunda Re=9000’de elde edilen<br />

spektral yoğunluk grafikleri<br />

Spektral yoğunluk Spektral yoğunluk Spektral yoğunluk Spektral yoğunluk<br />

0,045<br />

0,030<br />

0,015<br />

θ=0°<br />

0,000<br />

0,24<br />

0,16<br />

0,08<br />

0,00<br />

0,15<br />

0,10<br />

0,05<br />

0,00<br />

0,09<br />

0,06<br />

0,03<br />

f=375 Hz<br />

f=179 Hz<br />

f=175 Hz<br />

f=172 Hz<br />

θ=30°<br />

θ=45°<br />

0,12<br />

0,08<br />

0,04<br />

0,00<br />

0,15<br />

0,10<br />

0,05<br />

0,00<br />

0,18<br />

0,12<br />

0,06<br />

0,00<br />

0,060<br />

0,045<br />

0,030<br />

θ=60° 0,015<br />

f=150 Hz<br />

f=165 Hz<br />

f=294 Hz<br />

θ=90°<br />

θ=120°<br />

f=211 Hz<br />

θ=150°<br />

θ=180°<br />

0,00<br />

0,000<br />

100 200 300 400 100 200 300 400<br />

Frekans [Hz]<br />

Frekans [Hz]<br />

Şekil 4. Kare+daire modeli iz bölgesinde x/D=15<br />

ve y/D=-2.5D konunda Re=9000’de elde edilen<br />

spektral yoğunluk grafikleri<br />

Şekil 5’de daire+daire modeli etrafındaki akışta,<br />

başlangıçta (θ=0°) küçük silindir üzerinde<br />

tutunup ayrılan akış büyük silindir üzerinde yeniden<br />

tutunmakta ve bu silindir yüzeyindeki kayma<br />

tabakası tek dairesel silindire göre daha arkadan<br />

ayrılmaktadır. Bu nedenle başlangıçtaki St sayısı<br />

değeri, tek dairesel silindire ait olan ~0.19<br />

değerinden daha büyük olmaktadır (~0.22).<br />

Strouhal sayısı, St, St'<br />

0,3<br />

0,2<br />

0,1<br />

AKIŞ<br />

d<br />

y<br />

θ°<br />

D<br />

x<br />

Re<br />

Re<br />

St'=fD'/U; 4100<br />

St=fD/U; 4100<br />

St'=fD'/U; 9000<br />

St=fD/U; 9000<br />

St'=fD'/U; 15000<br />

St=fD/U; 15000<br />

0,0<br />

0 30 60 90 120 150 180<br />

Hücum açısı, θ [°]<br />

Şekil 5. Daire+daire modeline ait Strouhal sayısının<br />

hücum açısı ile değişimi (y/D=+2.5)<br />

Strouhal sayısı, St, St'<br />

0,3<br />

0,2<br />

0,1<br />

AKIŞ<br />

A<br />

B<br />

d<br />

Re<br />

Re<br />

St=fD/U; 4100<br />

St'=fD'/U; 4100<br />

St=fD/U; 9000<br />

St'=fD'/U; 9000<br />

0,0<br />

St=fD/U; 15000<br />

St'=fD'/U; 15000<br />

0 30 60 90 120 150 180<br />

D<br />

C<br />

y<br />

Hücum açısı, θ [°]<br />

Şekil 6. Kare+daire modeline ait Strouhal sayısının<br />

hücum açısı ile değişimi (y/D=+2.5)<br />

Strouhal sayısı, St, St'<br />

0,3<br />

0,2<br />

0,1<br />

AKIŞ<br />

B<br />

Re<br />

Re<br />

St=fD/U; 4100<br />

St'=fD'/U; 4100<br />

St=fD/U; 9000<br />

St'=fD'/U; 9000<br />

0,0<br />

St=fD/U; 15000<br />

St'=fD'/U; 15000<br />

0 30 60 90 120 150 180<br />

d<br />

D<br />

C<br />

Hücum açısı, θ [°]<br />

Şekil 7. Dikdörtgen+daire modeline ait Strouhal<br />

sayısının hücum açısı ile değişimi (y/D=+2.5)<br />

θ=12°’ye kadar artan hücum açısı ile büyük silindirin üst<br />

kısmından olan yüzeyden ayrılma daha da arkaya<br />

kaymakta, bu ise St sayısında artışa sebep olmaktadır.<br />

Hücum açısının θ=12°’yi geçmesiyle birlikte, artık<br />

küçük silindirin üst kısmından ayrılan kayma tabakası<br />

büyük silindir üzerinde tutunmamakta ve bunun sonucu<br />

olarak da St sayısında ani bir düşüş meydana<br />

gelmektedir. İzdüşüm yüksekliği 0°≤θ≤12° ve<br />

168°≤θ≤180° aralıklarında değişmediğinden bu<br />

133<br />

A<br />

D<br />

D<br />

y<br />

x<br />

x

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

aralıklardaki St ve St′ değerleri çakışmaktadır.<br />

Strouhal sayısındaki bu ani düşüşten sonra hücum<br />

açısının artmasıyla birlikte izdüşüm yüksekliğinin<br />

θ=90°’ye kadar büyümesi sonucu St sayısı yavaşça<br />

azalmaya devam etmektedir. Buradaki azalmanın<br />

cismin izdüşüm yüksekliğinin artması nedeniyle<br />

oluştuğu, zaten St′ değerlerinin bu hücum açısı<br />

aralığında sabit kalmasından anlaşılmaktadır.<br />

St değerleri 90°’den sonra izdüşüm yüksekliğinin<br />

azalmasına bağlı olarak yeniden artmaya<br />

başlamaktadır. Bu artış, yaklaşık θ=140°’ye kadar<br />

sadece izdüşüm yüksekline bağlı olarak meydana<br />

gelirken, bu açıdan sonra büyük silindirin üst<br />

kısmından kopan kayma tabakasının küçük silindir<br />

yüzeyinde tekrar tutunmasının oluşturduğu etkiyi<br />

de içermektedir. Bu durum, St′ değerlerinin<br />

yaklaşık 140°’den sonra artmaya başlamasından da<br />

anlaşılmaktadır. Bu artış yaklaşık 162°’ye kadar<br />

devam etmekte ve hücum açısının daha da<br />

artmasıyla birlikte büyük silindirden kopan kayma<br />

tabakası artık küçük silindir üzerinde<br />

tutunmamaktadır [12]. Bunun sonucu olarak da<br />

Strouhal sayısı değerlerinde yeniden ani azalma<br />

meydana gelmektedir.<br />

Şekil 6’da kare+daire modeli etrafındaki akışta,<br />

başlangıçta (θ=0°), St′ sayısının değeri 0.24<br />

civarındadır. Bu değerin Şekil 5’deki daire+daire<br />

modeline ait St′ değerinden daha büyük olması,<br />

arkadaki büyük dairesel silindirdeki tutunmuş<br />

kayma tabakasının kare+daire modelinde daha da<br />

arkadan ayrıldığını göstermektedir. Hücum açısının<br />

artmasıyla, θ=6°’den itibaren kare modelin A<br />

köşesinden kopan kayma tabakası artık dairesel<br />

silindir yüzeyine tutunmamaktadır. Bu nedenle de<br />

St′ değerleri ani bir düşüş olmaktadır. Bu düşüş,<br />

daire+daire durumunda St′ değeri 0.175 civarına<br />

kadar inerken, kare+daire durumunda akışın kare<br />

modelin keskin köşelerinden ayrılması ve daha<br />

büyük bir iz bölgesi oluşturması nedeniyle daha da<br />

küçük bir seviyeye inerek yaklaşık 0.15 değerini<br />

almaktadır. Bu minimum St′ değerinin görüldüğü<br />

15°’lik hücum açısından sonra kare modelin B<br />

köşesinden meydana gelen akış ayrılması giderek<br />

kaybolmakta ve gelen akış direkt olarak BC<br />

yüzeyine ve dairesel silindirin alt yüzeyine<br />

tutunmaktadır. Bunun neticesinde de St′ değerinde<br />

yaklaşık 70°’ye kadar artış olmaktadır. Bu açıdan<br />

sonraki düşüşün sebebi ise, 70°’ye kadar kare<br />

modelin A köşesinden olan kayma tabakası<br />

kopmasının, bu açıdan sonra B köşesinden olması<br />

ve daha da geniş bir iz bölgesi oluşturmasıdır. 90°<br />

hücum açısına kadar devam eden bu düşüşten<br />

sonra, hücum açısının artmasıyla B köşesinden<br />

kopan kayma tabakasının oluşturduğu iz bölgesinin<br />

genişliği giderek küçülmekte ve bunun sonucu<br />

olarak da 170° civarına kadar St′ değerlerinde yeniden<br />

artış olmaktadır. Bu açıdan sonraki düşüş ise, daire+daire<br />

durumunda olduğu gibi dairesel silindirden ayrılan<br />

kayma tabakasının kare prizma üzerinde tutunmamasıyla<br />

açıklanabilir. Bu olay, dairesel silindir arkasına<br />

yerleştirilen ayırıcı plakanın (splitter plate) yaptığı<br />

etkiyle benzerlik göstermektedir [13].<br />

Şekil 7’de dikdörtgen+daire modeli etrafındaki akışta,<br />

başlangıçta (θ=0°), St′ sayısı 0.1 değerini almıştır. Bu<br />

değerin önceki iki durumdaki St′ değerlerinden çok daha<br />

düşük mertebede olması, ön taraftaki dikdörtgen<br />

prizmanın A ve B köşelerinden olan akış ayrılmasının,<br />

arkadaki dairesel silindir yüzeyinde tutunmamasıyla<br />

açıklanabilir. Dikdörtgen+daire modelinin θ=0°’deki<br />

toplam genişlik-yükseklik oranı 1.55 olmaktadır. Bu<br />

durumda elde edilen Strouhal sayısı değeri 0.1 olup, tek<br />

dikdörtgen model için genişlik-yükseklik oranının 1.6<br />

olduğu Sarioglu’nun [14] ve 1.67 olduğu Knisely’nin<br />

[15] çalışmasında Strouhal sayısının değerleri sırasıyla<br />

0.1 ve 0.09 olmaktadır. Bu uyumdan anlaşılmaktadır ki<br />

dikdörtgen+daire modeli tek bir dikdörtgen cisim gibi<br />

davranmaktadır.<br />

θ=0° hücum açısından itibaren 12°’ye kadar dikdörtgen<br />

prizmanın eğiminin değişmesiyle oluşan iz bölgesi<br />

daralması ve buna ilaveten prizmanın B köşesinden<br />

ayrılan kayma tabakasının dikdörtgen+daire cisminin alt<br />

tarafında tutunmaya başlamasıyla birlikte, St′ sayısında<br />

keskin bir artış oluşmaktadır. Bu durum, kare kesitli bir<br />

küt cisim etrafındaki akışta hücum açısının girdap kopma<br />

olayına etkisine oldukça benzemektedir [16]. 12°’den<br />

sonra 24°’ye kadar St′ sayısında meydana gelen azalma<br />

olmaktadır. Çünkü, prizmanın B köşesinden kopan<br />

kayma tabakası BC yüzeyinde yeniden tutunmakta fakat<br />

C köşesinden yeniden ayrıldığında artık dairesel<br />

silindirin alt yüzeyinde tutunmamaktadır. 24°’den sonra<br />

75°’ye kadar olan artışın sebebi ise, gelen serbest akışın<br />

prizmanın BC yüzeyinde ve dairesel silindir yüzeyinde<br />

direkt olarak tutunmasından kaynaklanmaktadır.<br />

75°’den başlayarak 99°’ye kadar St′ değerlerinde azalma<br />

meydana gelmektedir. Çünkü bu hücum açısı aralığında,<br />

yine prizmanın BC yüzeyi ile dairesel silindir yüzeyinde<br />

direkt tutunma olmakta, fakat artık prizmanın AB<br />

yüzeyinde serbest akış tutunması olmamakta ve üst<br />

taraftaki akış ayrılması A köşesi yerine B köşesinden<br />

olmakta ve bunun neticesinde de iz bölgesi<br />

genişlemektedir. 99°’lik hücum açısından sonra ise,<br />

dikdörtgen+daire cisminin eğiminin değişmesi sonucu iz<br />

bölgesinin önemli oranda daralması ve ayrıca maksimum<br />

St′ değerinin elde edildiği 174°’lik hücum açısına<br />

yaklaştıkça dairesel silindirin üst yüzeyinden ayrılan<br />

kayma tabakasının prizmanın BC yüzeyinde tekrar<br />

tutunması neticesinde, St′ sayısı değerlerinde önemli<br />

derecede artış olmaktadır. θ=174°’den 180°’ye kadar,<br />

dairesel silindirin alt ve üst yüzeylerinden kopan kayma<br />

134

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

tabakaları artık prizma üzerinde tutunmadığından<br />

Strouhal sayısı aniden azalmaktadır. Şekil 7’den<br />

görüldüğü gibi, dairesel silindirin öne geçtiği<br />

θ=180° hücum açısında elde edilen Strouhal<br />

sayısının değeri, tek dairesel silindirin Strouhal<br />

sayısı değeri olan 0.19 değeri civarındadır. Nitekim,<br />

temas halindeki dikdörtgen ve dairesel silindir<br />

etrafındaki akışı inceleyen Fleck [10], θ=180°<br />

hücum açısında Reynolds sayısının 1x10 4 değerinde<br />

Strouhal sayısının değerini yaklaşık 0.225 olarak<br />

bulmuştur. Toplam genişlik/yükseklik oranının<br />

bizim çalışmamızda 1.55, Fleck [10]’in<br />

çalışmasında ise 1.0 olduğu dikkate alınırsa bu iki<br />

değerin uyum içerisinde olduğu görülür. Bu<br />

değerler arasındaki farklılık ise, Fleck [10]’in<br />

çalışmasında dikdörtgen prizmanın yüksekliğinin<br />

dairesel silindirin çapından %33 daha yüksek<br />

olması nedeniyle açıklanabilir.<br />

IV. SONUÇLAR<br />

Farklı boyut ve geometrilere sahip temas halindeki<br />

küt cisimler etrafındaki akışta, girdap kopma<br />

(vortex-shedding) olayı Reynolds sayısının 4100,<br />

9000 ve 15000 değerlerinde ve hücum açısının 0°-<br />

180° aralığında deneysel olarak incelenmiştir.<br />

Elde edilen bulgular göstermektedir ki; her üç<br />

duruma ait Strouhal sayıları hücum açısıyla birlikte<br />

önemli derecede değişirken, incelenen Reynolds<br />

sayısı aralığında Re sayısının etkisi olmamıştır.<br />

Strouhal sayısının hücum açısıyla önemli derecede<br />

değişmesinde şu faktörler rol oynamıştır: Hücum<br />

açısının değişmesine bağlı olarak cisim<br />

geometrilerinin değişmesi ve buna bağlı olarak<br />

cisimlerin yüzeylerinden akış tutunması, ayrılması<br />

veya tekrar tutunması ve buna ilaveten de iz bölgesi<br />

genişliğinin büyümesi veya küçülmesidir.<br />

Cisim yüzeyinde akışın tutunduğu ve ayrıldığı<br />

noktaların belirlenmesi amacıyla basınç ölçümü ve<br />

ayrıca akış gözleme deneylerinin yapılması faydalı<br />

olacaktır.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] Sun, T.F., Gu, Z.F., He, D.X. and Zhang,<br />

L.L., Fluctuating Pressure on Two Circular<br />

Cylinders at High Reynolds Numbers,<br />

Journal of Wind Engineering and Industrial<br />

Aerodynamics, Vol. 41-44, pp. 577-588,<br />

1992.<br />

[2] Hiwada, M., Taguchi, T., Mabuchi, I. and<br />

Kumada M., Fluid Flow and Heat Transfer<br />

around Two Circular Cylinders of Different<br />

Diameters in Cross Flow, Bulletin of the<br />

JSME, Vol. 22, No. 167, pp. 715-723, 1979.<br />

[3] T. Igarashi, Drag reduction of a square prism<br />

by flow control using a small rod, Journal of<br />

Wind Engineering and Industrial<br />

Aerodynamics, Vol. 69-71, pp. 141-153. 1997.<br />

[4] T. Tsutsui, T. Igarashi, Drag Reduction of a<br />

Circular Cylinder in an Air-Stream, Journal of<br />

Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,<br />

Vol. 90, pp.527-541, 2002.<br />

[5] T. Igarashi, T. Nobuaki, Drag reduction of flat<br />

plate normal to airstream by flow control using a<br />

rod, Journal of Wind Engineering and Industrial<br />

Aerodynamics, Vol. 90, pp. 359-376, 2002<br />

[6] Akansu Y.E., Sarıoğlu M. ve Yavuz T., Dairesel<br />

Kesitli Bir Silindirin Kare Prizmadaki Akış<br />

Karakteristiklerine Etkileri, ULIBTK’03 14.<br />

Ulusal Isı Bilimi ve Tekniği Kongresi, 03-05<br />

Eylül 2003, İSPARTA.<br />

[7] Sarıoğlu M., Akansu Y. E. ve Yavuz T., Kare<br />

Kesitli Ardışık Silindirler Etrafında Girdap<br />

Kopma Olayının Deneysel İncelenmesi, Kayseri<br />

III. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 10-12 Mayıs 2000.<br />

[8] Sarıoğlu M. ve Yavuz T., Dairesel Kesitli Ardışık<br />

Silindirler Etrafında Girdap Kopma Olayının<br />

Deneysel İncelenmesi, ULIBTK’99 12. Ulusal Isı<br />

Bilimi ve Tekniği Kongresi, Sakarya, 28-29 Şubat<br />

2000<br />

[9] Wei, Y.C. and Chang, J.R., Wake and Base-Bleed<br />

Flow Downstream of Bluff Bodies with Different<br />

Geometry, Experimental Thermal and Fluid<br />

Science, Vol. 26, pp. 39-52, 2002.<br />

[10] Fleck, B.A., Strouhal Numbers for Flow Past a<br />

Combined Circular-Rectangular Prism, Journal of<br />

Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,<br />

Vol. 89, pp. 751-755, 2001.<br />

[11] West, G.S., and Apelt, C.J., The Effects of Tunnel<br />

Blockage and Aspect Ratio on the Mean Flow<br />

Past a Circular Cylinder with Reynolds Numbers<br />

Between 10 4 and 10 5 , J. Fluid Mech., Vol.114, pp.<br />

361-377, 1982<br />

[12] Igarashi, T., Characteristics of a Flow around<br />

Two Circular Cylinders of Different Diameters<br />

Arranged in Tandem, Bulletin of the JSME, Vol.<br />

25, No. 201, pp. 349-357, 1982.<br />

[13] Sarıoğlu M., Akansu Y. E. ve Yavuz T., Düzlem<br />

Plaka-Dairesel Silindir Sistemi Etrafındaki Akışın<br />

Deneysel İncelenmesi, ULIBTK’03 14. Ulusal Isı<br />

Bilimi ve Tekniği Kongresi, 03-05 Eylül 2003,<br />

İSPARTA.<br />

[14] Sarioglu, M. and Yavuz T., Subcritical Flow<br />

Around Bluff Bodies, AIAA Journal, Vol. 40,<br />

Number 7, p1257-1268, 2002.<br />

[15] Knisely, C.W., Strouhal Numbers of Rectangular<br />

Cylinders at Incidence: a Review and New Data,<br />

Journal of Fluids and Structures, Vol. 4, pp. 371-<br />

393, 1990.<br />

[16] Akansu Y.E., Sarıoğlu M. ve Yavuz T., Kare<br />

Kesitli Bir Küt Cisim Etrafındaki Akışta Hücum<br />

Açısının Basınç Dağılımı ve Girdap Kopması<br />

Olayına Etkisinin Deneysel İncelenmesi, Kayseri<br />

4. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-15 Mayıs 2002.<br />

135

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

F-16 SAVAŞ UÇAĞININ AERODİNAMİK ANALİZİ<br />

Haluk ERHAN 1 Yusuf ÖZYÖRÜK 2 Nafiz ALEMDAROĞLU 3<br />

e-posta: herhan@ae.metu.edu.tr e-posta: yusuf@ae.metu.edu.tr e-posta: nafiz@ae.metu.edu.tr<br />

1 8 nci Ana Jet Üs, Uçak Bakım Komutanlığı, 21050, Diyarbakır<br />

2 Orta Doğu Teknik <strong>Üniversitesi</strong>, <strong>Havacılık</strong> ve Uzay Mühendisliği Bölümü, 06531, Ankara<br />

3 Orta Doğu Teknik <strong>Üniversitesi</strong>, <strong>Havacılık</strong> ve Uzay Mühendisliği Bölümü, 06531, Ankara<br />

ÖZET<br />

Bu çalışma, F-16 savaş uçağının ticari bir yazılım<br />

olan CFD-FASTRAN ile transonik, vizkositesiz,<br />

sıkıştırılabilir koşullarda yapılan Euler çözümlerini ve<br />

aerodinamik modellemesini sunmaktadır. Analizler<br />

için gerekli olan geometrilerin üretilmesinden sonra,<br />

çözüm alanı, yapısal olmayan çözüm ağı ile temsil<br />

edilmiştir. Akış çözücüsünün parametrelerini tayin<br />

etmek için, ön çalışma olarak “yalnız kanat” modeli<br />

üzerinde çeşitli hesaplamalar yapılmış, transonik hava<br />

koşulu için en uygun çözüm ağı yapısı<br />

oluşturulmuştur. Burada sunulan analizler, bütün<br />

gövde için yapılan modellemenin doğruluğunu<br />

göstermek üzere mevcut deneysel verilerin akış<br />

koşullarında ve 2º ila 12º hücum açıları arasında<br />

gerçekleştirilmiş ve harici yüklerin etkilerinin<br />

incelenmesi için bir ön çalışma oluşturulmuştur.<br />

I. GİRİŞ<br />

Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) matematik<br />

modelleme metotlarının bir uygulaması olarak, hava<br />

taşıtlarının tasarım aşamasında önemli bir yere<br />

sahiptir. Deney düzeneklerinin kurulma maliyeti ve<br />

çözüm parametrelerinin kısıtlılığı düşünüldüğü zaman,<br />

bilgisayarların hesaplama kabiliyetlerinin artması ile<br />

birlikte HAD’ın kullanımı mühendislik alanlarında<br />

yaygın bir hale gelmiştir. Rüzgar tüneli ölçümlerinde<br />

mantıklı sonuçlar alabilmek için, deneyde kullanılan<br />

model ile gerçek taşıt arasında dinamik benzerlik<br />

olması gerekir ki bu da geometrik benzerliğin varlığı<br />

ile Reynolds ve Mach sayılarının gerçek durum ile<br />

deney koşullarında aynı olması anlamına gelir. Bu<br />

çalışmada çözümler, deneysel verilerin mevcut olduğu<br />

0.9 Mach ve 30.000 ft yükseklikteki hava akımı<br />

koşullarında yapılmıştır. Aynı verileri 1/9 ölçekli bir<br />

F-16 modeli için rüzgar tüneline uyarlamak<br />

istediğimizde, rüzgar tüneli basıncının 10 kat daha<br />

fazla olması gerekir ki bu da neredeyse imkansızdır.<br />

II. ÇÖZÜM AĞLARI<br />

HAD analizlerinde kontrol hacmi, yapısal ve yapısal<br />

olmayan çözüm ağları ile temsil edilebilir. Bu<br />

ağlardan hangisinin kullanılacağı akış tipine,<br />

kullanılacak modelin geometrisine ve akış<br />

çözücüsünün parametrelerine göre değişkenlik<br />

gösterir.Yapısal olmayan çözüm ağında, yüzey<br />

üçgenlerle temsil edilirken hava akımının<br />

hesaplanacağı hacim üç yüzeyli ve bu makalede hücre<br />

olarak anılan elemanlar ile temsil edilir. Bu çalışmada<br />

kullanılan geometrinin üretilmesinde, kanopinin<br />

hassas geometrisi, ön gövde kanat uzantıları, yatay ve<br />

dikey stabilizelerin yüzeyleri, gövdeye monte edilmiş<br />

hava alığı ve hatta eksenel kararlılığı sağlayan<br />

kanatçıklar dahi modellenmiştir. Bu şekilde kompleks<br />

bir geometriye sahip olan F-16 uçağı için, model<br />

yüzeylerini en az kayıpla temsil edebilecek olan<br />

yapısal olmayan çözüm ağları kullanılmıştır. Şekil<br />

1’de üçgenlerle temsil edilmiş F-16’nın katı modeli<br />

gösterilmektedir.<br />

Şekil 1. Modelin yüklü konfigürasyonu<br />

Bütün modelin çözüm ağları üretilmeden önce “yalnız<br />

kanat” çalışmaları yapılmış ve transonik koşullar<br />

altında basınç, hız ve yoğunluk gibi çözüm<br />

parametrelerinin en fazla değişkenlik göstereceği<br />

yerlerde yapısal olamayan çözüm ağlarının iki boyutlu<br />

temsilcisi olan üçgenler daha sık yerleştirilmiştir.<br />

Doğru bir HAD analizi tamamen üretilen çözüm<br />

ağlarının kalitesine bağlıdır ve bir optimizasyon<br />

problemidir. Bu nedenle bu çalışmada akış<br />

parametrelerinin ani değişiklik göstereceği<br />

bölgelerdeki nokta sayısı artırılırken, değişim<br />

beklenmeyen veya çok az değişim görülen bölgelerde<br />

136

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

ise geometrik hassasiyeti bozmayacak şekilde nokta<br />

sayısından tasarruf edilmiştir.<br />

takılan yükler, hacim içerisindeki ağ hücrelerinin<br />

gelişimini olumsuz yönde etkilemiştir. Kanat<br />

uçlarında kuvvetli hız değişimleri olacağından, bu<br />

noktalarda yüzey üçgenleri çok sık tutulmuştur. Fakat<br />

aynı sıklık, kanat ucuna takılan yüklere de uygulandığı<br />

zaman aşırı ve gereksiz ağ hücre sayısı artışı<br />

olmaktadır. Kanat ucu yükünün nokta aralığı<br />

azaltıldığı zaman ise, yakın bölgelerde kalitesiz ağ<br />

hücreleri oluşmaktadır. İstenmeyen ağ hücre şekilleri,<br />

Şekil 3’ de sunulmuştur.<br />

Şekil 2. Modelin üçgenler ile temsili<br />

Yüzey ve hacim çözüm ağları, otomatik ağ üreticisi<br />

yazılımı CFD-GEOM [2] ile üretildiği için, ağların<br />

hacim içerisindeki ilerleyişi kısıtlı birkaç parametre ile<br />

kontrol edilmiştir. Yüzey çözüm ağının kalitesi, yüzey<br />

kenarlarında, ağ üretimi için kullanılan nokta sayısına<br />

ve dağılımına bağlıdır. Daha önce de belirtildiği gibi,<br />

yüzeyin sayısal olarak temsil hassasiyeti, çözümün<br />

doğruluğu için gerek bir koşuldur. Bu yüzden kenar<br />

noktalarının dağılımı hiperbolik tanjant dağılımı ile<br />

yapılmıştır.<br />

Hacim çözüm ağlarının kalitesi ise dış kenarların<br />

modelden uzaklığı ve nokta sayısı ile optimize<br />

edilmiştir. Çözüm ağlarının hacim içerisindeki<br />

gelişimi, programa girdi olarak kontrol edilebilen,<br />

hücrelerin ilerleyiş katsayısı ile değişim göstermiştir.<br />

Her oluşumdan sonra, CFD-GEOM tarafından hacmin<br />

ağ kalitesi kontrol edilmiş, düşük kalitedeki hücrelerin<br />

elenmesi için çözüm ağları, bağlı parametrelerin<br />

değişimi ile tekrar oluşturulmuştur. Tablo 1’de<br />

optimum topoloji değerleri sunulmuştur.<br />

Tablo 1. Çözümler için kullanılan topoloji değerleri<br />

MODEL # Hücre # Yüzey # Nokta<br />

Dış<br />

İç<br />

Toplam<br />

81986<br />

1161252<br />

1243238<br />

81986<br />

2281511<br />

2363497<br />

40995<br />

166111<br />

207106<br />

Oluşturulan yapısal olmayan çözüm ağı, akış çözüm<br />

programına girdi olarak verilmeden önce, her hücre<br />

için ağ noktalarının birbirleri ile olan bağlantı bilgileri<br />

de girdi dosyasında oluşturulur. Bu yüzden, ağ<br />

bağlantı bilgilerinin mantıklı olabilmesi için, dört<br />

yüzeyli hücre elemanlarının da geometrik düzeni<br />

istenilen kalitede olması gerekir. Örneğin, kanat ucuna<br />

Şekil 3. Kanat ucu yükünün ağ gelişimine etkisi<br />

Ağ üretimi için bütün gerekli parametreler üzerinde<br />

denemeler yapılmış ve en kaliteli ağ üretimi, sınır<br />

kenarlarının uçak boyunun 3.8 katı öne doğru, 4.1 katı<br />

arkaya doğru ve 3 katı kanat ucu yönüne doğru<br />

ötelenmesiyle elde edilmiştir.<br />

III. AKIŞ ÇÖZÜCÜSÜ VE TEORİSİ<br />

Modellemeler için yapısal olmayan çözüm ağları<br />

kullanıldığı için, CFD-FASTRAN akış çözücüsü<br />

modülü [2], ideal gaz olan hava için, sıkıştırılabilir,<br />

viskozitesiz, adyabatik koşullarda kütlenin,<br />

momentumun ve enerjinin korunumunu ifade eden<br />

zamana bağımlı Euler denklemleri için<br />

koşturulmuştur. Dinamik viskozite, A ve B sabit<br />

katsayılar olmak üzere sıcaklığa bağımlı olan<br />

Sutherland kuralı ile belirtilmiştir.<br />

AT 3 2<br />

µ =<br />

B+<br />

T<br />

(1)<br />

Navier-Stokes denklemleri HAD analizleri için temel<br />

modelleme aracıdır. Fakat Euler denklemleri de uygun<br />

ve hassas çözüm ağlarına uygulandığı zaman, istenilen<br />

parametrelerde tatmin edici doğruluğu göstermektedir.<br />

Aşağıda belirtilen integral formundaki denklemler, Ω<br />

hacmi ile sınırlandırılmış ve sınırlar ∂Ω ile<br />

belirtilmiştir.<br />

burada;<br />

∂<br />

QdV<br />

+ F(Q).n ˆ dS = 0<br />

∂ ∫∫∫ ∫∫ (2)<br />

t<br />

Ω ∂Ω<br />

137

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

⎛ ρ ⎞<br />

⎜ ⎟<br />

⎜<br />

ρu<br />

⎟<br />

Q = ⎜ ρv ⎟<br />

⎜ ⎟<br />

⎜ρw⎟<br />

⎜ e ⎟<br />

⎝ 0 ⎠<br />

ve<br />

⎛ ρ ⎞ ⎛ 0 ⎞<br />

⎜ ⎟ ⎜ ⎟<br />

⎜ ρu ⎟ ⎜n<br />

ˆx<br />

⎟<br />

F(Q).nˆ = V.nˆ⎜ ρv ⎟+<br />

p⎜nˆ<br />

⎟<br />

y<br />

⎜ ⎟ ⎜ ⎟<br />

⎜ ρw ⎟ ⎜nˆ<br />

z ⎟<br />

⎜e0<br />

+ p⎟<br />

⎜ 0 ⎟<br />

⎝ ⎠ ⎝ ⎠<br />

(3)<br />

Denklemler referans yoğunluk ρ ∞ ve ses hızı a ∞ ile<br />

boyutsuzlaştırılmıştır. n ˆx<br />

, n ˆ y<br />

, ve n ˆz<br />

dış yüzeyin<br />

kartezyen koordinatları olup, ˆn , ∂Ω sınırında birim<br />

normali, e 0 ise birim hacim için toplam enerjiyi ifade<br />

etmektedir. İdeal gaz kabulü ile γ değerini hava için<br />

1.4 alarak, basınç ve toplam entalpiyi şu şekilde ifade<br />

edebiliriz.<br />

sayısının değeri 1’den 100’e 100 artış adımında<br />

yükseltilmiştir.<br />

HAD analizlerinin en önemli avantajlarından birisi,<br />

akış hacmi içerisinde ayrı bir sınır koşulu verebilme<br />

imkanıdır. F-16 hava alığı, rüzgar tüneli çalışmalarının<br />

aksine duvar olarak tanımlanmayıp giriş sınır<br />

koşulları tanımlanmıştır. Hava alığı giriş değerleri<br />

hesaplanmış ve sabit kütle girişi ile hava alığı<br />

yüzeyine, basınç ve sıcaklık değerleri atanmıştır.<br />

⎛ 1<br />

p = (γ −1) ⎜e0<br />

− ρ u + v + w<br />

⎝ 2<br />

2 2 2<br />

( )<br />

⎞<br />

⎟<br />

⎠<br />

(4)<br />

( (<br />

γ p 1<br />

h0<br />

= + u + v + w<br />

γ − 1 ρ 2<br />

2 2 2<br />

( )<br />

(5)<br />

Denklemlerin ayrıştırılması, integral formdaki<br />

korunum denklemlerini direkt fiziksel alana<br />

uygulayan Sonlu Hacimler Metodu ile yapılmıştır. (2)<br />

numaralı denklemin ayrıştırılmış hali<br />

Nyüzey<br />

d<br />

Ω<br />

i<br />

Qi<br />

+ F.n = 0<br />

dt ⎣ ⎦i<br />

∑ ⎡( ˆ S ) ⎤ i=1..N<br />

j<br />

hücre (6)<br />

i<br />

şeklindedir. CFD-FASTRAN’ın hücrelerden veri alma<br />

sistemi Şekil 4’de belirtilmiştir [1].<br />

Hücre merkezi<br />

Hücre köşesi<br />

Yüzey merkezi<br />

Şekil 4. Üç yüzeyli hücrenin yapılandırma sistemi<br />

Yoğunluk, hız bileşenleri ve basınç gibi akış<br />

değişkenleri hücre köşe noktalarından alınan veriler<br />

ile ikinci derece ortalama değerleri hücre merkezine<br />

atanır ve bu değer tüm hücre hacmi değeri olarak<br />

iterasyona dahil edilir.<br />

F-16 için aerodinamik analizler transonik hava akım<br />

koşullarında gerçekleştirileceğinden, ani değişim<br />

gösteren bölgelerdeki değerleri daha hassas<br />

yakalayabilmek amacı ile Van Leer ayrıştırma metodu<br />

kullanılmıştır. İterasyon ilerleyişi içerisinde<br />

denklemleri ayrıştırma hassasiyeti, belli bir sayıya<br />

kadar birinci derecede tutulmuş, sonuçlar tatmin edici<br />

yakınsamaya ulaştıktan sonra hassasiyet ikinci<br />

dereceye çıkartılmıştır. Kapalı ayrıştırma yaklaşımı<br />

kullanıldığı için, CFL (Courant-Fredirich-Levy)<br />

Şekil 5. Hava alığı sınır koşulları (M ∞ =0.9 , α=6˚ ve<br />

P ∞ =30090.1 Pa)<br />

Şekil 5’de görüldüğü gibi hava alığı duvar olarak<br />

tanımlandığı zaman hız değerleri durma noktasına<br />

kadar gelmiştir ve tüm uçak çözümü %0.4 taşıma<br />

katsayısı azalması ve %22 sürükleme katsayısı artışı<br />

yönünde etkilenmiştir. Bu yüzden bütün<br />

hesaplamalarda hava alığı değerleri belirlenmiş ve<br />

çözümlere hava girişi sınır koşulu olarak dahil<br />

edilmiştir.<br />

IV. ÇÖZÜMLER<br />

Çözümlerden elde edilen sonuçların doğruluğunu<br />

kanıtlamak için iki ayrı kaynaktan veri alınmıştır.<br />

Bunlardan birincisi çeşitli istasyonlarda ölçülen basınç<br />

katsayısı değerlerinin sunulduğu, NASA Ames<br />

Araştırma Merkezi tarafından yayınlanan makale [3],<br />

ikincisi ise Arnold Mühendislik ve Geliştirme Merkezi<br />

tarafından yapılan F-16 uçağının temel taşıma ve<br />

sürükleme karakteristiklerinin sunulduğu General<br />

Dynamics firmasının dokümanıdır [4].<br />

İlk hesaplamalar yüksüz konfigürasyon modeli<br />

üzerinde, 0.9 Mach, 30090 Pa irtifa basıncı ve 6º<br />

hücum açısı koşullarında yapılmıştır. Hesaplamaların<br />

deneysel veriler ile karşılaştırması için, kanadın<br />

kökünden itibaren kanat açıklığı yönünde %44 ve<br />

%72’lik istasyonlarda kesitler alınmış ve bu<br />

kesitlerdeki C p dağılımları Şekil 6’da sunulmuştur.<br />

Şekil 7’de Kaynak [3]’de sunulan F-16 Navier-<br />

Stokes çözümleri ile mevcut çalışmada elde edilen<br />

Euler çözümlerinin karşılaştırılması, Şekil 8’de<br />

transonik rejimlerdeki yüzey basınç dağılımı ve Şekil<br />

9’da ise temel aerodinamik karakteristiklerin deneysel<br />

veriler [4] ile karşılaştırılması ve çözümlerin<br />

yakınsama grafikleri sunulmuştur.<br />

138

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Şekil 6. Kanat üzerinde veter boyunca hesaplanan basınç katsayılarının deneysel veriler ile karşılaştırılması.<br />

Şekil 8. Uçak üzerindeki (a) Mach=1 çizgileri ve (b) sesüstü hız bölgeleri (M ∞ =0.9 , α=6˚ ve P ∞ =30090.1 Pa)<br />

iterasyon<br />

Şekil 9. (a) Kaldırma kuvveti katsayısı ve (b) sürükleme polarlarının deneysel veriler ile karşılaştırması.<br />

(c) çözümlerin yakınsama grafikleri (M ∞ =0.9 , α=2˚-12˚ ve P ∞ =30090.1 Pa)<br />

139

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Şekil 6’da sunulan C p değerleri, gerçek koşullarda akış<br />

parametrelerinin ani değişim göstermediği bölgelerde<br />

deneysel değerlere yakın hesaplanmıştır. Özellikle<br />

transonik hava akışı yapısından kaynaklanan ani<br />

kesintilerin (şokların) olduğu kanadın üst-arka<br />

bölgesinde hesaplanan değerler, deneysel verilerden<br />

bir miktar uzaklaşmıştır. Viskoz etkilerin<br />

hesaplamalara dahil edilmeyişinin etkileri kanadın<br />

hücum kenarı üst bölgesinde ve kanadın arka<br />

bölgesinde kendisini daha belirgin hale getirmiştir.<br />

Basınç sıçramasının, deneysel değerleri hesaplanan<br />

değerlere göre, firar kenarına daha yakın olması bu<br />

durumun bir örneğidir.<br />

Kaynak [3]’ün Navier-Stokes çözümü, viskoz etkilerin<br />

varlığı ile deneysel verilere Şekil 7’de gösterildiği gibi<br />

çok yakın sonuçlar üretmiştir. Bu yüzden bu<br />

çalışmada elde edilen Euler çözümlerinin<br />

karşılaştırılması için bir referans olarak<br />

düşünülmüştür. Navier-Stokes çözümünde 0.26 olan<br />

minimum basınç oranı Euler çözümünde 0.30’dur ve<br />

bu oran viskoz etkilerin dahil edilmediği bir çalışma<br />

için normal seviyededir. Kanopi, yatay ve dikey<br />

stabilize üzerindeki sıkışma-genleşme-sıkışma hareketi<br />

açıkça görülmektedir. Yatay stabilizenin üst<br />

bölgesindeki basınç değerlerinin kanadın üst yüzey<br />

bölgesinden daha fazla olduğu görülmektedir. Bunun<br />

sebebi, kanat üzerinden gelen hava akımının yatay<br />

stabilizenin hücum açısını azaltan bir etkisinin<br />

olmasıdır.<br />

Şekil 8’de yüzey üzerindeki Mach sayısının 1’e eşit<br />

olduğu çizgiler ve 1’den büyük olduğu bölgeler<br />

belirtilmiş ve sesüstü hızları, sesaltı hızlara indiren şok<br />

dalgalarının yerleri daha belirginleştirilmiştir. Kanopi,<br />

ani değişim gösteren geometrisinden dolayı, hava<br />

akışının sesüstü hızlara ulaştığı ilk bölgedir. Hava akış<br />

hızının ulaştığı maksimum değer 1.4’dür ve kanat ucu<br />

hücum kenarı bölgesinde oluşmuştur. Ayrıca, ön<br />

gövde ve kanat uzantılarının üst bölgesinde sesüstü<br />

paketler gözlemlenmiştir. Bu uzantıların aerodinamik<br />

etkisi vorteksleri kontrol ederek kaldırma kuvvetine<br />

pozitif etki sağlamaktır. Özellikle 6º hücum açısından<br />

sonra, uzantıların keskin kenarlarından dolayı oluşan<br />

güçlü vorteksler, kanadın iç bölgesinde taşıma<br />

kuvvetini artırmakta ve dış bölgesine giden hava<br />

akımını düzeltmektedir. Tespit edilen oval şekildeki<br />

sesüstü paketlerin varlığının sebebi, bu uzantıların<br />

aerodinamik etkisi olarak değerlendirilmiştir.<br />

Şekil 9’da sunulan aerodinamik katsayılar, 6º hücum<br />

açısına kadar deneysel verilere yakın seyretmiştir.<br />

Kritik hücum açısı olan bu dereceden sonra viskoz<br />

etkilerin mevcut Euler çözümlerinde olmayışının<br />

olumsuz etkileri daha belirgin gözükmektedir ve<br />

12º’de bu etkiler kaldırma kuvveti katsayısı değerinde<br />

%20’lik bir farkla kendisini göstermektedir. Bu<br />

çalışmada Euler çözüm karakteristiği olarak yalnızca<br />

ses üstü akış bölgelerinden kaynaklanan dalga<br />

sürüklemesi kuvveti hesaplanabilmiştir. Deneysel elde<br />

edilen sürükleme katsayısı bu parametreye ilave<br />

olarak yüzey sürtünmelerinin etkilerini de<br />

içermektedir. Sürükleme katsayısı polarları Şekil 9<br />

(b)’de görüldüğü gibi birbirinden farklı<br />

seyretmektedir. Van Leer’s FVS ile ikinci derece<br />

hassasiyetle yapılan çözümlerin yakınsama grafikleri<br />

Şekil 9(c)’de sunulmuştur. Çözümler 12º hücum<br />

açısına kadar 1’den 50’ye 100 adımda yükseltilen<br />

CFL değeri ile toplam 150 iterasyonda<br />

yakınsamıştır.12º için ise yakınsama, son CFL<br />

değerinin 30’a düşürülmesi ile elde edilmiştir.<br />

V. SONUÇ<br />

Gelişen bilgisayar teknolojisi özellikle hava taşıtı<br />

tasarımcıların HAD analizlerini daha etkin kullanma<br />

gereksinimini getirmiştir. Rüzgar tüneli deneylerinde<br />

kısıtlı sayıda noktadan veri toplanabilirken, bu<br />

çalışmada 1243238 hücre için çözüm yapılmıştır.<br />

Çözümlerden elde edilen sonuçlar, viskoz etkilerin<br />

göz ardı edilmesine rağmen, daha önce yapılmış olan<br />

deneysel çalışmaların sonuçları ile uygunluk<br />

göstermiş, hatta düşük hücum açılarında bazı<br />

parametrelerde aynı değerleri yakalamıştır. HAD<br />

analizleri yardımı ile hava taşıtı modifikasyonları<br />

ancak, yapılan analizlerinin doğruluğunun ispatı<br />

sonrasında gerçekleştirilebilir. Bu çalışma da, F-16<br />

uçağında kullanılan ya da kullanılabilecek harici<br />

yüklerin, uçağın aerodinamik performansına<br />

etkilerinin incelenmesi amacı ile bir ön analiz<br />

kapsamından yapılmıştır. Hesaplanan veriler<br />

kullanılarak halihazırda kullanılan 370 gal. yakıt<br />

tankının ve kullanılması muhtemel 600 gal. yakıt<br />

tankının aerodinamik etkileri incelenmiş ancak<br />

sonuçları burada sunulmamıştır.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] N. T. Frink, Assessment of an Unstructured-Grid<br />

Method for Predicting 3-D Turbulent Viscous Flows,<br />

AIAA-96-0292, January 1996.<br />

[2] CFD-FASTRAN Theory Manual Version 2002<br />

[3] Holst, Terry L., J. Flores, U. Kaynak, and N.M.<br />

Caderjian (1990). Navier-Strokes Computations About<br />

Complex Configurations Including a Complete F-16<br />

Aircraft, (ed. P. A. Henne), Volume 125, pp. 777-815<br />

[4] F-16 Aerodynamic Technical Description, General<br />

Dynamics Vol.12, F-16-060-12<br />

[5] Webb,T.S., Kent,D.R. and Webb, J.B., Correlation of<br />

F-16 Aerodynamics and Performance Predictions with<br />

Early Flight Test Results, General Dynamics.<br />

[6] Anderson, Fundamentals Of Aerodynamics, Second<br />

Edition.<br />

140

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

UÇAK KANADINDAN HARİCİ YÜK AYRILMASI<br />

H. Özgür Demir 1 Nafiz Alemdaroğlu 2<br />

e-posta: odemir@ae.metu.edu.tr e-posta: nafiz@ae.metu.edu.tr<br />

1, 2<br />

Orta Doğu Teknik <strong>Üniversitesi</strong>, <strong>Havacılık</strong> ve Uzay Müh. Bölümü, 06531, Ankara<br />

ÖZET<br />

Bu çalışmada transonik, viskositesiz, sıkıştırılabilir<br />

akış ortamında uçak kanadından bırakılan harici bir<br />

yükün izlediği yörünge CFD-Fastran ticari yazılımı<br />

kullanılarak hesaplanmıştır. Hesaplamada, üst üste<br />

binen yapısal çözüm ağı sistemi kullanılmıştır.<br />

Bırakılan harici yükün zamana bağlı yörünge eğrileri<br />

deneysel sonuçlarla karşılaştırılmış ve büyük bir uyum<br />

içinde oldukları gözlenmiştir. Harici yük üzerinde<br />

değişik kesitlerde hesaplanan yüzey basınç dağılımları<br />

deneysel verilerle karşılaştırılmıştır. Deneysel<br />

sonuçlar ile hesaplanan değerlerin büyük bir uyum<br />

içinde olması, CFD-Fastran ticari yazılımının harici<br />

yük ayrılma problemlerinin çözümü için<br />

kullanılabilirliğini fikrini desteklemektedir.<br />

I. GİRİŞ<br />

Harici bir yükün (yakıt tankı, mühimmat vb.) uçaktan<br />

ayrıldıktan sonra izleyeceği yörüngenin belirlenmesi,<br />

gerek güvenli ayrılma, gerekse hedefin en az hata ile<br />

vurulması açısından büyük önem taşımaktadır.<br />

Dolayısıyla uçakta kullanılacak bir mühimmatın<br />

sertifikasyonu için değişik koşullarda rüzgar tüneli ve<br />

uçuş testleri yapılmaktadır. Bu testlerin, uçağın çeşitli<br />

yük durumları için ayrı ayrı tekrarlanması<br />

gerektiğinden çoğu zaman istenilen sonuçlara ulaşmak<br />

çok uzun sürmektedir.<br />

Günümüz bilgisayar teknolojisi sayesinde<br />

Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) kullanılarak<br />

yapılan ayrılma analizleri önem kazanmıştır. Rüzgar<br />

tüneli testlerinde gerçekleştiril-mesi çok zor, hatta<br />

mümkün olmayan analizler, HAD ile çözülmekte ve<br />

uçuş testlerine yardımcı olmaktadır. Bu analizlere<br />

örnek olarak manevra halindeki uçaktan yük, yakıt<br />

tankı veya birden fazla mühimmatın aynı anda<br />

ayrılması durumları gösterilebilir[1].<br />

Bu çalışmada kullanılan kanat-pilon-harici yük için<br />

rüzgar tüneli deneysel sonuçları [2] birçok yazılım<br />

doğrulama ve geliştirme çalışmalarında kullanılmıştır<br />

[1,3,4]. Bu alanda yapılan diğer çalışmalar hakkında<br />

bilgiye, [5] numaralı referanstan ulaşmak mümkündür.<br />

Bu çalışmanın amacı, transonik ve viskositesiz bir akış<br />

alanında kanattan bırakılan jenerik bir harici yükün<br />

zamana bağlı yörüngesinin CFD-FASTRAN yazılım<br />

paketi ile hesaplanabilirliğini göstermektir.<br />

II. METOD<br />

Bu çalışmada, çözüm hacimlerinin birbirlerine göre<br />

hareket etmesini sağlayan üst üste binen çözüm ağı<br />

sistemi (Chimera metodu) kullanılarak harici yükün<br />

kanattan ayrılması sonrasında zamana bağlı izleyeceği<br />

yörüngesi elde edilmiştir. Bu metotda, birlikte<br />

modellenmesi zor olan kanat-pilon ve harici yük için<br />

yapısal çözüm ağları birbirinden bağımsız<br />

oluşturulmuştur. Oluşturulan çözüm ağları hesaplama<br />

aşamasında biraraya getirilerek akış çözümü<br />

gerçekleştirilir. Zamana bağlı çözümde hareket eden<br />

yükün yörüngesi, 6 serbestlik dereceli modül<br />

tarafından hesaplanmıştır.<br />

Akış Çözücüsü<br />

Akış çözücüsü olarak CFD-FASTRAN akış çözücüsü<br />

modülü, Euler denklemleri için çalıştırılmıştır.<br />

Korunum denklemlerinin tümü aşağıdaki şekilde<br />

yazılabilir [6].<br />

d QdV + ( F<br />

c<br />

− Qv<br />

g).ˆ<br />

ndS<br />

dt<br />

∫ ∫ v v<br />

V<br />

S<br />

(1)<br />

Burada;<br />

Q korunan değişken vektörünü, F c konvektif<br />

(vizkozitesiz) akıyı, v g ise hacim yüzey hızını temsil<br />

etmektedir. Daimi akış çözümlerinde v g sıfırdır.<br />

Sonlu hacimler metodunu kullanarak ayrıştırılan<br />

denklemlerde konvektif akı değerleri CFD-<br />

FASTRAN’nın akış yönlü (upwind) metodu tabanlı<br />

akı hesaplama yöntemlerinden biri olan Roe’s<br />

Approximate Riemann çözücüsü ile hesaplanmaktadır.<br />

Denklemlerde ikinci dereceden hassasiyet elde etmek<br />

için Min-Mod(1/r) sınırlayıcısı kullanılmıştır.<br />

Yörüngenin Hesaplanması<br />

Yazılım paketine gömülü olarak çalışan 6 serbestlik<br />

dereceli modül sayesinde, her zaman adımı sonunda<br />

çözücünün hesapladığı kuvvet ve moment vektörü<br />

bileşenleri (2) integre edilerek doğrusal ve açısal<br />

ivme, hız, yer değiştirme bileşenleri elde edilmektedir.<br />

Bir sonraki zaman adımında hesaplanan hız<br />

141

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

vektörünün ve yer değiştirmenin x bileşeni sırasıyla<br />

Denklem (3) ve (4)’de verilmiştir. Denklem (5), (6),<br />

ve (7)’de ise açısal momentum, hız ve hesaplanan<br />

dönme miktarı sırasıyla verilmiştir [6].<br />

v<br />

r<br />

v<br />

dv r ∂h<br />

v v<br />

F = m M = + ω ×h<br />

(2)<br />

dx ∂t<br />

Harici yük hacminin dış yüzeyindeki üst üste binen ağ<br />

(Chimera Overset) sınır koşulu taşıyan hücreler<br />

Şekil 2’ de görülmektedir.<br />

t +∆ t t ( t +∆<br />

v = v +∆t F t / m)<br />

x x x<br />

(3)<br />

t+∆ t t+∆t t<br />

δ x = ( v + v ) ∆ t/2<br />

(4)<br />

x<br />

x<br />

t+∆ t t t+∆t t t t t<br />

h = h + ( M − ω h + ω h ) ∆t<br />

x x x y z z y<br />

(5)<br />

ω<br />

= I h −I h − I h<br />

(6)<br />

t +∆ t t +∆ t t +∆ t t +∆ t<br />

x xx x xy y xz z<br />

t+∆ t t+∆t t<br />

δθ<br />

x<br />

= ( ωx + ωx)<br />

∆ t /2<br />

(7)<br />

Chimera Metodu<br />

Üst üste binen kanat ve mühimmat çözüm ağlarında,<br />

çözüm blokları arasında haberleşmeyi sağlayacak<br />

uygun hücreler (chimera sınır hücreleri), yazılım<br />

içerisindeki bir arama algoritması ile bulunmaktadır.<br />

Üst üste binen çözüm ağ sisteminde komşu hacimlerin<br />

sahip olduğu ortak hücreler delik açma (Hole cutting)<br />

yöntemi ile hesaplama sırasında çözümden çıkarılır.<br />

Şekil 1’de kanat hacminden alınan bir kesitte yük ile<br />

üst üste gelen bölgede açılan delik gösterilmektedir.<br />

Hacimler arası iç değerlendirme hatalarının en aza<br />

indirilmesinde dikkat edilecek önemli bir nokta;<br />

mühimmatın çevresinde örülen yapısal çözüm<br />

ağındaki chimera sınır hücre büyüklüklerinin, kanat<br />

çözüm ağında üst üste geleceği, sağlayıcı (donor)<br />

hücreler ile aynı büyüklükte olmalarıdır. Aksi taktirde<br />

ORPHAN adı verilen ve kendisine heberleşecek hücre<br />

bulamayan chimera sınır hücrelerinin sayısı artarak<br />

çözümün kalitesini düşürmektedir [6].<br />

Şekil2- Harici yük çözüm hacmi( perspektif görünüm)<br />

Çözüm Algoritması<br />

Çözüm sırasıyla aşağıdaki adımlardan oluşur:<br />

1) Üst üste binen çözüm ağlarında, hacimler<br />

arası bilgi alış-verişini sağlayacak Chimera<br />

sınır hücreleri bulunur ve delik delme işlemi<br />

gerçekleşir.<br />

2) Sınır koşullarının ve ilk değer bilgilerinin<br />

verilmesinden sonra zamandan bağımsız akış<br />

çözümü elde edilir. Yakınsamış çözüm<br />

sonuçları, zamana bağlı (dinamik) çözümün<br />

ilk değerleri olarak atanır.<br />

3) Her zaman adımı sonunda, duvar sınır koşulu<br />

taşıyan harici yük üzerinde hesaplanan<br />

kuvvet ve moment bileşenleri, 6 dereceli<br />

serbestlik modülüne aktarılarak yükün yeni<br />

konumu ve oryantasyonu belirlenir.<br />

4) Yeni konumuna ilerleyen harici yük ile kanat<br />

hacmi arasında iletisimi sağlayan hücreler<br />

kontrol edilerek güncellenirler ve bir sonraki<br />

zaman adımı için çözüme başlanır.<br />

5) Bu işlem, istenilen zaman adımına kadar ya<br />

da kanattan ayrılan yük istenilen konuma<br />

gelene dek 3. ve 4. adımlar arasında devam<br />

eder.<br />

III. KONFİGURASYON GEOMETRİSİ ve<br />

ÇÖZÜM AĞI<br />

Şekil 1- Kanat çözüm ağından çıkarılan hücreler<br />

Geometri<br />

Çözümde kullanılan kanat-pilon-mühimmat geometrisi<br />

Şekil 3’de verilmiştir. Sonuçları karşılaştırmak<br />

için kullanılan rüzgar tüneli modelinde mühimmata 6<br />

serbestlik dereceli hareket yeteneği sağlayan model<br />

bağlama aparatı da HAD modelinde kullanılmıştır.<br />

Kanat 64A010 kanatçık kesitine sahip, 45 derecelik<br />

süpürme açısı alan bir delta kanat modelidir.<br />

142

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

sahip bir bilgisayarda 350 saat işlemci zamanında<br />

çözülmüştür.<br />

Şekil3- Çözüm Konfigürasyonu ( perspektif görünüm)<br />

Harici yük geometrisi, NACA 0008 kanat kesitine<br />

sahip 4 adet kanatçık içerir. Kanatçıklar, 45 derecelik<br />

süpürme açılı delta kanattır. Referans [5]’de geometri<br />

ile ilgili detaylı bilgi verilmiştir.<br />

Çözüm Ağı<br />

Kanat-pilon geometrisi birden fazla yapısal çözüm<br />

hacmi (blok) kullanılarak modellenmiş ve çoklu<br />

bloklardan oluşan çözüm hacmi (multi-blok)<br />

oluşturulmuştur. Bu ağ oluşturma yönteminde, iki<br />

blok arası haberleşme bloklar arası sınırlarda ortak bir<br />

yüzeyde gerçekleşmektedir. Harici yük çözüm ağı da<br />

aynı yöntem kullanılarak oluşturulmuştur. Kanat-pilon<br />

çözüm hacmi yaklaşık 7.7x10 5 , harici yük çözüm<br />

hacmi ise 2x10 5 hücreden oluşmaktadır.<br />

Yer değiştirme ve doğrusal hız grafikleri, yükün<br />

ağırlık merkezine göre, x akış yönüne ters, y kanat<br />

dışına doğru ve z ekseni ise aşağı yönde pozitif<br />

olacak şekilde çizilmiştir. Açısal grafikler ise, yükün<br />

kanat dışına doğru yalpa (Phi) ve sapma (Psi) ve burun<br />

yukarı yunuslama hareketi pozitif olacak şekilde<br />

çizilmiştir.<br />

Şekil 4’de mühimmatın 0.45 sn’lik yörüngesi<br />

verilmiştir. Harici yük aşağıya, geriye ve kanat iç<br />

kısmına doğru hareket etmektedir. Hesaplanan<br />

değerler, deneysel sonuçlarla aynı eğilimi göstermekte<br />

olup ilerleyen zamanlarda değerler arasında<br />

farklılıklar gözlenmektedir. Bunun sebeplerinden biri,<br />

Şekil 5’de görüldüğü gibi t=0.15‘den sonra yükün<br />

açısal yöneliminin deneysel sonuçlarla farklılık<br />

göstermeye başlamasıdır. Bu açısal farklılıkların<br />

sonuçları, doğrusal hız ve kuvvet katsayısı<br />

grafiklerine de yansımıştır.<br />

-1<br />

Deneysel Veri<br />

Doğrulamada kullanılan rüzgar tüneli testi, 1990<br />

yılında Arnold Mühendislik Geliştirme Merkezi’nde<br />

(AEDC) gerçekleştirilmiştir. Testler sonucunda 0.95<br />

Mach sayısında ayrılan yüke ait yörünge verileri,<br />

kuvvet ve moment değerleri ile model üzerinde<br />

değişik zamanlarda alınan basınç katsayısı dağılımları<br />

elde edilmiştir. Ayrılmada kullanılan ejektor<br />

özellikleri, tam ölçekli harici yük parametreleri ve<br />

uçuş koşulları Tablo 1’de özetlenmiştir. [2]<br />

Yer Degistirme (m)<br />

-0.5<br />

0<br />

0.5<br />

1<br />

1.5<br />

+<br />

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +<br />

DATA - x<br />

DATA - y<br />

DATA - z<br />

FASTRAN - x<br />

FASTRAN - y<br />

FASTRAN - z<br />

Tablo 1- Harici yük ve ejektör parametreleri<br />

Çözümde Kullanılan Parametreler<br />

Ağırlık<br />

8896.4 N<br />

Ağırlık Merkezi *<br />

1.416 m<br />

1. ejektör noktası* / kuvveti 1.24 m /10675.7 N<br />

2. ejektör noktası* / kuvveti 1.75 m / 42702.9 N<br />

Ejektor uygulama mesafesi 0.1 m<br />

Ixx, Iyy, Izz (kg-m 2 ) 27.12, 488.1, 488.1<br />

Akış Mach Sayısı 0.95<br />

Kanat Hücum Açısı 0.0 derece<br />

Basınç <strong>Yüksek</strong>liği<br />

26000 ft<br />

* Uzunluklar harici yükün burun koordinatına göre x ekseni doğrultusunda<br />

verilmiştir.<br />

IV. SONUÇLAR<br />

Ayrılma Sonuçları<br />

Ayrılma öncesi başlangıç değerlerini elde etmek için<br />

aynı sınır koşullarında zamandan bağımsız çözüm elde<br />

edilmiştir. Mach sayısı çözümde 0.95 alınmıştır.<br />

Zamana bağlı çözümde zaman adımı olarak 0.00005<br />

kullanılmıştır. 8000 zaman adımı P4 2Ghz işlemciye<br />

Açi (derece)<br />

2<br />

0 0.1 0.2 0.3 0.4<br />

20<br />

18<br />

16<br />

14<br />

12<br />

10<br />

8<br />

6<br />

4<br />

2<br />

Zaman(s)<br />

Şekil 4 Yörünge - zaman grafiği<br />

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +<br />

0<br />

+ +<br />

+<br />

-2<br />

+<br />

DATA - Phi ( + disa dogru yalpalama )<br />

+<br />

+<br />

DATA - Psi ( + disa dogru sapma )<br />

-4<br />

+<br />

+ DATA - Theta ( + burun yukari yunuslama )<br />

+<br />

FASTRAN- Phi<br />

+<br />

-6<br />

FASTRAN- Psi<br />

+<br />

FASTRAN- Theta<br />

-8<br />

-10<br />

0 0.1 0.2 0.3 0.4<br />

Zaman (s)<br />

Şekil 5 Açısal yönelim - zaman grafiği<br />

143

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

2<br />

Şekil 6’da, açısal hızın zamanla değişimi grafiği<br />

verilmiştir. Ejektör kuvvetinin t=0.06’ıncı saniyeye<br />

kadar olan etkisi yunuslama hızındaki ani değişim ile<br />

açıkça görülmektedir. Şekil 7’de yine ejektörlerin<br />

düşey hıza (w) olan etkisi ilk 0.06 sn’lik kısımda<br />

görülmektedir. Viskositenin hesaplara katılmamış<br />

olması, yatay ve yanal hızlardaki farklılıkların başlıca<br />

sebeplerinden biridir.<br />

70<br />

60<br />

50<br />

Kuvvet Katsayisi<br />

1.5<br />

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +<br />

1<br />

+ +<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

0.5<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

0<br />

+<br />

+<br />

DATA Cx<br />

+<br />

DATA Cy<br />

+ DATA Cz<br />

-0.5<br />

FASTRAN- Cx<br />

FASTRAN- Cy<br />

FASTRAN- Cz<br />

Acisal Hiz (derece/s)<br />

40<br />

30<br />

20<br />

10<br />

0 +<br />

-10<br />

-20<br />

-30<br />

-40<br />

-50<br />

-60<br />

-70<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+ + +<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

DATA - P (yalpa)<br />

DATA - R (sapma)<br />

DATA - Q (yunuslama)<br />

FASTRAN -Yalpa<br />

FASTRAN - Sapma<br />

FASTRAN - Yunuslama<br />

Zaman (s)<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+ + + + +<br />

-80<br />

0 0.1 0.2 0.3 0.4<br />

Şekil 6 Açısal hız - zaman grafiği<br />

-1<br />

0 0.1 0.2 0.3 0.4<br />

Zaman (s)<br />

Şekil 8 Kuvvet katsayısı - zaman grafiği<br />

Şekil 9 ve Şekil 10, t=0 anında harici yük üzerindeki<br />

basınç katsayısı dağılımını göstermektedir. Phi açısı,<br />

yük ve pilon merkezlerini birleştiren düşey düzleme<br />

göre yüke akış yönünde bakıldığında saat yönünde<br />

pozitif seçilmiştir. Beş derecelik kesit, pilon ile yük<br />

arasında kalan boşlukta yer almaktadır.<br />

-1.2<br />

-1<br />

Hiz (m/s)<br />

7<br />

6<br />

5<br />

4<br />

3<br />

2<br />

1<br />

0 +<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

DATA u<br />

DATA v<br />

+ DATA w<br />

FASTRAN - u<br />

FASTRAN - v<br />

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +<br />

FASTRAN - w<br />

+<br />

Basinc Katsayisi (C p<br />

)<br />

-0.8<br />

-0.6<br />

-0.4<br />

-0.2<br />

0<br />

0.2<br />

0.4<br />

0.6<br />

0.8<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+ +<br />

+ + + +<br />

+ + + + + + +<br />

+<br />

+ + + + + +<br />

+<br />

+<br />

+ +<br />

t=0<br />

DATA - Phi = 5 derece<br />

DATA - Phi= 185 derece<br />

FASTRAN - Phi= 5 derece<br />

FASTRAN - Phi= 185 derece<br />

-1<br />

-2<br />

-3<br />

0 0.1 0.2 0.3 0.4<br />

Zaman (s)<br />

Şekil 7 Doğrusal hız - zaman grafiği<br />

Aerodinamik kuvvet katsayıları olan Cx akış yönünde,<br />

Cy kanat dışına doğru, Cz ise yukarı yönde pozitif<br />

olarak alınmıştır. Şekil 8’de düşey ve yanal kuvvet<br />

katsayılarında 0.18’inci saniyeden sonra deneysel<br />

sonuçlarla farklılıklar gözlenmektedir. Yatay kuvvet<br />

katsayısındaki farklılığın bir sebebi akış çözümünde<br />

viskos etkilerin bulunmamasıdır. Diğer bir sebep ise<br />

deneysel sonuçlarda yörünge hesabına katılmayan<br />

model bağlama aparatından kaynaklanan taban<br />

sürükleme kuvvetidir. Bu durum göz önünde<br />

bulundurularak, yörünge hesaplamalarında harici yüke<br />

etki etmesi beklenen kuvvet, pozitif x ekseni yönünde<br />

noktasal olarak çözüme katılmıştır.<br />

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1<br />

X/L(m)<br />

Şekil 9 Yük üzerindeki basınç katsayısı , Phi=5 o , 185 o<br />

Basinc Katsayisi (C p<br />

)<br />

-1.2<br />

-1<br />

-0.8<br />

-0.6<br />

-0.4<br />

-0.2<br />

0<br />

0.2<br />

0.4<br />

0.6<br />

0.8<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+<br />

+ + + + + + + + + + + + + +<br />

+ + + +<br />

+<br />

+<br />

t=0<br />

X/L(m)<br />

+<br />

+ +<br />

DATA - Phi= 95 derece<br />

DATA - Phi= 275 derece<br />

FASTRAN - Phi = 95 derece<br />

FASTRAN - Phi = 275 derece<br />

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1<br />

Şekil 10 Yük üzerindeki basınç katsayısı ,Phi=95 o , 275 o<br />

144

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Grafikte görüldüğü gibi t=0 anında pilon ile yük<br />

arasında kuvvetli bir etkileşim bulunmaktadır.<br />

X/L=0.25 civarındaki sıkışma, deneysel verilerle<br />

uyumludur. Ancak, daha sonraki genleşmenin eğilimi<br />

ve maksimum genleşme miktarı hesaplarda<br />

görülmemektedir. 185 derecelik kesitte ise hesaplanan<br />

sonuçlar ile deneysel veriler aynı doğrultudadır. Her<br />

iki şok da hesaplamalarda görülmektedir. Şekil 10’da<br />

görülen 95 ve 275 derecelik kesitler de rüzgar tüneli<br />

test sonuçlarıyla uyum içindedir.<br />

Şekil 11’de kanattan ayrılan harici yükün izlediği<br />

yörünge çeşitli zamanlar için önden görülmektedir.<br />

t= 0.01 s t= 0.103 s<br />

t= 0.157 s t= 0.219 s<br />

t= 0.268 s t=0.343 s<br />

Şekil 11 Ayrılmanın önden görünüşü<br />

V. DEĞERLENDİRMELER<br />

Bu çalışmada, uçak kanadından harici yük ayrılısı<br />

probleminin HAD ile çözümlenmesi verilmektedir.<br />

Harici yükün izlediği yörünge, deneysel verilerle aynı<br />

eğilimi göstermektedir. Aynı durum açısal konum ve<br />

hız grafikleri için de geçerlidir. Doğrusal hız ve<br />

kuvvet grafiklerinde ise deneysel verilerden sapmalar<br />

görülmüştür. Bunun sebeplerinden biri, akışın<br />

viskositesiz modellenmis olmasıdır. Bir diğer sebep<br />

ise kuvvet ölçümlerinde kullanılan model bağlama<br />

aparatının basınç ölçümlerinde kullanılandan çapca<br />

daha küçük olmasıdır. Hesaplamalarda modellenen<br />

aparat, basınç ölçümlerinde kullanılan aparattır.<br />

Hesaplanan taban sürükleme kuvvetinde gözlenen<br />

farklılık, kuvvet katsayısının x bileşenini<br />

etkilemektedir. Yörünge hesaplamalarında bu fark göz<br />

önünde bulundurulmuş ve sonuçları en az etkilemesi<br />

sağlanmıştır. Hataların bir diğer sebebi ise deneyde<br />

kullanılan ejektör kuvvetlerinin doğru olarak zamana<br />

bağlı modellenememesidir. Ayrıca deney verisinin<br />

“yarı daimi çözüme” dayalı olması [2], zamana bağlı<br />

çözümle farklılıklar göstermesine sebep olmuştur.<br />

Harici yük üzerinde 4 değisik açıda alınan kesitlerde<br />

bulunan basınç katsayısı deneysel sonuçlarla<br />

karşılaştırılmıştır. Pilon ile yük arasında kalan<br />

bölgedeki basınç katsayısı dağılımlarında farklılıklar<br />

görülmüştür. Diğer kesitlerdeki değerlerin deneysel<br />

sonuçlara uygunluğu göz önüne alındığında, pilon ile<br />

yük arasında kalan bölgenin yeterli çözüm hücresine<br />

sahip olmadığı sonucuna varılmıştır. Çözüm ağındaki<br />

iyileştirmelerin gerçekleştirilmesinin ardından, sonuca<br />

etkileri daha sonraki çalışmalarda incelenecektir.<br />

Kanattan ayrılan yükün izlediği yörünge, hesaplanan<br />

kuvvet değerlerinde hatalar olmasına karşın deneysel<br />

verilerle doğrulanmıştır. Bu durum, mühimmatın<br />

yörüngesinin belirlemesinde ataletsel özelliklerinin,<br />

aerodinamik kuvvetlere göre baskın olduğunu<br />

göstermektedir.<br />

Alınan sonuçların transonik akışda elde edildiği göz<br />

önüne alındığında, CFD-Fastran yazılımın bu ve<br />

benzeri ayrılma problemlerinde kullanılabilirliğini<br />

doğrulanmıştır.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] Lijewski ,Lawrence E., and Norman, E. Suhs.,<br />

Time-Accurate Computational Fluid Dynamics<br />

Approach to Transonic Store Separation<br />

Trajectory Prediction, Journal of Aircraft, Vol.<br />

31, No.4, July-Aug.1994<br />

[2] Fox., John H., Generic Wing, Pylon, and Moving<br />

Finned Store, Verification and Validation Data<br />

for Computational Unsteady Aerodynamics,<br />

RTO-TR-26, October 2000, St.Joseph<br />

Ottawa/Hill, Canada j8X1C6<br />

[3] Prewitt, Nathan C., Belk, Davy M., and Maple,<br />

Raymond C., Multiple-Body Trajectory<br />

Calculations Using the Beggar Code, Journal of<br />

Aircraft, Vol. 36, No.5, September-October 1999<br />

[4] Park, Minwoo., and Lee, Seungsoo., Cho, Kum<br />

Won., and Kwon., Jang Hyuk., New Fuly<br />

Automated Procedure for the Prediction of Store<br />

Trajectory, Journal of Aircraft, Vol. 37, No.6,<br />

November-December 2000<br />

[5] Cenko, Alex., Experience in the use of<br />

computational aerodynamics to predict store<br />

release characteristics, Progress in Aerospace<br />

Sciences 37 (2001) 477-495<br />

[6] CFD-FASTRAN Theory Manual, Verison 2002<br />

145

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

KARINCA SİSTEMİ ALGORİTMASI KULLANILARAK<br />

HABERLEŞME AĞLARINDA MESAJ YÖNLENDİRME<br />

Nurhan KARABOĞA 1<br />

e-posta: nurhan_k@erciyes.edu.tr<br />

Seher MAMUR<br />

e-posta: sehermamur@yahoo.com<br />

1<br />

<strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong>, Mühendislik Fakültesi, Elektronik Müh. Bölümü, 38039, Kayseri<br />

ÖZET<br />

Karınca kolonilerinde yiyecek temin etme işlemini<br />

gerçekleştiren bireyler, basit bir şekilde çalışarak<br />

birbirlerine etki etmektedirler. Bu bireylerin<br />

davranışlarından esinlenilerek haberleşme ağlarında<br />

kontrol ve yönetim problemlerine çözüm<br />

getirilebilmektedir. Bireyler topluluğu, ya da karınca<br />

kolonisi, sadece bölgesel bilgiyi kullanmakta ve<br />

ortamdan etkilenen birey haberleşmesi ile dağılmış<br />

kontrolün bir biçimini sergilemektedirler. <strong>Havacılık</strong><br />

alanında aviyonik sistemlerin, seyrüsefer<br />

sistemlerinin, haberleşmesi amacına yönelik olarak<br />

yapay zeka tekniklerine dayalı algoritmalar<br />

kullanılabilir. Bu çalışmada, haberleşme ağlarında<br />

mesaj yönlendirme (routing) probleminin çözümü için<br />

yapay zeka tekniklerinden Karınca Kolonisi’ ne dayalı<br />

Karınca Sistemi Algoritmasının uygulaması<br />

gerçekleştirilmiştir.<br />

I. GİRİŞ<br />

Dağılmış sistem optimizasyonu için böcek zekasına<br />

dayalı olarak geliştirilen metodlar kullanılmaktadır.<br />

Haberleşme ağlarında mesaj yönlendirme amacı için<br />

geliştirilmiş olan metod daha çok karıncalarla ilgilidir.<br />

Bu karıncalar “feromon” (pheromone) adı verilen<br />

kimyasal bir madde aracılığı ile kendi aralarındaki<br />

basit bir etkileşimi kullanarak yiyecek kaynaklarına<br />

olan en kısa yolu bulma kabiliyetine sahiptirler.<br />

Haberleşme ağlarının kontrolü için karınca<br />

davranışının başarılı adaptasyonları ortaya konmuştur,<br />

bunlardan en göze çarpanı ANTNET (ANT<br />

NETwork) [1] ve Karınca Sistemi (Ant System)’dir.<br />

Karıncaların davranışlarının temel alındığı<br />

algoritmalar, ilk olarak Marco Dorigo [2] tarafından<br />

ortaya atılmıştır. Karınca tabanlı algoritmalarda temel<br />

fikir, basit iletişim mekanizmalarını kullanan yapay<br />

zekalı bireylerin, birçok karmaşık problem için<br />

çözümler üretebilmesidir.<br />

Haberleşme ağlarındaki gibi dağılmış sistemleri, tek<br />

merkezi kontrol birimi ile kontrol etmek birçok<br />

dezavantaja sahiptir. Tek kontrol sistemi olması<br />

durumunda, bütün ağ bölümlerinden merkezlenmiş<br />

kontrol noktasına verinin gönderilmesi zorunlu<br />

kılındığından, kontrol birimi ile ağ arasında büyük<br />

miktarda bilgi haberleşmektedir. Ağın boyutları<br />

büyüdükçe merkez noktaya iletilmesi ve işlenmesi<br />

gereken bilginin miktarı da hızlı bir şekilde arttığından<br />

dolayı bu sistemlerin iyi şekilde ayarlanması<br />

zorlaşmaktadır. Böyle sistemler genellikle zaman<br />

gecikmeli veriler ile ilgilenmek zorundadırlar. Çoklu<br />

küresel (global) yapının kurulduğu durumlarda böyle<br />

bir yapının eş zamanlama problemi kararsızlığa ve ağ<br />

kaynaklarının aşırı kullanımına yol açabilmektedir. Ağ<br />

içindeki kaynaklara talebi azaltan, statik yapıya dayalı<br />

tasarım düşüncesini başaran, merkezlenmiş bir kontrol<br />

biriminin optimal tasarımı oldukça zordur.<br />

Merkezlenmemiş kontrol mekanizmaları yani karınca<br />

kolonisi mekanizması bahsedilen problemlerden<br />

etkilenmemekte ve ağ kaynaklarının verimli<br />

olarak kullanımı için bölgesel bilgiden etkin bir<br />

şekilde faydalanmaktadır [3].<br />

Mesaj yönlendirme probleminde kullanılan karınca<br />

sistemi algoritması, tasarlanmış ilgili bir grafik<br />

üzerinde bulunan küresel en kısa yolu bulmak için<br />

suni bireylerin hareketine dayanmaktadır. Haberleşme<br />

ağları, anahtarlama noktalarının ve köprülerin fiziksel<br />

hatlar olarak tanımlandığı ağırlıklandırılmış bir grafik<br />

yapısındadır [4].<br />

Bu çalışmanın ikinci bölümünde haberleşme ağlarında<br />

mesaj yönlendirme hakkında bilgiler verilmektedir.<br />

Üçüncü bölümünde Karınca Koloni Optimizasyonu<br />

(KKO) ile ilgili temel prensipler verilmektedir.<br />

Dördüncü bölümde Karınca Sistemi Algoritmasının<br />

paket anahtarlamalı hatlarda kullanımı anlatılarak elde<br />

edilen sonuçlar tartışılmıştır.<br />

II. HABERLEŞME AĞLARINDA MESAJ<br />

YÖNLENDİRME<br />

Haberleşme ağlarında mesaj yönlendirme problemi, ağ<br />

performans ölçümlerinin, ağ tipinin ve sağlanan<br />

servislerin fonksiyonlarının en iyi (maksimize)<br />

edilebilmesi amacına yönelik veri trafiğini yöneltmek<br />

için ‘yönlendirme tablolarının’ oluşturulması ve<br />

kullanılması olarak tarif edilmektedir.<br />

146

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Mesaj yönlendirme işleminde bir dizi ara anahtarlama<br />

istasyonları ya da noktaları boyunca bir kaynaktan bir<br />

hedefe doğru çağrıların iletilmesine müsaade<br />

edilmektedir. Bir ağdaki bütün noktalar birbirleri ile<br />

doğrudan bağlantılı değillerdir. Bir ağın tamamiyle<br />

bağlantılı olmasının maliyeti birkaç noktanın<br />

bağlantılı olmasından çok daha fazladır. Mesaj<br />

yönlendirme işleminde, hangi kullanıcı trafiğinin<br />

hangi ağ kaynaklarından geçirileceği belirlenmektedir.<br />

Bir mesajın alacağı yol mümkün olduğunca kısa<br />

olmalıdır. Bunu sağlamak için ağdaki herhangi iki<br />

noktayı mümkün olan en kısa yolla birleştiren sabit<br />

yönlendirme tablolarının tasarlanması önemli<br />

olmaktadır. Dolayısıyla ağ topolojisi belirlendiği<br />

zaman, yönlendirme tablolarının tasarlanması<br />

çözülmesi gereken bir optimizasyon problemidir.<br />

Fakat trafik durumu sürekli olarak değişebilmekte ve<br />

ağın yapısı da kendi kendine (anahtarlama istasyonları<br />

veya bağlantılar bozulabilir) düzensiz değişimler<br />

gösterebilmektedir. Prensipte verilen bir noktadan<br />

diğer bir noktaya, bir mesajın gidebileceği mümkün<br />

olan birçok yol olduğu için, bölgesel tıkanmaların<br />

üstesinden gelecek adaptif yönlendirme algoritmaları<br />

kullanmak gerekmektedir. Böylece çağrılar daha az<br />

trafik yoğunluğu olan ya da boş kapasitesi olan<br />

noktalara yönlendirilebilir. Eğer bir nokta hedef haline<br />

gelirse ya da çok fazla sayıda çağrı ortaya çıkarsa,<br />

yönlendirme işlemi önemli olmaktadır [5].<br />

A. Paket Anahtarlamalı Haberleşme Ağları<br />

Paket anahtarlama, LAN (Local Area Network) veya<br />

WAN (Wide Area Network) ağ uygulamalarında en<br />

yoğun olarak kullanılan anahtarlama yöntemidir.<br />

Paket anahtarlama işlemi WAN ağlarda paket<br />

yönlendirme, LAN tarafında ise sistemler arasında<br />

paket aktarımı olarak bilinmektedir.<br />

Paket anahtarlamalı ağ içinde bulunan bir bilgisayar<br />

karşı bilgisayara veri göndermek istediğinde, o veriyi<br />

belirli uzunlukta parçalara ayırır ve her parçanın<br />

önüne alıcı ve gönderici adreslerini koyarak (kontrol<br />

amaçlı birkaç bilgi daha koyar) ağa, bağlı olduğu ağ<br />

arayüzü üzerinden çıkarır. Paketler, alıcısına gidene<br />

kadar birçok noktadan geçer; ve öyle ki, aynı verinin<br />

farklı parçalarını içeren paketler alıcısına farklı<br />

düğümler üzerinden geçerek ulaşabilir. Bu arada,<br />

gönderen tarafından yola daha sonra çıkarılan bir<br />

paket alıcıya kendisinden önce yola çıkmış<br />

paketlerden daha önce ulaşabilir. Parçalanıp paketler<br />

içine konulan veri, alıcı tarafta doğru olarak yeniden<br />

elde edilmelidir; bunun için paketler gönderildiği<br />

sırada birleştirilmeli ve gerçek veri elde edilmelidir.<br />

Bu nedenle bir paket kendisinden öncekiler gelmeden<br />

alıcıya ulaşırsa, cihazın ara belleğinde (buffer)<br />

tutularak kendisinden öncekiler gelmesi için bekletilir.<br />

Paket anahtarlamalı yöntemde tek bir hat birden çok<br />

uygulama veya kullanıcı tarafından kullanılabilir; aynı<br />

veriye ait olsa bile paketler birbirinden bağımsız<br />

olarak yola çıkar ve yolu boş bulduğu zaman ilerler.<br />

Bu yapı, birçok kullanıcısı olan LAN’ ların birbirine<br />

bağlanması için iyi bir çözümdür. Hattın sunduğu<br />

kapasite o an için bir başka uygulamaya ait paket<br />

iletilmiyorsa herhangi bir kullanıcı veya uygulama<br />

tarafından kullanılabilir.<br />

Paket anahtarlamalı LAN uygulamaları çok yaygındır;<br />

IP (Internet), IPX (Novell NetWare) gibi protokoller<br />

paket anahtarlamaya dayanır ve paketler aynı ağ<br />

içinde yönlendirme yapılması gerekmeden alıcısına<br />

ulaşır; paketler WAN düğümler üzerinden geçeceği<br />

zaman yönlendirme yapılır. Bu amaçla yönlendirme<br />

noktalarında yönlendirici (router) olarak adlandırılan<br />

ve OSI başvuru modelinin ilk üç katmanının<br />

işlevlerine sahip aktif ağ cihazları kullanılır.<br />

Paket anahtarlama yöntemi düşük maliyetli esnek bir<br />

bağlantı sağlar ve ağa bağlı her uç bilgisayar, ağ<br />

üzerindeki diğer uç bilgisayar ile iletişimde<br />

bulunabilir. İletişimde bulunacak sistemler, paket<br />

anahtarlamalı ağ üzerinden karşılıklı oturum (session)<br />

kurabilirler ve ağa bağlanma hızları farklı dahi olsa<br />

karşılıklı çalışma içinde bulunabilirler. Paketler, uç<br />

sistemlerin sahip olduğu bağlantının band genişliği ve<br />

hızı oranında ilerlerler [6].<br />

III. KARINCA KOLONİSİ OPTİMİZASYONU<br />

Gerçek karıncalar, kör olmalarına rağmen<br />

yuvalarından yiyeceğe giden en kısa yolu<br />

bulabilmektedirler. KKO’ da gerçek karıncaların bir<br />

takım özellikleri aynen kullanılarak ve bazı yeni<br />

özellikler eklenerek oluşturulan suni karıncalar,<br />

gerçek problemlerin çözümünde kullanılabilir hale<br />

getirilmiştir.<br />

Karıncalar, yuvalarından bir yiyecek kaynağına giden<br />

en kısa yolu, bulma yeteneğine sahiptirler. Ayrıca,<br />

çevrelerindeki değişikliklere çok iyi uyum<br />

sağlayabilmektedirler. Yiyecek kaynağına giden yolda<br />

herhangi bir problem meydana gelmesi (bir engelin<br />

ortaya çıkması gibi) ve yolun kullanılamaz olması<br />

durumunda, yeniden en kısa yolu bulurlar. Şekil 1,<br />

karıncaların yuvalarından doğrusal bir yol boyunca<br />

yiyeceğe gidişlerini göstermektedir [7].<br />

Yuva<br />

Şekil 1. Karıncaların izlediği yol<br />

Yiyecek<br />

Karıncaların bu yolu bulmak için kullandıkları araç<br />

feromondur. Feromon, bazı böceklerin kendi<br />

147

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

cinslerinden diğer böcekleri etkilemek için<br />

kullandıkları bir tür kimyasal salgıdır. Karıncalar<br />

ilerlerken, belirli bir miktar feromon depo ederler ve<br />

olasılığa dayanan bir yöntemle feromonun daha çok<br />

olduğu yolu az feromon içeren yola tercih ederler.<br />

Depo ettikleri feromonları, yiyecek kaynağına<br />

giderken seçtikleri yola bırakarak, kendilerinden<br />

sonraki karıncalara yol seçiminde yardımcı olurlar.<br />

Böylece yiyecek kaynağına giden en kısa yolu<br />

bulabilmektedirler.<br />

Gerçekte, yiyecek kaynağına giden yolda herhangi bir<br />

engel meydana geldiğinde, bu engelin hemen<br />

önündeki karınca devam edemez ve yeni gidiş yönü<br />

için bir tercih yapmak zorunda kalır. Eğer karınca sağ<br />

ve sol yönlerinden bir tanesini seçebiliyorsa, bu<br />

yönlerin seçilme olasılıkları eşittir. Şekil 2’ de<br />

gösterildiği gibi karınca yaptığı seçime göre yoluna<br />

devam eder ve yiyeceğe ulaşır.<br />

Yuva<br />

Engel<br />

Yiyecek<br />

Şekil 2. Engelle karşılaşan karıncaların seçimi<br />

Burada karıncalar seçtikleri yolun yiyecek kaynağına<br />

giden en kısa yol olmaması durumunda, rotalarını<br />

dolayısıyla koloni rotasını da çok hızlı bir şekilde<br />

yeniden yapılandırmaktadırlar.<br />

Yuva<br />

Engel<br />

Yiyecek<br />

Şekil 3. Karıncaların en kısa yolu bulmaları<br />

Sonradan gelen karıncaların, yeni en kısa yolu<br />

seçmelerinde feromon etkisinin oluşabilmesi için,<br />

karınca ile yol üzerindeki engel arasındaki etkileşim<br />

çok hızlı bir şekilde gerçekleşmelidir. Her karıncanın,<br />

ortalama aynı hızda hareket ettiğini ve aynı miktarda<br />

feromon bıraktığını göz önüne alacak olursak,<br />

karıncanın engeli fark edip en kısa yolu seçmesi,<br />

normal süreçten biraz daha uzun sürebilir. Fakat,<br />

sonuçta sonradan gelen karıncaların yol seçimi toplam<br />

olarak yiyecek kaynağına giden süreci kısaltmaktadır<br />

[8].<br />

A. Karınca Sistemi<br />

Karınca sistemi (Ant System, KS) ilk KKO<br />

algoritmasıdır (1991). KS’de suni karıncalar problem<br />

grafiğinde bir düğüm noktasından başka bir düğüm<br />

noktasına hareket ederek problemin çözümlerini<br />

(turlarını) oluştururlar. Algoritma t max tane iterasyon<br />

yapar (ileride bu t ile gösterilecektir). Her iterasyon<br />

esnasında m tane karınca olasılık karar (bölge geçişi)<br />

kurallarının uygulandığı n adet adım yaparak bir tur<br />

oluşturur. Pratikte karınca i düğüm noktasında iken<br />

gitmek için j düğüm noktasını seçer ve (i,j) köprüsü<br />

tura eklenir.<br />

Feromon yollarının güncellenme şekillerindeki<br />

farklılıklara dayanılarak üç KS algoritması<br />

tanımlanmıştır. Bu algoritmalar karınca-yoğunluğu<br />

(ant-density), karınca-miktarı (ant-quantity) ve<br />

karınca-döngüsü (ant-cycle) olarak adlandırılır [9].<br />

Karıncalar ilk ikisinde feromon maddesini çözümü<br />

oluştururken, üçüncüsünde ise turun tamamını<br />

oluşturduktan sonra bırakırlar. Sabit nokta<br />

(benchmark) problemi üzerine yapılan çalışmalar<br />

karınca-döngüsü’ nün performansının diğer<br />

ikisininkinden daha iyi olduğunu göstermiştir [10].<br />

KS’ de karıncalar turlarını yaptıktan sonra her karınca,<br />

geçtiği hatları sonraki karıncalar için daha çekici hale<br />

getirmek için geçtiği hatlarla ilgili olan feromon<br />

maddesi değişkenlerine feromonlarını bırakır.<br />

Problem çözümü sırasında karıncaların kazandıkları<br />

tecrübeyi yansıtmak için aynı esnada feromon izi<br />

bilgileri değiştirilir. Karıncalar ürettikleri çözümlerin<br />

kalitesi ile orantılı feromon miktarı bırakırlar. Bir<br />

karınca ne kadar kısa bir tur meydana getirirse, bu turu<br />

oluşturmak için kullandığı hatlara bıraktığı feromon<br />

miktarı da o kadar büyük olur. Bu, iyi çözümlere<br />

doğru araştırmanın yönlendirilmesine yardımcı olur.<br />

Feromon buharlaşmasının ana rolü durgunluktan<br />

kaçınmaktır. Durgunluk, bütün karıncaların aynı turu<br />

yaptığı durumdur.<br />

Tabu listesi olarak adlandırılan her karıncanın hafızası<br />

ziyaret edilmiş düğüm noktalarını depolar. Her k<br />

karıncası için bu hafıza i düğüm noktasında bulunan o<br />

karıncanın ziyaret etmek zorunda olduğu düğüm<br />

noktalarının grubunu tayin etmek için kullanılır.<br />

Böylece hafızadan yararlanmak suretiyle bir k<br />

karıncası kesin bir durum uzayı grafiği ile mümkün<br />

olabilen sonuçları üretir. Ayrıca hafıza karıncanın<br />

uğradığı hatlara geciktirilmiş olan feromonu bırakması<br />

için aynı yola tekrar dönebilmesini sağlar.<br />

i düğüm noktasının karınca-karar tablosu A i =<br />

[a ijd (t)]|N i | bölgesel feromon izi değerleri ile bölgesel<br />

sezgisel değerlerinin birleşimi ile bulunur. Şöyleki;<br />

aij<br />

( t ) =<br />

τ<br />

∑<br />

l∈Ni<br />

α<br />

ij ( t )<br />

τ<br />

η<br />

α<br />

il ( t )<br />

β<br />

ij<br />

η<br />

β<br />

il<br />

∀j<br />

∈ Ni<br />

(1)<br />

148

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

burada τ ij (t), t anında (i,j) hattı üzerindeki feromon<br />

maddesinin miktarıdır. η ij = 1/d ij , i düğüm<br />

noktasından j düğüm noktasına olan hareketin<br />

sezgisel değeri. N i ,i düğüm noktasının komşularının<br />

grubudur. α ve β ise feromon maddesi ve sezgisel<br />

değer ağırlıklarını kontrol eden parametrelerdir. k<br />

karıncasının t’inci algoritma tekrarlamasında turunu<br />

oluştururken i düğüm noktasından j düğüm noktasına<br />

gitmeyi seçmesinin olasılığı,<br />

aij<br />

( t )<br />

k<br />

P ij ( t ) =<br />

(2)<br />

∑ ail<br />

( t )<br />

k<br />

l∈N i<br />

dir. Burada N k i ⊆ N i k karıncasının henüz gitmediği i<br />

düğüm noktasının komşuluğunda bulunan düğüm<br />

k<br />

noktalarının grubudur. N i içindeki düğüm noktaları N i<br />

grubu içinden özel M k karınca hafızası kullanılarak<br />

seçilir.<br />

Eğer α=0 ise en yakın düğüm noktalarının seçilmesi<br />

daha muhtemeldir. Diğer yandan eğer β=0 ise<br />

feromon amplifikasyonu çalışır. Bu metod durgunluk<br />

durumunun hızlı bir şekilde ortaya çıkmasına yol açar.<br />

Bu yüzden sezgisel değer ve feromon yoğunluğu<br />

arasındaki alış-veriş gereklidir.<br />

Karıncaların tamamı turlarını tamamladıktan sonra<br />

bütün hatlardaki feromon buharlaşması başlar ve sonra<br />

her k karıncası kullanmış olduğu her hatta ∆τ ij k (t)<br />

feromon miktarını bırakır.<br />

⎪⎧<br />

k<br />

k<br />

k 1 / L ( t )<br />

,( i, j ) ∈T<br />

( t )<br />

∆ τ ij ( t ) = ⎨<br />

(3)<br />

k<br />

⎪⎩ 0<br />

,( i, j ) ∉T<br />

( t )<br />

Burada T k ( t ), t. tekrarlamada k karıncası tarafından<br />

yapılan turdur ve L k ( t ), bunun uzunluğudur. Şunu<br />

vurgulamak gerekir ki simetrik problemlerin hatları<br />

çift yönlü olarak farz edilir yani aslında aynı hatlar<br />

olan (i,j) ve (j,i) daima aynı zamanda güncellenir.<br />

Hatların farklı olduğu ve (i,j) , (j,i) hatları üzerindeki<br />

feromon maddesi seviyesi farklı olan asimetrik<br />

problemlerde durum farklıdır. Bu durumda, i<br />

noktasından j noktasına karınca hareket ettiği zaman<br />

sadece (i,j) hattı güncellenir.<br />

τ t ) ← ( 1 − ρ ) τ ( t ) + ∆τ<br />

( t )<br />

(4)<br />

ij ( ij ij<br />

m<br />

1<br />

burada ∆ τ ij ( t ) = ∑ k = ∆τ<br />

ij ( t ) , m her iterasyondaki<br />

karıncaların sayısı ve ρ∈(0,1] ise feromon izi<br />

zayıflama katsayısıdır [11].<br />

IV. KARINCA SİSTEMİNİN PAKET<br />

ANAHTARLAMALI AĞLARDA KULLANIMI<br />

Bu çalışmada Karınca Sistemi paket anahtarlamalı<br />

haberleşme ağlarında mesaj yönlendirme problemine<br />

uygulanmıştır. Dolayısıyla parçalanmış mesaj<br />

paketlerinin sırasıyla en kısa yolu kullanarak alıcısına<br />

ulaşması amaçlanmıştır. Sisteme verilen ilk paket<br />

Karınca Sistemi Algoritması tarafından bulunan en<br />

kısa yolu, ikinci paket ikinci kısa yolu, diğer<br />

paketlerde diğer kısa yolları kullanırlar. Fakat<br />

herhangi bir paket gönderimi sırasında daha önce<br />

gönderilen paket alıcısına ulaşır ve kullandığı yol<br />

boşalırsa yeni paket bu boşalan yoldan gönderilir. Bu<br />

yüzden alıcıya ulaşan paketlerin sırası değişebilir<br />

bunun üstesinden gelebilmek için paketlere sıra<br />

numarası vermek gereklidir.<br />

MATLAB ortamında yapılan benzetimlerde, karınca<br />

sisteminin haberleşme ağlarında mesaj yönlendirme<br />

problemine ilişkin deneyler 20-40-60-100 düğüm<br />

noktaları için yapılmış ve her bir deneyde düğüm<br />

noktaları rasgele olarak üretilmiştir. Deneyler<br />

sonucunda programın başarımının en iyi olduğu α, β<br />

ve ρ parametrelerinin değerleri Tablo 1’ de verilmiştir.<br />

Tablo 1. Optimum parametre değerleri<br />

α β ρ<br />

k<br />

1 5 0.5<br />

Şekil 4’ te 20 düğüm noktası için karınca sistemi<br />

yardımıyla bulunan en kısa yol görülmektedir. Bu<br />

çalışmada her bir noktanın komşuluğu en fazla 4 nokta<br />

olarak alınmıştır.<br />

Denklem (3)’de görüldüğü gibi ∆τ ij k (t) değeri<br />

karıncanın işini nasıl iyi bir şekilde yerine getirdiğine<br />

bağlıdır. Yani yapılan tur ne kadar kısa olursa<br />

bırakılan feromon miktarı o kadar çok olur.<br />

Pratikte, karıncalar tarafından yeni feromon ilavesi ve<br />

feromon buharlaşması bütün kollara uygulanan<br />

aşağıdaki kuralla yerine getirilir.<br />

Şekil 4. KS tarafından 20 düğüm noktalı ağda bulunan<br />

en kısa ilk üç yol<br />

149

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

V. SONUÇ<br />

Karınca Kolonisi Optimizasyonu, gerçek karınca<br />

kolonilerinin yiyecek temin etmeleri sırasında,<br />

karıncalar arasında kendiliğinden ortaya çıkan<br />

etkileşimli haberleşmeden esinlenilerek<br />

geliştirilmiştir. Bu çalışmada KKO algoritmalarından<br />

biri olan Karınca Sistemi algoritması haberleşme<br />

ağlarında mesaj yönlendirme problemine başarıyla<br />

uygulanmıştır. Dolayısıyla bu algoritma uçak içi<br />

haberleşmesine de uygulanabilir. Karınca Sistemi<br />

algoritması mesaj yönlendirme probleminde iyi bir<br />

performans sergilemiştir. Böylece veri iletimi<br />

sırasında oluşan paket kayıplarının da daha az olması<br />

sağlanabilmektedir.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] I.Kassabalidis, M.A. El-Sharkawi, R.J. Marks II,<br />

P. Arabshahi, A.A. Gray, Adaptive-SDR:<br />

Adaptive Swarm-based Distributed Routing,<br />

IEEE World Congress on Computational<br />

Intelligence, 2002<br />

[2] M. Dorigo, V. Maniezzo, A. Colorni, The Ant<br />

System: An Autocatalytic Optimizing Process,<br />

Technical Report No.91-016, 1991<br />

[3] T. White, B. Pagurek, F. Oppacher, Connection<br />

Management by Ants: An Application of Mobile<br />

Agents in Network Management, Proc. of 1998<br />

Int. Conf. on Parallel and Distributed Processing<br />

Techniques and Applications (PDPTA'98)<br />

[4] T. White, B. Pagurek, D. Deugo, Collective<br />

Intelligence and Priority Routing in Networks,<br />

Proc. of the Fifteenth Int. Conf. on Industrial &<br />

Engineering Application of Artificial Intelligence<br />

& Expert Systems (IEA/AIE 2002)<br />

[5] E. Bonabeau, F. Henaux, S. Guérin, D. Snyers, P.<br />

Kuntz, G. Theraulaz, Routing in<br />

Telecommunications Networks with “Smart” Antlike<br />

Agents, Proc. İntelligent Agents for<br />

Telecommunications Aplications’98<br />

[6] R. Çölkesen, B. Örencik, Bilgisayar Haberleşmesi<br />

ve Ağ Teknolojileri<br />

[7] Yakhno T., E. Ekin, Ant Systems: Another<br />

Alternative for Optimization Problems, ADVIS<br />

2002, Izmir, 2002<br />

[8] http://iridia.ulb.ac.be/~mdorigo/ACO/ACO.html<br />

[9] A. Colorni, M. Dorigo, V. Maniezzo, Distributed<br />

Optimization by Ant Colonies, Proc. First<br />

European Conf. on Artificial Life, pp. 134-142,<br />

1992<br />

[10] A. Colorni, M. Dorigo, V. Maniezzo, An<br />

Investigation of Some Properties of an ‘Ant<br />

Algorithm, Proc of PPSN-92. Elsevier Publishing,<br />

1992<br />

[11] M. Dorigo, G. Di Caro, Ant Algorithms for<br />

Discrete Optimization, Artificial Life, Vol.5,<br />

No.2, pp. 137-172, 1999<br />

150

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

UÇAĞIN SON YAKLAŞMA VE İNİŞ AŞAMASINDA UYGUN FLAP<br />

AÇISININ BULANIK MANTIK YAKLAŞIMI İLE BULUNMASI<br />

Emre KIYAK 1 Ayşe KAHVECİOĞLU 2<br />

e-posta: ekiyak@anadolu.edu.tr<br />

e-posta: akahveci@anadolu.edu.tr<br />

1,2 Anadolu <strong>Üniversitesi</strong>, <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Y.O., Eskişehir<br />

ÖZET<br />

İnsanlar günlük hayatlarında önceden kesin olarak<br />

bilinemeyen, kesinmiş gibi düşünülen ama sonuçta<br />

kesinlik arz etmeyen durumlarla karşılaşır. Bu<br />

durumların sistematik bir şekilde, önceden planlanarak<br />

sayısal öngörülerinin yapılması ise, ancak birtakım<br />

kabul ve varsayımlardan sonra mümkün<br />

olabilmektedir. Bir çok sosyal, iktisadi ve teknik<br />

konularda insan düşüncesinin tam anlamı ile<br />

olgunlaşmamış olmasından ortaya çıkan karmaşıklık<br />

ve belirsizliği, ‘bulanıklık’ (fuzzy) diye nitelendirmek<br />

mümkündür. Bu çalışmada, bulanık mantık kuramı ve<br />

uygulanması konusunda verilen genel bilgilerin<br />

ardından, bir uçağın son yaklaşma ve iniş aşamasında,<br />

gerekli taşıma kuvvetinin yaratılmasını sağlayan flap<br />

elemanına uygun açının verilmesi problemine, bulanık<br />

mantık ile bir çözüm getirilmeye çalışılmıştır.<br />

I. GİRİŞ<br />

Bulanık mantık, insan davranışlarına benzer bir şekilde<br />

mantıksal uygulamalarla, bilgisayarlara yardım eden<br />

bir bilgisayar mantık devrimidir. Bulanık mantığın<br />

endüstride kullanımı verimliliği arttırır, daha uygun<br />

üretim sağlar, zamanın çok önemli olduğu günümüzde<br />

zamandan tasarruf ve ekonomik açıdan fayda getirir.<br />

Bir çok uygulama alanından birisi olan kontrol<br />

mühendisliğinde, bulanık mantık kullanılarak<br />

tasarlanan denetleyiciler, genellikle matematik<br />

modelleri zor türetilen yada bilinen yöntemlerle<br />

denetlendiğinde çok verimli sonuç alınamayan<br />

sistemlerde kullanılır [1].<br />

Bulanık mantığın en önemli özeliklerinden bir tanesi<br />

nesnel olmayıp, kişisel olmasıdır. Ortaya çıkan bu<br />

çoklu mantık içinden sadece bir tanesinin seçilmesiyle,<br />

‘Aristo Mantığı’ adı verilen ve olayın doğruluğu ya da<br />

yanlışlığıyla ilgilenen mantığın, uygulamalarda tekrar<br />

kullanılmasına ihtiyaç vardır. İşte bu şartlanmanın<br />

sonucunda gerçek hayatta çoklu mantık dışlanmış ve<br />

ikili mantığa göre sınıflandırmaya gidilmiş, bu durum<br />

nedeniyle de bir takım uygulamalarda yetersiz<br />

kalınmıştır. Çünkü ‘Aristo Mantığı’nda yapılan bir iş<br />

ya doğrudur yada yanlıştır. Bunların bir karışımı yani<br />

kısmen doğru, kısmen de yanlış olamaz. Bulanık<br />

mantık, bu durumu gideren ve çözüm arayışında,<br />

özellikle de modelleme de, bireyin daha aktif<br />

kullanılmasına izin veren bir metottur. Bu da bulanık<br />

mantığın getirdiği en önemli avantajlardan birisidir.<br />

[2,3,4]<br />

1930’larda ünlü Amerikan filozofu Max Planck<br />

tarafından belirsizliği açıklayıcı öncü kavramlar<br />

geliştirilmiş olsa da, 1965’de Zadeh tarafından<br />

yapılan çalışma, kesin olmayan sınırlara sahip<br />

nesnelerin oluşturduğu bulanık küme teorisini ortaya<br />

koyma açısından son derece önemlidir.<br />

1980’den sonra bulanık sistemin; elektrikli<br />

süpürgeler, çamaşır makineleri, asansörler, metro ve<br />

şirket işletimi gibi konularda kullanılmasında patlama<br />

olmuştur. Son yıllarda bulanık mantık, bir çok<br />

mühendislik dallarında, veri tabanı<br />

sözelleştirilmesinde, tele-sekreter cevaplamasında,<br />

uzay araştırmaları ve havacılık endüstrisinde de<br />

kullanılır hale gelmiştir. [2].<br />

Ayrıca, bulanık mantık bir helikopter modelinin<br />

kontrolü; sözlü talimatla radyo kontrolü, yetersiz<br />

motor durumlarında otomatik rota girişi ve deniz<br />

kurtarmaları için insansız helikopterlerin kontrolünde<br />

de uygulanmaktadır. Helikopter uygulamasında<br />

bulanık mantık, pilotla, rüzgâr hızı ve yönünü<br />

kapsayan uçuş durumlarında en iyi operasyon<br />

hareketlerini ayarlamak için kullanılmaktadır [5].<br />

Bulanık mantık, dinamik denklemlerin tam olarak<br />

bilinmediği sistemlerde de uygulanabilmektedir.<br />

Uçağa ait hareket denklemleri de, her bir uçuş noktası<br />

için elde edilemediğinden, uçuş kontrol sistem<br />

tasarımı için bulanık mantık yaklaşımı oldukça büyük<br />

avantajlar getirmektedir.<br />

Bu çalışmada ise bulanık mantık, bir uçağın son<br />

yaklaşma ve iniş aşamasında gerekli taşıma kuvvetini<br />

151

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

sağlayacak en uygun flap açısının bulunması<br />

problemine çözüm getirmektedir.<br />

II. BULANIK SİSTEMLER<br />

Bulanık bir süreç genelde, üç ayrı birimden<br />

oluşmaktadır. Bu birimler; sırası ile bulanıklaştırıcı<br />

birim, kural işleme birimi ve durulaştırıcı birimdir.<br />

Şekil 1’de genel bir bulanık sistem yapısı<br />

gösterilmektedir [6].<br />

Şekil 1. Bulanık sistem yapısının genel gösterimi<br />

Bu akış düzeninde, bulanıklaştırıcı birim, bulanık işlem<br />

sisteminin ilk birimi olarak devreye girmektedir. Kesin<br />

veya geri besleme sonuçları biçiminde bu birime giren<br />

bilgiler, burada bir ölçek değişikliğine uğrayarak<br />

bulanıklaştırılmaktadır. Başka bir deyişle; bu bilgilerin<br />

her birine bir üyelik değeri atanıp, dilsel bir yapıya<br />

dönüştürülerek, buradan kural işleme birimine<br />

gönderilir. Bulanıklaştırma işleminde çeşitli<br />

fonksiyonlar kullanılır. En çok kullanılan üç tip<br />

fonksiyon ve bu fonksiyonların her biri için tanımlanan<br />

üyelik fonksiyonları Şekil 2, Şekil 3 ve Şekil 4’de<br />

gösterilmektedir.<br />

Şekil 4. Çan eğrisi üyelik fonksiyonu<br />

µ ( x)<br />

= e<br />

A<br />

−a(<br />

x−m)<br />

2<br />

a > 0, m∈<br />

R<br />

(3)<br />

Kural işleme birimine gelen bilgiler, kural işleme<br />

biriminde depolanmış bir şekilde bulunan bilgi<br />

tabanına dayalı “if … and … then … else” (eğer ...<br />

ise, ... olsun) şeklinde kural işleme bilgileri ile<br />

birleştirilir. Burada sözü edilen mantıksal önermeler,<br />

problemin yapısına göre sayısal değerlerle de<br />

kurulabilmektedir. Son adımda; problemin yapısına<br />

uygun mantıksal karar önermeleri kullanılarak elde<br />

edilen sonuçlar durulaştırıcı birime gönderilir.<br />

Durulaştırıcı birime gönderilen bulanık küme<br />

ilişkilerinde, bir ölçek değişikliği daha<br />

gerçekleştirilerek, bulanık haldeki bilgilerin her biri<br />

gerçel sayılara dönüştürülür [7,8].<br />

Durulaştırma aşamasında farklı yöntemler<br />

kullanılarak, son aşama gerçekleştirilir.<br />

Durulaştırmada kullanılan yöntemlerden bir tanesi<br />

yükseklik yöntemidir (Şekil 5). Kullanılması için<br />

tepeleri olan çıkarım bulanık kümelerine gerek<br />

vardır.<br />

Şekil 2. Üçgen üyelik fonksiyonu<br />

⎡(<br />

x − a)<br />

/( x − b)<br />

µ =<br />

=<br />

⎢<br />

A ( x)<br />

µ A ( x;<br />

a,<br />

b,<br />

c)<br />

⎢<br />

( c − x)<br />

/( c − b)<br />

⎢⎣<br />

0<br />

eğer a ≤ x < b<br />

eğer b ≤ x ≤ c<br />

eğer x > c veya x < a<br />

Şekil 3. Yamuk üyelik fonksiyonu<br />

⎡(<br />

x − a)<br />

/( b − a)<br />

⎢<br />

=<br />

= ⎢<br />

1<br />

µ A ( x)<br />

µ A ( x;<br />

a,<br />

b,<br />

c,<br />

d)<br />

⎢(<br />

d − x)<br />

/( d − c)<br />

⎢<br />

⎣ 0<br />

eğer a ≤ x < b<br />

eğer b ≤ x < c<br />

eğer c < x ≤ d<br />

eğer x > d veya x < a<br />

(1)<br />

(2)<br />

Şekil 5. <strong>Yüksek</strong>lik metodunun gösterimi<br />

<strong>Yüksek</strong>lik metoduna göre durulaştırma işlemi<br />

yapıldığında, kesin sonuç aşağıdaki ifadeden elde<br />

edilir.<br />

y0<br />

=<br />

∑<br />

∑<br />

y i<br />

µ ( yi<br />

) yi<br />

(4)<br />

µ ( yi<br />

)<br />

Eşitlik (4)’de görülen değerleri, bulanıklaştırmada<br />

oluşmuş her bir fonksiyonun üyelik derecesi en<br />

büyük olan elemanlarıdır. µ ( y i ) değerleri ise, bu<br />

elemanlara karşılık gelen üyelik derecelerini belirtir.<br />

Şekil 5’de görülen B(1), B(2) ... B(N) her bir kurala<br />

karşılık gelen çıkışları göstermektedir.<br />

Durulaştırma işlemlerinde, yaygın olarak kullanılan<br />

metotlardan biri de Şekil 6’da görülen ağırlık merkezi<br />

yöntemidir.<br />

152

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

olamayacağından, uçağın rölanti hızında çalışıyor<br />

olduğu düşünülür.<br />

Şekil 7’de, I. bölge süzülüş hareketi, II. bölge geçiş<br />

safhası, III. bölge yere paralel uçuş hareketi ve IV.<br />

bölge de yer rulesi hareketi olarak adlandırılır.<br />

Şekil 6. Ağırlık merkezi yönteminin gösterimi<br />

Adından anlaşılacağı gibi bu yöntemle, çıkış<br />

fonksiyonunun altında kalan alanın ağırlık merkezi<br />

eşitlik (5)’deki ifadeden faydalanılarak bulunur.<br />

y<br />

0<br />

=<br />

∫<br />

∫<br />

µ ( y)<br />

y<br />

(5)<br />

µ ( y)<br />

Durulaştırma işleminde bu iki yöntemin dışında, üyelik<br />

derecesi en büyük olan elemanların aritmetik<br />

ortalamasına dayanan, en büyüklerin ortası yöntemi ve<br />

simetrik üyelik fonksiyonlarının bulunması halinde<br />

kullanılan ağırlıklı ortalama yöntemleri de mevcuttur.<br />

III. SON YAKLAŞMA VE İNİŞ HAREKETİ<br />

Uçağın uçuş fonksiyonunu yerine getirmesinden sonra<br />

15 m. yüksekliğindeki bir engelin üzerinden süzülerek<br />

yere paralel bir uçuş hareketi sonunda tekerleklerini<br />

piste değdirip, pist üzerinde belirli mesafe koştuktan<br />

sonra durması için yapmış olduğu hareketlerin tümüne<br />

iniş hareketi denir [9].<br />

İniş yapan bir uçak yere değdiği zaman hem yatay hem<br />

de düşey hız bileşenlerinin kinetik enerjisini<br />

taşımaktadır.<br />

İnişte uçak, pistin başına doğru, belirli bir süzülüş açısı<br />

ile alçalma yapar. Pilot uçağın hızını, uçak tipine ve<br />

iniş şartlarına uygun olarak, minimum hızın %5-10<br />

kadar üstünde tutar; yere temastan evvel pilot uçağı<br />

yere paralel uçuş yapacak şekilde düzeltir ve mümkün<br />

olan en düşük düşey hız ile tekerlekleri yere değdirir.<br />

Bundan sonra pilot aerodinamik, motor ve tekerlek<br />

frenlerini kullanarak uçağı, yerde emniyetle, yavaş<br />

hızda yürüteceği (taksi hareketi) hıza düşürür ve uçağı<br />

durdurur. Uçak yere değdikten durana kadar olan yatay<br />

enerji; aerodinamik, motor ve tekerlekler tarafından ısı<br />

enerjisine çevrilerek yutulurken, yere değdiği andaki<br />

düşey enerji ise iniş takımlarının yayları, amortisörleri<br />

ve tekerlek tarafından ısı enerjisine dönüştürülerek<br />

yutulur [10].<br />

İniş hareketini 4 ayrı safhada incelemek gerekmektedir<br />

(Şekil 7). Bu incelemelerde, uçağın süzülüş hareketine<br />

başlamasından, pist üzerinde durmasına kadar ki sürede<br />

motorlarının çekme kuvveti vermediği kabul edilir.<br />

Pratikte motorların durdurulması söz konusu<br />

Şekil 7. İniş hareketi safhaları<br />

Süzülüş hareketi:<br />

Uçağın güçsüz olarak 15 m. yüksekliğindeki bir<br />

engelin üstünden itibaren süzülüş uçuşu yaparak yere<br />

birkaç metre mesafeye kadar irtifa kaybetmesine<br />

süzülüş hareketi denir. Bu hareketin başlangıcında<br />

hız, uçağın kalkışında sahip olduğu hızın yaklaşık 1.2<br />

katı olarak düşünülür. Bu duruma göre doğrusal<br />

süzülüş hareketi sırasında 15 m. yükseklikten itibaren<br />

süzülüş yapıldığı safhada düşey hız;<br />

V y = V 1 sinθ<br />

(6)<br />

olacaktır.<br />

Geçiş safhası:<br />

Uçağın süzülüş hareketinden bir düzeltme manevrası<br />

ile yere paralel uçuş hareketine geçmesine ara safha<br />

veya geçiş safhası denir. Bu hareketin yapılışı çok<br />

kısa bir sürede ve çok kısa bir mesafede<br />

yapıldığından toplam iniş mesafesi yanında bu<br />

safhada alınan mesafeyi ihmal etmek mümkündür.<br />

Yere paralel uçuş hareketi:<br />

İnişin bu safhasında uçak yere paralel bir uçuş<br />

hareketi yaparak hızını V min değerine kadar düşürür.<br />

Ağırlık merkezinin takip ettiği yol, piste paralel bir<br />

doğrudan ibaret olup, uçuş hareketi yatay ve negatif<br />

ivmelidir. W uçak ağırlığı, ρ hava yoğunluğu, S<br />

kanat alanı ve<br />

olmak üzere,<br />

V min<br />

C Lmax .<br />

hızı;<br />

maksimum taşıma katsayısı<br />

⎛ 2 ⎞<br />

⎜ W<br />

V<br />

⎟<br />

min =<br />

⎜ ⎟<br />

⎝<br />

ρ SC L max ⎠<br />

olarak hesaplanır.<br />

Yer rulesi hareketi:<br />

Yere paralel uçuş hareketinin sonunda, hızın<br />

1<br />

2<br />

(7)<br />

V min<br />

değerine düşmesinden sonra, tekerleklerin yere<br />

değerek pist üzerinde belirli mesafede koşup durması<br />

için yapılan hareketlere yer rulesi hareketi denir. Bu<br />

andan itibaren uçağın hızı çeşitli frenleme<br />

tertibatlarından ve direnç kuvvetinden faydalanılarak<br />

sıfıra düşürülür. Dolayısıyla inişte yer rulesi<br />

153

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

uzunluğu, uçağa tatbik edilen çeşitli frenleme<br />

kuvvetlerine bağlı olarak değişecektir [9].<br />

IV. FLAP AÇISININ BULANIK MANTIKLA<br />

BULUNMASI UYGULAMASI<br />

Uçağın uçuş kumanda ve kontrol elemanlarından biri<br />

olan flaplar, son yaklaşma ve iniş aşamasında<br />

kullanılan çok önemli kontrol yüzeyleridir.<br />

Uçağın yere vurma hızı ve dolayısıyla enerjisi ne kadar<br />

büyük olursa onu karşılamak için iniş takımının da o<br />

derece dayanaklı yapılması gerekir.<br />

İniş hızının flaplar kullanılarak yaklaşık %50 oranında<br />

azaltılması iniş uzunluğunu azaltacak, uçak daha kısa<br />

mesafede durabilecektir. Bu da uçak, ne kadar büyük<br />

ve seyir hızı ne kadar yüksek olursa olsun, uzunluğu<br />

sınırlı, standart pistlere iniş sağlanabilmesi bakımından<br />

flapların bir diğer faydasını da ortaya koymaktadır.<br />

Flapların açılması taşımayı artırdığı gibi sürüklemeyi<br />

de artırmaktadır. Sürüklemenin artmasının iki sebebi<br />

vardır. Birincisi, izafi hücum açısı artmaktadır. Diğer<br />

sebep de flapların açılması ile kanat profilinin, rüzgara<br />

maruz kalan bölgesinin sürüklemeyi artırıcı tarzda<br />

değişmesi, daha büyük sürükleme veren bir form<br />

almasıdır [11].<br />

Bu uygulamada, <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu’nda pilot<br />

eğitimi için kullanılan TB-20 uçakları baz<br />

alınmaktadır.<br />

Eğitim esnasında halihazırda uygulanan yönteme göre<br />

flaplar, pilotlar tarafından ilk olarak, piste yaklaşık 5<br />

mil kala ve yaklaşık 90 knot hızla uçarken, 10 derece<br />

açılırlar. İkinci olarak ise, piste yaklaşık 2.3 mil kala ve<br />

70-75 knot hızla uçarken 40 derece açılırlar. Herhangi<br />

bir nedenden dolayı uçağın hızının değişmesi, iniş<br />

aşamasında kullanılması gerekli olan flap açılarını da<br />

etkileyecektir. Bulanık mantık böyle bir durumda, yani<br />

farklı bir hızla piste yaklaşmaya başlamış bir uçak için<br />

uygun flap açısını bulmaya yöneliktir. İniş<br />

aşamasında pilotlar tarafından iki farklı zamanda, iki<br />

farklı açıda açılan flapların, uçağın en uygun taşımayı<br />

sağlayacak şekilde piste teker koyması için, uygun<br />

açı değerinin, piste olan mesafeye ve uçağın sahip<br />

olduğu o andaki hıza göre bulunması<br />

gerçekleştirilecektir. Şekil 8’de mesafe, hız ve flap<br />

açısı ile ilgili üyelik fonksiyonları gösterilmektedir.<br />

Eldeki bu bilgilerden oluşturulmuş, mesafe ve uçak<br />

hızı girdilerine karşılık gelen flap açısı ile ilgili<br />

kurallar tablosu ise Tablo 1’de verilmektedir.<br />

Buradaki; A, O ve Ç sembolleri ‘az’, ‘orta’ ve ‘çok’<br />

bulanık kümelerini, hızdaki Y, O ve H sembolleri<br />

‘yavaş’, ‘orta’ ve ‘hızlı’ bulanık kümelerini, tablo<br />

içindeki flap açılarını gösteren Ç, OÜ, O ve A<br />

sembolleri ise ‘çok’, ‘ortanın üstü’, ‘orta’ ve ‘az’<br />

bulanık kümelerini temsil etmektedir. Girdiler için<br />

üçer tane, çıktı için ise dört tane bulanık küme<br />

oluşturularak daha hassas bir ölçüm yapılması<br />

sağlanmıştır.<br />

Tablo 1. Mesafe ve uçak hızına karşılık flap açısını<br />

gösteren kural tablosu<br />

Mesafe ve hızla ilgili bilgilerin fonksiyon olarak<br />

gösterilmesi için, SHYO pilotaj bölümü öğretim<br />

elemanları ve öğrencilerinden bu konuda bilgiler<br />

alınıp, düzenlenmiştir.<br />

Tablo 1’deki kural tablosu örnek alınarak, mesafenin<br />

3.5 mil ve o andaki hızın 95 knot olduğu durum için,<br />

olması gereken flap açısı hesaplanacaktır.<br />

3.5 millik mesafe, bu kümenin ‘orta’ ve ‘çok’ alt<br />

kümelerine girmektedir. 95 knot’lık hız ise, bu<br />

kümenin ‘hızlı’ sınıfına girmektedir. Bu durumda iki<br />

kural devreye girecektir. 1. kural olarak mesafenin<br />

‘orta’ ve hızın ‘hızlı’ kümesine girdiği durum, Şekil<br />

9’da gösterilmektedir. Şekil 10’da ise, mesafenin<br />

‘çok’ ve hızın ‘hızlı’ kümesine girdiği durum<br />

gösterilmektedir.<br />

Şekil 8. Mesafe, hız ve flap açısı üyelik fonksiyonları<br />

Şekil 9. Flap açısı için 1. kural<br />

154

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Şekil 10. Flap açısı için 2. kural<br />

Bu iki çıkışın birleştirilmiş hali, Şekil 11’de<br />

gösterilmektedir.<br />

Şekil 11. Kuralların birleştirilmesi<br />

Ağırlıklı ortalama yöntemine göre durulaştırma işlemi<br />

yapılırsa flap açısı;<br />

z1µ<br />

( z1)<br />

+ z2µ<br />

( z2<br />

) 0.8 ⋅15<br />

+ 10 ⋅ 0.5<br />

z =<br />

=<br />

µ ( z1)<br />

+ µ ( z2<br />

) 0.8 + 0.5<br />

olarak bulunur.<br />

0 =<br />

13.08<br />

MATLAB programıyla yapılmış durulaştırma işlemi<br />

sonuçlara göre, piste 5 mil kala ve 90 knot hızla<br />

uçarken, açılması gerekli olan flap açısı değeri 6.21 0<br />

olarak bulunmuştur. Piste 2.3 mil kala ve 70-75 knot<br />

hızla uçarken, açılması gerekli olan flap açısı değeri ise<br />

36.3 0 olarak bulunmuştur. Bu sonuçların, şu anda<br />

pratikte kullanılan değerlere yakın sonuçlar olduğu<br />

gözlenmiştir [12].<br />

V. SONUÇ<br />

Esnek bir modellemeye izin veren bulanık mantığa<br />

dayalı sistemler, insan düşünce sistemine yakın bir<br />

anlayışla, bilgisayarların da yardımıyla ilerleyen<br />

yıllarda özellikle de havacılık alanında çok daha öneme<br />

sahip olacak gibi gözükmektedir.<br />

Bulanık mantığın, havacılık alanından verilmiş bu<br />

teorik uygulamasının bir mikroişlemcinin<br />

programlanması ile basitçe yapıldığı düşünüldüğünde<br />

ortaya çıkacak sonuçlara bakılacak olunursa,<br />

• Maliyet açısından incelenecek olunursa, bir<br />

mikroişlemcinin bulanık mantığın kural tabanı<br />

oluşturulduktan sonra programlanması ucuz bir iştir.<br />

• Uygulamada halihazırda verilen eğitim anlayışında<br />

değişikliğe neden olacağından, pilotlar tarafından bir<br />

takım kısıtlamaları ortadan kaldıracak ve psikolojik<br />

bir rahatlama sağlayacaktır.<br />

• Pilotun emniyetli uçuşu sağlayacak şekilde iniş<br />

aşamasında rüzgardan faydalanması piste varış<br />

süresini kısaltacağından uçuş süresini azaltacak ve<br />

sonuçta da yakıt kullanımı açısından da ekonomik bir<br />

getiri sağlayacaktır.<br />

• Bu uygulamadaki işlemin bir mikroişlemci ile<br />

sağlandığı düşünüldüğünde, mikroişlemcinin olduğu<br />

bölümün getireceği ilave bakım maliyeti, sağlayacağı<br />

katkılar yanında önemsizdir.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] http://www.ta-eng.com/industry/mforum/fuzzy/<br />

preface.htm (2.2.2003).<br />

[2] Kıyak E., Kahvecioğlu A., “Bulanık Mantık ve<br />

Uçuş Kontrol Problemine Uygulaması”,<br />

<strong>Havacılık</strong> Uzay ve Teknolojileri Dergisi, 1 (2):<br />

63-72 (2003)<br />

[3] Şen Z., “Bulanık (Fuzzy) Mantık Ve Modelleme<br />

İlkeleri”, Bilge Sanat Yapım Yayınevi, İstanbul,<br />

20-21, (2001).<br />

[4] Çiftçi H., “Fuzzy Logic Approximation For<br />

(8) Some Mathematical Functions”, Lisans (8) Tezi,<br />

Osmangazi <strong>Üniversitesi</strong> Elektrik Elektronik<br />

Mühendisliği Bölümü, Eskişehir, 2-3 (2002).<br />

[5] Şenol F., “Bulanık Mantık Kontrolcüsü”, Lisans<br />

Tezi, Gazi <strong>Üniversitesi</strong> Teknik Eğitim Fakültesi<br />

Elektronik Bilgisayar Eğitimi, Ankara, 57<br />

(2000).<br />

[6] Akdemir M., “Indirect Adaptive Fuzzy Control<br />

For A Tank Using Gradient And RLS<br />

Methods”, Lisans Tezi, Osmangazi <strong>Üniversitesi</strong><br />

Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü,<br />

Eskişehir, 30-32 (2001).<br />

[7] Yen J., Langari R., Zadeh L., “Industrial<br />

Applications Of Fuzzy Logic And Intelligent<br />

Systems”, IEEE Press, New York, 22-27<br />

(1995).<br />

[8] Chen G., Pham T.T., “Introduction To Fuzzy<br />

Sets, Fuzzy Logic, and Fuzzy Control Systems”,<br />

CRC Press, Florida, 75-80 (2000).<br />

[9] Özelgin Z. G., ‘Uçuş Mekaniği’, İTÜ Makine<br />

Fakültesi Uçak İnşaat Kürsüsü, İstanbul (1978)<br />

[10] http://www.uted.org/dergi/2002/ekim/<br />

ekim_5.htm (07.01.2004)<br />

[11] http://www.adabilgisayar.com/havacilik/<br />

kanat1.htm (02.02.2003)<br />

[12] Kıyak E., “Bulanık Mantık Yöntemiyle Uçuş<br />

Kontrol Uygulamaları”, <strong>Yüksek</strong> Lisans Tezi,<br />

Anadolu <strong>Üniversitesi</strong> Fen Bilimleri, Eskişehir,<br />

65-69 (2003).<br />

155

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

UÇAKLARIN SÜRAT HESAPLARINDA YAPAY SİNİR AĞLARI<br />

KULLANIMI<br />

Veysel ASLANTAŞ<br />

e-posta: aslantas@erciyes.edu.tr<br />

Mehmet TUNÇKANAT<br />

e-posta: tunckanat@erciyes.edu.tr<br />

<strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong>, Mühendislik Fakültesi, Bilgisayar Müh. Bölümü, 38039, Kayseri<br />

ÖZET<br />

Bu çalışmada C-130 tipi uçaklara ait sürat<br />

hesaplarında Yapay Sinir Ağları(YSA) kullanımı<br />

anlatılmıştır. Uçuş öncesi, seyir ve iniş esnasında,<br />

uçağın kontrolü için gerekli parametreler birbirinden<br />

farklı bir çok grafiğin kullanılması ile elde<br />

edilmektedir. Bu grafikler uçak tipine bağlı olarak<br />

değişir ve oldukça fazla sayıdadır. Basit<br />

parametrelerle dahi hesaplama zamanı uzun<br />

sürebilmektedir. Buna rağmen, bazı durumlarda<br />

yeterli hassasiyete ulaşılamamaktadır. Bu çalışmada<br />

önerilen teknikle kabul edilebilir değer aralıklarında<br />

sonuçların kısa zamanlarda eldesi sağlanmıştır.<br />

I. GİRİŞ<br />

Uçuş öncesi, seyir ve iniş esnasında, uçağın kontrolü<br />

için gerekli parametreler (kalkış, seyir ve iniş süratleri,<br />

tork, seyir irtifaları, maksimum uçak ağırlığı vb.)<br />

birbirinden farklı bir çok grafiğin kullanılması ile elde<br />

edilmektedir. Bu grafikler uçağın üretici firması<br />

tarafından uçağın tasarımı esnasında ve sonrasında<br />

toplanıp tasniflenmekte ve neşriyat halinde<br />

yayımlanmaktadır. Bu grafikleri kullanarak yapılan<br />

işlemler esnasında her defasında aşağıdaki zorluklarla<br />

karşılaşılmaktadır:<br />

1. Grafikler uçak tipine bağlı olarak değişir (C-<br />

130 performans hesaplarında yaklaşık 500 grafikten<br />

yararlanılır) [1,2].<br />

2. Hesap zamanı çok basit işlemler için dahi<br />

uzun süreler almaktadır.<br />

3. Grafikler ince detaylara haiz olduğu için<br />

yapılan hesapların tüm uçuş ekibi tarafından kontrolü<br />

gerekmektedir.<br />

4. Çoğu grafiğe yapılan girişler ve alınan çıkışlar<br />

aynı parametreleri içermelerine rağmen, her grafik<br />

uçuşun ayrı bir safhasını ilgilendirdiği için ayrı ayrı<br />

değerlendirilmekte ve bir genellemeye gidilememektedir.<br />

Bu zorluklar; grafiklere ait denklemlerin mevcut<br />

olmaması, grafiklerin değişen parametrelere bağlı<br />

olarak eğrilerinin her noktada aynı özelliği<br />

sergilememeleri ve her grafiğin ayrı ayrı<br />

değerlendirilmesi halinde karşılaşılacak zaman ve<br />

işgücü fazlalığı şeklinde sıralanabilir. Şekil 1’de<br />

gösterildiği gibi bu grafikleri okumak da zordur.<br />

Özellikle okuma zorluğu sebebiyle ortaya çıkan<br />

hataları gidermek için bir metot geliştirilmesi bu<br />

çalışmanın hedeflerindendir.<br />

Şekil 1. Yer etkisindeki minimum sürat kontrol grafiği<br />

YSA, öğrenme kabiliyeti, farklı problemlere kolayca<br />

uyarlanabilirliği, daha az bilgi gerektirmesi, genelleme<br />

yapabilmesi ve paralel yapılarından kaynaklanan hızlı<br />

çalışabilme kabiliyeti gibi avantajlarından dolayı pek<br />

çok farklı problemin çözümünde klasik metotlara<br />

tercih edilmektedir [3-8]. Bu çalışmada da C-130<br />

uçaklarına ait sürat hesapları YSA kullanılarak elde<br />

edilmiştir.<br />

Bildirin kalan kısmı 3 bölümden oluşmaktadır. Bölüm<br />

2’de YSA yapısı tanıtılmıştır. Bölüm 3’de önerilen<br />

teknikte kullanılan YSA konfigürasyonu ve tekniğin<br />

uygulanması izah edilmiştir. Bölüm 4’de sonuçların<br />

tartışılması ile bildiri tamamlanmaktadır.<br />

II. YAPAY SİNİR AĞLARI<br />

Beynin bilgi işleme yöntemine uygun olarak YSA, bir<br />

öğrenme sürecinden sonra bilgiyi toplama, hücreler<br />

arasındaki bağlantı ağırlıkları ile bu bilgiyi saklama ve<br />

genelleme yeteneğine sahip paralel dağılmış bir<br />

sistemdir. Öğrenme süreci, arzu edilen gayeye<br />

ulaşmak için YSA ağırlıklarının yenilenmesini<br />

sağlayan öğrenme algoritmalarını ihtiva eder.<br />

İleri beslemeli bir ağda nöronlar katmanlara<br />

ayrılmışlardır. İşaretler, giriş katmanından çıkış<br />

katmanına doğru tek yönlü bağlantılarla iletilir.<br />

156

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Nöronlar bir katmandan diğer bir katmana bağlantı<br />

kurarlarken, aynı katman içerisinde bağlantıları<br />

bulunmaz. Çok katmanlı perseptron (ÇKP) (Multi<br />

Layer Perseptron-MLP) ve LVQ (Learning Vector<br />

Quantization) ileri beslemeli ağların sıkça<br />

kullanılanlarıdır.<br />

Çok katmanlı perseptronlar (ÇKP) [9], yapılarının<br />

basitliği sebebiyle oldukça çok kullanılan bir yapay<br />

sinir ağıdır. Bu çalışmada, ÇKP’ler uçak süratlerini<br />

belirlemek maksadıyla kullanılmıştır. ÇKP’leri<br />

eğitmede birçok farklı öğrenme algoritmaları<br />

kullanılabilir. Bu çalışmada, ÇKP'ler danışmanlı<br />

öğrenme algoritmalarından birisi olan Levenberg-<br />

Marquardt (LM) algoritması ile eğitilmişlerdir. Şekil<br />

1’de gösterildiği gibi temel bir ÇKP, üç ana kattan<br />

oluşur: Giriş katı, çıkış katı ve gizli kat. Uygulamaya<br />

göre giriş, çıkış ve ara katmandaki nöron sayıları<br />

değişebileceği gibi, ara katman sayısı da uygulamaya<br />

göre değişebilmektedir.<br />

Bulunan hatayı<br />

yayma yönü<br />

(geri)<br />

Ç ı k ı ş<br />

Çıkış Tabakası<br />

Gizli Tabaka<br />

(birden daha<br />

fazla olabilir)<br />

Giriş Tabakası<br />

x 1 x 2 x m<br />

G i r i ş<br />

Şekil 2. ÇKP genel yapısı<br />

Çıkış<br />

hesaplama<br />

yönü (ileri)<br />

YSA yapıları birçok öğrenme algoritmalarıyla<br />

eğitilebilir. Bu çalışmada hızlı olması ve yüksek<br />

performans sağlaması açısından LM algoritması<br />

kullanılmıştır. Bu algoritma ;<br />

W<br />

T<br />

−1<br />

T<br />

= W −[ J J µ I]<br />

J e<br />

(1)<br />

k + 1 k<br />

+<br />

ile elde edilir.<br />

Formülde, W ağırlıkları, J Jakobiyen matrisini, N<br />

öğrenme katsayısını, I ise birim matrisi ifade<br />

etmektedir. µ daha büyük olduğu zaman küçük<br />

basamaklarla gradient azalım getirir [10].<br />

III. YSA KONFİGÜRASYONU VE UYGULAMA<br />

Şekil 1. C-130 uçağının performans hesaplarında<br />

kullanılan yüzlerce grafikten birisini göstermektedir.<br />

Bu grafikle, uçağın henüz havalanmışken uçuş<br />

pozisyonunu muhafaza ettirebilmesi için gereken yer<br />

etkisindeki minimum kontrol süratinin (MKS)<br />

hesaplanması sağlanır. Yatay eksende dış hava<br />

sıcaklığı derece cinsinden girilir dikey olarak yukarı<br />

çıkılarak meydan irtifası ile çakıştırılır. Sol dikey<br />

eksenden yer etkisindeki minimum hava kontrol sürati<br />

okunur. Bu tür bir grafiğin programlanması için<br />

denkleminin bilinmesi yahut yaklaşık bir denklem<br />

uydurulması gerekir. Klasik metodlar bu veya benzeri<br />

yollarla çözümler sunarken, üzerinde uğraşılan uçak<br />

performans hesaplarının bir program yoluyla eldesi<br />

problemine uygulanabilirlik arzetmemektedirler.<br />

Çünkü yaklaşık 500 ayrı grafik için ayrı ayrı<br />

formüllerin çıkartılması, hesaplamaları basite<br />

indirgemeyeceği gibi arzu edilen hassasiyette<br />

çözümler de sunamayabilir. Belirtilen sebepleri izale<br />

etmesi maksadıyla bu çalışmada YSA kullanılmıştır.<br />

YSA’nın eğitimi esnasında dikkat edilmesi gereken<br />

hususlar vardır. Öncelikle yapı oluşturulurken grafiği<br />

ifade edebilecek yeterli sayıda öğretim dataları<br />

girilmelidir. Gürültülü sonuçlardan da genellemeye<br />

gidilebilse de, hızlı ve doğru bir öğrenim için<br />

grafiklerden doğru öğretim dataları elde etmeye<br />

çalışılmalıdır. Aksi takdirde hatalar ve gürültüler de<br />

modellenmeye başlayacak ve “aşırı öğrenme”<br />

dediğimiz hadise meydana gelecektir. Bu durumda<br />

öğrenmeyi erken durdurmak gerekebilir.<br />

Şekil 1’de verilen grafikten 60 ayrı data seti elde<br />

edilmiştir. Sıcaklık –60 ile +50 arasında seçilerek,<br />

bunlara karşılık gelen meydan irtifası değerleri 0 ile<br />

4000 feet arasında alınmıştır. ÇKP yapısı tasarlanırken<br />

giriş katmanı ve çıkış katmanına ilave olarak bir tane<br />

ara katman kullanılmıştır. Giriş katına girişleri<br />

oluşturan sıcaklık ve irtifa için 2 adet nöron<br />

planlanmıştır. 0-4000 feet arasındaki irtifa değerleri,<br />

1000’er feet aralıklarla 12’şer defa, sıcaklık değerleri<br />

de –60’dan +50 dereceye kadar 10’ar derece<br />

aralıklarla 5’er defa kullanılarak aynı irtifa değerine<br />

aynı sıcaklık değerinin karşılıklı gelmemesine dikkat<br />

edilmiştir.<br />

ÇKP’lerde ara katman sayısını belirledikten sonra<br />

ayarlanması gereken üç önemli parametre<br />

bulunmaktadır. Bunlar ara katmanlardaki nöron<br />

sayıları, öğrenme oranı η ve momentum α. Makul<br />

performansın elde edilebildiği değerleri bulmak için<br />

denemeler yapılmış ve kabul edilebilir netice η ve<br />

α’nın sırasıyla 0.4 ve 0.5 değerlerinde ve ara<br />

katmanlarda 4 nöron kullanımında elde edilmiştir.<br />

Çıkış katmanı da minimum kontrol süratini veren bir<br />

nörona bağlanmıştır. Tablo 1 de verilen sonuçlar bu<br />

ysa yapısına göre eğitilen ağın sonuçlarıdır.<br />

Transfer fonksiyonu seçimi de üzerinde durulması<br />

gereken diğer bir husustur. Denemelerde sırasıyla<br />

tanjant hiperbolik aktivasyon fonksiyonu ve sigmoid<br />

fonksiyonu kullanılmış, [11] çalışmasında lineer<br />

aktivasyon fonksiyonu ile yapılan eğitimlerin<br />

sonuçları ile bulunan yeni sonuçlar karşılaştırmalı<br />

olarak Tablo 1’de verilmiştir. Tanjant hiperbolik<br />

157

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

aktivasyon fonksiyonu kullanılan ağın çıkışı arzulanan<br />

çıkış ile beraber Şekil 3’de, sigmoid aktivasyon<br />

fonksiyonu ile elde edilen sonuçlar Şekil 4’de<br />

grafiklerle gösterilmiştir.<br />

Yapılan çalışmalar sonucunda öğrenimin, çok kısa bir<br />

sürede ve döngüde gerçekleştiği gözlenmiştir.<br />

Öğrenme Eğrisi Şekil 5’de grafikle gösterilmiştir.<br />

Tablo 1.’de test esnasında kullanılan ve elde edilen<br />

veriler sergilenmektedir. İlk iki sütunda sırasıyla<br />

sıcaklık ve 1000’e bölünerek elde edilen irtifa değeri<br />

olarak gösterilmektedir. Sonraki sütunlarda ise<br />

arzulanan ve farklı aktivasyon fonksiyonları kullanılan<br />

YSA’lardan alınan çıkış değerleri ile aralarındaki hata<br />

değeri verilmektedir. Tablodan da görüleceği üzere,<br />

YSA sıcaklık ve meydan irtifası değerlerine karşılık<br />

gelen minimum kontrol süratinin hesabında başarılı<br />

olmuştur ve en iyi sonuç sigmoid aktivasyon<br />

fonksiyonu kullanıldığında alınmıştır.<br />

MKS<br />

1400000<br />

1200000<br />

1000000<br />

800000<br />

600000<br />

400000<br />

200000<br />

0<br />

1<br />

8<br />

15<br />

22<br />

29<br />

Örnek<br />

Arzulanan Çıkış<br />

YSA Çıkışı<br />

36<br />

43<br />

50<br />

57<br />

Şekil 3. YSA sonucu (tanjant hiperbolik aktivasyon<br />

fonksiyonu ile)<br />

MKS<br />

1400000<br />

1200000<br />

1000000<br />

800000<br />

600000<br />

400000<br />

200000<br />

0<br />

1<br />

7<br />

13<br />

19<br />

25<br />

31<br />

Örnek<br />

Arzulanan Çıkış<br />

YSA Çıkışı<br />

37<br />

43<br />

49<br />

55<br />

Şekil 4. YSA sonucu (sigmoid aktivasyon fonksiyonu<br />

ile)<br />

Bu sonuçlar, YSA’nın, grafiklerden elde edilen<br />

dataların öğretilmesinde etkili bir çözüm olduğunu<br />

göstermektedir. Bunun yanısıra grafiklerdeki tek sorun<br />

denklemlerinin olmaması ve denklem uydurmaya<br />

müsait olmamaları değildir. Grafiklerin fazlalığından<br />

ötürü hepsine ayrı ayrı bir yapı oluşturmak gereği de<br />

karşılaşılan bir problemdir. Bu durumda aynı yapı<br />

içerisinde birden fazla grafiğin öğretilmeye çalışılması<br />

gerekir. Ve ancak bu sayede klasik programlama<br />

yapılarına bir üstünlük sağlanabilecektir.<br />

Elde edilen test sonuçları, oluşturulan YSA yapısının<br />

uçak hızlarının elde edilmesinde başarıyla<br />

kullanılabileceğini göstermektedir.<br />

Training-Blue Goal-Black<br />

10 5 Performance is 0.489421, Goal is 0.5<br />

10 4<br />

10 3<br />

10 2<br />

10 1<br />

10 0<br />

10 -1<br />

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4<br />

4 Epochs<br />

Şekil 5. Öğrenme Eğrisi<br />

IV. SONUÇ<br />

Uçuş hızları, hızları etkileyen parametreler<br />

kullanılarak birçok grafiğin değerlendirilmesi ile elde<br />

edilmektedir. Bu grafikler uçak tipine bağlı olarak<br />

değişir ve oldukça fazla sayısıdadır. Bu makalede, C-<br />

130 uçaklarına ait sürat hesapları Yapay Sinir Ağları<br />

kullanılarak elde edilmeye çalışılmıştır. Yapılan<br />

çalışmalarda, ÇKP’ler uçak süratlerini belirlemek<br />

maksadıyla danışmanlı öğrenme algoritmalarından<br />

birisi olan Levenberg-Marquardt algoritması ile<br />

eğitilmişlerdir. Farklı aktivasyon fonksiyonları ile<br />

denene yapılardan en iyi sonuç sigmoid ile elde<br />

edilmiştir. Elde edilen neticeler, YSA’nın uçuş sürat<br />

hesaplarında kullanılabilirliğini ve hesaplanan<br />

süratlerin oldukça güvenilir olduğunu göstermektedir.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] United States Air Force Series C-130 aircraft<br />

flight manual performance data, 2002.<br />

[2] AFMAN 11-217 (instrument flight), vol.(1.1),<br />

1996.<br />

[3] W. Li and N. M. Nasrabadi, "Review on<br />

applications of neural network to computer<br />

vision," Proc. of SPIE Conference of Automated<br />

Inspection and High Speed Vision II, vol. 1004,<br />

pp. 104-111, 1988.<br />

[4] K.A. Smith, “Introduction to neural networks and<br />

data mining for business applications”, Eruditions<br />

Publishing, Emerald Victoria, Australia 1999.<br />

[5] J. Wang and Y. Takefuji (eds), “Neural networks<br />

in design and manufacturing”, World<br />

Scientific,Singapore, 1993.<br />

[6] Pham, D.T. and D. Karaboğa, “Intelligent<br />

Optimization Techniques”, Springer-Verlag<br />

London Limited Publishers Of Sweetapple House,<br />

158

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Surrey, UK, 1999.<br />

[7] D.T. Pham and V.Aslantaş, “Depth from focus<br />

using a neural network” Pattern recognit., vol 32,<br />

no.5, pp. 715-727, 1999.<br />

[8] D.E. Rumelhart and J.L. McClelland, Parallel<br />

Distributed Processing, Vol. 1, MIT Press,<br />

Cambridge, 1986.<br />

[9] D. T Pham and S.Sagiroglu “Three methods of<br />

training multi-layer perceptrons to model a robot<br />

sensor”, International Journal of Robotıca, 13,<br />

pp.531-538, 1995.<br />

[10] P. Krauss, I. Shure, J.N. Little, “MATLAB Signal<br />

Processing Toolbox User’s Guide”, The<br />

Mathworks Inc. 1996<br />

[11] V.Aslantas, K. Güleç, “Yapay Sinir Ağlarının C-<br />

130 Uçaklarının Sürat Hesaplarına Uygulanması”,<br />

Kayseri IV.<strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u,Kayseri, 2002<br />

Tablo 1. Minimum kontrol sürati grafiğine ait YSA’ların test dataları ile sınanması<br />

Test Girdileri<br />

Arzulanan<br />

Sonuç<br />

MKS<br />

YSA-I<br />

Sonucu<br />

MKS<br />

Mutlak<br />

Hata<br />

I<br />

YSA-II<br />

Sonucu<br />

MKS<br />

Mutlak<br />

Hata<br />

II<br />

YSA-III<br />

Sonucu<br />

MKS<br />

Sıcaklık İrtifa lineer tanh sigmoid<br />

-55<br />

-45<br />

-35<br />

-25<br />

-15<br />

-5<br />

5<br />

15<br />

25<br />

35<br />

45<br />

-60<br />

-50<br />

-40<br />

-30<br />

-20<br />

-10<br />

0<br />

10<br />

20<br />

30<br />

40<br />

50<br />

-60<br />

-50<br />

-40<br />

-30<br />

-20<br />

-10<br />

0<br />

10<br />

20<br />

30<br />

40<br />

50<br />

-55<br />

-45<br />

-35<br />

-25<br />

-15<br />

–5<br />

5<br />

15<br />

25<br />

35<br />

45<br />

55<br />

-55<br />

-45<br />

-35<br />

-25<br />

-15<br />

–5<br />

5<br />

15<br />

25<br />

35<br />

45<br />

55<br />

0<br />

0.5<br />

1.5<br />

2.5<br />

3.5<br />

4.5<br />

5.5<br />

4.5<br />

3.5<br />

2.5<br />

1.5<br />

0.5<br />

5<br />

5<br />

5<br />

5<br />

5<br />

5<br />

5<br />

5<br />

5<br />

5<br />

5<br />

5<br />

6<br />

6<br />

6<br />

6<br />

6<br />

6<br />

6<br />

6<br />

6<br />

6<br />

6<br />

6<br />

6<br />

6<br />

6<br />

6<br />

6<br />

6<br />

6<br />

6<br />

6<br />

6<br />

6<br />

6<br />

5<br />

5<br />

5<br />

5<br />

5<br />

5<br />

5<br />

5<br />

5<br />

5<br />

5<br />

5<br />

6.5<br />

115.0000<br />

112.0000<br />

108.5000<br />

105.5000<br />

102.0000<br />

98.5000<br />

99.0000<br />

98.5000<br />

98.0000<br />

98.0000<br />

97.5000<br />

110.0000<br />

108.0000<br />

106.0000<br />

104.0000<br />

102.0000<br />

100.0000<br />

99.0000<br />

97.0000<br />

95.0000<br />

92.0000<br />

89.0000<br />

86.0000<br />

108.0000<br />

106.0000<br />

104.0000<br />

102.0000<br />

100.0000<br />

98.0000<br />

96.0000<br />

95.0000<br />

93.0000<br />

90.0000<br />

87.0000<br />

84.0000<br />

107.0000<br />

105.0000<br />

103.0000<br />

101.0000<br />

99.0000<br />

97.0000<br />

95.5000<br />

94.0000<br />

91.5000<br />

88.5000<br />

85.5000<br />

82.5000<br />

109.0000<br />

107.0000<br />

105.0000<br />

103.0000<br />

101.0000<br />

99.5000<br />

98.0000<br />

96.0000<br />

93.5000<br />

90.5000<br />

87.5000<br />

84.5000<br />

95.0000<br />

115.7049<br />

112.2054<br />

108.7058<br />

105.2062<br />

101.7066<br />

98.2070<br />

98.0745<br />

97.9420<br />

97.8095<br />

97.6770<br />

97.5445<br />

109.0370<br />

107.2210<br />

105.4050<br />

103.5889<br />

101.7729<br />

99.9568<br />

98.1408<br />

96.3247<br />

94.5087<br />

92.6927<br />

90.8766<br />

89.0606<br />

107.3535<br />

105.5375<br />

103.7214<br />

101.9054<br />

100.0893<br />

98.2733<br />

96.4572<br />

94.6412<br />

92.8252<br />

91.0091<br />

89.1931<br />

87.3770<br />

106.4479<br />

104.6312<br />

102.8145<br />

100.9978<br />

99.1811<br />

97.3644<br />

95.5477<br />

93.7309<br />

91.9142<br />

90.0975<br />

88.2808<br />

86.4641<br />

108.1317<br />

106.3150<br />

104.4982<br />

102.6815<br />

100.8648<br />

99.0481<br />

97.2314<br />

95.4147<br />

93.5980<br />

91.7813<br />

89.9645<br />

88.1478<br />

95.6141<br />

0.7049<br />

0.2054<br />

0.2058<br />

0.2938<br />

0.2934<br />

0.2930<br />

0.9255<br />

0.5580<br />

0.1905<br />

0.3230<br />

0.0445<br />

0.9630<br />

0.7790<br />

0.5950<br />

0.4111<br />

0.2271<br />

0.0432<br />

0.8592<br />

0.6753<br />

0.4913<br />

0.6927<br />

1.8766<br />

3.0606<br />

0.6465<br />

0.4625<br />

0.2786<br />

0.0946<br />

0.0893<br />

0.2733<br />

0.4572<br />

0.3588<br />

0.1748<br />

1.0091<br />

2.1931<br />

3.3770<br />

0.5521<br />

0.3688<br />

0.1855<br />

0.0022<br />

0.1811<br />

0.3644<br />

0.0477<br />

0.2691<br />

0.4142<br />

1.5975<br />

2.7808<br />

3.9641<br />

0.8683<br />

0.6850<br />

0.5018<br />

0.3185<br />

0.1352<br />

0.4519<br />

0.7686<br />

0.5853<br />

0.0980<br />

1.2813<br />

2.4645<br />

3.6478<br />

0.6141<br />

115.0781<br />

112.0500<br />

108.4093<br />

105.1078<br />

102.8068<br />

101.2282<br />

99.7901<br />

98.6954<br />

98.0480<br />

97.7648<br />

97.5248<br />

110.1364<br />

108.2769<br />

106.4685<br />

104.8202<br />

103.3573<br />

101.9776<br />

100.4763<br />

98.6419<br />

96.3686<br />

93.7194<br />

90.9050<br />

88.1938<br />

109.5876<br />

107.8140<br />

106.1564<br />

104.6867<br />

103.3646<br />

102.0248<br />

100.4398<br />

98.4301<br />

95.9571<br />

93.1514<br />

90.2633<br />

87.5629<br />

108.6936<br />

106.9642<br />

105.3975<br />

104.0150<br />

102.7109<br />

100.4398<br />

99.4944<br />

97.2471<br />

94.5820<br />

91.6999<br />

88.8749<br />

86.3485<br />

109.2085<br />

107.3584<br />

105.6201<br />

104.0688<br />

102.6683<br />

100.4763<br />

99.6109<br />

97.5603<br />

95.0805<br />

92.3161<br />

89.5206<br />

86.9497<br />

100.5070<br />

0.0781<br />

0.0500<br />

0.0907<br />

0.3922<br />

0.8068<br />

2.7282<br />

0.7901<br />

0.1954<br />

0.0480<br />

0.2352<br />

0.0248<br />

0.1364<br />

0.2769<br />

0.4685<br />

0.8202<br />

1.3573<br />

1.9776<br />

1.4763<br />

1.6419<br />

1.3686<br />

1.7194<br />

1.9050<br />

2.1938<br />

1.5876<br />

1.8140<br />

2.1564<br />

2.6867<br />

3.3646<br />

4.0248<br />

4.4398<br />

3.4301<br />

2.9571<br />

3.1514<br />

3.2633<br />

3.5629<br />

1.6936<br />

1.9642<br />

2.3975<br />

3.0150<br />

3.7109<br />

3.4398<br />

3.9944<br />

3.2471<br />

3.0820<br />

3.1999<br />

3.3749<br />

3.8485<br />

0.2085<br />

0.3584<br />

0.6201<br />

1.0688<br />

1.6683<br />

0.9763<br />

1.6109<br />

1.5603<br />

1.5805<br />

1.8161<br />

2.0206<br />

2.4497<br />

5.5070<br />

114.9167<br />

112.1455<br />

108.9847<br />

105.5074<br />

101.8309<br />

98.1003<br />

97.9354<br />

97.8069<br />

97.6984<br />

97.5912<br />

97.4675<br />

109.2992<br />

107.5445<br />

105.7179<br />

103.8342<br />

101.9098<br />

99.9629<br />

98.0124<br />

96.0770<br />

94.1751<br />

92.3234<br />

90.5369<br />

88.8284<br />

107.7349<br />

105.9107<br />

104.0278<br />

102.1029<br />

100.1542<br />

98.2006<br />

96.2613<br />

94.3547<br />

92.4977<br />

90.7056<br />

88.9912<br />

87.3647<br />

106.8311<br />

104.9756<br />

103.0695<br />

101.1303<br />

99.1768<br />

96.2613<br />

95.3028<br />

93.4190<br />

91.5927<br />

89.8380<br />

88.1664<br />

86.5868<br />

108.4317<br />

106.6393<br />

104.7822<br />

102.8759<br />

100.9380<br />

98.0124<br />

97.0416<br />

95.1208<br />

93.2419<br />

91.4211<br />

89.6722<br />

88.0066<br />

95.4126<br />

Mutlak<br />

Hata III<br />

0.0833<br />

0.1455<br />

0.4847<br />

0.0074<br />

0.1691<br />

0.3997<br />

1.0646<br />

0.6931<br />

0.3016<br />

0.4088<br />

0.0325<br />

0.7008<br />

0.4555<br />

0.2821<br />

0.1658<br />

0.0902<br />

0.0371<br />

0.9876<br />

0.9230<br />

0.8249<br />

0.3234<br />

1.5369<br />

2.8284<br />

0.2651<br />

0.0893<br />

0.0278<br />

0.1029<br />

0.1542<br />

0.2006<br />

0.2613<br />

0.6453<br />

0.5023<br />

0.7056<br />

1.9912<br />

3.3647<br />

0.1689<br />

0.0244<br />

0.0695<br />

0.1303<br />

0.1768<br />

0.7387<br />

0.1972<br />

0.5810<br />

0.0927<br />

1.3380<br />

2.6664<br />

4.0868<br />

0.5683<br />

0.3607<br />

0.2178<br />

0.1241<br />

0.0620<br />

1.4876<br />

0.9584<br />

0.8792<br />

0.2581<br />

0.9211<br />

2.1722<br />

3.5066<br />

0.4126<br />

159

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

BULANIK MANTIK SİSTEMİNE DAYALI UYARLANIR AĞ<br />

EKLENMİŞ GENETİK İZLEYİCİ İLE TEK SAYIDA HEDEFİ İZLEME<br />

İlke TÜRKMEN 1 Kerim GÜNEY 2<br />

1 Uçak Elektrik-Elektronik Bölümü, <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu,<br />

<strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong>, 38039, KAYSERİ<br />

2 Elektronik Mühendisliği Bölümü, Mühendislik Fakültesi,<br />

<strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong>, 38039, KAYSERİ<br />

E-posta: titi@erciyes.edu.tr<br />

ÖZET<br />

Bu çalışmada, tek sayıda hedefi izlemek için bulanık<br />

mantık sistemine dayalı uyarlanır ağ eklenmiş genetik<br />

izleyici önerilmiştir. Bu amaçla öncelikle, N-boyutlu<br />

bir atama problemi olarak formülize edilen veri<br />

ilişkilendirme problemi, genetik algoritma<br />

kullanılarak çözülmüş, daha sonra genetik izleyicinin<br />

performansı bulanık mantık sistemine dayalı uyarlanır<br />

ağ kullanılarak iyileştirilmiştir. Manevrasız ve<br />

manevralı hareket yapan hedef yörüngeleri için<br />

bulanık mantık sistemine dayalı uyarlanır ağ<br />

kullanıldığında izleme hatasının genetik izleyiciye<br />

kıyasla azaldığı gösterilmiştir.<br />

I. GİRİŞ<br />

Bir hedef izleme sisteminde temel amaç; radar, sonar<br />

ve kızılötesi gibi çeşitli algılayıcılar kullanılarak elde<br />

edilen ölçüm verileri ile hedef durumunu<br />

güncelleştirmektir. Hedef durumu ile kastedilen<br />

büyüklükler hedefin konum, hız ve ivme gibi<br />

kinematik nicelikleridir. Yoğun parazit yankılı<br />

ortamlarda hedefi izlerken, ortamda birden fazla<br />

ölçüm bulunmaktadır. Hedef durumunun<br />

güncelleştirilmesi için öncelikle algılayıcılardan elde<br />

edilen ölçümlerden hangilerinin ilgilenilen hedeften<br />

kaynaklandığının ve hangilerinin parazit yankı<br />

olduğunun belirlenmesi gerekir. Bu da veri<br />

ilişkilendirme olarak adlandırılan hedeflerin<br />

ölçümlerle ilişkilendirilmesi problemini ortaya çıkarır.<br />

Literatürde hedef izleme amacıyla geliştirilmiş farklı<br />

yöntemler bulunmaktadır [1]. Hedef izleme<br />

problemini çözmek için kullanılan klasik yöntemlerin<br />

yanında, yapay sinir ağları, bulanık mantık ve genetik<br />

algoritma gibi yapay zeka tekniklerine dayanan<br />

yöntemler de geliştirilmiştir [2-4].<br />

Bu çalışmada, hedef izlemede karşılaşılan veri<br />

ilişkilendirme problemi N-boyutlu bir atama problemi<br />

olarak düşünülmüş ve genetik algoritma yardımıyla<br />

çözülmüştür. İzleme performansını arttırmak amacıyla<br />

genetik izleyiciye (Gİ) bulanık mantık sistemine<br />

dayalı uyarlanır ağ (BMSDUA) [5, 6] eklenmiştir.<br />

Önerilen BMSDUA eklenmiş genetik izleyicinin<br />

kguney@erciyes.edu.tr<br />

(BMSDUAEGİ) performansı, manevrasız ve<br />

manevralı hareket yapan iki farklı hedef yörüngesi için<br />

test edilmiştir. Aşağıdaki bölümlerde ilk önce Gİ ve<br />

BMSDUA kısaca açıklanacak daha sonra<br />

BMSDUAEGİ anlatılarak farklı hedef yörüngeleri için<br />

önerilen yaklaşımdan elde edilen sonuçlar<br />

sunulacaktır.<br />

II. GENETİK İZLEYİCİ<br />

Hedef izlemede karşılaşılan veri ilişkilendirme<br />

problemi, aşağıdaki eşitlik (1)’de verildiği gibi<br />

N-boyutlu bir atama problemi olarak düşünülmüştür.<br />

Min:<br />

Kısıtlar:<br />

Burada,<br />

M<br />

M<br />

1 N<br />

∑ ∑<br />

L c χ ,<br />

(1a)<br />

i1<br />

= 0 iN<br />

= 0<br />

M<br />

i1,...,iN<br />

i1...iN<br />

2 N<br />

∑L<br />

∑ χ i ...i = 1, i =<br />

N<br />

i2<br />

M<br />

iN<br />

1 1 1,<br />

K,M<br />

1<br />

(Birinci taramadan tek bir ölçüm atanmalı)<br />

M<br />

1<br />

∑<br />

i1<br />

L<br />

M<br />

M<br />

k −1<br />

k + 1 N<br />

∑∑L∑<br />

ik<br />

−1=<br />

0ik<br />

+ 1=<br />

0<br />

M<br />

iN<br />

χ<br />

i1...iN<br />

= 1,<br />

,<br />

(1b)<br />

i k =1,…,M k ve k=2,…, N-1 için, (k. taramadan<br />

tek bir ölçüm atanmalı)<br />

M1<br />

∑<br />

i1<br />

= 0<br />

M N −1<br />

∑<br />

L χ = 1,<br />

i = 1,<br />

K,M<br />

iN<br />

−1<br />

i1...iN<br />

(N. taramadan tek bir ölçüm atanmalı)<br />

χ i ⊂ {0,1}, tüm i 1 ,…,i N için.<br />

1...i N<br />

c i 1,...,<br />

i N<br />

N<br />

N<br />

,<br />

(1c)<br />

(1d)<br />

kullanılan algılayıcıdan elde edilen<br />

ölçüm dizisinin ilgilenilen hedefle ilişkilendirilme<br />

160

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

maliyeti,<br />

χ i1 ...i N<br />

0 veya 1 değerlerini alan ikili bir<br />

karar değişkeni, N ilişkilendirme yapılacak radar<br />

taramalarının sayısı ve M her bir taramadaki ölçüm<br />

sayısıdır. maliyeti, aşağıdaki gibi birikimli<br />

c i<br />

1,...,<br />

i N<br />

negatif log-olabilirlik formunda yazılabilir:<br />

c<br />

N<br />

i ,...,i = −∑<br />

Li<br />

(i ,...,im<br />

)<br />

1 N<br />

m 1<br />

m=<br />

1<br />

ln (2)<br />

i 1 ,…,i m dizisinin negatif log-olabilirlik oranı,<br />

− ln L<br />

1<br />

(i1,...,im<br />

) =<br />

2<br />

[ z − zˆ<br />

]′<br />

-1<br />

i1,...,im−1<br />

1 2<br />

λ e|<br />

2π Si<br />

|<br />

1,...,im<br />

[ z − zˆ<br />

] + ln<br />

(3)<br />

im<br />

im<br />

i1,...,im<br />

im<br />

P<br />

D<br />

i1,...,im<br />

⋅ S<br />

ifadesi ile belirlenir. Burada, z m. taramada<br />

ilgilenilen hedefle ilişkilendirilen ölçüm vektörü, ẑ S<br />

kovaryansına sahip öngörülen ölçüm vektörü, λe<br />

yanlış alarm yoğunluğu ve P D sezme olasılığıdır.<br />

N’in 2’den büyük değerleri için eşitlik (1)’deki<br />

sınırlamalı optimizasyon probleminin klasik<br />

yöntemlerle çözülmesi oldukça zordur. Genetik<br />

algoritma, bu şekildeki sınırlamalı optimizasyon<br />

problemlerinin çözümünde kullanılabilecek etkili bir<br />

algoritmadır. Genetik algoritma [7], doğal seçme ve<br />

genetik operatörleri temel alan bir sistemdir ve<br />

probleme göre tanımlanan bir amaç fonksiyonunun<br />

değerini sürekli değiştirerek en iyi sonucu bulmaya<br />

çalışan sezgisel bir algoritmadır. Bu çalışmada amaç<br />

fonksiyonu,<br />

(4)<br />

⎛<br />

E= minimize<br />

⎜<br />

⎜<br />

⎝<br />

şeklinde tanımlanmıştır.<br />

M<br />

1<br />

∑<br />

i1<br />

= 0<br />

L<br />

M<br />

N<br />

∑<br />

iN<br />

= 0<br />

c<br />

i1,<br />

K,iN<br />

χ<br />

i1Ki<br />

N<br />

III. BULANIK MANTIK SİSTEMİNE DAYALI<br />

UYARLANIR AĞ (BMSDUA)<br />

Kullanışlı bir hesaplama yapısı olan bulanık mantık<br />

sistemleri; bulanık küme teorisi, bulanık eğer-ise kural<br />

dizisi ve bulanık muhakeme kavramlarına dayanır.<br />

BMSDUA, bulanık mantık sistemlerine fonksiyonel<br />

olarak eşdeğer olan bir çeşit uyarlanabilir ağdır<br />

[5, 6]. Bulanık mantık sisteminin parametreleri<br />

optimum olarak belirlenmelidir. BMSDUA’nın temel<br />

amacı, eşdeğer bulanık mantık sisteminin<br />

parametrelerini, giriş-çıkış veri kümelerini kullanıp bir<br />

öğrenme algoritması vasıtasıyla optimize etmektir.<br />

Parametre optimizasyonu, gerçek çıkış ile hedef çıkış<br />

arasındaki hata değeri minimum olacak şekilde<br />

yapılmaktadır. Tipik bir BMSDUA yapısı, Şekil 1’de<br />

⎞<br />

⎟<br />

⎟<br />

⎠<br />

⋅<br />

verilmiştir. Burada, sabit düğümler daire, uyarlanır<br />

düğümler ise kare şeklinde gösterilmiştir. Basit olması<br />

açısından, BMSDUA’nın x ve y gibi iki girişinin ve z<br />

gibi bir çıkışının olduğu kabul edilmiştir. BMSDUA<br />

için, bu çalışmada birinci dereceden Sugeno bulanık<br />

modeli [6] kullanılmıştır. Bu model için tipik bir kural<br />

seti olan iki bulanık eğer-ise kuralı aşağıdaki şekilde<br />

ifade edilebilir:<br />

Kural 1:Eğer x, A 1 ve y, B 1 ise z 1 = p 1 x+ q 1 y + r 1 (5a)<br />

Kural 2:Eğer x, A 2 ve y, B 2 ise z 2 = p 2 x + q 2 y + r 2 (5b)<br />

Burada A i ve B i başlangıçtaki bulanık kümelerdir, p i ,<br />

q i ve r i eğitme işlemi boyunca belirlenen tasarım<br />

parametreleridir. BMSDUA, Şekil 1’de olduğu gibi<br />

beş katmandan oluşmaktadır:<br />

1. Katman: Birinci katmandaki her bir düğüm aşağıda<br />

verilen bir düğüm fonksiyonuna sahiptir.<br />

1<br />

Oi = µ ( x ), i = 1,<br />

2<br />

(6a)<br />

A i<br />

1<br />

Oi = µ ( y ), i = 3,<br />

4<br />

(6b)<br />

B i −2<br />

Burada µ Ai (x) ve µ Bi-2 (y) herhangi bir bulanık üyelik<br />

fonksiyonuna uyumlandırılabilir. Bu çalışmada<br />

aşağıdaki gauss üyelik fonksiyonu kullanılmıştır.<br />

( x;c, σ )<br />

2<br />

1 ⎛ x−c<br />

⎞<br />

− ⎜ ⎟<br />

2⎝<br />

σ ⎠<br />

gauss = e<br />

(7)<br />

Burada {c i , σ i } üyelik fonksiyonunun şeklini<br />

değiştiren parametreler kümesidir. Bu katmandaki<br />

parametreler lineer olmayan parametreler olarak<br />

bilinir.<br />

2. Katman: Bu katmandaki her bir düğüm, kuralların<br />

çarpımı ile elde edilen ağırlığı<br />

O<br />

2<br />

i i A i B i<br />

=<br />

şeklinde hesaplar.<br />

= ω = µ ( x ) µ ( y ), i 1,<br />

2 (8)<br />

3. Katman: Bu katmandaki i’nci düğüm, i’nci kuralın<br />

ağırlığının tüm ağırlıkların toplamına oranını<br />

aşağıdaki şekilde belirler.<br />

O<br />

ω i<br />

= ω i = , i 1,<br />

2 (9)<br />

ω + ω<br />

3<br />

i =<br />

1 2<br />

Burada ω i normalize edilmiş ağırlık olarak<br />

adlandırılır.<br />

4. Katman: Bu katmanda, her bir i düğümü aşağıdaki<br />

fonksiyona sahiptir:<br />

O<br />

4<br />

i i i i i i i =<br />

= ω z = ω ( p x + q y + r ), i 1,<br />

2 (10)<br />

161

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Katman 1<br />

Katman 4<br />

x<br />

A 1<br />

Katman 2 Katman 3<br />

x<br />

y<br />

Katman 5<br />

A 2<br />

B 1<br />

Π<br />

Π<br />

W 1<br />

N<br />

N<br />

W 2 W 2<br />

W 1 W 1 Z 1<br />

W 2 Z 2<br />

Σ<br />

Z<br />

y<br />

x<br />

y<br />

B 2<br />

Şekil 1. BMSDUA yapısı.<br />

Burada ω i üçüncü katmanın çıkışıdır ve {p i , q i , r i }<br />

parametre kümesidir. Bu katmandaki parametreler,<br />

lineer parametreler olarak bilinir.<br />

5. Katman: Bu katmanda tek bir düğüm, gelen bütün<br />

işaretlerin toplamı olan genel çıkışı aşağıda ifade<br />

edildiği gibi hesaplar:<br />

O<br />

5<br />

1<br />

2<br />

ω1z1<br />

+ ω 2 z2<br />

= ∑ ω i zi<br />

=<br />

(11)<br />

ω1<br />

+ ω<br />

=<br />

2<br />

i 1<br />

Açıktır ki, BMSDUA’nın, lineer ve lineer olmayan<br />

parametreler olarak isimlendirilen ayarlanabilir iki<br />

parametre seti vardır. Eğitme işlemi boyunca, birinci<br />

katmandaki lineer olmayan parametreler ve dördüncü<br />

katmandaki lineer parametreler, bulanık mantık<br />

sistemi arzu edilen cevaba ulaşana kadar ayarlanır. Bu<br />

çalışmada, en küçük kareler metodu ve geri yayılım<br />

algoritmalarının birleşmiş hali olan karma öğrenme<br />

algoritması [5, 6], bulanık mantık sistemini eğitme ve<br />

uyarlamada kullanılmıştır. Bu algoritmanın<br />

yakınsaması, geri yayılım algoritmasının araştırma<br />

süresinin boyutunu küçülttüğü için çok daha hızlıdır.<br />

Üyelik fonksiyonlarının lineer olmayan parametre<br />

değerleri sabit tutulduğunda, BMSDUA’nın çıkışı<br />

lineer parametrelerin bir lineer kombinasyonu olarak<br />

yazılabilir:<br />

z= ( ω + (12)<br />

1x)p1<br />

+ ( ω1<br />

y)q1<br />

+ ( ω1<br />

)r1<br />

+ ( ω2x)p<br />

2 + ( ω2<br />

y)q2<br />

( ω2<br />

) r2<br />

En küçük kareler metodu, lineer parametrelerin<br />

optimum değerlerini belirlemede kullanılabilir. Lineer<br />

olmayan parametreler sabit tutulmadığında, araştırma<br />

uzayı büyür ve eğitim yakınsaması yavaşlar. Karma<br />

öğrenme algoritması [5, 6] ile bu problem çözülebilir.<br />

IV. BMSDUA EKLENMİŞ GENETİK İZLEYİCİ<br />

(BMSDUAEGİ) VE BENZETİM ÖRNEKLERİ<br />

Bu çalışmada Gİ’nin performansını iyileştirmek<br />

amacıyla izleyiciye BMSDUA eklenmiştir. Kullanılan<br />

BMSDUA’nın girişleri, ölçüm ve tahmin vektörleri<br />

arasındaki konum farkı, tahmin ve öngörme vektörleri<br />

arasındaki konum farkı ve tahmin ve öngörme<br />

vektörleri arasındaki hız farkıdır. BMSDUA için çıkış<br />

vektörü, Gİ’nin konum tahmini ile hedefin gerçek<br />

konumu arasındaki farktır.<br />

BMSDUAEGİ’nin izleme performansını test etmek<br />

için manevrasız ve manevralı hareket eden iki farklı<br />

hedef yörüngesi kullanılmıştır. Kullanılan hedef<br />

yörüngeleri, Şekil 2 ve Şekil 3’de gösterilmiştir.<br />

BMSDUA’yı eğitmek için bu hedef yörüngelerinin<br />

yakınında 600 giriş/çıkış veri kümesi oluşturulmuştur.<br />

BMSDUAEGİ melez öğrenme algoritması<br />

kullanılarak eğitilmiştir. Eğitim için epok sayısı 15’tir.<br />

Giriş değişkenlerinin herbiri için kullanılan üyelik<br />

fonksiyonu sayısı 5’tir. Bu durumda kural sayısı 125<br />

(5x5x5)’tir. Giriş değişkenlerinin herbiri için gauss<br />

üyelik fonksiyonu kullanılmıştır. Eşitlik (7)’den<br />

açıkça görüldüğü gibi, gauss üyelik fonksiyonu 2<br />

parametreye sahiptir. Böylece BMSDUA, 30<br />

(5x2+5x2+5x2) lineer olmayan parametre ve 500<br />

(4x125) lineer parametre olmak üzere 530 parametre<br />

içerir.<br />

Kullanılan hedeflere ait durum uzay modeli<br />

X(k +1 ) = F(k)X(k) + G(k)w(k) (13)<br />

z(k) = H(k)X(k) + υ(k)<br />

(14)<br />

şeklindedir. Burada w süreç gürültüsü, υ ölçüm<br />

gürültüsü ve z(k) ölçüm matrisidir. X durum vektörü<br />

X(k) = [x y x& y] & ′ şeklinde tanımlanmıştır. F ve G<br />

matrisleri<br />

⎡1<br />

0 T 0 ⎤ ⎡<br />

2<br />

T / 2 0 ⎤<br />

⎢ ⎥ ⎢<br />

⎥<br />

= ⎢<br />

0 1 0 T<br />

2<br />

F(k) ⎥ ⎢ 0 T / 2<br />

G(k) =<br />

⎥<br />

(15)<br />

⎢0<br />

0 1 0⎥<br />

⎢<br />

⎥<br />

⎢ ⎥ ⎢<br />

T 0<br />

⎥<br />

⎣0<br />

0 0 1⎦<br />

⎢⎣<br />

0 T ⎥⎦<br />

162

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

şeklindedir. Burada T örnekleme aralığını<br />

göstermektedir. Benzetimlerde kartezyen (x-y)<br />

koordinatlarda ölçüm yapan bir algılayıcının<br />

kullanıldığı kabul edilmiştir. Bu durumda H ölçüm<br />

matrisi,<br />

⎡1<br />

0 0 0⎤<br />

H(k) = ⎢ ⎥<br />

(16)<br />

⎣0<br />

1 0 0⎦<br />

şeklindedir. Algılayıcının x ve y yönündeki ölçüm<br />

hatasının standart sapması birinci hedef için 0.2 km,<br />

ikinci hedef için 0.15 km olarak seçilmiştir. Birinci<br />

hedefin başlangıç durumu [x(0), y(0), x(0), & y(0)] & =[1<br />

km, 1 km, 0.5 km/s, 0.15 km/s], ikinci hedefin<br />

başlangıç durumu ise, [x(0), y(0), x(0), & y(0)] & =[72.94<br />

km, 29.47 km, -0.26 km/s, -0.13 km/s] olarak<br />

alınmıştır. Kullanılan algılayıcıdan her bir T anında 5<br />

ölçüm alındığı kabul edilmiştir. Genetik algoritma,<br />

10’lu gruplar halindeki radar taramaları için,<br />

algılayıcıdan alınan ölçümlerden ilgilenilen hedefe ait<br />

olanları belirlemek amacıyla kullanılmıştır. Birinci<br />

hedefin 40 s ikinci hedefin ise 160 s süre ile izlendiği<br />

kabul edilmiştir. Genetik algoritma için 60 elemandan<br />

oluşan ve değerleri rasgele olarak belirlenmiş olan bir<br />

başlangıç popülasyonu oluşturulmuştur.<br />

Popülasyondaki elemanlar permütasyon kodlama<br />

yöntemi ile kodlanmışlardır. Bu kodlama şu şekilde<br />

açıklanabilir: İlk 10 radar taraması için algılayıcıdan<br />

elde edilen ölçümlerden ilgilenilen hedefe ait olan<br />

ölçüm dizisi sırasıyla, 1, 2, 5, 4, 3, 3, 4, 1, 4, 2 ise bu<br />

durumda kromozom, [1, 2, 5, 4, 3, 3, 4, 1, 4, 2]<br />

şeklinde 10 elemanlı bir dizidir. Popülasyondaki her<br />

bir kromozomun uygunluğu<br />

⎧ 0,<br />

sınırlamalar geçerli ise<br />

⎪<br />

F = ⎨<br />

⎪<br />

⎩−<br />

E, diğer durumlarda<br />

(17)<br />

fonksiyonu ile belirlenmiştir. Genetik algoritmanın<br />

seçme işlemi için yarışma yöntemi, çaprazlama işlemi<br />

için ise çok noktalı çaprazlama yöntemi kullanılmıştır.<br />

Çaprazlama işleminden sonraki mutasyon sürecinde<br />

kromozomdaki bazı elemanların değerleri rasgele<br />

olarak değiştirilmiştir. Çaprazlama oranı 0.8,<br />

mutasyon oranı ise 0.15 olarak seçilmiştir.<br />

V. SONUÇLAR<br />

Manevrasız ve manevralı hareket eden iki farklı hedef<br />

yörüngesi için, Gİ’ye BMSDUA eklenmesinin izleme<br />

performansına etkisi Şekil 2 ve Şekil 3’de<br />

gösterilmiştir. Şekil 2 ve Şekil 3’den açıkça görüldüğü<br />

gibi BMSDUAEGİ ile elde edilen konum tahminleri<br />

gerçek değerlere daha yakındır. Her iki hedef<br />

yörüngesi için Gİ ve BMSDUAEGİ kullanıldığında<br />

elde edilen RMS hata değerleri Şekil 4 ve Şekil 5’de<br />

verilmiştir. Şekil 4 ve Şekil 5’den görüldüğü gibi,<br />

BMSDUAEGİ ile elde edilen RMS hata değerleri,<br />

yalnızca Gİ’nin kullanılması durumunda elde edilen<br />

RMS hata değerlerine göre oldukça küçüktür.<br />

Bu çalışmada, hedef izlemede karşılaşılan veri<br />

ilişkilendirme problemi genetik algoritma kullanılarak<br />

başarılı bir şekilde çözülmüş ve Gİ’ye BMSDUA<br />

eklenerek konum tahmininde bir iyileştirme<br />

gerçekleştirilmiştir. Önerilen BMSDUAEGİ<br />

yönteminin, hedef izlemede başarılı bir şekilde<br />

kullanılabileceği gösterilmiştir.<br />

y-konumu (km)<br />

y-konumu (km)<br />

8<br />

7<br />

6<br />

5<br />

4<br />

3<br />

2<br />

1<br />

0<br />

8<br />

7<br />

6<br />

5<br />

4<br />

3<br />

2<br />

1<br />

0<br />

gerçek yörünge<br />

GI tahmini<br />

0 5 10 15 20 25<br />

gerçek yörünge<br />

x-konumu (km)<br />

(a)<br />

BMSDUAEGI tahmini<br />

0 5 10 15 20 25<br />

x-konumu (km)<br />

(b)<br />

Şekil 2. Birinci hedef için elde edilen konum<br />

tahminleri (a) Gİ (b) BMSDUAEGİ<br />

163

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

35<br />

gerçek yörünge<br />

35<br />

gerçek yörünge<br />

30<br />

GI tahmini<br />

30<br />

BMSDUAEGI tahmini<br />

25<br />

25<br />

y-konumu (km)<br />

20<br />

15<br />

y-konumu (km)<br />

20<br />

15<br />

10<br />

10<br />

5<br />

5<br />

0<br />

50 60 70<br />

0<br />

50 60 70<br />

x-konumu (km)<br />

x-konumu (km)<br />

(a)<br />

(b)<br />

Şekil 3. İkinci hedef için elde edilen konum tahminleri (a) Gİ (b) BMSDUAEGİ<br />

0.6<br />

0.4<br />

GI<br />

BMSDUAEGI<br />

0.5<br />

GI<br />

BMSDUAEGI<br />

0.3<br />

0.4<br />

RMS hata (km)<br />

0.2<br />

RMS hata (km)<br />

0.3<br />

0.2<br />

0.1<br />

0.1<br />

0.0<br />

0 10 20 30 40<br />

zaman (s)<br />

Şekil 4. Birinci hedef için Gİ ve BMSDUAEGİ ile elde<br />

edilen RMS hata değerleri<br />

0.0<br />

0 20 40 60 80 100 120 140 160<br />

zaman (s)<br />

Şekil 5. İkinci hedef için Gİ ve BMSDUAEGİ ile elde<br />

edilen RMS hata değerleri<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] Y. Bar-Shalom, Multitarget-Multisensor Tracking:<br />

Principles and Techniques, YBS Publishing, 1995.<br />

[2] D. Sengupta and R.A. Iltis, Neural Solution to the<br />

Multitarget Tracking Data Association Problem,<br />

IEEE Transactions on Aerospace and Electronic<br />

Systems, Vol. 25, No. 1, pp. 96-108, 1989.<br />

[3] Y.M. Chen, H.C. Huang, Fuzzy Logic Approach to<br />

Multisensor Data Association, Mathematics and<br />

Computers in Simulation, Vol. 52, pp. 399-412,<br />

2000.<br />

[4] G. Chen, L. Hong, A Genetic Based Multi<br />

Dimensional Data Association Algorithm for Multi<br />

Sensor Multi Target Tracking, Mathematical and<br />

Computer Modelling, Vol. 26, No. 4, pp. 57-69,<br />

1997.<br />

[5] J.S.R. Jang, ANFIS: Adaptive-Network-Based<br />

Fuzzy Inference System, IEEE Trans. Systems,<br />

164

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Man, and Cybernetics, Vol. 23, pp. 665-685,<br />

1993.<br />

[6] J.S.R. Jang, C.T. Sun, E. Mizutani, Neuro-Fuzzy<br />

and Soft Computing: A Computational Approach<br />

to Learning and Machine Intelligence, Prentice-<br />

Hall, Upper Saddle River, NJ, 1997.<br />

[7] J.H. Holland, Adaptation in Natural and Artificial<br />

Systems, University of Michigan Press, Ann Arbor,<br />

MI., 1975.<br />

165

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

GPS VERİLERİ İLE UÇAĞIN KONUM VE HIZININ İKİ AŞAMALI<br />

TAHMİN ALGORİTMASI<br />

Ç. Hacıyev, M.İ. Berberoğlu<br />

E-mail: cingiz@.itu.edu.tr<br />

İstanbul Teknik <strong>Üniversitesi</strong> Uçak ve Uzay Bilimleri Fakültesi<br />

Maslak, 34469 İstanbul, Türkiye<br />

ÖZET<br />

GPS verileri ile uçağın konum ve hızının iki aşamalı<br />

tahmin algoritması sunulmuştur. Birinci aşamada,<br />

belli sayıdaki GPS uyduları ile uçak arasındaki<br />

ölçülen mesafelerin (pseudorange) ve radyal hızların<br />

kullanılmasıyla oluşturulmuş cebrik denklemler<br />

çözülmüştür. Uçağın konum ve hızının<br />

bulunmasındaki ikinci aşamada ise birinci aşamada<br />

bulunan çözümler Kalman filtresi ile iyileştirilmiştir.<br />

I. GİRİŞ<br />

Günümüzde GPS (Merkezi Konumlandırma Sistemi),<br />

kullanıcıların konum ve yerini bulmakta kullanılan en<br />

yaygın sistemdir. GPS’in yaygın olarak kullanımının<br />

sebepleri, sürekli artan bir hata karakteristiğine sahip<br />

Ataletsel Navigasyon Sistemi (INS), son derece kısıtlı<br />

bir kullanım alanına sahip Radyotekniki ve Işıktekniki<br />

navigasyon sistemleri ve yaygın olmayan<br />

özelleştirilmiş diğer navigasyon sistemleri ile<br />

kıyaslandığında açıkça görülmektedir.<br />

GPS verilerini Kalman filtresi yardımı ile işlemenin<br />

farklı yöntemleri vardır [1,2]. GPS uyduları ölçüm<br />

verileri ile konum bulma problemi, mesafe<br />

ölçümlerinin durum değişkenlerine göre doğrusal<br />

olmamasından dolayı doğrusal olmayan tahmin<br />

problemidir ve genişletilmiş Kalman filtresi yardımı<br />

ile çözülmektedir. Buda ağır bir hesap yükü<br />

getirmektedir.<br />

Bu çalışmada söz konusu problem, doğrusal Kalman<br />

filtresi yardımı ile çözülmektedir. Bu doğrultuda iki<br />

aşamalı tahmin metodu aşağıda takdim edilmiştir.<br />

II. UÇAĞIN AYRIK MATEMATİKSEL<br />

MODELİNİN GELİŞTİRİLMESİ<br />

Bir uçağın matematiksel modeli o uçağın doğrusal ve<br />

yanlamasına hareketlerinin matematiksel modellerinin<br />

uygun bir kombinasyonu ile oluşturulabilir.<br />

Uçağın doğrusal hareketi durum vektörü X u ve kontrol<br />

vektörü U u olarak gösterilirse:<br />

X u = [ u w q θ ] ‘ ; U u = δ E<br />

Buradaki değişkenler;<br />

u : uçağın doğrusal hızı (m/s)<br />

w : uçağın dikey hızı (m/s)<br />

q : yunuslama açısal hızı (derece/s)<br />

θ : yunuslama açısı (derece)<br />

δ E : irtifa dümeni sapması (derece)<br />

Uçağın doğrusal hareketinin matematiksel modeli<br />

aşağıdaki gibi ele alınmıştır;<br />

•<br />

(1)<br />

X = A X + B U<br />

u<br />

u<br />

u<br />

u<br />

u<br />

A u ve B u matrisleri uygun olarak kararlık ve kontrol<br />

türevlerinden oluşmaktadır ve aşağıdaki gibi<br />

yazılabilir [3];<br />

⎡ X u X w 0 − g cosγ<br />

0 ⎤<br />

⎢<br />

⎥<br />

u w<br />

A<br />

⎢<br />

Z Z U 0 − g sinγ<br />

0 ⎥<br />

u = ~ ~ ~ ~<br />

⎢<br />

⎥<br />

⎢<br />

M u M w M q Mθ<br />

⎥<br />

⎢⎣<br />

0 0 1 0 ⎥<br />

(2)<br />

⎦<br />

⎡ X δ ⎤<br />

E<br />

⎢ ⎥<br />

⎢<br />

Zδ<br />

E ⎥<br />

B u = ⎢<br />

~<br />

⎥<br />

⎢M<br />

(3)<br />

δ E ⎥<br />

⎢ ⎥<br />

⎣ 0 ⎦<br />

Uçağın yanlamasına hareket modelinde durum<br />

vektörü X y , ve kontrol vektörü U y olarak<br />

isimlendirilirse, bu vektörler aşağıdaki gibi yazılabilir:<br />

X y = [ β p r φ ψ] ‘ ; U y = [ δ A δ R ]’<br />

Yukarıdaki ifade de geçen parametreler ise;<br />

β : yana kayış açısı (derece)<br />

p : yatış açısal hızı (derece/s)<br />

r : sapma açısal hızı (derece/s)<br />

φ : yatış açısı (derece)<br />

ψ : sapma açısı (derece)<br />

δ A : yalpa kanatçığı deformasyon açısı (derece)<br />

δ R : istikamet dümeni deformasyon açısı (derece)<br />

Uçağın yanlamasına hareketinin matematiksel modeli<br />

aşağıdaki gibi ifade edilebilir:<br />

•<br />

X = A X + B U<br />

y<br />

y<br />

y<br />

y<br />

y<br />

166

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

A y ve B y matrisleri uygun olarak kararlık ve kontrol<br />

türevlerinden oluşmaktadır ve aşağıdaki gibidir [3] :<br />

A<br />

(5)<br />

(6)<br />

Küçük yana kayış hızları için yanlamasına hareketin<br />

matematiksel modeli kurulurken küçük yana kayış<br />

açısı (β) kabulü ile v = U 0 β eşitliği yazılabilir.<br />

Sistemin matematiksel modeli uçağın boylamasına ve<br />

yanlamasına hareketleri türetilerek elde edilebilir.<br />

Buna rağmen x, y ve z ekseni yönlerindeki konum<br />

bilgilerinin bulunması için ek ifadelere gereksinim<br />

vardır.<br />

.<br />

.<br />

X i+<br />

1 − X i<br />

X = AX + Bu ⇒ X i = = AX<br />

∆t<br />

X − X = A.<br />

∆t.<br />

X + B.<br />

∆t.<br />

u ,<br />

X<br />

X<br />

y<br />

B y<br />

⎡<br />

⎢Y<br />

v<br />

⎢<br />

'<br />

⎢ L<br />

= ⎢ '<br />

⎢<br />

N<br />

⎢ 0<br />

⎢<br />

⎣ 0<br />

i+<br />

1<br />

i+<br />

1<br />

i+<br />

1<br />

β<br />

β<br />

⎡ 0<br />

⎢<br />

'<br />

⎢ Lδ<br />

A<br />

= ⎢ '<br />

N<br />

⎢ δ A<br />

⎢ 0<br />

⎢<br />

⎣ 0<br />

i<br />

( I + ∆tA)<br />

=<br />

14243<br />

X i + ∆t.<br />

Bui<br />

⇒<br />

123<br />

*<br />

*<br />

A<br />

= A X + B<br />

i<br />

L<br />

0<br />

N<br />

'<br />

p<br />

'<br />

p<br />

1<br />

0<br />

∗<br />

δ R<br />

'<br />

δ R<br />

'<br />

δ R<br />

Y<br />

L<br />

N<br />

0<br />

0<br />

i<br />

*<br />

ui<br />

−1<br />

L<br />

N<br />

'<br />

r<br />

'<br />

r<br />

tanγ<br />

secγ<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎥<br />

⎥<br />

⎥<br />

⎥<br />

⎥<br />

⎦<br />

0<br />

0<br />

*<br />

B<br />

g<br />

U<br />

i<br />

cosγ<br />

⎤<br />

0⎥<br />

⎥<br />

0⎥<br />

⎥<br />

0<br />

⎥<br />

0⎥<br />

⎥<br />

0⎦<br />

i<br />

+ Bu,<br />

(7)<br />

Uçağın boylamasına ve yanlamasına hareketlerinden<br />

türetilen matematiksel modelin durum denklemi ve bu<br />

modelde kullanılan kontrol vektörü aşağıda<br />

verilmiştir;<br />

X = [u w q θ β p r φ ψ x y z v]’; U = [δ E δ AN δ R ] T .<br />

Bu matematiksel model, bilgisayar simülasyonlarına<br />

uygun olması için ayrık bir formda düzenlenmiştir.<br />

III. GPS İLE KONUM BULMA<br />

GPS ile kullanıcının yerinin bulunmasında kullanılan<br />

mesafe ölçüm metodunda kullanıcı ile yeterli sayıda<br />

navigasyon uydusu arasındaki mesafenin bulunması<br />

gereklidir. Ölçülen her mesafe ile, merkezi ölçüm<br />

uydusu ve yarıçapı ölçülen mesafe olan küresel bir<br />

“hal yüzeyi” bulunur [4]. Birden fazla navigasyon<br />

uydusu ile ölçüm yapılmışsa, kullanıcının yeri, bu<br />

ölçümler vasıtasıyla belirlenmiş olan küresel hal<br />

yüzeylerinin kesişim noktaları veya noktası<br />

üzerindedir. Uçağın konumunun bulunmasında<br />

0<br />

0<br />

0<br />

0<br />

0<br />

0<br />

kullanılan 4 doğrusal olmayan cebrik denklem<br />

aşağıdaki gibidir;<br />

( x x ) + ( y − y ) 2 + ( z − z ) 2 = ( D −δ<br />

) 2<br />

2 i<br />

i<br />

i i t<br />

− , (8)<br />

(i=1,2,3,4).<br />

Burada xi , yi<br />

, zi<br />

, ( i = 1,4)<br />

navigasyon uydularının<br />

Descardes koordinatlarıdır, , uçaktan i sayılı<br />

uyduya kadar olan mesafeyken, δ t zaman kaymasının<br />

oluşturduğu mesafe hatasıdır.<br />

(8) denklemleri, uçağın anlık konumunu (x,y,z)<br />

bulmak için Newton-Raphson iteratif metodu gibi<br />

sayısal bir yöntem kullanılarak gerçek zamanlı olarak<br />

çözülebilir. Uçağın doğrusal hızlarını GPS uyduları<br />

ölçümleriyle bulmak içinse, radyal hız bilgileri<br />

kullanan aşağıdaki 4 doğrusal denklemden oluşan<br />

sistem çözülebilir;<br />

⎡<br />

.<br />

1 ⎛<br />

. .<br />

⎞ ⎛<br />

. .<br />

⎞ ⎛<br />

. .<br />

⎞<br />

r i = ⎢( xi<br />

− x) ⎜ xi<br />

− x⎟<br />

+ ( yi<br />

− y) ⎜ yi<br />

− y⎟<br />

+ ( zi<br />

− z)<br />

⎜ zi<br />

− z⎟⎥<br />

+ δ .<br />

ri<br />

r i<br />

⎣<br />

⎝<br />

⎠<br />

(i=1,2,3,4). (9)<br />

Bu denklem takımlarının çözülmesiyle uçağın<br />

konumu ve hızı hesaplanabilir.<br />

IV. NEWTON-RAPHSON METODU İLE<br />

KONUM TAHMİNİ<br />

Newton-Raphson (NR) sayısal metodu, doğrusal<br />

olmayan denklem sistemlerini çözmede kullanılan en<br />

etkili ve yaygın metodlardan biridir. Bu yöntem<br />

kullanıldığında çözülmek istenen sistem öncelikle<br />

“homojen” hale getirilmelidir. Bu işlem aşağıda<br />

açıklanmıştır:<br />

buradaki G ve M fonksiyonları;<br />

F i =G i -M i =0; F i = fi<br />

( x1,<br />

x2,<br />

x3...,<br />

xn<br />

) dır.<br />

Yukarıda görüldüğü gibi, pek çok durumda doğrusal<br />

olmayan sistemleri homojen bir F i formunda<br />

düzenlemek mümkündür. Elemanları homojen F<br />

sisteminin bileşenlerinden oluşan bir F matrisi<br />

aşağıdaki gibi kurulabilir;<br />

⎡ F1<br />

⎤ ⎡ f1(<br />

x1,<br />

x2,<br />

x3...,<br />

xn<br />

) ⎤<br />

⎢ ⎥ ⎢<br />

⎥<br />

= ⎢<br />

F2<br />

⎥ = ⎢<br />

f 2 ( x1,<br />

x2<br />

, x3...,<br />

xn<br />

)<br />

F<br />

⎥<br />

⎢ M ⎥ ⎢ M ⎥<br />

⎢ ⎥ ⎢<br />

⎥<br />

⎣Fn<br />

⎦ ⎣ f 2 ( x1,<br />

x2<br />

, x3...,<br />

xn<br />

) ⎦<br />

⎝<br />

D i<br />

G = M ,(<br />

i 1,2,..., n)<br />

;<br />

i i =<br />

F matrisi kurulurken değişkenler ve yerleri<br />

belirlenmelidir. İşlemin bir sonraki adımı ise, F<br />

matrisinin kurulumunda belirlenmiş değişkenlerle<br />

Jakobyen (Jacobian) matrisinin oluşturulmasıdır.<br />

İterasyonun yürütülmesi sırasında her bir iterasyonda<br />

F ve Jakobyen matrisleri, terimleri değişmeksizin<br />

⎠<br />

⎝<br />

⎤<br />

⎠⎦<br />

167

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

kullanılacağından ve bu matrislerin hassasiyeti<br />

yöntemin hassasiyetini doğrudan etkileyeceğinden<br />

kesinlikle hata içermemelidirler. Jakobyen matrisi<br />

aşağıdaki şekilde oluşturulur;<br />

⎡ ∂<br />

⎢ F<br />

∂x1<br />

⎢<br />

⎢ ∂<br />

F<br />

J ( F)<br />

= ⎢∂x1<br />

⎢ M<br />

⎢ ∂<br />

⎢ F<br />

⎢⎣<br />

∂x1<br />

1<br />

2<br />

n<br />

∂<br />

F<br />

∂x2<br />

∂<br />

F<br />

∂x2<br />

M<br />

∂<br />

F<br />

∂x<br />

2<br />

1<br />

2<br />

n<br />

L<br />

L<br />

O<br />

L<br />

∂ ⎤<br />

F1<br />

∂x<br />

⎥<br />

n<br />

⎥<br />

∂<br />

F ⎥<br />

2<br />

∂x<br />

⎥<br />

n<br />

M ⎥<br />

∂ ⎥<br />

Fn<br />

⎥<br />

∂xn<br />

⎥⎦<br />

Jakobyen matrisinin terimleri hesaplanırken, kısmi<br />

türev operasyonlarında her bir değişken diğerlerinden<br />

bağımsız kabul edilir. Bu kabulün sonucu olarak,<br />

çözülmek istenen denklem sisteminde kapalı türev<br />

içeren terimler varsa bu sistemi çözmek için Newton-<br />

Raphson yöntemi kullanmak uygun değildir.<br />

NR yönteminin iterasyon adımı ön-işlemler sonucu<br />

elde edilen ifadeler aşağıdaki gibi düzenlenerek<br />

gerçekleştirilir. Eğer tahmini başlangıç kök değerleri<br />

(0) (0) (3)<br />

(0)<br />

1<br />

, x2<br />

= x2<br />

, x3<br />

= x3<br />

x n xn<br />

x 1 = x<br />

,..., = ise;<br />

J ( F)<br />

∆P<br />

= −F<br />

( −1)<br />

( J ( F))<br />

× J ( F)<br />

∆P<br />

= ( J ( F))<br />

144<br />

2444<br />

3<br />

[ ]<br />

I n<br />

∆P<br />

= −J<br />

−1<br />

F<br />

( −1)<br />

× ( −F)<br />

Newton-Raphson sayısal metodu aşağıdaki genel<br />

formda yazılabilir;<br />

P<br />

i+<br />

1<br />

⎡<br />

( i<br />

x1<br />

⎢ ( i<br />

= + ∆ =<br />

⎢x<br />

P<br />

2<br />

i P<br />

⎢ M<br />

⎢<br />

( i<br />

⎢⎣<br />

xn<br />

)<br />

)<br />

)<br />

⎤ ⎡∆x<br />

⎥ ⎢<br />

⎥ ⎢<br />

∆x<br />

+<br />

⎥ ⎢ M<br />

⎥ ⎢<br />

⎥⎦<br />

⎣∆x<br />

1<br />

2<br />

n<br />

⎡<br />

( i<br />

⎤ x1<br />

⎥ ⎢ ( i<br />

⎥ =<br />

⎢x2<br />

⎥ ⎢ M<br />

⎥ ⎢<br />

( i<br />

⎦ ⎢⎣<br />

xn<br />

+ 1)<br />

+ 1)<br />

+ 1)<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎥<br />

.<br />

⎥<br />

⎥<br />

⎥⎦<br />

(10)<br />

Bu işlemin sürekli olarak tekrarlanması sonucunda,<br />

eğer metod yakınsayacaksa ∆ P her bir iterasyon<br />

adımı için sıfıra yaklaşır ve P i+1 vektörü gerçek<br />

köklere yakınsar. Eğer metod yakınsamayacaksa ∆ P<br />

her adım için ıraksar veya jakobyen matrisi tekil bir<br />

matristir. İterasyon yeterince küçük bir ∆ P değerinde<br />

durdurulup P i+1 değerleri gerçek kök değeri olarak<br />

alınır. Burada yapılan maksimum hata ∆ P kadardır.<br />

Newton-Raphson metodu 2. derece bir iterasyon<br />

metodu olduğu için pek çok mühendislik<br />

uygulamasında uygun bir başlangıç değeri seçilmişşe-<br />

10 iterasyonda yeterli bir hassasiyetle kök değerlerini<br />

bulabilir.<br />

4 GPS uydusu verisiyle elde edilmiş 4 doğrusal<br />

olmayan (8) denklemine uygun F ve J matrisleri<br />

aşağıdaki gibidir:<br />

F matrisi;<br />

2<br />

2<br />

2<br />

2<br />

⎡ ( x<br />

⎤<br />

1<br />

− x)<br />

+ ( y1<br />

− y)<br />

+ ( z1<br />

− z)<br />

− ( D1<br />

− dδt)<br />

⎢<br />

2<br />

2<br />

2<br />

2 ⎥<br />

⎢(<br />

x2<br />

− x)<br />

+ ( y2<br />

− y)<br />

+ ( z<br />

2<br />

− z)<br />

− ( D2<br />

− dδt)<br />

F =<br />

⎥<br />

⎢<br />

2<br />

2<br />

2<br />

2<br />

( x − + − + − − − ⎥<br />

3<br />

x)<br />

( y3<br />

y)<br />

( z3<br />

z)<br />

( D3<br />

dδt)<br />

⎢<br />

2<br />

2<br />

2<br />

2<br />

⎥<br />

⎢⎣<br />

( x4<br />

− x)<br />

+ ( y4<br />

− y)<br />

+ ( z<br />

4<br />

− z)<br />

− ( D4<br />

− dδt)<br />

⎥⎦<br />

Jakobyen matrisi;<br />

⎡2(<br />

x − x1)<br />

⎢<br />

⎢<br />

2( x − x2<br />

)<br />

J =<br />

⎢2(<br />

x − x3<br />

)<br />

⎢<br />

⎣2(<br />

x − x4<br />

)<br />

2( y − y )<br />

1<br />

2( y − y )<br />

2<br />

2( y − y )<br />

3<br />

2( y − y )<br />

4<br />

2( z − z )<br />

1<br />

2( z − z )<br />

2<br />

2( z − z )<br />

3<br />

2( z − z )<br />

4<br />

2( D<br />

1<br />

2( D<br />

2<br />

2( D<br />

3<br />

2( D<br />

4<br />

− dδt)<br />

⎤<br />

− dδt)<br />

⎥<br />

⎥ .<br />

− dδt)<br />

⎥<br />

⎥<br />

− dδt)<br />

⎦<br />

Bu matrisler GPS ile uçağın konumunun<br />

hesaplanmasında kullanılacaktır<br />

V. KALMAN FİLTRESİ İLE HAREKET<br />

PARAMETRELERİNİN TAHMİNİ<br />

Uçak hareket modelini (7) rastgele sistem gürültülerini<br />

hesaba katarak aşağıdaki gibi yazabiliriz:<br />

X ( k)<br />

= A<br />

G(<br />

k,<br />

k −1)<br />

w(<br />

k −1)<br />

*<br />

( k,<br />

k −1)<br />

X ( k −1)<br />

+ B<br />

*<br />

( k −1)<br />

u(<br />

k −1)<br />

+<br />

(11)<br />

buradaki, w ( k −1)<br />

terimi rastgele sistem gürültüsüdür<br />

ve G( k,<br />

k −1)<br />

sistem gürültüsünün geçiş matrisidir. Bu<br />

sistemin gözlem denklemi aşağıdaki gibidir:<br />

burada<br />

Z( k)<br />

= H ( k)<br />

X ( k)<br />

+ ξ ( k)<br />

,<br />

H (k) sistemin ölçüm matrisidir ve ξ (k)<br />

ölçme<br />

gürültüsüdür. w (k) ve ξ (k)<br />

rastgele vektörleri ise<br />

beyaz Gauss gürültüsü terimleridir. Bu terimlerin<br />

ortalaması ve kovaryans matrisleri aşağıdaki gibidir:<br />

E<br />

E<br />

T<br />

[ w(<br />

k)<br />

] = 0; E[ w(<br />

k)<br />

w ( j)<br />

] = Q(<br />

k)<br />

δ ( kj);<br />

T<br />

T<br />

[ ξ ( k)<br />

] = 0;<br />

ξ ( k)<br />

ξ ( j)<br />

] = R(<br />

k)<br />

δ ( kj);<br />

E[ w(<br />

k)<br />

ξ ( j)<br />

] = 0,<br />

Bu çalışmada ele alınan uçak hareket modeli için<br />

tasarlanmış Kalman filtresi doğrusal ve ayrıktır.<br />

Hesaplamalarda kullanılacak Kalman denklemlerinin<br />

son halleri aşağıdadır [4].<br />

Xˆ<br />

∆<br />

( k / k) = Xˆ<br />

( k / k −1) + K( k) ∆( k)<br />

( k) = Z( k) − H ( k) Xˆ<br />

( k / k −1)<br />

168

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

T<br />

K( k) = P( k / k −1) H ( k)<br />

T<br />

−1<br />

[ H ( k ) P( k / k −1) H ( k ) + R( k )]<br />

*<br />

X ( k / k −1) = A ( k,<br />

k −1) Xˆ<br />

( k −1/<br />

k −<br />

P( k / k) = [ I − K( k) H ( k)<br />

] P( k / k −1)<br />

P<br />

ˆ *<br />

1) + B ( k −1)<br />

u(<br />

k −1)<br />

*<br />

* T<br />

( k / k −1) = A ( k,<br />

k −1) P( k −1/<br />

k −1) A ( k,<br />

k −1)<br />

*<br />

B ( k −1)<br />

D ( k −1)<br />

B<br />

u<br />

* T<br />

ˆ ( k k)<br />

X ( k )<br />

X /<br />

X ˆ ( k / k −1)<br />

( k −1)<br />

+ G(<br />

k,<br />

k −1)<br />

Q(<br />

k −1)<br />

G<br />

+<br />

T<br />

( k,<br />

k −1)<br />

Kalman denklemlerindeki terimlerin tanımları aşağıda<br />

verilmiştir:<br />

: ’s tahmin vektörü<br />

:Ekstrapolasyon değeri vektörü<br />

K ( k)<br />

:Filtre kazanç (gain) katsayısı<br />

∆ ( k)<br />

:İnovasyon dizisi<br />

( k / k −1)<br />

P :Ekstrapolasyon hatasının kovaryans<br />

( k k)<br />

P /<br />

matrisi<br />

:Değer hatasının kovarians matrisi<br />

D u ( k −1) :Kontrol yüzeyi sensör hatalarının<br />

kovaryans matrisidir.<br />

VI. SİMÜLASYON<br />

Sabit irtifada uçan bir uçağın konumunun ve hızının 4<br />

navigasyon uydusundan alınan bilgilerle, belli bir süre<br />

için hesaplanması ve yapılan bu hesabın Kalman<br />

filtresi kullanılarak iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Ara<br />

adımlarda yapılan simülasyon işlemleri sırasıyla<br />

aşağıdaki gibidir.<br />

Uydu Hareket Simülasyonu: Navigasyon uydularının<br />

ölçme anlarında bulundukları yerleri belirlemek için<br />

bir simülasyon programı yazılmıştır. Öncelikle 4<br />

uydunun başlangıç koşulları genelde navigasyon<br />

uydularının sahip olduğu değer aralığında verilmiştir.<br />

Daha sonra Kepler Denklemleri kullanılarak uydular<br />

üzerine gelen çekim kuvvetinin sebep olduğu hız ve<br />

konum değişimi her adım için hesaplanmıştır.<br />

Uçak Hareket Simülasyonu: Sabit irtifada uçan bir<br />

uçağın konumunun ve hızının simülasyonu için (1-7)<br />

denklemleri kullanılmıştır.<br />

Mesafe Ölçümü Simülasyonu: Uydu ve uçak<br />

simülasyonlarında hesaplanan konum bilgilerinden<br />

uydularla uçak arasındaki mesafeler hesaplanabilir.<br />

Mesafe ölçüm donanımının standart sapmasının 10m<br />

ve zaman kayması hatasının 20m olduğu<br />

varsayılmıştır.<br />

Konum ve Hızın Bulunması: Mesafe ölçüm<br />

simülasyonları sonucu bulunan mesafeler, üç<br />

eksendeki konumu ve zaman kaymasını<br />

bulabileceğimiz (8) denklemlerine yerleştirilmiştir.<br />

Oluşturulan bu denklem sistemi doğrusal<br />

olmadığından Newton Raphson Metoduyla çözülmüş<br />

ve x, y ve z koordinatlarının değerleri bulunmuştur.<br />

Bulunan bu konum bilgileri (9) denklemlerine<br />

yerleştirilerek u, w ve v hızları bulunmuştur.<br />

Hata Analizi: Yapılan uçak simülasyonu ve bir önceki<br />

adımda hesaplanan konum ve hız bilgileri<br />

karşılaştırılarak yapılan mutlak hata, varyans ve<br />

standart sapması bulunmuştur. Bu adımda bulunan<br />

hata ile ilgili bilgiler bir sonraki adımda Kalman<br />

filtresinde kullanılmıştır.<br />

Kalman Filtresi ile Uçuş Parametrelerinin Tahmini:<br />

Güncellenmiş ölçme bilgileri, uçağın dinamik modeli<br />

ve başlangıç değerleri için Kalman filtresi<br />

kullanılmıştır.<br />

Simülasyon sonuçları tablo 1 ve şekil l (a,b,c,d)’de<br />

sunulmuştur.<br />

Tablo 1. Uçuş parametrelerinin standart sapmaları<br />

Standart<br />

sapmalar<br />

1.Aşama<br />

tahmin<br />

sonuçları<br />

2.Aşama<br />

tahmin<br />

sonuçları<br />

σ u<br />

m/s<br />

σ<br />

v<br />

m/s<br />

σ<br />

w<br />

m/s<br />

σ<br />

x<br />

m<br />

σ y<br />

m<br />

σ<br />

z<br />

m<br />

0..31 0.16 0..97 62.1 35.2 193.97<br />

0.1 0.12 0..38 0..55 0.81 0.79<br />

Söz konusu sonuçlardan 2.aşama tahminin 1.aşama<br />

tahmin sonuçlarını önemli kadar iyileştirdiği<br />

görülmektedir.<br />

VII. SONUÇ<br />

GPS verileri ile uçağın konum ve hızının iki<br />

aşamadan oluşan tahmin algoritması geliştirilmiştir.<br />

Birinci aşama GPS uyduları ile uçak arasındaki<br />

ölçülen mesafelerin ve radyal hızların kullanılmasıyla<br />

oluşturulmuş cebrik denklemlerin Newton Rapson<br />

Metodu yardımıyla çözümünü kapsamaktadır. Ikinci<br />

aşamada uçağın hareket parametrelerinin birinci<br />

aşamada bulunan çözümlerinin Kalman filtresi<br />

yardımı ile işlemi yapılmaktadır. Simülasyonlar<br />

sonucunda iki aşamalı tahmin algoritmasının GPS<br />

verilerini önemli ölçüde iyileştirdiği görülmüştür.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] B.W.Parkinson and Jr.J.J.Spilker (ed.), Global<br />

Positioning System: Theory and Applications,<br />

Vol.II, AIAA, Inc.,1996.<br />

[2] P. Zarchan and H. Musoff , Fundamentals of<br />

Kalman filtering. A Practical Approach. AIAA,<br />

Inc., 2000.<br />

[3] D.McLean, Automatic Flight Control Systems,<br />

Prentice Hall, Hertfordshire, 1990.<br />

[4] Ç. Hacıyev, Radyo navigasyon,İstanbul : İTÜ,<br />

1999.<br />

169

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

(a) Boylamasına hız<br />

(c) Dikey hız<br />

(b)Yanlamasına hız<br />

(d) X yönündeki konum<br />

(e) Y yönündeki konum<br />

( f) Z yönündeki konum<br />

Şekil.1. 2. aşama tahmin sonuçları<br />

170

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

SAYISAL İŞARETLERE KARIŞAN DÜRTÜ GÜRÜLTÜSÜNÜN<br />

BASTIRILMASINDA AKIM TAŞIYICILI ANALOG DEVRENİN<br />

KULLANIMI<br />

Pınar ÇİVİCİOĞLU 1 Mustafa ALÇI 2<br />

e-posta: civici@erciyes.edu.tr e-posta: malci@erciyes.edu.tr<br />

1<br />

<strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong>, <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu, Uçak Elektrik-Elektroniği Böl., 38039, Kayseri<br />

2<br />

<strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong>, Mühendislik Fakültesi, Elektronik Müh. Bölümü, 38039, Kayseri<br />

ÖZET<br />

Bu çalışmada, sayısal işaretlere karışan dürtü<br />

gürültüsünün bastırılmasında eş zamanlı olarak<br />

kullanılabilecek bir filtre devresi geliştirilmiştir.<br />

Tanıtılan devrenin gürültü bastırma yeteneği, işaret<br />

işleme uygulamalarında sıkça kullanılan Pentagon<br />

imgesi üzerinde %1 ile %5’lik gürültü yoğunluğu<br />

aralığı için sınanmıştır. Elde edilen sonuçlar, tanıtılan<br />

devrenin oldukça başarılı sonuçlar verdiğini<br />

göstermektedir.<br />

I. GİRİŞ<br />

Gürültü, işaretlerin bozulmasına sebep olan<br />

istenmeyen etkilerdir. İmgeler üzerinde oluşan<br />

gürültü, imgenin kameraya alınması ve kanaldan<br />

iletimi sırasında işarete karışır. Ölçüm hatası, sensör<br />

gürültüsü, film parçalarının düzgün olmaması ve<br />

atmosferik olaylar nedeniyle oluşan dalgalanmalar<br />

gibi çok değişik etkenler gürültüye sebep olurlar.<br />

Dijital imge elde edilirken, imgenin elektriksel<br />

işaretlere çevrilmesi ve ardından da örneklenmesi<br />

esnasında orijinal işarete gürültü karışmaya başlar.<br />

Her bir adımda, piksellerin gerçek parlaklık bilgisine<br />

rastgele bir gürültü eklenir [1]. İmgelerde oluşan<br />

gürültü, Gauss dağılımına, düzgün dağılıma ya da<br />

dürtü (impulse) dağılımına sahiptir.<br />

Gürültünün genliği genellikle işaretin genliğine<br />

bağlıdır ve çoğu zaman da işaretin genliğinden<br />

küçüktür. Eğer gürültünün genliği işaretin genliğinden<br />

çok daha yüksekse, bu tip gürültü çarpımsal<br />

(multiplicative) gürültü olarak adlandırılır. Çarpımsal<br />

gürültü için verilebilecek bir örnek, televizyondaki<br />

taramanın kötüleşmesi sonucu ortaya çıkan gürültüdür<br />

ve tarama çizgisinin bulunduğu alanda bu gürültü<br />

maksimum değerdedir, iki tarama çizgisinin arasında<br />

ise minimum değerdedir. Çarpımsal gürültü için bir<br />

başka örnek, kullanılan filmin bozulması sonucu<br />

ortaya çıkan gürültüdür.<br />

Kuvantalama gürültüsü, kuvantalama seviyesi yeterli<br />

olmadığı zaman ortaya çıkar ve böyle bir durumda<br />

hatalı seviyeler meydana gelir. Kuvantalama<br />

esnasında eşit aralıklar kullanılmazsa bu gürültü<br />

azaltılabilir. Kuvantalama aralığı, bulunma olasılığı<br />

daha az olan parlaklık bilgileri kuvantalanırken<br />

büyütülebilir.<br />

Dürtü (impulsive) gürültüsü, imgelerde siyah ve beyaz<br />

pikseller şeklinde ortaya çıkar ve tuz ve biber (salt and<br />

pepper) gürültüsü olarak adlandırılır [2].<br />

II. UZAMSAL SÜZGEÇLER KULLANILARAK<br />

GÜRÜLTÜNÜN SÜZÜLMESİ<br />

Uzamsal süzgeçler, sayısal işaretlerde değişik<br />

tiplerdeki gürültülerin süzülmesinde başarıyla<br />

kullanılabilmektedir. Uzamsal süzgeçler, genellikle<br />

3x3’ten 11x11’e kadar olan küçük komşuluklarda<br />

çalışırlar ve konvolusyon maskesini gerçekleştirmede<br />

de kullanılabilirler.<br />

Uzamsal süzgeçlerin gürültü kaldırmada kullanılan<br />

başlıca iki çeşidi, sıralı (order) süzgeçler ve ortalama<br />

(mean) süzgeçleridir. Sıralı süzgeçlerde, komşu<br />

pikseller gri-ölçek değerlerine göre küçükten büyüğe<br />

doğru sıralanırlar ve bu sıra kullanılarak doğru değer<br />

seçilir. Ortalama süzgeçlerinde ise komşu piksellerin<br />

gri-ölçek değerlerinin ortalaması alınır. Ortalama<br />

süzgeçleri, Gauss gürültüsü ve düzgün dağılımlı<br />

gürültünün kaldırılmasında iyi sonuç verirken sıralı<br />

süzgeçler (özellikle medyan süzgeci), tuz ve biber<br />

gürültüsü, negatif üstel gürültü ve Rayleigh<br />

gürültüsünün kaldırılmasında başarılıdırlar [3].<br />

Sıralı süzgeçlerin tipik özelliği, imgeleri küçük<br />

pencerelere bölerek merkezde bulunan pikselin<br />

değerini değiştirmesidir. Merkezde bulunan pikselin<br />

değerini tespit edebilmek için tüm pikseller gri-ölçek<br />

değerlerine göre küçükten büyüğe doğru sıralanır.<br />

Piksel değerlerinin bu sıralı düzene göre değiştirilme<br />

işlemi, derece olarak adlandırılır.<br />

Sıralı süzgeçler içerisinde en kullanışlı olanı, medyan<br />

süzgecidir ve dürtü gürültüsünün kaldırılmasında<br />

başarılı sonuçlar verir. Medyan süzgeci, küçükten<br />

171

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

büyüğe doğru sıralanmış pikseller içerisinden tam<br />

ortada bulunanı seçer. Literatürde analog olarak<br />

gerçekleştirilmiş çeşitli medyan devre yapıları<br />

tanıtılmıştır [4-9]. Maksimum ve minimum süzgeçler,<br />

dürtü gürültüsünün kaldırılmasında kullanılan diğer<br />

sıralı süzgeçlerdendir. Maksimum süzgeçler, pencere<br />

içerisinde bulunan sıralı piksel değerlerinden en büyük<br />

olanını seçerken minimum süzgeçler, en küçük değeri<br />

seçerler. Minimum süzgeçler, gürültü sadece tuz<br />

şeklindeyse (yüksek değerlerde) başarılı bir şekilde<br />

süzme işlemini gerçekleştirirler. Maksimum süzgeçler<br />

ise gürültü sadece biber (düşük değerlerde) şeklinde<br />

olduğu zaman güzel sonuçlar verirler.<br />

Sıralı süzgeçler, imgenin sahip olduğu genlik çeşidinin<br />

sayısını azaltırlar ve imge pencerelerindeki uzamsal<br />

gürültü dağılımı simetrik değilse, imge şiddetlerinin<br />

ortalama değerini değiştirirler. Sıralı bir süzgeç<br />

uygulamasında, yeni gri-ölçek değerleri üretilmez.<br />

Sıralı bir süzgeç için seçilen pencere şekli ve boyutu<br />

elde edilen sonuçlardaki başarıyı etkiler [2].<br />

III. AKIM MODLU DEVRELER VE AKIM<br />

TAŞIYICILAR<br />

Yapılan çalışmada tanıtılan devrede, akım modlu<br />

devre esasına dayanan akım taşıyıcılar kullanımıştır.<br />

Akım modlu devreler, yüksek hız, büyük band<br />

genişliği, hassaslık gibi sağlamış oldukları yüksek<br />

performans özelliklerinden dolayı, özellikle son<br />

yıllarda daha fazla ilgi görmektedirler [10].<br />

Akım taşıyıcılar, Smith ve Sedra tarafından<br />

tanıtıldıklarından beri birçok uygulamada yer<br />

almışlardır. Akım taşıyıcılar, genel olarak iki gruba<br />

ayrılırlar. Bunlardan ilki, birinci kuşak akım taşıyıcılar<br />

(CCI-First Generation Current Conveyor), diğeri ise<br />

ikinci kuşak akım taşıyıcılar (CCII-Second Generation<br />

Current Conveyor)’dır. Bunlar da kendi içlerinde<br />

pozitif ve negatif akım taşıyıcılar olarak ikiye<br />

ayrılırlar. Denk. (1)’de birinci kuşak akım taşıyıcılara,<br />

Denk. (2)’de ise ikinci kuşak akım taşıyıcılara ait<br />

genel matrisel ifadeler verilmiştir.<br />

⎡i<br />

⎢<br />

⎢<br />

v<br />

⎢⎣<br />

i<br />

Y<br />

Z<br />

X<br />

⎤ ⎡0<br />

⎥<br />

=<br />

⎢<br />

⎥ ⎢<br />

1<br />

⎥⎦<br />

⎢⎣<br />

0<br />

1<br />

0<br />

t<br />

0⎤<br />

⎡v<br />

0<br />

⎥ ⎢<br />

⎥<br />

.<br />

⎢<br />

i<br />

0⎥⎦<br />

⎢⎣<br />

v<br />

X<br />

Y<br />

Z<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎥<br />

⎥⎦<br />

(1)<br />

Denk. (1)’deki t parametresinin +1 olması durumunda<br />

akım taşıyıcı CCI+ olarak, -1 olması durumunda ise<br />

CCI- olarak adlandırılmaktadır. CCI+ ile CCIarasındaki<br />

tek fark, i Z akımının i X ile aynı ya da ters<br />

yönde olmasıyla ilgilidir.<br />

⎡i<br />

⎢<br />

⎢<br />

v<br />

⎢⎣<br />

i<br />

Y<br />

Z<br />

X<br />

⎤ ⎡0<br />

⎥<br />

=<br />

⎢<br />

⎥ ⎢<br />

1<br />

⎥⎦<br />

⎢⎣<br />

0<br />

0<br />

0<br />

t<br />

0⎤<br />

⎡v<br />

0<br />

⎥ ⎢<br />

⎥<br />

.<br />

⎢<br />

i<br />

0 ⎥⎦<br />

⎢⎣<br />

v<br />

X<br />

Y<br />

Z<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎥<br />

⎥⎦<br />

(2)<br />

Denk. (2)’deki t parametresinin +1 olması durumunda<br />

akım taşıyıcı CCII+ olarak, -1 olması durumunda ise<br />

CCII- olarak adlandırılmaktadır. Şekil-1’de akım<br />

taşıyıcıların genel olarak blok halinde gösterimi<br />

verilmiştir.<br />

v Y<br />

v X<br />

i<br />

Y<br />

i X<br />

Y<br />

X<br />

_<br />

CC+<br />

Şekil 1. Genel bir akım taşıyıcının blok olarak<br />

gösterimi<br />

CCII’lar, sistem tasarımında sağlamış oldukları<br />

basitlikler ve esnekliklerden dolayı CCI’lara göre daha<br />

fazla uygulama alanı bulmuşlar ve tasarımcılar daha<br />

çok CCII’ları tercih etmişlerdir. CCI’ların tercih<br />

edilmemesinin bir başka sebebi de birbiriyle tamamen<br />

özdeş olan PNP transistör gerektirmeleri ve bunların<br />

tümdevre olarak üretilmelerinin güç oluşudur [3].<br />

IV. TASARLANAN AKIM TAŞIYICILI SÜZGEÇ<br />

DEVRESİ VE YAPILAN UYGULAMA<br />

Şekil-2’de dürtü gürültüsünü süzmek için tasarlanan<br />

devre yapısı görülmektedir. Şekil-3’te, tanıtılan filtre<br />

devresinde kullanılmak üzere tasarlanan<br />

toplayıcı/çıkarıcı devre yapısı verilmiştir. Bu devrenin<br />

toplayıcı olarak kullanılması durumunda 2 numaralı<br />

akım taşıyıcı CCII- olarak, çıkarıcı olarak kullanılması<br />

istendiğinde ise CCII+ olarak seçilmelidir.<br />

Süzgeç devresinin başarısını test etmek için<br />

gerçekleştirilen benzetimlerde [256x256] piksel<br />

boyutlarına sahip Pentagon imgesi kullanılmıştır.<br />

Pentagon imgesi Şekil-4’te verilmiştir. Kullanılan test<br />

imgesinin elde edilmesi için Pentagon imgesine<br />

gürültü yoğunluğu %1 ile %5 arasında değişen dürtü<br />

gürültüsü eklenmiştir. İmge, [3x1]’lik kayan<br />

pencerelere ayrılarak işlenmiştir. İşlenen pencerenin<br />

merkezinde bulunan piksel değeri, tasarlanan devre<br />

çıkışından elde edilen değerle değiştirilmiştir.<br />

Böylece, imge üzerinde var olan gürültünün belirli bir<br />

oranda bastırılması sağlanmıştır.<br />

Tasarlanan devrenin simülasyonunda kullanılan CCII+<br />

yapısı için Analog Devices firması tarafından üretilen<br />

AD844 tümdevresinin yine Analog Devices firması<br />

tarafından tanımlanan makromodeli kullanılmıştır ve<br />

devrenin girişinden uygulanan işaretler [0;7.2] arasına<br />

ölçeklenmiştir. Benzetimlerde PSPICE programından<br />

yararlanılmıştır.<br />

Z<br />

i Z<br />

v Z<br />

172

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

A<br />

_<br />

Komp.<br />

+<br />

R1<br />

10 K<br />

R2 3 K<br />

Toplayıcı<br />

Devre<br />

Çıkarıcı<br />

Devre<br />

Doğrultucu<br />

RBA<br />

33K<br />

6V<br />

QA<br />

B<br />

RC1 5 K RBB<br />

_<br />

Komp.<br />

+<br />

R3<br />

10 K<br />

R4 3 K<br />

Toplayıcı<br />

Devre<br />

Çıkarıcı<br />

Devre<br />

Doğrultucu<br />

RB1<br />

33K<br />

Q1<br />

33K<br />

C<br />

QB<br />

Ro<br />

100 M<br />

V0<br />

_<br />

Komp.<br />

+<br />

R5<br />

10K<br />

R6 3 K<br />

Toplayıcı<br />

Devre<br />

Çıkarıcı<br />

Devre<br />

Doğrultucu<br />

RBC<br />

33K<br />

QC<br />

A B C<br />

+3V<br />

RC<br />

100 M<br />

A<br />

6V<br />

A<br />

B<br />

Çıkarıcı<br />

Devre<br />

A-B<br />

Doğrultucu<br />

RB2<br />

33K<br />

RC1 5K<br />

RB4<br />

33K<br />

Q1<br />

C<br />

QA<br />

6V<br />

A<br />

C<br />

Çıkarıcı<br />

Devre<br />

A-C<br />

Doğrultucu<br />

RB3<br />

33K<br />

RC2 5K<br />

Q2<br />

RB5<br />

33K<br />

QB<br />

6V<br />

B<br />

C<br />

Çıkarıcı<br />

Devre<br />

B-C<br />

Doğrultucu<br />

RB1<br />

33K<br />

RC3 5K<br />

Q3<br />

RB6<br />

33K<br />

QC<br />

A B C<br />

Şekil 2. Dürtü gürültüsünü süzmek için tasarlanan akım taşıyıcılı analog devre yapısı<br />

. V 1<br />

.<br />

Y _<br />

CCII Z<br />

X 1<br />

R 1 X<br />

CCII + Z V .<br />

Y 3<br />

0<br />

R<br />

V 2<br />

Y _ I 0<br />

I X2<br />

CCII<br />

Z2<br />

+ Z<br />

X 2<br />

R 2<br />

I X1<br />

I Z1<br />

Şekil 3. Tasarlanan toplayıcı/çıkarıcı devre<br />

Tasarlanan devre yapısının simülasyonundan elde<br />

edilen onarım sonucu, MSE (Karesel Ortalama Hata),<br />

CORR (Pearson korelasyon katsayısı) ve PSNR (Tepe<br />

I X3<br />

I Z3<br />

Sinyal-Gürültü Oranı) performans ölçütleri<br />

kullanılarak hesaplanmıştır. Tablo-1’de, bozulmuş<br />

imgeler ve orijinal imge arasında hesaplanan imge<br />

kalite ölçütleri, Tablo-2’de ise onarılmış imgeler ve<br />

orijinal imge arasında hesaplanan imge kalite ölçütleri<br />

verilmiştir.<br />

Kullanılan PSNR ölçütü şöyle tanımlanır:<br />

⎛<br />

2<br />

⎞<br />

PSNR= ⎜<br />

Imax<br />

10 log 10<br />

⎟ dB (3)<br />

⎝<br />

MSE<br />

⎠<br />

I max değeri, referans imgenin en büyük griton<br />

değeridir. PSNR değerinin hesaplanmasında standart<br />

sağlamak için bu değer genellikle 255 olarak<br />

173

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

kullanılır. Bu çalışmada I max değeri olarak Şekil-<br />

4’teki imgenin en büyük griton değeri kullanılmıştır.<br />

Karesel ortalama hata değerinin (MSE)<br />

hesaplanmasında,<br />

MSE=<br />

M N<br />

1<br />

2<br />

∑∑(<br />

Y i j − Si<br />

j<br />

MN , , )<br />

i= 1 j=<br />

1<br />

(4)<br />

ifadesi kullanılır. Burada M imgenin yatay<br />

boyutundaki, N ise dikey boyutlundaki toplam<br />

piksel sayısıdır. orijinal imge pikselleri, ise<br />

S i , j<br />

süzülmüş imge pikselleridir [11].<br />

Pearson korelasyon katsayısı değeri CORR,<br />

∑∑<br />

∑∑(<br />

S<br />

∑∑<br />

Y i,<br />

j<br />

CORR =<br />

( S − S)<br />

( Y − Y )<br />

(5)<br />

2<br />

− S)<br />

2<br />

( Y − Y )<br />

ile verilir. Burada,<br />

∑∑<br />

S = S<br />

ve<br />

M N<br />

∑∑<br />

Y = Y<br />

(6)<br />

M N<br />

kullanılarak hesaplanır. S orijinal imge pikselleri,<br />

Y ise süzülmüş imge pikselleridir. Tasarlanan devre<br />

yapısının benzetimi yapılarak elde edilen sonuçlar<br />

Şekil-5’te verilmiştir.<br />

Tablo 1. Bozulmuş imgeler ve orijinal imge arasında<br />

hesaplanan imge kalite ölçütleri.<br />

Gürültü<br />

Oranı<br />

MSE CORR PSNR<br />

% 1 175.15 0.874 25.061<br />

% 2 336.62 0.790 22.224<br />

% 3 509.91 0.720 20.420<br />

% 4 654.44 0.674 19.336<br />

% 5 835.52 0.621 18.275<br />

Tablo 2. Onarılmış imgeler ve orijinal imge arasında<br />

hesaplanan imge kalite ölçütleri<br />

Gürültü<br />

Oranı<br />

MSE CORR PSNR<br />

% 1 35.71 0.968 31.967<br />

% 2 47.93 0.957 30.688<br />

% 3 66.30 0.941 29.280<br />

% 4 78.69 0.931 28.536<br />

% 5 108.20 0.907 27.153<br />

V. SONUÇ<br />

Bu bildiride, imgelerde dürtü gürültüsünü eş zamanlı<br />

olarak bastırmak için yeni bir devre yapısı<br />

tanıtılmıştır. Tasarlanan devrenin yapısında sadece<br />

CCII’lar, op-amp’lar, transistorler, diyotlar ve<br />

dirençler kullanılmıştır. Tanıtılan devrenin başarısı,<br />

Pentagon imgesi üzerinde denenmiş ve elde edilen<br />

onarılmış imgeler Şekil-5’te, imge kalite ölçüt<br />

değerleri ise Tablo-2’de verilmiştir. Benzetim<br />

sonuçları göstermektedir ki tanıtılan devre, dürtü<br />

gürültüsünün eş zamanlı olarak bastırılmasında<br />

başarılı bir şekilde kullanılabilmektedir.<br />

Şekil 4. Benzetimlerde kullanılan Pentagon imgesi<br />

174

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Şekil 5. Dürtü gürültüsü ile bozulmuş imgeler: Gürültü yoğunlukları (a) %1 (b) %2 (c) %3 (d) %4 (e) %5. Bu<br />

gürültü yoğunluklarına karşı onarılmış imgeler : (f) %1 için (g) %2 için (h) %3 için (i) %4 için (j) %5 için.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] M. Sonka, V. Hlavac, R. Boyle, Image<br />

Processing, Analysis and Machine Vision,<br />

Brooks/Cole Publishing Company, Pacific Grove,<br />

p.35-37, 1999.<br />

[2] S.E. Umbaugh, Computer Vision and Image<br />

Processing, Prentice Hall Inc., London, p.153-<br />

171, 1998.<br />

[3] P. Çivicioğlu, M. Alçı, Görüntülerdeki Gauss<br />

Gürültüsünü Gidermek için Akım Taşıyıcılı<br />

Ortalama Alıcı Süzgeç Devresinin Tasarımı,<br />

Elektrik-Elektronik-Bilgisayar Mühendisliği<br />

<strong>Sempozyum</strong>u, ELECO’2002, Elektronik ve<br />

Bilgisayar Bildiri Kitabı, pp. 70-73, Bursa, 18-22<br />

Aralık 2002.<br />

[4] L. Breveglieri, V. Piuri,“Digital Median Filters,<br />

Journal of VLSI Signal Processing Systems for<br />

Signal, Image, and Video Technology, Vol. 31,<br />

pp. 191–206, 2002.<br />

[5] A. Diaz-Sanchez, J. Ramirez-Angulo, A. Lopez,<br />

E. Sanchez-Sinencio, A Parallel Analog Median<br />

Filter, IEEE Int. Conf. On Electronics, Circuits<br />

and Systems, vol. 1, pp. 381-384, 1998.<br />

[6] S. Vlassis, S. Siskos, CMOS Analogue Median<br />

Circuit, Electronics Letters, Vol. 35, No. 13, pp.<br />

1038-1040, 1999.<br />

[7] C.K. Tse, K.C. Chun, Design of a Switched-<br />

Current Median Filter, IEEE Trans. On Circuits<br />

and Ststems-II: Analog and Digital Signal<br />

Processing, Vol. 42, No. 5, pp. 356-358, 1995.<br />

[8] A. Diaz-Sanchez, J. Ramirez-Angulo, A. Lopez,<br />

E. Sanchez-Sinencio, A fully Parallel CMOS<br />

Analog Median Filter, IEEE Int. Symposium on<br />

Circuits and Systems, ISCAS 2000, pp. II.593-<br />

II.594, Geneva, Switzerland, 2000.<br />

[9] B.D. Liu, C.S. Tsay, C.H. Chen, H. Lu, C.S. Laih,<br />

An Analog Median Filter with Linear Complexity<br />

for Real-Time Processing, IEEE Int Symposium<br />

on Circuits and Systems, vol. 5, pp. 2565-<br />

2568,1991.<br />

[10] P. Çivicioğlu, M. Alçı, CCII Based Analog<br />

Circuit for the Edge Detection of MRI Images,<br />

The 46 th IEEE International Midwest Symposium<br />

on Circuits and Systems, MWSCAS 2003, Cairo,<br />

Egypt, 27-30 Aralık 2003.<br />

[11] H.L. Eng, K.K. Ma, Noise Adaptive Soft-<br />

Switching Median Filter, IEEE Transactions on<br />

Image Processing, vol.10, pp.242-251, 2001.<br />

175

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

DÜŞÜK MALİYETLİ DİJİTAL BİR ALTİMETRENİN TASARIM VE<br />

GERÇEKLEŞTİRİLMESİ<br />

M. Emre AYDEMİR 1 Kenan BÜYÜKATAK 1 Ersin GÖSE 1<br />

e-posta: e.aydemir@hho.edu.tr e-posta: k.buyukatak@hho.edu.tr e-posta: e.gose@hho.edu.tr<br />

1<br />

Hava Harp <strong>Okulu</strong> Dekanlığı, Elektronik Mühendisliği Bölümü, 34800, Yeşilyurt, İstanbul<br />

ÖZET<br />

Altimetreler havacılğın yanısıra dağcılıktan<br />

madenciliğe birçok alanda ihtiyaç duyulan ölçüm<br />

cihazlarıdır. Günümüzde elektronik ve bilgisayar<br />

teknolojisindeki gelişmeler altimetre gibi hassas bir<br />

cihazın çok fazla kalibrasyon imkanlarına gereksinim<br />

duymadan gerçekleştirilmesini mümkün kılmıştır. Bu<br />

çalışmada basınç sensöründen aldığı bilgiyi<br />

değerlendirerek saklayan ve kullanıcıya gösteren<br />

dijital bir altimetre tasarlanmıştır. Cihaz deniz<br />

seviyesinden 1000 metreye varan yüksekliklerde<br />

denenmiş ve başarılı sonuçlar elde edilmiştir.<br />

I. GİRİŞ<br />

<strong>Yüksek</strong>lik özellikle havacılıkta bilinmesi büyük önem<br />

arzeden bir bilgidir. Günümüze kadar seri üretim ile<br />

çok değişik tiplerde altimetreler üretilegelmiştir.<br />

Bunların başlıcaları;<br />

• Radar Altimetresi,<br />

• GPS Altimetresi ve<br />

• Barometrik Altimetre<br />

olup, hepsinin birbirlerine göre farklı çalışma<br />

prensipleri, avantaj ve dezavanatjları vardır. Bütün bu<br />

tiplerin arasında en çok kullanılanlar, basit yapıları ve<br />

pratiklikleri sebebiyle atmosferik hava basıncıyla<br />

çalışan altimetrelerdir. Bu çalışmada mikrokontrolcü<br />

teknolojisindeki gelişmelerden ve son on yılda<br />

piyadaya sürülen entegre basınç sensörlerinden<br />

istifade edilerek düşük maliyetli dijital bir altimetre<br />

geliştirilmiştir. Cihazın merkezi işlem ünitesinin<br />

bilgisayar ile iletişim kuran bir mikrokontrolcü<br />

olması, altimetrenin mevcut hali ya da çok az<br />

modifikasyon ile;<br />

• Veri Depolama ve<br />

• Uçuş Otomasyonu<br />

gibi bir çok gelişmiş sistem ile entegrasyonunu<br />

mümkün kılmaktadır.<br />

II. BASINÇ-İRTİFA İLİŞKİSİ<br />

Deniz seviyesine nispeten irtifanın belirlenmesinin bir<br />

yolu hava basıncının ölçülmesidir. İrtifa arttıkça<br />

basınç azalır. Ancak bu değişim doğrusal değildir.<br />

1930'lu yıllarda Amerikan Kara Kuvvetleri bu<br />

değişimi formülize etmiştir ve günümüzde de irtifayı<br />

tespit etmek için halen bu formül kullanılmaktadır [1].<br />

⎛ ⎛ P ⎞ ⎞<br />

⎜ ⎜ ⎟ ⎟<br />

⎜<br />

P a<br />

⎟<br />

⎜ log<br />

⎝ ⎠<br />

⎟−1<br />

⎜ 5.2561 ⎟<br />

⎜ ⎟<br />

⎝ ⎠<br />

10<br />

= ( feet)<br />

(1)<br />

−<br />

6.87535<br />

h<br />

6<br />

burada, P bilinmeyen irtifadaki hava basıncı (Kpa), ve<br />

P a da deniz seviyesindeki basınçtır (101.304Kpa veya<br />

29.92inHg). Hava basıncını ölçmek için en uygun<br />

cihazlar elektronik entegre basınç sensörleridir. Bu<br />

sensörlerin en önemli özellikleri çıkışlarında hava<br />

basıncıyla doğru orantılı gerilim üretmeleridir. Bu<br />

çalışma için seçilen Motorola MPX4115 (Şekil 1)<br />

basınç sensörü,<br />

• Sıcaklık Kompanzasyonu,<br />

• Dahili Kuvvetlendirici ve<br />

• İşaret İşleme<br />

özelliklerini bünyesinde barındırdığı için birçok ölçüm<br />

cihazında başarıyla kullanılmaktadır [2].<br />

Şekil 1. Motorola MPX4115 Basınç Sensörü<br />

Şekil 2. Sensörün İç Yapısı<br />

176

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

denklemdeki t’nin konumları büyük benzerlik<br />

göstermektedir. Bu durumda irtifayı ölçmek için<br />

aşağıdaki yol takip edilebilir [3]:<br />

Şekil 3. Sensörün Transfer Fonksiyonu<br />

Sözkonusu sensörün çıkışındaki gerilim:<br />

= 5( P *0.009<br />

0<br />

−<br />

0.095)<br />

V (Volt) (2)<br />

ile ifade edilebilir. Buradan basınç;<br />

= ( V 0<br />

/ 5 + 0.095) / 0.009<br />

P (Kpa) (3)<br />

olarak elde edilir. (3)’de bulunan denklem (1)’de<br />

yerine konursa, gerilim cinsinden irtifa,<br />

⎛ ⎛ ( V0<br />

/ 5+<br />

0.095) / 0.009 ⎞ ⎞<br />

⎜ ⎜<br />

⎟ ⎟<br />

⎜<br />

P a<br />

⎟<br />

log<br />

⎝<br />

⎠<br />

⎜<br />

⎟−1<br />

⎜<br />

5.2561 ⎟<br />

⎜<br />

⎟<br />

h ⎝<br />

⎠<br />

10<br />

− 6<br />

6.87535<br />

( feet)<br />

= (4)<br />

1) RC değeri 1 sn’lik süre içerisinde istenilen<br />

sensör gerilimi çıkış aralığınde gerilim değişimi<br />

sağlayacak şekilde seçilir (Mesela sensör çıkış<br />

gerilimi 2 ila 4V arasında değişecek ise, kondansatör<br />

4V ile şarj edilip t=0 anında deşarj edilmeye<br />

başlanırsa, t=1 anında üzerinde 2V olmalıdır.)<br />

2) Kondansatör sensör çıkış geriliminin en üst<br />

değeriyle şarj edilir ve t=0 anında dirence bağlanarak<br />

deşarj olması sağlanır. Bu anda mikrokontrolcü de<br />

geçen zamanı kaydetmeye başlar.<br />

3) Kondansatörün çıkışındaki gerilim devamlı<br />

surette sensör çıkışındaki gerilim ile karşılaştırılır.<br />

Kondansatör gerilimi sensör geriliminin altına düşerse<br />

bir kesme sinyali üretilir ve bu sinyal<br />

mikrokontrolcüye gönderilir.<br />

4) Mikrokontrolcü geçen zamanı önceden tespit<br />

edilmiş bir katsayı ile çarpar ve yaklaşık olarak irtifa<br />

değerini bulur.<br />

III. SİSTEM TASARIMI<br />

MPX4115A basınç sensörü son derece karmaşık bir<br />

yapıya sahiptir. İçinde bulundurduğu elektronik<br />

devrelerin girişimi ve osilasyonu sebebiyle çıkışındaki<br />

gerilim Şekil-4’de görüldüğü gibi 200 Hz frekansında<br />

ve tepeden-tepeye 150mV genliğinde gürültüye<br />

sahiptir ki bu gürültü 15 metrelik okuma hatalarına<br />

tekabül eder [4].<br />

olarak elde edilir.<br />

II. ÖLÇÜM PROSEDÜRÜ<br />

(4)’de Verilen denklemi çözmek için güçlü bir<br />

mikrokontrolcü, yüksek çözünürlüklü bir analogdijital<br />

çevirici (ADC) ile kayar-noktalı aritmetik<br />

rutinleri içeren yazılımlara ihtiyaç vardır. Bütün bu<br />

gereksinimler hesaba katıldığında sistemin tasarımı<br />

güçleşmekte ayrıca maliyeti de artmaktadır.<br />

Sözkonusu denklem incelendiğinde, denklemin y=e x<br />

şeklinde üstel bir yapıya sahip olduğu göze çarpar. Bu<br />

durumda sensör çıkışındaki gerilimine karşılık düşen<br />

irtifa değeri deşarj olan bir kondansatör üzerindeki<br />

gerilimin zamanla değişimine çok büyük benzerlik<br />

gösterir. Bir RC devresindeki gerilimin değişimi:<br />

−t<br />

RC<br />

V = V 0<br />

e (5)<br />

ile ifade edilebilir. Burada V kondansatör üzerinde<br />

zamanla azalmakta olan gerilim, V 0 kondansatörün<br />

şarj gerilimi, t saniye biriminden zaman ve RC zaman<br />

sabitidir. (4) no’lu denklemdeki V 0 ve (5) no’lu<br />

Şekil 4. Sensörün Çıkış Gerilimi<br />

Şekil 4’deki çıkış geriliminde baskın gürültünün<br />

200Hz civarında frekansa sahip olduğu gözönüne<br />

alınırsa, Şekil-5’te gösterilen tek kutuplu alçakgeçiren<br />

bir filtre bu sinyali iyileştirmek için<br />

kullanılabilir.<br />

177

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Şekil 5. Tek-Kutuplu Alçak-Geçiren RC Filtre<br />

Burada 3 no’lu uç sensörün besleme gerilimi, 1 no’lu<br />

uç ise sensörün çıkış gerilimidir. Filtreden geçirilen<br />

gerilimin görüntüsü Şekil 6’da görüldüğü gibidir.<br />

Şekil 7. Sistemin Blok Diyagramı<br />

Bilgisayarın seri port’u ile mikrokontrolcü arasındaki<br />

gerilim seviyelerinin dönüşümü ise MAX 232 seviye<br />

dönüştürücü ile sağlanmıştır. Mikrokontrolcünün<br />

yazılımı 8051 assembly dilinde hazırlanmıştır ve bu<br />

konuyla ilgili kaynak kitap ve internetteki elektronik<br />

hobi sayfalarından geniş ölçüde istifade edilmiştir [5].<br />

Programın akış diyagramı Şekil 8’de verilmiştir.<br />

LCD EKRANINI BAŞLAT<br />

Şekil 6. Filtrelenmiş Çıkış Gerilimi<br />

Filtrelendikten sonra okuma hatası 1-2 m seviyesine<br />

iner ki bu da çoğu uyglama için kabul edilebilir bir<br />

seviyedir.<br />

Sistemde kullanılan mikrokontrolcü Intel 8051 serisi<br />

mikrokontrolcüler ile tam uyumlu olan Dallas<br />

Semiconductors firmasının üretimi olan “DS5000T<br />

Secure Microcontroller” dır. Bu işlemcinin özelliği<br />

üzerinde buluna Lityum-İyon pil ile dahili hafızasında<br />

bulunan programı en az 10 yıl süreyle<br />

depolayabilmesi ve bilgisayarın seri port’undan<br />

doğrudan programlanabilmesidir. Bu sayede<br />

mikrokontrolcü yerinden çıkarılmadan<br />

programlanabilmektedir ki bu özelliğe “Sistem İçinde<br />

Programlanabilirlik (ISP-In System Programmable)”<br />

denilmektedir. Bunun yanında DS5000T’nin uçları<br />

8051 ile tamamen uyumludur. Tasarlanan ve<br />

gerçekleştirilen sistemin blok diyagramı Şekil 7’de<br />

verilmiştir.<br />

KALİBRASYON<br />

GEREKLİ Mİ<br />

Evet<br />

KALİBRASYON<br />

YÜKSEKLİK, ZAMAN,<br />

VARYOMETRİK<br />

ÖLÇÜMLERİ YAP VE<br />

SANİYEDE BİR LCD ‘YE<br />

GÖNDER.<br />

MİNİMUM VE<br />

MAKSİMUM DEĞERLERİ<br />

KAYDET.<br />

devamı...<br />

Hayır<br />

Cihazın çalıştırılmasının kontrolü bir tuş takımı ile<br />

sağlanmakta, uçuş ile ilgili veriler (Zaman, İrtifa ve<br />

Varyometre) 14 sütun x 2 satırlık alfanümerik bir sıvı<br />

kristal göstergeden okunmaktadır. Bilgisayarın seri<br />

port’u ile mikrokontrolcü arasındaki gerilim<br />

seviyelerinin dönüşümü ise MAX 232 seviye<br />

dönüştürücü ile sağlanmıştır.<br />

MİNİMUM VE<br />

MAKSİMUM İRTİFA VE<br />

VARYOMETRİK<br />

DEĞERLERİLE GEÇEN<br />

UÇUŞ SÜRESİNİ<br />

EKRANDA GÖSTER<br />

Şekil 8. Ana Programın Akış Diyagramı<br />

178

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

IV. SONUÇ VE ÖNERİLER<br />

Gerçekleştirilen cihaz önce breadboard, daha sonra da<br />

baskı devrede kurulmuş ve deniz seviyesinden 1000<br />

metre yüksekliklere kadar denenmiştir. Bu aralıklarda<br />

kabul edilebilir bir performans sergilerken daha<br />

yüksek irtifalarda hatada artışlar olmaktadır. Buna<br />

sebep olarak kondansatördeki kaçak akımlar ve şarj<br />

pompasının üstel eğrisinin irtifa-basınç eğrisini bire<br />

bir takip etmemesi gösterilebilir. Ancak ucuz, basit ve<br />

geliştirmeye müsait yapısıyla geliştirilen sistemin<br />

özellikle eğitim ve fazla hassasiyet gerektirmeyen<br />

yamaç paraşütü, yelkenkanat sporları gibi alanlarda<br />

kullanılmaya uygun olduğu değerlendirilmektedir.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] http://www.geocities.com/SiliconValley/Orchard/<br />

6633/altimeter.html<br />

[2] Altimeter or Barometer Applications: Integrated<br />

Silicon Pressure Sensor On-Chip Signal-<br />

Conditioned, Temperature Compensated and<br />

Calibrated, Motorola Semiconductor Technical<br />

Datasheet, MPX4115A/D, Denver, Colorado<br />

[3] http://www.qsl.net/xq2fod/Electron/Vario/<br />

vario.html<br />

[4] W. Schultz, Noise Considerations For Integrated<br />

Pressure Sensors, AN1646, Motorola Inc.,<br />

Denver, Colorado<br />

[5] H. Gümüşkaya, Mikroişlemciler ve 8051 Ailesi,<br />

Alfa Yayıncılık, İstanbul, ISBN 975-316-086-0,<br />

1998.<br />

179

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

GECE GÖRÜŞ GÖZLÜĞÜ TANITIMI, KARA HAVACILIĞINDAKİ YERİ<br />

VE GELİNEN EĞİTİM SEVİYESİ<br />

Ali AVCIOĞLU 1 İsa BAYDİLLİ 2<br />

avcioglu@bilkent.edu.tr<br />

ibaydilli@hotmail.com<br />

1<br />

Kara <strong>Havacılık</strong> Okul K.lığı Öğretim Başkanlığı Döner Kanat Kurulu, 06790, Güvercinlik/Ankara<br />

2 Kara <strong>Havacılık</strong> Okul K.lığı Öğretim Başkanlığı Döner Kanat Kurulu, 06790, Güvercinlik/Ankara<br />

ÖZET<br />

Askeri harekatta düşman tarafından tespit edilmeden<br />

hedefe ulaşma ihtiyacı, gece alçak irtifadan uçmayı<br />

zorunlu kılmıştır. Bu zaruret gece görüş gözlüğü ile<br />

uçuş çalışmalarına temel teşkil etmiştir. Yaklaşık 30<br />

yıllık bir maziye sahip olan gece görüş gözlüğü ile<br />

uçuş, teknolojideki hızlı ilerlemenin yardımıyla<br />

oldukça emniyetli bir uçuş şeli haline gelmiştir. Son<br />

yıllarda polis harekatı, ambulans hizmeti gibi<br />

alanlarda kullanım olanağı sivil havacılıkta da gece<br />

görüş gözlüklerine olan ilgiyi artırmıştır. Bu<br />

çalışmada; gece görüş gözlüğünün çalışma prensibi,<br />

teknik özellikleri, sivil havacııkta kullanımı, kara<br />

havacılığındaki yeri ve eğitim şekli sunulmuştur.<br />

I. TARİHÇE<br />

Günün 24 saatini kullanarak düşman üzerinde taktik<br />

avantaj sağlama isteği ve teknoloji,askeri endüstri<br />

planlayıcılarını gece muharebe kabiliyetini artıracak<br />

çalışmalara yöneltmiştir. Bu çalışmalar sonucunda,<br />

birçok ülkenin silahlı kuvvetleri tarafından, bekanın<br />

sağlanmasına ciddi katkıda bulunacak gece uçuş<br />

kabiliyetine büyük önem verilmiştir.<br />

İlk tip gece görüş gözlükleri, uçucuların gece<br />

helikopter harekatında kullanmaları için 1969 yılında<br />

ABD tarafından hizmete sunulmuştur. 1971 yılında<br />

ABD silahlı kuvvetleri, taktik helikopter kullanımını<br />

tekrar değerlendirmiş,değerlendirme sonucunda arazi<br />

uçuşunun gündüz olduğu gibi gece de hayati öneme<br />

haiz olduğu sonucuna varılmıştır. Bu değerlendirme<br />

sonucunda, gece görüş imkanı sağlayan cihazların<br />

geliştirilmesine karar verilmiştir [1]. Gece görüşünü<br />

kolaylaştıran iki asıl sistem mevcuttur. Bunlar,görüntü<br />

yoğunlaştırıcılar ve termal görüntü sistemleridir.<br />

Bizim konumuz halihazırda havacılıkta kullanılmakta<br />

olan görüntü yoğunlaştırıcı sistemlerdir.<br />

İlk olarak AN/PVS-5 pilot gece görüş sistemi<br />

kullanılmaya başlanmıştır. AN/PVS-5 serisinde ikinci<br />

nesil görüntü kuvvetlendirici tüpler kullanılmıştır.<br />

AN/PVS-5’in tahditlerini azaltmak için 1986 yılında<br />

AN/AVS-6 geliştirilmiştir. AN/AVS-6’da, ışık<br />

kuvvetini AN/PVS-5 sistemine nazaran iki kat artıran<br />

üçüncü nesil görüntü yoğunlaştırıcı tüpler<br />

kullanılmıştır.<br />

II. GGG TÜPÜNÜN PARÇALARI<br />

1. Objektif (Hedef) Lens: Gelen ışığın fotonlarını<br />

fotokatoda odaklayan optik bir elementtir. Görüntüyü<br />

180 derece çevirir [2].<br />

2. Fotokatod: Gelen ışık enerjisini (Fotonları) elektrik<br />

enerjisine (elektronlara) çevirir.<br />

3. Mikrokanal Tabaka (MKT): 1mm kalınlığında,<br />

yaklaşık 3 milyon kanal bulunan fiber optik maddedir.<br />

Elektronların hem hızını, hem de sayısını artırır.<br />

Kanalların içi özel bir madde ile kaplıdır ve 8 o eğiktir<br />

(İkincil elektron emisyonuna sebep vermek<br />

için).Gelen her bir elektron için yaklaşık 10.000<br />

elektron çıkar.<br />

4. Fosfor Ekran: Elektronları ışık enerjisine<br />

(fotonlara) çevirir. İnce bir fosfor tabakası fiber optik<br />

sistemin çıkışına konmuştur. Elektronlar çarptıkça<br />

fosfor ışık yayar.<br />

5. Fiber Optik Çevirici: Üç milyon tane,<br />

mikroskobik, ışık ileten fiber optik çevirici demeti,<br />

görüntüyü 180 o çevirir.<br />

6. Eyepiece (Göz) Lensi: Göz lensin fonksiyonu,<br />

fiber optik çeviriciden gelen ışığı (görüntüyü) göze<br />

odaklamaktır.<br />

III. GGG ÇALIŞMA TEORİSİ<br />

Görüntü yoğunlaştırıcı, ışık enerjisini güçlendiren<br />

elektronik bir cihazdır. Işık gece görüş gözlüğüne<br />

(GGG) girer ve objektif mercek tarafından, hem<br />

görülebilen ışığa hassas, hem de kızılötesine yakın<br />

radyasyona hassas olan bir fotokatod üzerine<br />

odaklanır. Fotokatoda çarpan ışık fotonları, mercek<br />

tarafından yansıtılan ışığın miktar ile doğru orantılı<br />

olarak elektronların açığa çıkmasına neden olur. Daha<br />

sonra serbest kalan bu elektronlar cihazın güç kaynağı<br />

tarafından üretilen bir elektrik alanı sayesinde<br />

fotokatod yüzeyden hızlandırılırlar. GGG tüpü<br />

tarafından üretilen ışığın miktarı, fosfor ekrana çarpan<br />

180

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

elektronların miktarı ve sürati ile doğru orantılıdır.<br />

Fosfor ekrana çarpan elektronların miktarı, cam<br />

tüplerden oluşan ince petek yapıdaki mikrokanal plaka<br />

vasıtası ile artırılır. Cam tüpler, mikrokanal plaka<br />

içerisine 8 o eğimli olarak yerleştirilmişlerdir.<br />

Elektronlar bu tüplere girerler ve tüplerin duvarlarına<br />

çarparlar. Her bir elektron duvara çarpınca daha fazla<br />

elektron yayılır. Yayılan bu elektronların her biri<br />

tekrar duvara çarparak daha fazla elektron üretirler.<br />

Hızlandırılan bu elektronlar, mikrokanal plaka içine ve<br />

fotokatod yüzeye paralel ve aksi yönde düz bir plaka<br />

üzerinde bulunan fosfor ekran üzerine yönlendirilirler.<br />

Fosfor ekran üzerine çarpan elektronların sayısı ve<br />

sürati ile orantılı olarak, bir miktar ışık üretilir.<br />

Fotokatod ile fosfor ekran arasına voltaj uygulanır.<br />

Bu, elektronları hızlandırır ve yansıtılan yüzey<br />

parlaklaşır. Böylece, kullanıcıya ulaşan resim; küçük<br />

bir miktar ışıktan hızlandırılmış elektronlara, oradan<br />

da tekrar bu sefer kuvvetlendirilmiş ışığa dönüşür [2].<br />

GGG’nün çalışma prensibi Şekil-1’de gösterilmiştir.<br />

Objektif<br />

mercek<br />

e e<br />

e e<br />

e<br />

e<br />

e e<br />

e<br />

e<br />

e e<br />

e e<br />

Fotokatod<br />

6000-7000 volt<br />

+ -<br />

Mikrokanal<br />

plaka<br />

Otomatik Parlaklık Kontrol<br />

Fosfor ekran<br />

e foton<br />

e e foton<br />

e<br />

e foton<br />

e e<br />

foton<br />

e<br />

e<br />

foton<br />

e<br />

e foton<br />

Fiber optik<br />

çevirici<br />

Şekil 1. GGG çalışma prensibi<br />

Göz lensi<br />

IV. 0 NESİL GGG<br />

0 nesil olarak adlandırılan bu sistemler,1950 lerin<br />

sonlarında ve 1960 ların başlarında ortaya çıkmıştır. 0<br />

nesil güçlendiriciler büyük hacimliydi ve görüntüde<br />

geometrik bozukluk şikayetleri (bükülme,çarpıklık ve<br />

parlama) mevcuttu [3].<br />

V. 1İNCİ NESİL GGG<br />

Müteakiben gelen 1nci nesil, hemen hemen aynı<br />

hacimliydi. 0 nesilden farklı olarak, tüpün giriş ve<br />

çıkışında fiberoptik düz ayna kullanılıyordu. Bu<br />

durum, objektif ve göz lenslerinin daha kolay<br />

odaklanmasını sağlıyordu. Düşük ışık seviyelerinde<br />

daha iyi performans göstermesine rağmen, geometrik<br />

bozukluk şikayetleri devam etti [3].<br />

VI. 2NCİ NESİL GGG<br />

Büyük teknolojik değişiklik 1970lerde 2nci nesil ile<br />

geldi. Düşük ışık seviyelerinde çok daha iyi sonuç<br />

veren mikro kanal plakalar ortaya çıktı. Bu sistemler,<br />

hassasiyeti yüksek daha iyi fotokatota sahiptiler.<br />

Fakat, asıl hamleyi sağlayan mikro kanal plakaydı.<br />

MKT ise, fotokatot tarafından üretilen elektronları<br />

hızlandıran cam diskle kaplı bir metaldi [3].<br />

Tüplerin çözünülürlüğündeki en büyük etken,<br />

MKT’daki deliklerin miktarıydı. GGG teorisinde de<br />

açıklandığı üzere, elektronlar kanallara girerek duvara<br />

çarparlar ve başka elektronlar üretecek elektronları<br />

koparırlar. İlk başlarda 3.14 milyon olan bu kanal<br />

sayısı, günümüzde altı mikron plakada, 18mm çapta<br />

10 milyon kanala kadar çıkmıştır. MKT sayesinde<br />

2nci nesil cihazlar daha küçük ve hafif olmuşlardır.<br />

MKTnın bir diğer etkisi de, 0 ve 1nci nesil tüplerde<br />

meydana gelen geometrik bozuklukları ortadan<br />

kaldırmasıdır.<br />

VII. 3NCÜ NESİL GGG<br />

1980’lerin başlarında ilk 3ncü nesil tüpler hizmete<br />

girmiştir. 3ncü nesili üstün kılan büyük değişiklik,<br />

fotokatodun yeni aktif içerik maddesi GALLIUM<br />

ARSENIDE idi. Bu madde, 3ncü nesil tüplerdeki<br />

fotokatoda, kızıl ötesi spektrumun 450-950 nanometre<br />

diliminde lumende 800 mikroamperden daha fazla<br />

üretmesini sağlamıştır. MKT yine güçlendirici olarak<br />

davranmaktaydı. Fakat ince iyon film tabakası ile<br />

kaplanmıştı. Bu tabaka tüp tarafından üretilen<br />

iyonların MKTlardan geçmesini ve fotokatotu<br />

kemirmesini engellemekteydi. 3ncü nesil tüpler, iyon<br />

film tabakasız ömürlerini çabuk tüketirler. Fakat yine<br />

de 2nci nesilden daha fazla kullanım ömrüne<br />

sahiptirler [3].<br />

VIII. GGG’NÜN ORTAK ÖZELLİKLERİ<br />

1. Işık Kuvvetlendirme: GGGleri pasif ışık<br />

kuvvetlendirici/yoğunlaştırıcı sistemlerdir. Otomatik<br />

parlaklık kontrol ünitesi MKT’nın voltajını<br />

ayarlayarak (MKT’dan çıkan elektron sayısını<br />

ayarlayarak), göz lensini daha önceden belirlenmiş<br />

parlaklık seviyesinde tutar.<br />

2. Görsel Netlik: Elde edilebilen en iyi görsel netlik<br />

AN/AVS-6 için 20/40, AN/PVS-5 için 20/50, gece<br />

görerek ise 20/200’dür .<br />

3. Astigmat: GGG astigmatı düzeltmez.<br />

4. Büyütme: GGG büyütme yapmaz.<br />

5. Derinlik Algılaması ve Mesafe Tahmini:<br />

Gündüze oranla düşüktür. Mevcut ışık, kontrast,<br />

GGG’nün durumu ve kullanıcının monoküler<br />

ipuçlarını kullanmadaki tecrübesine göre değişir.<br />

5. Görüş Alanı: Normal görüş 200 o , GGG ile görüş<br />

ise 40 o dir. Bu kısıtlama, uygun arama teknikleri<br />

kullanılarak giderilebilir.<br />

6. Odak Menzili: 28 cm.den (+/- 3 cm.) sonsuza<br />

kadardır. Normalde, tüpler sonsuza (33 metreye)<br />

odaklanır. GGG için sonsuz, 33 m.den büyük<br />

mesafelerdir.<br />

7. Monokromatik (Tek Renk) Görüntü: Bütün<br />

cisimler; AN/PVS-5’de yeşil, AN/AVS-6’da maviyeşil<br />

görünür. Karanlık adaptasyonu sağlanmış gözler<br />

181

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

en fazla mavi-yeşil spektruma hassas olduklarından,.<br />

mavi-yeşil tercih edilmiştir.<br />

IX. AN/AVS-6 (ANVIS)) İLE KULLANILAN<br />

TEÇHİZAT<br />

1. Nakil ve Depolama Kutusu: İçi köpüklü<br />

aliminyum veya plastik olup kenarında basınç<br />

dengeleme düğmesi vardır.<br />

2. Taşıma Çantası: GGG kullanılmadığı zamanlarda<br />

emniyetli bir şekilde taşımak için kullanılır.<br />

3. Gözlük Ünitesi<br />

4. Mercek Kapakları: Hedef ve göz merceklerini<br />

korumak için kullanılır. GGG kullanılmadığı zaman<br />

mutlaka takılı olmalıdır.<br />

5. Lens Kağıdı: Mercekleri temizlemek için<br />

kullanılır.<br />

6. Tornavida: Vizör kapağını çıkarıp, GGG vizörünü<br />

takmak için kullanılır. GGG vizörü, yetkili personel<br />

tarafından takılmalıdır.<br />

7. GGG Vizörü: SPH-4 kaskına direk takılır. Vizör<br />

kullanımına müsaade eder.<br />

8. Bataryalar: Lityum veya alkalin bataryalar<br />

kullanılır. Civalı bataryalar kullanılmayacak-tır. (İki<br />

pilin toplam voltajı 2.4 voltun altında olmamalıdır.)<br />

9. Batarya Kutusu: GGG’ne güç sağlar.<br />

X. ANVIS’İN ÖZELLİKLERİ<br />

Parantez içindekiler AN/PVS-5 bilgileridir.<br />

1. Işığı 25.000 kez güçlendirir. Güçlendirme,<br />

elektromanyetik impulsların gücünü ölçer. (10.000)<br />

2. Işığı 2000-3500 kez yoğunlaştırır. Yoğunluk,<br />

elektrik ya da manyetik alandan geçen kuvvet<br />

çizgilerinin sayısı olarak ölçülmüş gücüdür. (750-<br />

1500)<br />

3. Görsel netlik için en iyi durum 20/40’tır. (20/50)<br />

4. Sıcaklık limiti +52 o C’den -32 o C’ye kadardır.<br />

( +52 o C/-54 o C)<br />

5. Kaska monteli olarak yukarı pozisyonda taşınabilir.<br />

Bu şekilde otomatik olarak güç kaynağından ayrılır ve<br />

GGG kapanır.<br />

6. GGG altından çevresel görüş imkanı vardır, kokpit<br />

aletlerini görme imkanı verir.<br />

7. Gözlüğün ağırlığı 500-550 gramdır. ( 820 gr.)<br />

XI. G.G.G.’LERİNDEKİ SON GELİŞMELER<br />

3ncü nesil ultra görüntü yoğunlaştırıcılar, yüksek<br />

çözünürlüğe sahiptirler. Gelişmelerin sonucunda daha<br />

düşük ışık seviyelerinde daha keskin hatlı görüntü<br />

kazanılmıştır.<br />

AN/AVS-6 ve AN/AVS-9 GGG’lerine, pilotun<br />

gördüğü görüntüyü kaydeden kamera takma<br />

çalışmaları yapılmaktadır. Görev sırasında öğrenci<br />

pilotun gördüğü görüntülerin video görüntüleri, görev<br />

sonrası brifingde öğretmen pilot tarafından<br />

değerlendirmeye tabi tutulabilecektir. Ayrıca bu<br />

görüntüler, anlık görüntü olarak sayısal veri tabanı ile,<br />

Şekil 2. ANVIS-6 ile Kullanılan Teçhizat<br />

başka hava aracına veya üst karargahlara<br />

aktarılabilecektir [3].<br />

AN/AVS-6 ve AN/AVS-9 GGG’lerine, pilotun<br />

gördüğü görüntüyü kaydeden kamera takma<br />

çalışmaları yapılmaktadır. Görev sırasında öğrenci<br />

pilotun gördüğü görüntülerin video görüntüleri, görev<br />

sonrası brifingde öğretmen pilot tarafından<br />

değerlendirmeye tabi tutulabilecektir. Ayrıca bu<br />

görüntüler, anlık görüntü olarak sayısal veri tabanı ile,<br />

başka hava aracına veya üst karargahlara<br />

aktarılabilecektir [3].<br />

Geliştirilmekte olan sistemlerden bir diğeri de,<br />

ANVIS HUD olarak adlandırılan, uçuş bilgilerini<br />

GGG’lerine ileten sistemlerdir. Yapılan çalışmalar,<br />

entegre kask çalışmaları ile uçuş ve diğer sistem<br />

bilgileri yanında flır görüntüsünün de GGG’ne<br />

iletilmesi yönündedir [3].<br />

Ayrıca panoramik GGG’leri geliştirme çalışmaları<br />

ABD’de devam etmektedir. Böylece görüş alanı 100 o<br />

olan GGG’leri üretilebilecektir<br />

Diğer taraftan, GGG ile uçan pilotlar yeşil bir dünya<br />

görmeye alışıktırlar. Yapılan çalışmalar<br />

doğrultusunda, dış dünyadaki doğal görüntüye daha<br />

çok yakın renkli görüntüler sağlayan GGG’leri<br />

üretilebilecektir.<br />

Stereoskopik GGG’leri ise, pilotun gözünün önünde<br />

optik bir alet olmadan pilotun önünde görüntü<br />

üretmektedir. Holografik vizörlerin kullanılacağı bu<br />

sistemde, kaska takılan diğer parçalar olmadığı için<br />

ağırlık azalacak ve emniyet artacaktır [4].<br />

Gelişmelerin meydana geldiği diğer bir alan da, GGG<br />

simülatör sistemleridir. GGG uçuş eğitimleri gerçek<br />

GGG’leri ile yapılmaktadır. Araştırmalar, pilotların<br />

182

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

istenen uçuş yeteneklerine hazırlanmasında<br />

simülatörlerin önemli bir rol oynadığını göstermiştir.<br />

Ayrıca PC tabanlı eğitim seçeneği, intibak<br />

eğitimindeki personele, GGG ile uçuşu tanıma<br />

açısından kolaylık sağlayacaktır.<br />

XII. GGG’NÜN SİVİL HAVACILIKTA<br />

KULLANIMI<br />

Karanlığın maskesi, askeri maksatlar nedeniyle gece<br />

görüş gözlükleri sayesinde yıllar önce düşürülmüştür<br />

[5]. Gece görüş gözlüklerinin, sivil pilotlar için<br />

karanlığı aydınlatma zamanı gelmiştir.<br />

Sıhhi tahliyeden petrol boru hatları keşfine,<br />

ilaçlamadan polis maksatlı kullanımına kadar pekçok<br />

alanda gece uçuş sistemlerine olan ilgi büyümektedir.<br />

Gözlük teknolojisi geliştikçe, gece görebilme ve<br />

uçabilme kabiliyeti, sivil havacılıkta da istek ve<br />

zorunluluk yaratmaktadır.<br />

Meydana gelen gelişmeler, hükümetleri ve havacılık<br />

otoritelerini gerekli düzenlemeleri yapmaya<br />

zorlamaktadır. Federal Aviation Authority (FAA) ve<br />

Joint Aviation Authority (JAA), henüz gece görüş<br />

gözlükleri ile uçuş konusunda bir düzenleme<br />

yapmamıştır. Halihazırda ABD’de, gece görüş<br />

gözlüklerinin sivil havacılıkta kullanımı ile ilgili bir<br />

düzenleme mevcut değildir. ABD’de sadece sağlık<br />

sektöründe kullanımına müsaade edilmiştir. Fakat<br />

hava taksi ve ilaçlama vb. şirketler de izin almaya<br />

çalışmaktadır [5]. Türkiye’de de, GGG’lerinin sivil<br />

havacılıkta kullanımı ile ilgili bir düzenleme mevcut<br />

değildir. Askeri alandaki yaklaşık 30 yıllık tecrübe,<br />

teknolojideki hızlı gelişmeler ve sivil havacılıkta<br />

yaygın kullanım alanları, çok kısa bir sürede tüm<br />

havacılar için 24 saat VFR uçuşu mümkün kılacaktır.<br />

XIII. GGG’NÜN KARA HAVACILIĞINDAKİ<br />

YERİ VE GELİNEN EĞİTİM SEVİYESİ<br />

GGG uçuşu; gece şartlarında, taktik maksatla, düşman<br />

tehdidi altında, en yüksek engel ile 200 feet irtifa<br />

arasında yapılan uçuş şeklidir.<br />

GGG uçuşunda amaç; gündüz yapılabilen tüm<br />

görevlerin, gece de tehdit ortamında<br />

gerçekleştirilebilmesini sağlamaktır. Gece karanlığının<br />

ve arazinin yardımı ile, düşmana görünmeden,<br />

radarlarca tespit edilmeden alçak irtifalarda<br />

uçabilmek, genel maksat helikopterleri için uçarbirlik,<br />

keşif, arama-kurtarma, sıhhi tahliye gibi görevleri,<br />

taarruz helikopterleri için ise uçarbirlik harekatına<br />

eskort, ateş desteği ve nokta hedeflerinin imhası gibi<br />

görevleri gece de icra edebilmek en önemli hedeftir.<br />

1984 yılından itibaren, olağanüstü hal bölgesinde<br />

bölücü terör hareketi başlamış ve tırmanarak devam<br />

etmiştir. Helikopterler, bölücü terör hareketine karşı<br />

yapılan mücadelenin en önemli ve vazgeçilmez<br />

unsurları olmuştur. Kara birliklerinin helikopterlere<br />

duyduğu ihtiyaç gittikçe artmış ve harekatın gündüz<br />

olduğu gibi gece de desteklenmesi ihtiyacı doğmuştur.<br />

Bunun üzerine, helikopterlerin ihtiyaç duyulan<br />

görevleri icra edebilmeleri için, 1990 yılından itibaren<br />

gerekli çalışmalar başlatılmış, 1993 yılından itibaren<br />

de GGG ile uçuş yapılabilecek seviyeye gelinmiştir.<br />

Bugün, kara havacılık sınıfı, onbinlerce saat GGG<br />

uçuşu ve %80’nin üzerinde gece göreve hazır pilotu<br />

ile, dünyada gece ve gündüz harekat yapabilecek<br />

birkaç ülkeden biri olmanın gururunu yaşamaktadır.<br />

1997 yılından itibaren temel pilotaj kursundan mezun<br />

olan her pilot, GGG başlangıç kursunu görmüş olarak<br />

kıtalarına gitmekte ve görev eğitimini müteakip kısa<br />

sürede gece uçuş görevlerine gidebilecek hale<br />

gelmektedir. Bu nedenledir ki, GGG uçuş eğitimi,<br />

kıtaların öncelikli ve devamlı bir eğitim faaliyeti<br />

haline gelmiştir.<br />

XIV. KARA HAVACILIĞINDA GGG EĞİTİMİ<br />

1. GGG Başlangıç Eğitimi: Daha önce GGG ile hiç<br />

uçmamış helikopter pilotlarına, hazırlanan eğitim<br />

programlarına göre verilen 15 saatlik uçuş ve 20<br />

saatlik nazari ders eğitimidir. Bu eğitimi tamamlayan<br />

pilotların göreve gidebilmeleri için, kıtalarında görev<br />

eğitimini tamamlamaları gereklidir [6].<br />

2. GGG Tip İntibak Eğitimi: Daha önce belirli bir<br />

tip helikopter ile başlangıç eğitimi almış pilotlara,<br />

başka bir tip helikopterde GGG ile uçabilmeleri için<br />

ilgili programa göre uygulanan eğitimdir. Bu eğitimi<br />

tamamlayan pilotlar da göreve gidemezler. Seviyeleri,<br />

intibak ettikleri tip için, başlangıç eğitimi almış<br />

pilotlarla aynıdır. Görev eğitimini tamamlamaları<br />

gerekmektedir [6].<br />

3. GGG Görev Eğitimi: Birliğin muharebede alacağı<br />

vazifelere uygun olarak birlik komutanı tarafından<br />

seçilen görevlerin GGG ile yerine getirilmesine<br />

yönelik eğitimdir [6].<br />

4. GGG İdame Eğitimi: Birlik harbe hazırlık eğitimi<br />

kapsamında pilotların gece uçuş kabiliyetlerini devam<br />

ettirmeleri amacıyla yapılan eğitimdir. Her pilot,<br />

göreve gidebilme standardını korumak için, en az 45<br />

gün içerisinde bir periyot GGG ile uçuş yapmalıdır<br />

[6].<br />

XV. SONUÇ<br />

Muharebe sahalarının şövalyesi, zaferin vazgeçilmez<br />

unsuru olan kara havacılığının önemi her geçen gün<br />

daha iyi anlaşılmaktadır. Teknolojideki baş döndürücü<br />

gelişmelerden kara havacılık sınıfı da etkilenmekte,<br />

her gün kendisini geliştirme ve yenileme ihtiyacı<br />

artarak devam etmektedir. Türk Kara Havacılığı’nın<br />

geleceğin muharebe sahasındaki rolü ve öncelikli<br />

hedefleri tekrar gözden geçirilmiş ve GGG ile uçuş<br />

kabiliyetinin en kısa sürede kazanılmasının elzem bir<br />

183

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

konu olduğu görülmüştür. Süratle mevcut<br />

helikopterlerin tadilatı yapılmış ve açılan GGG<br />

kursları ile personel yetiştirilmiştir.<br />

Bugün, Türk Kara Havacılığı, tümüyle GGG<br />

eğitimlerine öncelik veren ve bu konuda dünya<br />

ordularına birikimlerini aktarabilecek bir konuma<br />

gelmiştir. Teknolojideki yeni gelişmelerin süratle<br />

mevcut sistemlere uyarlanması ve eğitimler ile, kara<br />

havacılığı bulunduğu seviyeyi daha ileri noktalara<br />

götürecektir.<br />

Ünlü strateji uzmanı LIDDET HART ın şu sözü<br />

gecenin önemini vurgulamaktadır: " Karanlık hünerli<br />

askerlere bir arkadaş, fakat beceriksiz olanlara<br />

karışıklığın bir nedenidir." [3].<br />

KAYNAKLAR<br />

1. Exportable Training Package For NVG Operations,<br />

p. 17, United States Army Aviation Center, 1991<br />

2. Gece Görüş Gözlüğü Ders Kitabı, Sayfa 3-2, 3-3, 3-<br />

4, 3-9, 3-10, 2001<br />

3. Kr.Plt.Yzb.G. Korkmaz, GGG Teknolojisindeki<br />

Gelişmeler, Kara <strong>Havacılık</strong> Dergisi, Sayı. 15, Sayfa<br />

20-21, 1999<br />

4. Kr.Plt.Yzb.M.A. Ağaşçıoğlu, GGG Geçmişi-<br />

Bugünü-Geleceği, Kara <strong>Havacılık</strong> Dergisi, Sayı. 1,<br />

Sayfa. 12-13, 1996<br />

5. J. Croft, Getting Civil with Night Vision, Rotor &<br />

Wing, p. 29-30-32, September 2003<br />

6. Kara Havacılığı Gece Görüş Gözlüğü İle Uçuş<br />

Yönergesi, Sayfa. 2-1, 2002<br />

184

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

UÇAKLARDA KABLOSUZ İLETİŞİMİN ARINC VERİ İLETİŞİMİ<br />

YERİNE KULLANILMASI<br />

Mehmet ERLER<br />

e-posta: erler@erciyes.edu.tr<br />

Özgür AKSU<br />

e-posta: oaksu@erciyes.edu.tr<br />

<strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong>, <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> YO, 38039, Kayseri<br />

ÖZET<br />

Uçak elektronik sistemlerinde kullanılan uzun mesafe<br />

veri iletimi ve cihazların kontrolünde temel alınan<br />

sistem RS-ARINC [1][2] sistemleridir. Bu sistemler<br />

yerine kablosuz veri iletim teknolojisinin kullanılarak<br />

çeşitli yönlerden verimlilik sağlayabilmek<br />

amaçlanmaktadır. Bu amaçla öncelikle 802.11b<br />

standardını inceleyerek [3] bu yapı kapsamında<br />

yapılabilirliği vurgulamak istedik.<br />

I. GİRİŞ<br />

İletişimin iki etmen arasındaki veri transferi olarak<br />

niteleyen sosyologlar, insanlar arasında ilk uzak<br />

mesafe iletişim metodunu duman haberleşmesi olarak<br />

kabul ederler. Elektronik dalında iletişim öncüsü ise<br />

1970’li yıllarda ilk transistörün keşfedilmesiyle<br />

başladığı kabul görmektedir. Yapılan çözümsel<br />

devrelerde birden fazla transistörün kullanılmasına<br />

ihtiyaç duyulması ile oluşan bu kavram ilk elektronik<br />

veri iletimini gerçekleşmiştir. Bu iletimde kullanılan<br />

yapı TTL (Transistor to Transistor Lojik) olarak<br />

tanımlanmaktadır. Kullanılacak veri iletim bant<br />

genişliği, iletim yapılacak mesafe sorun oluşturan iki<br />

ana etmendir. Günümüze kadar çok farklı metotlar bu<br />

sorunları çözümlemek için kullanıldı [4]. Elektronik<br />

teknolojisindeki hızlı gelişmelerle birlikte uçaklarda<br />

kullanılan elektronik temelli aviyonik cihazların<br />

sayısında büyük artışlar olmuştur ve bu durum kontrol<br />

yükünü artırmaktadır. Bunun üzerine çok sayıdaki<br />

aviyonik teçhizatın kontrolünün daha kolay hale<br />

gelebilmesi<br />

için ARINC ve 1553 gibi veri yolu (data bus) kontrol<br />

yapıları oluşturularak cihazların daha etkin ve<br />

interaktif kullanımı sağlandı [5]. Günümüz<br />

uçaklarında kullanılan veri iletim sistemleri yapısı<br />

Şekil 1 de gösterilen biçimde tasarlanmaktadır.<br />

Bu sistem açısından uçağın veri iletimi yapılacak her<br />

noktasına farklı veri hattı ve elektriksel güç çekilmesi<br />

zorunlu hale gelmektedir. Bu kullanılan hatların<br />

zaman içerisindeki aşınma ve kapasitif etkileri<br />

yüzünden periodik olarak bakıma alınması,<br />

değiştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Özellikle<br />

montaj , bakım işlemleri sırasında sorun olan bu hatlar<br />

için soketler kullanılarak aktif sorun ertelenmiştir. Bu<br />

soketlerin yerleşimi ve yapısal planlanması için<br />

yeniden tasarımlar yapılmaktadır. Bu incelemeler<br />

sonucunda oluşan farklı sistemlere bakım<br />

yapılabilecek personel için eğitimine başvurulması<br />

gerekmektedir. Ayrıca bu konuda hazırlanan sayısız<br />

bakım <strong>kitabı</strong> ile teknisyenlerin bakım işlemlerine<br />

yardımcı olmaya çalışılmaktadır. Önerilen bu yeni<br />

sistem ile kablolama yerine 802.11b protokol yapılı<br />

2.4 Ghz veri iletimi kablosuz sağlanacaktır. Böylece<br />

yapılacak eğitim ve dökümantasyon desteğine ihtiyaç<br />

kalmayacağı gibi iş yükü azalacaktır. Azalan bu iş<br />

yükü ve ayrıntı ile insan faktöründen oluşan hatalar<br />

minimuma indirilecektir.<br />

II. 802.11b WİRELESS VERİ İLETİM YAPISI<br />

Kablosuz iletişim yapısında gelinen son noktalardan<br />

biri olan 802.11b yapısı ile veri iletim mesafesinin<br />

yanı sıra hata düzeltme ve veri kaybını önleme üzerine<br />

gelişme sağlamıştır. Bu yapıda verilerin modülasyonu<br />

ve aktarım yükselteci tamamen programlanabilir bir<br />

yapıdadır. Veri iletimi PPP (point to point protocol)<br />

protokolü ile birden fazla arabirim aynı kanal<br />

üzerinden veri iletimi yapılmaktadır. Aşağıda görülen<br />

Şekil 2 örnek bir 802.11b yapısının blok şemasıdır [3].<br />

Şekil 1. RS veri iletişimi [6]<br />

185

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Şekil 2. 802.11b blok şeması [3]<br />

Bu şemada yer alan besleme uçlarının dışında kalan<br />

uçların RX tanımlıları veri alımında, TX tanımlıları<br />

ise veri gönderiminde kullanılmaktadır. Bu yapıda<br />

geliştirilen günümüz arabirimleri ile aynı anda<br />

gönderim ve alım yapabilen (transreceivers) modüller<br />

kullanımdadır.<br />

III. ARINC PROTOKOLÜ VE DEĞİŞİM<br />

VARYASYONLARI<br />

Genel olarak uçak sistemlerinde kullanılan yapı<br />

ARINC [5] veri iletim yapısıdır. Bu yapı yerine<br />

kablosuz erişim yöntemini yerleştirmek amaçlanılırsa<br />

ilk olarak veri iletiminin analizinin yapılmalıdır. Bu<br />

analiz sonucunun hedeflenen sistem için imkan<br />

dahilinde olması gerekmektedir. Aşağıda yer alan<br />

Şekil 3’de temel bir ARINC veri iletim yapısı<br />

görülmektedir.<br />

Şekil 3. ARINC veri protokolü [5]<br />

186

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Yukarıda görüldüğü gibi veri seri halde tek bus artmaktadır. Diğer bir konu da gönderilen veya alınan<br />

üzerinden gönderilip alınmaktadır. Kullanılan verinin sadece kaynak ve hedeften başka ünitelere de<br />

halfdublex veri iletişim yapısı yüksek hız ve kararlılık aktarılmasıdır. Bu yapı temel olarak çok sayıda çıkış<br />

gerektirmektedir [5]. Bu nedenle ARINC sistemin yelpazesi kullanması nedeniyle hata riskini<br />

yerini alacak olan yeni sistemin mutlak olarak yüksek<br />

hızlı seri veri iletimini desteklemesi gerekmektedir.<br />

Aşağıda Şekil 4’de hız veri ilişkisi için bir grafik<br />

arttırmaktadır. Aşağıdaki Şekil 5 de ARINC BUS<br />

yapısı bağlantıları, Şekil 6 da bu yapının gönderim<br />

alım diyagramı ve son olarak da Şekil 7 de uçak<br />

görülmektedir. Veri iletiminde iletim hızı içerisinde bağlı olan bir yapı görülmektedir.<br />

yükseldikçe kayıp ve harcanan güç faktörü<br />

Şekil 4. ARINC veri hız ilişkisi [5]<br />

Şekil 5. ARINC bus yapısı [2]<br />

Şekil 6. Veri iletim yerleşim diyagramı [7,8]<br />

IV. ARINC RS YAPISININ YERINE 802.11b<br />

PROTOKOLÜNE ÇEVRİM<br />

Veri iletimi için kullanılan kablolamaların yerine RS<br />

(Recommended Standard) çevrim ile sinyal ST<br />

(Schmitt Trigger) yapısında dönüştürülür. Bu sinyaller<br />

802.11b yapısı içeren akılı kartlara verilir. Bu verilen<br />

verinin aktarılacağı ünitelere de aynı yapı oluşturulur.<br />

İletim gerçekleştirilerek sistem çözüme kavuşturulur.<br />

Vericiden çıkan bütün verilerin tüm terminallere<br />

ulaşmaktadır. Bu olay ARINC yapısında olduğundan<br />

Şekil 7. Uçak içi bağlantı yapısı [2]<br />

187<br />

uçak üzerinde veri iletimi hücre bazlı sağlanabilir.<br />

Sistem açısından uç noktalardaki sistem beslemeleri<br />

için geniş bir taban kullanılmaktadır. Bunun dışında<br />

yazılımsal yada donanımsal hiçbir değişikliğe ihtiyaç<br />

duyulmamaktadır. Yeni bir tip ARINC protokolü<br />

oluşturulmadığından yapı bütün ARINC tabanlı<br />

uçaklara kolaylıkla uygulanabilmektedir. Aşağıda yer<br />

alan Şekil 8’de örnek bir ARINC/Kablosuz (Wireless)<br />

yapı şeması görülmektedir.

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Şekil 8. ARINC/Kablosuz(Wireless) çevrimi<br />

V. SONUÇ VE DOĞABİLECEK SORUNLARIN<br />

ÇÖZÜMLERİ<br />

Bu yapının kabul edilerek uygulandığı sistemlerde<br />

yapılacak değişikler sonucunda bakım masraflarının<br />

azalması ve bakım işlemlerinin kolaylaşmaktadır.<br />

Bunların yanı sıra uçak sistemlerinde oluşacak düşük<br />

güç tüketimi, ağırlık azalması gibi etmenlerde artı<br />

olarak sisteme eklenmektedir. Bu sistemin<br />

kullanıldığı günümüzde birçok araç bulunmaktadır.<br />

Bunlara en iyi örnek lastik hava basıncını araç<br />

içerisindeki kontrol sistemine ve araç kullanıcısına<br />

aktaran sistem olabilir.<br />

Bu yapıda yaşanabilecek en önemli ve gerçekçi sorun<br />

veri iletimini kesintiye uğratacak parazitsel<br />

kaynaklardır. Bu sorunun aşılması için 802.11c<br />

protokolü kullanan kablosuz (wireless) yapılar<br />

tasarlanmaktadır. Bu yapı ile sistem içi veya dışı<br />

parazitler sistem içerisinde barındırılmayacaktır.<br />

Şekil 9. RS-ARINC-PC çevrim ve test ünitesi<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] J. Peleska, Automated Test Suites For Modern<br />

Aircraft Controlers, 14 Temmuz 2003.<br />

http://www.informatik.uni-bremen.de/agbs/jp/<br />

papers/rss2003_peleska.html<br />

[2] M. Stock, Flight Systems CAN aerospace 2002<br />

http://www.mstock.com/<br />

[3] MAXIM IC web page; MAX 2820 oncircuit<br />

analys . 01/2004. www.maxim-ic.com<br />

[4] Soyer İvgen, H. ; Aviyonik Haberleşmenin<br />

Gelişimi<br />

http://www.aselsan.com.tr/DERGI/temmuz99/avi_f<br />

r.htm<br />

[5] ARINC Specification 424-15, 11 February, 2000<br />

[6] Engineeringjournal; Volume Fifty.<br />

[7] Texas Instruments u Data Transmission design 96<br />

Seminar manual (SLLDE01A)<br />

[8] Texas Instruments u Data Transmission design<br />

Seminar 97 (SLLDE01B)<br />

188

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

VERİ ŞİFRELEME İÇİN YENİ BİR YÖNTEM<br />

Pınar ÇİVİCİOĞLU 1 Mustafa ALÇI 2<br />

e-posta: civici@erciyes.edu.tr e-posta: malci@erciyes.edu.tr<br />

1<br />

<strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong>, <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu, Uçak Elektrik-Elektroniği Böl., 38039, Kayseri<br />

2<br />

<strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong>, Mühendislik Fakültesi, Elektronik Müh. Bölümü, 38039, Kayseri<br />

ÖZET<br />

Bu bildiride, sayısal bir işaretin şifrelenmesinde<br />

kullanılabilecek yeni bir yöntem tanıtılmıştır. Bu<br />

yöntem, sayısal işaretlere ulaşımın<br />

sınırlandırılmasında, yetkilendirme işlemlerinde,<br />

iletim kanalları üzerinden gizli haberleşmenin<br />

yapıldığı sistemlerde ve haberleşme kanallarından<br />

özel bilgiler iletilirken ek bir güvenlik sağlama<br />

işleminde çok başarılı bir şekilde kullanılabilir.<br />

I. GİRİŞ<br />

Haberleşme tekniklerinin büyük bir hızla gelişim<br />

göstermesiyle, bilgilerin özel olması gerekliliği ortaya<br />

çıkmıştır. Bu sebeple, sayısal bilgilerin iletimi<br />

esnasında özel bilgilerin korunması, önemli bir mesele<br />

olarak kendini göstermektedir ve son yıllarda bilgi<br />

gizlemeye yönelik konularda büyük bir artış olmuştur<br />

[1-18].<br />

Bilgi gizleme, sayısal işaret işleme, işaret<br />

kodlama/örnekleme teorisi, sayısal haberleşme teorisi,<br />

sayısal işaret bastırma yöntemleri ve kriptografi gibi<br />

birçok disiplinin konularını birleştiren bir alandır.<br />

Kriptografi ve türevleri iş sektörleri ve askeri sektörde<br />

bilgi gizlemede kullanılan önemli bir araçtır ve son<br />

yıllarda bu yöntemler, haberleşme kanalları üzerinden<br />

uzamsal bilginin güvenli bir şekilde iletiminde<br />

kullanılmaktadır. Bilgi gizleme yöntemleri, kriptografi<br />

ve steganografi tekniklerinin her ikisini de<br />

kapsamaktadır.<br />

Steganografi, kelime anlamı ile “örtülmüş yazı” olarak<br />

ifade edilebilir. Gizli mesajları taşıyan kılıflar, dijital<br />

olarak sıkça kullanılan ve masum görünümde olan<br />

imgeler, resimler, sesler veya metinler olabilir.<br />

Gizlenen bilgi de düz bir yazı, şifreli bir yazı veya<br />

dijital ortamda gönderilmesi mümkün herhangi bir<br />

dosya olabilir [7].<br />

Steganografinin genel olarak amacı, gizlenen bilgiyi,<br />

istenmeyen kişilerin eline geçirmesi durumunda,<br />

bilginin gizlendiği ortam içerisinde bir bilgi<br />

sakladığına dair şüphelenmelerine meydan<br />

vermeyecek şekilde iyi saklayabilmektir. Yani<br />

steganografinin amacı, diğer kişilerin bir bilginin<br />

gizlendiğini öğrenmelerine engel olmaktır. Bir<br />

steganografi yöntemi, taşıyıcı ortamla ilgili şüphe<br />

yaratıyorsa, bu durumda yöntem başarılı olarak kabul<br />

edilemez [3].<br />

Bilgiyi gizleme yöntemleri değerlendirildiğinde<br />

steganografi ve kriptografinin akraba olduklarından<br />

bahsedilebilir. Kriptografi, bir mesajı anlaşılmayacak<br />

bir şekle dönüştürmek için şifrelerken steganografi,<br />

mesajı görünmemesi için saklar. Kriptografi,<br />

istenmeyen kişilerin anlamaması için veriyi<br />

şifrelerken steganografi, veriyi değiştirerek anlaşılmaz<br />

hale getirmez. Steganografi yöntemlerinin çoğu,<br />

mesajın varlığının tespit edilmesi durumunda bir de<br />

deşifre edilmesi için uğraşılmasını sağlamak amacıyla<br />

gizlenen mesajı şifreler. Yani steganografi ve<br />

kriptografi birlikte kullanılır. Steganografi, kriptografi<br />

için bir tamamlayıcı durumundadır çünkü fazladan bir<br />

güvenlik katmanı daha eklenmesini sağlamaktadır.<br />

Bu çalışmada, kriptografide kullanılabilecek, güvenlik<br />

seviyesi çok yüksek bir yöntem tanıtılmıştır. Bu<br />

yöntemin başarısı iki farklı helikopter imgesi üzerinde<br />

gösterilmiştir.<br />

II. TANITILAN YÖNTEMİN KRİPTOLAMADA<br />

KULLANILMASI VE GERÇEKLEŞTİRİLEN<br />

DENEYLER<br />

Bu bildiride tanıtılan yöntem, kriptolanacak<br />

işaretlerdeki her bir verinin bir anahtar aracılığı ile<br />

oluşturulan karşılıklarla yer değiştirilmesine dayanır.<br />

Bu nedenle de kriptolanan işaret orijinal işarete ait<br />

bilgi taşımaz ve dolayısıyla güvenli bir yöntemdir.<br />

Kriptolanan işiarelerin kriptosunu çözmek için en<br />

başta seçilen anahtarın ne olduğunun bilinmesi<br />

gerekir. Bu anahtar bilindiği sürece yapılan işlemler<br />

ters çevrilerek mesaj deşifre edilebilir.<br />

Anahtarın seçimi konusunda herhangi bir kısıtlama<br />

yoktur. Bu çalışmada seçilen anahtar MxN şeklindedir<br />

(Burada M, imgenin yatay boyusundaki, N ise düşey<br />

boyutundaki piksel sayısıdır).<br />

189

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Tanıtılan yöntemin başarısını test etmek için iki farklı<br />

helikopter imgesi kullanılmıştır. Kullanılan test<br />

imgeleri Şekil-1’de, tanıtılan yöntemin kullanılmasıyla<br />

elde edilen kriptolanmış işaretler ise Şekil-2’de<br />

verilmiştir. Görüldüğü gibi imgelerinin<br />

kriptolanmasıyla elde edilen işaretler, çok yüksek bir<br />

gürültü içeriyor gibi ya da anlamsız gibi görünmekte<br />

ve asıl işaretin ne olduğu kesinlikle<br />

anlaşılamamaktadır.<br />

Tanıtılan yöntemin tersi uygulanarak Şekil-2’deki<br />

işaretlerin kriptosunun çözülmesi durumunda elde<br />

edilen imgeler, Şekil-3’te verilmiştir. Şekil-1 ve Şekil-<br />

3 kıyaslandığında orijinal imgelerle kripto kırıldıktan<br />

sonra elde edilen imgelerin birbirinin aynı olduğu ve<br />

herhangi bir bilgi kaybının meydana gelmediği<br />

görülmektedir.<br />

göstermektedir. Yani, kriptolama başarılı bir şekilde<br />

gerçekleştirilmiştir<br />

(a)<br />

Tanıtılan yöntemin başarısını değerlendirebilmek<br />

amacıyla işaret işlemede çok sık kullanılan MSE<br />

(Karesel Ortalama Hata) kalite ölçütünden<br />

yararlanılmıştır [19].<br />

MSE değerinin hesaplanmasında,<br />

MSE=<br />

M N<br />

1<br />

2<br />

∑∑(<br />

Y i j − Si<br />

j<br />

MN , , )<br />

i= 1 j=<br />

1<br />

(1)<br />

ifadesi kullanılır. Burada M imgenin yatay<br />

boyutundaki, N ise düşey boyutundaki toplam piksel<br />

sayısıdır. orijinal imge pikselleri, ise<br />

S i , j<br />

Y i,<br />

j<br />

kriptolanmış imge pikselleridir. Tanıtılan yöntemin<br />

kullanılmasıyla elde edilen MSE değerleri Tablo-1’de<br />

verilmiştir<br />

III. SONUÇ<br />

Bu bildiride, imgelerin şifrelenmesi için<br />

kullanılabilecek basit ama çok başarılı bir yöntem<br />

tanıtılmıştır. Tanıtılan yöntemin başarısı, Şekil-2,<br />

Şekil-3 ve Tablo-1 değerlendirilerek rahatlıkla<br />

görülebilir. Şekil-2’den görüldüğü gibi imgenin<br />

kriptolanmasıyla elde edilen işaretler, çok yüksek bir<br />

gürültü içeriyor gibi ya da anlamsız gibi görünmekte<br />

ve asıl işaretin ne olduğu kesinlikle<br />

anlaşılamamaktadır. Şekil-3’te ise Şekil-2’deki<br />

işaretlerin kriptosunun çözülmesi durumunda elde<br />

edilen imgeler verilmiştir. Şekil-1 ve Şekil-3<br />

kıyaslandığında orijinal imgelerle kripto kırıldıktan<br />

sonra elde edilen imgelerin birbirinin aynı olduğu ve<br />

herhangi bir bilgi kaybının meydana gelmediği<br />

görülmektedir. Tablo-1’de, tanıtılan yöntemin<br />

kullanılmasıyla elde edilen MSE değerleri verilmiştir.<br />

Tablodan da görüldüğü gibi test imgelerinin MSE<br />

değerleri çok yüksektir. Bu da orijinal test imgeleri ve<br />

kriptolanmış imgelerin birbirinden çok farklı olduğunu<br />

(b)<br />

Şekil 1. Tanıtılan yöntemde kullanılan test imgeleri<br />

(a)<br />

(b)<br />

Şekil 2. Tanıtılan yöntemin Şekil-1’deki test imgeleri<br />

için kullanılmasıyla elde edilen kriptolanmış imgeler<br />

190

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

(a)<br />

(b)<br />

Şekil 3. Şekil-2’deki imgelerin kriptosunun<br />

çözülmesiyle elde edilen imgeler<br />

Tablo 1. Tanıtılan yöntemin Şekil-1’deki test imgeleri<br />

üzerinde kullanılması sonucu elde edilen MSE<br />

değerleri<br />

Şekil 1(a) ile 2(a)<br />

arasındaki MSE<br />

değerleri<br />

Şekil 1(b) ile 2(b)<br />

arasındaki MSE<br />

değerleri<br />

20512.00 21250.00<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] M. Alçı, P. Çivicioğlu, Using Identical Values for<br />

Encryption of Data, The 46 th IEEE International<br />

Midwest Symposium on Circuits and Systems,<br />

MWSCAS 2003, Cairo, Egypt, 27-30 December<br />

2003.<br />

[2] P. Çivicioğlu, M. Alçı, Hiding Information In<br />

Images, Third International Conference on<br />

Electrical and Electronics Engineering,<br />

ELECO’2003, Proc. of Electronic, pp.141-144,<br />

Bursa, 3-7 December 2003.<br />

[3] D. Artz, Digital Steganography: Hiding Data<br />

within Data, IEEE Internet Computing, vol. 5,<br />

No.3, pp. 75-80, 2001.<br />

[4] A.J. Menezes, P.C.V. Oorschot, S.A. Vanstone,<br />

Handbook of Applied Cryptography, CRC Press,<br />

Florida, USA, 1997.<br />

[5] D.R. Stinson, Cryptography: Theory and Practice,<br />

CRC Press, USA, 1995.<br />

[6] M. Naor, A. Shamir, Visual Cryptography,<br />

Advances in Cryptology, EUROCRYPT'94, pp. 1-<br />

12, 1995.<br />

[7] N. F. Johnson, S. Jajodia, Steganalysis: The<br />

Investigation of Hidden Information, Proc. IEEE<br />

Information Technology Conf., 1998, pp. 113-<br />

116.<br />

[8] P. Çivicioğlu, M. Alçı, Güvenli İletişim İçin Veri<br />

Gizleme Tekniklerinin Kullanımı, Elektrik<br />

Elektronik Bilgisayar Mühendisliği 10. Ulusal<br />

Kongresi, pp. 422-425, İstanbul, 18-21 Eylül<br />

2003.<br />

[9] F.A.P. Petitcolas, R.J. Anderson, M.G. Kuhn,<br />

Information Hiding-A Survey, Proceedings of the<br />

IEEE, Special Issue on Protection of Multimedia<br />

Content, vol. 87, pp. 1062-1078, 1999.<br />

[10] N. Bourbakis, C. Alexopoulos, Picture Data<br />

Encryption Using SCAN Pattern, Pattern<br />

Recognition, vol. 25, pp. 567-581, 1992.<br />

[11] J. Fridrich, Image Encryption Based on Chaotic<br />

Maps, Proc. IEEE Nonlinear Signal and Image<br />

Processing Workshop, pp.1105-1120, 1997.<br />

[12] R.J. Anderson, Stretching the Limits of<br />

Steganography, Information Hiding, Springer<br />

Lecture Notes in Comp. Science, vol. 1174, pp.<br />

39-48, 1996.<br />

[13] W. Bender, D. Gruhl, N. Morimoto, A. Lu,<br />

Techniques for Data Hiding, IBM Systems<br />

Journal, vol. 35, No. 3-4, pp. 313-336, 1996.<br />

[14] L.M. Marvel, C.G. Boncelet, C.T. Retter, Reliable<br />

Blind Information Hiding for Images, Proceedings<br />

of Information Hiding Workshop, pp. 48-62,<br />

1998.<br />

[15] C.S. Tsai, C.C. Chang, T.S. Chen, Sharing<br />

Multiple Secrets in Digital Images, The Journal of<br />

Systems and Software, vol. 64, pp. 163-170, 2002.<br />

[16] B. Pfitzmann, Information Hiding Terminology,<br />

Information Hiding: First International Workshop,<br />

Lecture Notes in Computer Science, vol. 1174,<br />

pp. 347-350, 1996.<br />

[17] S.W. Colomb, Run-length Encodings, IEEE<br />

Trans. Inform Theory, vol. IT-12, pp. 399-401,<br />

1966.<br />

[18] P. Çivicioğlu, M. Alçı, Güvenli Veri İletişiminde<br />

Steganografi Tekniklerinin Kullanımı, Türkiye I.<br />

Uluslararası Uydu/Anten/Elektronik İletişim<br />

Sistemleri <strong>Sempozyum</strong>u, Ankara, 1-2 Mayıs<br />

2003.<br />

[19] H. L. Eng, K. K. Ma, Noise Adaptive Soft-<br />

Switching Median Filter, IEEE Transactions on<br />

Image Processing, Vol.10, pp.242-251, 2001.<br />

191

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

YENİ BİR YÖNTEM KULLANILARAK GİZLİ VERİ İLETİŞİMİNİN<br />

GERÇEKLEŞTİRİLMESİ<br />

Mustafa ALÇI 1 Pınar ÇİVİCİOĞLU 2<br />

e-posta: malci@erciyes.edu.tr e-posta: civici@erciyes.edu.tr<br />

1<br />

<strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong>, Mühendislik Fakültesi, Elektronik Müh. Bölümü, 38039, Kayseri<br />

2<br />

<strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong>, <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu, Uçak Elektrik-Elektroniği Böl., 38039, Kayseri<br />

ÖZET<br />

Bu bildiride, sayısal bir işaretin güvenli bir şekilde<br />

iletimini sağlamak için yeni bir yöntem tanıtılmıştır.<br />

Tanıtılan yöntem kullanılarak, ses işaretnin, bir imge<br />

işareti içerisinde saklanarak haberleşme<br />

kanallarından iletimi sağlanmıştır. Tanıtılan yöntemin<br />

başarısı, 8 saniyelik bir konuşma işareti bir uçak<br />

imgesi içerisine gömülerek test edilmiştir. Elde edilen<br />

sonuçlar göstermektedir ki ses işareti gömüldükten<br />

sonra uçak imgesinde gözle fark edilebilen bir<br />

bozulma oluşmamıştır.<br />

I. GİRİŞ<br />

Steganografi, bir bilginin varlığı belli olmayacak<br />

şekilde bu bilgiyi saklama sanatı olarak tanımlanabilir<br />

[1]. Klasik steganografi, bir seri numarası, telif<br />

hakkına ait bir işaret gibi gizli bir mesajı, bilgisayar<br />

kodu, video filmi veya bir müzik kaydı gibi bir kılıf<br />

mesajı içerisine gömme yollarıyla ilgilenir. Gömme<br />

işlemi, genellikle bir parola kullanılarak yapılır ve bu<br />

parola bilinmeksizin üçüncü bir kişinin gizlenen<br />

bilgiyi bulması ya da yok etmesi çok zordur. Bilgi,<br />

kılıf işaretine gömüldükten sonra elde edilen işaret,<br />

stego-işareti olarak adlandırılır. Mesela, bir marka, bir<br />

metnin içerisine gömüldükten sonra bu metin, stegometni<br />

olarak adlandırılır. Aynı şekilde bir metin bir<br />

imge içerisine gömüldüğünde bu durumda da bir<br />

stego-imgesi elde edilir [2].<br />

Steganografinin genel olarak amacı, gizlenen bilgiyi,<br />

istenmeyen kişilerin eline geçirmesi durumunda,<br />

bilginin gizlendiği ortam içerisinde bir bilgi<br />

sakladığına dair şüphelenmelerine meydan<br />

vermeyecek şekilde iyi saklayabilmektir. Yani<br />

steganografinin amacı, diğer kişilerin bir bilginin<br />

gizlendiğini öğrenmelerine engel olmaktır. Bir<br />

steganografi yöntemi, taşıyıcı ortamla ilgili şüphe<br />

yaratıyorsa, bu durumda yöntem başarılı olarak kabul<br />

edilemez [3].<br />

Steganografi, kelime anlamı ile “örtülmüş yazı” olarak<br />

ifade edilebilir. Gizli mesajları taşıyan kılıflar, dijital<br />

olarak sıkça kullanılan ve masum görünümde olan<br />

imgeler, resimler, sesler veya metinler olabilir.<br />

Gizlenen bilgi de düz bir yazı, şifreli bir yazı veya<br />

dijital ortamda gönderilmesi mümkün herhangi bir<br />

dosya olabilir [4].<br />

Son yıllarda, bilgi gizleme konularına duyulan ilgi<br />

büyük oranda artmıştır [1-18]. Bunun sebebi, radyo,<br />

televizyon ve kitap yayıncılarının, dijital filmler, telif<br />

hakkı alınmış markalar, kitaplar ve ses kayıtlarındaki<br />

şifreli seri numaralarını gizleyen yöntemlere olan<br />

ilginin artmış olmasıdır [2].<br />

Bu çalışmada, gizlenecek bilgi olarak 8 saniyelik bir<br />

ses işareti kullanılmıştır. Yapılan deneyde, bu ses<br />

işareti uçak imgesinin içerisine gizlenmiştir.<br />

II. STEGANOGRAFİNİN TARİHÇESİ<br />

Steganografi ve bilgi gizlemeyle ilgili kavramlar, çok<br />

yeni sayılmazlar. Steganografinin ilk kez<br />

Yunanistan’da Altın Çağ döneminde kullanıldığı<br />

düşünülmektedir. Bu çağda insanlar, tabletler üzerine<br />

yazılar yazmışlar ve bu yazıların üzerini balmumuyla<br />

kapatarak yazıyı görünmez hale getirmişlerdir ve<br />

böylece o tableti gören kişiler üzerinde yazı olduğunu<br />

anlayamamışlardır.<br />

Ustaca kullanılan diğer bir yöntem, bilgiyi taşıyacak<br />

kişinin başını traş ederek bilgiyi dövme şeklinde<br />

başına yazmaktı. Saçların uzamasıyla yazılan bilgi<br />

görünmez hale gelmekte ve bilgiyi taşıyacak kişinin<br />

başı tekrar traş edildiğinde saklanan bilgiye<br />

ulaşılabilmekteydi [6].<br />

1586 yılında İskoç Kraliçesi Mary, İngiltere kraliçesi<br />

Elizabath’e suikast planları yaparak tahta geçmeyi<br />

planlamıştı. Ancak kullandığı şifrenin kırılması<br />

üzerine İngiliz gizli polisi İskoç Kraliçesi Mary’nin ve<br />

suikasti yapacak 6 kişinin isimlerini ele geçirerek<br />

idam ettirmiştir.<br />

Steganografinin kullanımı 20. yüzyılda yeniden hız<br />

kazanmaya başladı. Bu dönemde İngilizler,<br />

düşmanlarının topçu birliklerinin yerini işaretlemek<br />

192

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

S i , j<br />

için bir resim çizdirerek harita şekillerini kelebek<br />

( S − S)<br />

( Y − Y )<br />

kanadı motiflerinin içerisine saklamışlardır. Böylece<br />

Corr =<br />

(3)<br />

2<br />

2<br />

çok masum görünen kelebek resimlerinin içine askeri ∑∑(<br />

S − S)<br />

∑∑(<br />

Y − Y )<br />

birliklerin yerlerini işaretlemişlerdir.<br />

sayısıdır. orijinal imge pikselleri, Y , ise stego-<br />

ile verilir. Burada,<br />

İkinci dünya savaşının başlarında steganografi<br />

teknolojisi hemen hemen sadece görünmeyen yazıların<br />

∑∑<br />

S = S<br />

yazılabildiği “görünmeyen mürekkepleri”<br />

M N<br />

(4)<br />

kapsamaktaydı. Bu mürekkepler genellikle, sirke,<br />

ve<br />

meyve suları ve süt gibi ısıtıldıkları zaman koyu renk<br />

alan maddelerden oluşmaktaydı. Ayrıca görünmeyen<br />

∑∑<br />

mürekkeplerin elde edilmesinde bazı kimyasal<br />

Y = Y<br />

(5)<br />

M N<br />

maddelerden de yararlanılmıştır. Masum bir mektup<br />

görünümündeki bir yazı, satır aralarına bu tip kullanılarak hesaplanır. S orijinal imge pikselleri, Y ise<br />

mürekkepler kullanılarak yazılan değişik yazılarla çok stego-imge pikselleridir.<br />

farklı mesajlar verebilmekteydi.<br />

Tanıtılan yöntemin kullanılmasıyla elde edilen IQM<br />

Steganografinin meşhur bir başka kullanımı, Margaret değerleri Tablo-1’de verilmiştir.<br />

Thatcher’in İngiltere başbakanı olduğu dönemde<br />

gerçekleşmiştir. 1980 yıllarında Margaret Thatcher,<br />

IV. GİZLİ VERİ İLETİŞİMİ İÇİN TANITILAN<br />

bakanlar kurulu dokümanlarının basına sızmasına çok YÖNTEM VE GERÇEKLEŞTİRİLEN<br />

sinirlenmiş ve kelime aralarında, bakanların<br />

DENEYLER<br />

kimliklerini şifrelemek için kelime işlemcileri Bu bildiride tanıtılan yöntemde öncelikle taşıyıcı<br />

programlatmıştır. Böylece bilgiyi sızdıran bakanların imgenin LSB değerleri bulunmuştur. Daha sonra,<br />

kim olduğunu tespit etmeye çalışmıştır [2].<br />

gizlenecek ses işareti, frekans uzayından 8 bitlik<br />

konumsal uzaya dönüştürülmüş ve taşıyıcı imgenin<br />

III. İMGE KALİTE ÖLÇÜTLERİ (IQM’ler) seçilen LSB değerleri ses işaretinin konumsal uzay<br />

Tanıtılan yöntemin başarısını değerlendirebilmek karşılıkları ile değiştirilerek stego-imge elde<br />

amacıyla işaret işlemede sıkça kullanılan kalite edilmiştir.<br />

ölçütlerinden yararlanılmıştır: Karesel Ortalama Hata:<br />

MSE, Pearson korelasyon katsayısı: Corr ve Tepe Deneyler Şekil-1 ve Şekil-2’de verilen test işaretleri<br />

Sinyal-Gürültü Oranı: PSNR [19].<br />

üzerinde gerçekleştirilmiştir. Şekil-1’de verilen uçak<br />

Kıyaslamada kullanılan PSNR ölçütü şöyle tanımlanır:<br />

imgesi, kılıf işareti olarak, Şekil-2’de verilen ses<br />

işareti ise mesaj işareti olarak kullanılmıştır. Şekil-<br />

2’de verilen ses işareti, Şekil-1’de verilen uçak<br />

⎛<br />

2<br />

⎞<br />

PSNR= ⎜<br />

I max<br />

10 log 10<br />

⎟<br />

imgesinin içerisine gömülerek elde edilen işaret ise<br />

dB (1)<br />

⎜ ⎟<br />

⎝<br />

MSE<br />

Şekil-3’te verilmiştir. Tanıtılan yöntemin başarısı,<br />

⎠<br />

Tablo-1 değerlendirilerek rahatlıkla görülebilmektedir.<br />

I max değeri, referans imgenin en büyük griton<br />

değeridir. PSNR karşılaştırmalarında standart<br />

sağlamak için bu değer genellikle 255 olarak<br />

kullanılır. Bu çalışmada I max değeri olarak Şekil-<br />

1’deki imgenin en büyük griton değeri kullanılmıştır.<br />

MSE değerinin hesaplanmasında,<br />

M N<br />

1<br />

2<br />

MSE= ∑∑(<br />

Y i j − Si,<br />

j<br />

MN i= 1 j=<br />

1<br />

(2)<br />

ifadesi kullanılır. Burada M imgenin yatay<br />

boyutundaki, N ise düşey boyutundaki toplam piksel<br />

imge pikselleridir. Pearson korelasyon katsayısı Corr,<br />

i j<br />

193<br />

∑∑<br />

Şekil 1. Kılıf işareti olarak kullanılan uçak imgesi

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

V. SONUÇ<br />

Bu bildiride, gizli veri iletişiminde kullanılmak üzere<br />

yeni bir yöntem tanıtılmıştır. Tanıtılan yöntemin<br />

başarısı, 8 saniyelik bir ses işaretini bir uçak imgesi<br />

içerisine gömerek denenmiştir. Şekil-3’te, ses<br />

işaretinin uçak imgesi içerisine gömülmesiyle elde<br />

edilen stego-işaret görülmektedir. Şekil-3<br />

incelendiğinde, uçak imgesinin değişiminin görsel<br />

olarak fark edilemediği görülmektedir. Tablo-1’de,<br />

elde edilen stego-işaretler için kullanılan kalite<br />

ölçütleri verilmiştir. Görüldüğü gibi, önerilen<br />

yöntemin bilgi saklamada kullanılmasıyla oldukça<br />

başarılı sonuçlar elde edilmektedir.<br />

Şekil 2. Mesaj işareti olarak kullanılan ses işaretine ait<br />

spektrogram<br />

Şekil 3. Tanıtılan yöntemin Şekil-1 ve Şekil-2’deki<br />

işaretler için kullanılmasıyla elde edilen stego-işaret<br />

Tablo 1. Elde edilen stego-işaretler için hesaplanan<br />

IQM’ler<br />

MSE Corr PSNR<br />

10.36 0.998 37.98<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] C. Cachin, An Information-Theoretic Model for<br />

Steganography, Proceedings of 2 nd Workshop on<br />

Information Hiding, Lecture Notes in Computer<br />

Science, pp. 1-12, 1998.<br />

[2] R.J. Anderson, F.A.P. Petitcolas, On the Limits of<br />

Steganography IEEE Journal of Selected Areas in<br />

Communications, vol. 16, No. 4, pp. 474-481,<br />

1998.<br />

[3] D. Artz, Digital Steganography: Hiding Data<br />

within Data, pp. 75-80, 2001.<br />

[4] N.F. Johnson, S. Jajodia, Steganalysis: The<br />

Investigation of Hidden Information, 1998.<br />

[5] P. Çivicioğlu, M. Alçı, Güvenli Veri İletişiminde<br />

Steganografi Tekniklerinin Kullanımı, Türkiye I.<br />

Uluslararası Uydu/Anten/Elektronik İletişim<br />

Sistemleri <strong>Sempozyum</strong>u, Ankara, 1-2 Mayıs<br />

2003.<br />

[6] M. Alçı, P. Çivicioğlu, Using Identical Values for<br />

Encryption of Data, The 46 th IEEE International<br />

Midwest Symposium on Circuits and Systems,<br />

MWSCAS 2003, Cairo, Egypt, 27-30 December<br />

2003.<br />

[7] N.F. Johnson, S. Jajodia, Exploring<br />

Steganography: Seeing the Unseen, IEEE<br />

Computer, pp. 26-34, 1998.<br />

[8] P. Çivicioğlu, M. Alçı, Güvenli İletişim İçin Veri<br />

Gizleme Tekniklerinin Kullanımı, Elektrik<br />

Elektronik Bilgisayar Mühendisliği 10. Ulusal<br />

Kongresi, pp. 422-425, İstanbul, 18-21 Eylül<br />

2003.<br />

[9] R.J. Anderson, Stretching the Limits of<br />

Steganography, Information Hiding, Springer<br />

Lecture Notes in Computer Science, vol. 1174,<br />

pp. 39-48, 1996.<br />

[10] W. Bender, D. Gruhl, N. Morimoto, A. Lu,<br />

Techniques for Data Hiding, IBM Systems<br />

Journal, Vol. 35, No. 3-4, pp. 313-336, 1996.<br />

[11] P. Çivicioğlu, M. Alçı, Hiding Information In<br />

Images, Third International Conference on<br />

Electrical and Electronics Engineering,<br />

194

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

ELECO’2003, Proc. of Electronic, pp.141-144,<br />

Bursa, 3-7 December 2003.<br />

[12] L.M. Marvel, C.G. Boncelet, C.T. Retter, Reliable<br />

Blind Information Hiding for Images, Proceedings<br />

of Information Hiding Workshop, Portland,<br />

Oregon, 1998.<br />

[13] M.D. Swanson, M. Kobayashi, A.H. Tewfik,<br />

Multimedia Data-Embedding and Watermarking<br />

Technologies, Proceedings of the IEEE, Vol. 86,<br />

No. 6, pp. 1064-1087, 1998.<br />

[14] S. Moskowitz, G.E. Longdon, and L.W. Chang, A<br />

New Paradigm Hidden in Steganography, New<br />

Security Paradigms Workshop Proceedings, ACM<br />

Press, pp. 41-50, 2000.<br />

[15] T. Mittelholzer, An Information-Theoretic<br />

Approach to Steganography and Watermarking,<br />

Lecture Notes in Computer Science, pp. 1-16,<br />

1999.<br />

[16] F.A.P. Petitcolas, R.J. Anderson, M.G. Kuhn,<br />

Information Hiding-A Survey, Proceedings of the<br />

IEEE, Special Issue on Protection of Multimedia<br />

Content, vol. 87, pp. 1062-1078, 1999.<br />

[17] C.S. Tsai, C.C. Chang, T.S. Chen, Sharing<br />

Multiple Secrets in Digital Images, The Journal of<br />

Systems and Software, vol. 64, pp. 163-170, 2002.<br />

[18] B. Pfitzmann, Information Hiding Terminology,<br />

Information Hiding: First International Workshop,<br />

Lecture Notes in Computer Science, vol. 1174,<br />

pp. 347-350, 1996.<br />

[19] H.L. Eng, K.K. Ma, Noise Adaptive Soft-<br />

Switching Median Filter, IEEE Transactions on<br />

Image Processıng, vol.10, pp.242-251, 2001.<br />

195

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

KOD BÖLMELİ ÇOKLU ERİŞİM SİSTEMLERİNDE GÜÇ<br />

KONTROLÜ<br />

Yalçın IŞIK 1 Necmi TAŞPINAR 2<br />

e-posta: isiky@erciyes.edu.tre<br />

e-posta: taspinar@erciyes.edu.tr<br />

1 <strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong>, Kayseri Meslek <strong>Yüksek</strong> <strong>Okulu</strong>, 38039, Kayseri<br />

2 <strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong>, Mühendislik Fakültesi, Elektronik Müh. Bölümü, 38039, Kayseri<br />

ÖZET<br />

Kod Bölmeli Çoklu Erişim (CDMA) sisteminin gezgin<br />

haberleşme uygulamalarında, özellikle hücresel<br />

haberleşme sistemlerinde, gezgin kullanıcıların baz<br />

istasyonuna olan farklı uzaklıklarından dolayı, her bir<br />

kullanıcı değişik güç seviyelerinde algılanabilir. Bu<br />

durumda, yakın kullanıcının sinyali uzak olanın<br />

sinyalinde bozucu etki yapar ki, bu durum yakın-uzak<br />

problemi olarak adlandırılır. Bu durumun önlenmesi<br />

için, her bir kullanıcı sinyalinin baz istasyonunda aynı<br />

güç seviyesinde alınması sağlanır. Bu amaçla, açık<br />

döngü ya da kapalı döngü güç kontrolü yapılır. Açık<br />

döngü kontrolde baz istasyonundan gelen sinyal gücü<br />

gezgin kullanıcıda değerlendirilerek, verici gücü<br />

ayarlanır. Açık döngü kontrol pek hassas değildir.<br />

Kapalı döngü kontrolde ise baz istasyonu, kullanıcının<br />

güç seviyesini algılar ve onu gerekli seviyede tutmak<br />

için kullanıcıya güç kontrol sinyali gönderir. Bu<br />

çalışmada, uyumlu filtre çıkışından güç algılanarak<br />

seviye kontrolü simülasyonları yapılmıştır.<br />

1.GİRİŞ<br />

Kod Bölmeli Çoklu Erişim sisteminde (CDMA) her<br />

kullanıcıya ait farklı bir yayma kodu kullanmak<br />

suretiyle bilgi sinyalleri geniş bir spektruma<br />

yayılmaktadır. Aynı spektrum pek çok kullanıcı<br />

tarafından kullanılmaktadır. Hücresel haberleşmede de<br />

pek çok kullanıcı aynı spektrumu kullanarak aynı baz<br />

istasyonu üzerinden haberleşmektedir. Gezgin<br />

kullanıcıların baz istasyonuna olan mesafe<br />

farklılıklarına bağlı olarak, her biri baz istasyonu<br />

tarafından farklı güç seviyelerinde alınabilmektedir.<br />

Bu durumda, istasyona yakın olan kullanıcılar daha<br />

büyük güç seviyelerinde alınırlar ve diğer kullanıcılar<br />

üzerinde çoklu erişim girişimi olarak adlandırılan<br />

bozucu etki oluştururlar. Bu durum yakın-uzak<br />

problemi olarak adlandırılır. Çok kullanıcılı sezme<br />

yöntemleri kullanılarak bu problemin olumsuzluğu<br />

oldukça azaltılmaktadır. Ancak, bu problemin en<br />

genel çözümü, gezgin kullanıcı vericilerinde güç<br />

kontrolü yaparak, hepsinin de baz istasyonu tarafından<br />

aynı güç seviyesinde alınmasını sağlamaktır [1].<br />

Güç kontrolü açık döngü ya da kapalı döngü olarak<br />

yapılır. Açık döngü kontrolde baz istasyonundan gelen<br />

sinyal gücü gezgin kullanıcıda değerlendirilerek,<br />

gezgin kullanıcı tarafından verici gücü ayarlanır. Bu<br />

yöntemde, baz istasyonundan gezgin kullanıcıya ve<br />

gezgin kullanıcıdan baz istasyonuna olan hat kayıpları<br />

aynı kabul edilir. Ancak, uygulamada bu kayıplar aynı<br />

olmayacağından, açık döngü kontrol pek hassas<br />

değildir. Kapalı döngü kontrolde ise, baz istasyonu<br />

kullanıcının güç seviyesini algılar ve onu gerekli<br />

seviyede tutmak için kullanıcıya güç kontrol sinyali<br />

gönderir. Böylece, gezgin kullanıcıların güç seviyeleri<br />

baz istasyonu tarafından kontrol edilerek hepsinin aynı<br />

güç seviyesinde alınması sağlanır [1]. Güç seviyesinin<br />

algılanmasında FIR filtre [2], ön sezmeli güç<br />

tahmincisi [3] kullanılmakla birlikte, güç kontrolünde<br />

de ön sezmeli yöntemlerin [4,5] ve bulanık mantık<br />

yöntemlerinin kullanıldığı [6] çalışmalar yapılmıştır.<br />

Bununla birlikte, güç seviyesinin algılanmasında ve<br />

kontrolünde yapay sinir ağları da kullanılabilmektedir<br />

{7,8,9]. Bu çalışmada güç algılaması, uyumlu filtre<br />

çıkışındaki sinyalin karesini almak suretiyle<br />

gerçekleştirilmekte, güç kontrolü da kapalı döngü<br />

olarak verici gücünün küçük adımlarla değiştirilmesi<br />

suretiyle yapılmaktadır.<br />

II. SİSTEM MODELİ<br />

Bu çalışmada, ikili faz kaydırmalı anahtarlama<br />

(BPSK) modülasyonlu eşzamanlı CDMA sisteminin<br />

toplanabilir beyaz Gaussian gürültülü (AWGN) kanal<br />

için performansı incelenmektedir. Her bir kullanıcı<br />

için veri rasgele olarak +1,-1 formunda üretilmekte ve<br />

CDMA sinyalini elde etmek için kendisine ait yayma<br />

koduyla çarpılmaktadır. Bütün kullanıcılara ait<br />

CDMA sinyali AWGN kanalda toplanır. K kullanıcılı<br />

senkron CDMA verici sistemi Şekil.1’de<br />

görülmektedir.<br />

K kullanıcı için kanal çıkışındaki CDMA sinyali şöyle<br />

verilir:<br />

K<br />

y(t)= ∑A<br />

b S (t) + n(t<br />

(1)<br />

k=<br />

1<br />

k k k )<br />

196

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Burada Ak<br />

k. kullanıcının alınan genliği, bk<br />

k.<br />

kullanıcının giriş biti ( b k ∈ { 1,<br />

−1}<br />

), n(t) toplanabilir<br />

beyaz Gaussian gürültü, S k k. kullanıcının yayma<br />

kodudur ( S k birim enerjiye sahip olacak şekilde<br />

normalize edilir). Uzunluğu N olan m- dizili BPSK<br />

modülasyonlu işaret için yayma kodu şöyle<br />

tanımlanır:<br />

S (t)= ∑a<br />

P (t − kT<br />

(2)<br />

k<br />

N-1<br />

k T c)<br />

k=<br />

0<br />

Burada T bit periyodu, T c çip aralığı (yayma kodunun<br />

bit periyodu), a k normalize edilmiş yayılı diziyi<br />

göstermektedir.<br />

A 1 b 1<br />

X<br />

()<br />

A 2 b 2<br />

X<br />

A K b K<br />

X<br />

s 1<br />

t<br />

s 2<br />

() t<br />

S K (t)<br />

n(t)<br />

∑<br />

y(t)<br />

Y=RAb+n (6)<br />

Burada Y uyumlu filtre çıkış matrisi, R çapraz ilişki<br />

matrisi, A alınan sinyallerin diyagonal genlik matrisi,<br />

b gönderilen veri bitleri matrisi, n gürültü matrisidir.<br />

Uyumlu filtre alıcıda karar cihazı olarak bir eşik<br />

devresi kullanılır ve k. kullanıcının i. biti b k (i) şöyle<br />

bulunur:<br />

b k (i)=sgn[y k (i)] (7)<br />

Klasik alıcı yapısı olarak kullanılmakta olan uyumlu<br />

filtre alıcıda her bir kullanıcıya ait verinin elde<br />

edilmesi için iletim ortamındaki y(t) sinyali her bir<br />

uyumlu filtrede o kullanıcıya ait kod ile çarpılır. Her<br />

bir kanalın uyumlu filtre çıkışında eşik durumuna göre<br />

veriye karar verilir. Baz istasyonu girişinde her bir<br />

kullanıcıya ait güç değeri uyumlu filtre çıkış değerine<br />

bağlı olarak şöyle belirlenmektedir:<br />

1<br />

P = (8)<br />

M<br />

2<br />

k ∑(yk j<br />

)<br />

M j=<br />

1<br />

Burada k kullanıcı numarası, M güç hesabında dikkate<br />

alınan bit sayısıdır. Uyumlu filtre bankası çıkışından<br />

güç ölçümü ve kontrolü Şekil.2’de görüldüğü gibi<br />

yapılmaktadır.<br />

Uyumlu Filtre<br />

1.Kullanıcı<br />

Y 1 1 M<br />

2<br />

P1 = ∑(y1j)<br />

M j=<br />

1<br />

Şekil.1: K kullanıcılı senkron CDMA verici sistemi.<br />

Yayma kodlarının çapraz ilişkisi şöyle tanımlanır:<br />

ρ<br />

N<br />

ij i j i j )<br />

k=<br />

1<br />

=< s s >= ∑ s (k)s (k<br />

(3)<br />

Uyumlu filtre alıcıda her bir kullanıcıya ait verinin<br />

elde edilmesi için iletim ortamındaki y(t) sinyali her<br />

bir uyumlu filtrede o kullanıcıya ait kod ile çarpılır.<br />

Her bir kanalın uyumlu filtre çıkışında eşik durumuna<br />

göre veriye karar verilir. Uyumlu filtre çıkışı şöyle<br />

ifade edilir:<br />

Kanal<br />

Çıkışı<br />

Verici<br />

genlik<br />

ayarı<br />

Uyumlu Filtre<br />

2.Kullanıcı<br />

Uyumlu Filtre<br />

K.Kullanıcı<br />

Y 2 1 M<br />

2<br />

P2 = ∑(y2 j<br />

)<br />

M j=<br />

1<br />

Y K<br />

Eğer P k < referans P ise A k ’ ı 1 adım artır<br />

Eğer P k > referans P ise A k ’ ı 1 adım azalt<br />

1 M<br />

2<br />

PK = ∑(yK j<br />

)<br />

M j=<br />

1<br />

y k ∫ y(t)sk<br />

(t) dt<br />

(4)<br />

= T 0<br />

(4) ifadesinden<br />

y = A b + ∑ A b ρ + n<br />

k<br />

k<br />

k<br />

K<br />

j=<br />

1<br />

j≠k<br />

j<br />

j<br />

jk<br />

k<br />

(5)<br />

elde edilir. Burada 2.terim diğer kullanıcıların<br />

oluşturduğu girişimdir. Uyumlu filtre alıcıda girişim<br />

de beyaz gürültü gibi alınır. Bu sebeple bu alıcı<br />

yapısının yakın-uzak problemine karşı dayanımı<br />

zayıftır ve kullanıcı sayısının artışında da gürültü<br />

artmış gibi davranacağından performansı düşer. (5)<br />

nolu denklem matris formunda şöyle gösterilir:<br />

Şekil.2: Uyumlu filtre bankası çıkışında güç ölçümü<br />

ve kontrolünün yapılışı.<br />

III. SİMÜLASYON SONUÇLARI<br />

Simülasyonlar senkron ve 3 kullanıcılı AWGN kanal<br />

için yapılmıştır. Yayma kodu olarak 31 bit uzunluklu<br />

kodlar kullanılmıştır. Sinyal-gürültü oranı 1 dB olarak<br />

alınmıştır.Güç algılaması, uyumlu filtre çıkışının<br />

karesi alınarak yapılmaktadır. Simülasyonlarda, 1<br />

kullanıcı ve 3 kullanıcı için değişik performans<br />

incelemeleri yapılmıştır. 100 farklı güç ölçümü<br />

değerleri için sonuçlar grafiklerde gösterilmektedir.<br />

Güç ölçümünde hesabı yapılan bit sayısı sonucu<br />

önemli şekilde etkilemektedir. Şekil.3’de 1.<br />

197

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

kullanıcının güç kontrol grafiği, güç ölçümünde<br />

dikkate alınan 3 farklı bit sayısı için görülmektedir.<br />

Şekil.3’de görüldüğü gibi, güç ölçümünde dikkate<br />

alınan bit sayısı arttıkça, güç kontrolünün kalitesi<br />

artmaktadır. Ancak, bit sayısının artışı, kontrol<br />

işleminde gecikmelere sebep olur. Bu sebeple, pratikte<br />

sorun olmayacak gecikme zamanı dikkate alınarak<br />

uygun bit sayısı seçilmelidir. Şekil.4’de 1. kullanıcının<br />

10 bit uzunluğu için güç kontrol grafiği görülmektedir.<br />

Alınan güç değeri 1 watt’da tutulmaya çalışılmıştır.<br />

Vericideki sinyal genliğinin başlangıç değeri 3 V<br />

olarak alınmıştır. Yapılan kontrol ile 20 ölçüm<br />

sonrasında verici sinyal genliği ayarlanarak alınan<br />

gücün 1 watt değerine çekilmesi sağlanmıştır.<br />

Şekil.5: Verici sinyal genliğinin rasgele değiştirilmesi<br />

durumunda güç kontrolü.<br />

Şekil.6’da 3 kullanıcı için aynı anda yapılan güç<br />

kontrol grafiği görülmektedir. 1. kullanıcı başlangıç<br />

sinyal genliği 2, 2. kullanıcının 3 V, 3. kullanıcının 4<br />

V alınmıştır. Görüldüğü gibi, başlangıç genliği ne<br />

kadar büyük olursa, istenen seviyeye getirilmesi daha<br />

uzun zaman almaktadır.<br />

Şekil.3: Güç ölçümünde dikkate alınan üç farklı bit<br />

sayısı için 1. kullanıcının güç kontrol grafiği.<br />

Şekil.7 ve Şekil.8’de de yine 3 kullanıcı için farklı<br />

başlangıç gerilim değerlerinde güç kontrol<br />

performansı görülmektedir. Ancak, bu kez kontrol<br />

adım büyüklüğü ve kontrol aralığı değiştirilmiştir.<br />

Şekil.7’de görülen grafikte kontrol aralığı daraltılmış<br />

ve kontrol adımı büyültülmüştür. Şekil.8’de ki<br />

grafikte ise sadece kontrol adımının büyültüldüğü<br />

durum görülmektedir. Görüldüğü gibi kontrol<br />

adımının büyültülmesi durumda kontrol hassasiyeti<br />

azalmakla birlikte, daha hızlı bir şekilde istenen<br />

değere yaklaşılmaktadır. Kontrol aralığının<br />

daraltılması ise istenen değere daha yakın seviyelerde<br />

gücün ayarlanmasını sağlar.<br />

Şekil.4: 1. kullanıcının 10 bit uzunluklu güç hesabıyla<br />

yapılan güç kontrol grafiği.<br />

Şekil.5’de verilen grafikde de her 30 güç ölçümü<br />

sonrasında verici sinyal genliğinde rasgele değişimler<br />

yapılması durumunda güç kontrolünün performansı<br />

görülmektedir. Her değişimden sonra güç değeri kısa<br />

sürede normal değerine getirilmektedir. Vericideki<br />

sinyal genliğinin başlangıç değeri yine 3 V olarak<br />

alınmıştır.<br />

Şekil.6: 3 kullanıcı için farklı başlangıç gerilim<br />

değerlerinde güç kontrolü.<br />

198

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Şekil.7: Kontrol aralığının daraltılması durumunda,<br />

3 kullanıcı için farklı başlangıç gerilim değerlerinde<br />

güç kontrolü.<br />

Şekil.8: Kontrol adımının büyütülmesi durumunda, 3<br />

kullanıcı için farklı başlangıç gerilim değerlerinde güç<br />

kontrolü.<br />

IV.SONUÇLAR<br />

Bu çalışmada CDMA sisteminde uyumlu filtre<br />

çıkışındaki değerlerin karesini almak suretiyle güç<br />

algılaması yapılmış ve algılanan bu değere bağlı<br />

olarak güç kontrolü yapılmıştır. Bu basit yapıya<br />

rağmen simülasyon sonuçlarında görüldüğü gibi<br />

oldukça başarılı güç kontrolü gerçekleştirilmiştir. Güç<br />

ölçümünde dikkate alınan bit sayısı arttıkça kontrol<br />

kalitesi artmakta, ancak güç değeri daha uzun<br />

zamanda istenen değere ayarlanabilmektedir. Güç<br />

kontrol aralığının daraltılması daha hassas olarak güç<br />

seviyesinin ayarlanmasını sağlarken, kontrol adımının<br />

büyültülmesi durumunda da kontrol hassasiyeti<br />

azalmakta, ama istenen güç değerine daha hızlı<br />

ulaşılabilmektedir.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] K. Feher, “Wireless Digital Communications”,<br />

Prentice-Hall, 1995.<br />

[2] J. M. A. Tanskanen, A. Huang, T. I. Laakso, and<br />

S. J. Ovaska, “Prediction of received signal<br />

power in CDMA cellular systems,”Proc. of 45 th<br />

IEEE Vehicular Technology Conference,<br />

Chicago, Illinois, pp. 922–926, 1995.<br />

[3] J. M. A. Tanskanen, A. Huang, and I. O. Hartimo<br />

“Predictive power estimators in CDMA closed<br />

loop power control,”Proc. of 48 th IEEE Vehicular<br />

Technology Conference, Ottawa, Ontario,<br />

Canada, pp. 1091–1095 ,1998.<br />

[4] J. M. A. Tanskanen, J. Mattila, M. Hall, T.<br />

Korhonen, and S. J. Ovaska “Predictive closed<br />

loop power control for mobile CDMA systems,<br />

”Proc. of 47 th IEEE Vehicular Technology<br />

Conference, Phoenix, Arizona, USA, pp. 934–<br />

938, 1997.<br />

[5] J. M. A. Tanskanen, J. Mattila, M. Hall, T. O.<br />

Korhonen, and S. J. Ovaska, “Predictive closed<br />

loop transmitter power control,” Proc. of 1996<br />

IEEE Nordic Signal Processing Symposium,<br />

Espoo, Finland, pp. 5–8, Sept. 1996.<br />

[6] P. R. Chang , B. C. Wang , “Adaptive fuzzy<br />

proportional integral power control for a cellular<br />

CDMA system with time delay”, IEEE Journal on<br />

Selected Areas in Communications, Vol. 14,<br />

No.9, pp. 1818-1829, 1996.<br />

[7] X. M. Gao, X. Z. Gao, J. M. A., Tanskanen, and<br />

S. J. Ovaska, “Power prediction in mobile<br />

communication systems using an optimal Neural-<br />

Network Structure”, IEEE Transactıons On<br />

Neural Networks, Vol. 8, No. 6, pp. 1446-1455,<br />

1997.<br />

[8] X. M. Gao, X. Z. Gao, J. M. A. Tanskanen, and<br />

S. J. Ovaska, “Power control for mobile<br />

DS/CDMA systems using a modified Elman<br />

neural network controller,” Proc. of 47 th IEEE<br />

Vehicular Technology Conference, Phoenix,<br />

Arizona, USA, pp. 750–754, 1997.<br />

[9] X. M. Gao, X. Z. Gao, J. M. A. Tanskanen, and<br />

S. J. Ovaska,Ccomparison of linear and neural<br />

network-based power prediction schemes for<br />

mobile DS/CDMA systems” , Proc. of IEEE 46 th<br />

Vehicular Technology Conference , Atlanta ,<br />

pp. 61-65, 1996.<br />

199

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

OFDM SİSTEMLERİNDE TEPE GÜCÜ-ORTALAMA GÜÇ ORANININ<br />

KIRPMA TEKNİĞİ İLE DÜŞÜRÜLMESİ<br />

E. Seza İMAMOĞLU Necmi TAŞPINAR<br />

e-mail: ebruseza@erciyes.edu.tr<br />

e-mail: taspinar@erciyes.edu.tr<br />

<strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong>, Mühendislik Fakültesi, Elektronik Mühendisliği Bölümü ,38039 Kayseri<br />

ÖZET<br />

Bu çalışmada çok taşıyıcılı iletimin özel bir şekli olan<br />

Ortogonal Frekans Bölmeli Çoğullama (OFDM)<br />

sistemlerinde tepe gücü / ortalama güç oranını<br />

(PAPR) azaltmak amacıyla kullanılan kırpma tekniği<br />

incelenmiştir. Sistemdeki farklı parametrelerin<br />

değiştirilmesine ve test edilmesine olanak vermek için<br />

OFDM sistemi bilgisayar ortamında simüle edilmiştir.<br />

Simülasyonlar sonucunda kırpanın, PAPR<br />

azaltılmasında basit bir yöntem olmakla beraber iyi<br />

bir performans sağladığı gözlenmiştir.<br />

I. GİRİŞ<br />

Ortogonal Frekans Bölmeli Çoğullama (OFDM) bir<br />

veriyi düşük hızlı çok sayıdaki ortogonal alt taşıyıcılar<br />

üzerinden iletmek için frekans bölmeli çoğullama<br />

tekniğini kullanan özel çok taşıyıcılı bir iletim<br />

şeklidir. OFDM bir modülasyon ya da bir çoğullama<br />

tekniği olarak düşünülebilir. OFDM, kanalları<br />

birbirine daha yakın yerleştirmek suretiyle tayfı daha<br />

verimli kullanmaktadır. Bu da bütün taşıyıcıların<br />

birbirine göre ortogonal olması ile mümkündür,<br />

böylece yakın yerleştirilen taşıyıcılar arasındaki<br />

girişim önlenebilmektedir. OFDM’nin tercih edilme<br />

sebeplerinden birisi, frekans seçici sönümleme ya da<br />

dar bant gerişime karşı direnci artırmaktır [1]. Tek<br />

taşıyıcılı bir sistemde bir sönümleme ya da girişim<br />

bütün hattın zayıflamasına neden olurken, çok<br />

taşıyıcılı sistemde altaşıyıcıların sadece küçük bir<br />

yüzdesi bu durumdan etkilenecektir. Buna ilave olarak<br />

ortogonal alttaşıyıcılar aşırı yüklenebildiklerinden<br />

spektral verimlilik yüksektir. Bu avantajlarının<br />

yanında çok sayıda bağımsız alt taşıyıcının<br />

eklenmesiyle oluşan yüksek tepe gücünün ortalama<br />

güce oranı (PAPR), OFDM’nin bir dezavantajı olup<br />

WLAN’larda uygulanmasına engel teşkil etmektedir.<br />

OFDM sistemlerinin yüksek tepe gücünü azaltmak<br />

için literatürde kullanılan teknikler, temelde 3<br />

kategoriye ayrılmaktadır. İlki, tepe genliğini basitçe<br />

tepelerdeki ya da çevresindeki OFDM işaretinin lineer<br />

olmayan bozulmasıyla azaltan işaret bozma tekniğidir.<br />

Bozma tekniğine örnek olarak kırpma, tepe<br />

pencereleme ve tepe engelleme verilebilir. [2-5].<br />

İkinci kategori olan kodlama tekniği PAP oranını<br />

düşürebilmek için turbo kodlar, konvolosyonel kodlar<br />

gibi özel kod setleri kullanmaktadır. Tepe gücünün<br />

ortalama güce oranını düşürmek için kullanılan<br />

üçüncü yöntem ise her OFDM işaretinin, farklı<br />

karıştırma dizileri ile karıştırılmasına ve en küçük<br />

PAP oranını veren dizinin seçilmesi ilkesine<br />

dayanmaktadır. Bu yöntem seçici eşleme ve kısmi<br />

iletim dizileri adı altında iki gruba ayrılmaktadır.<br />

Bu çalışmada OFDM sistemindeki tepe gücünü<br />

azaltmak için işaret bozma tekniklerinden biri olan<br />

kırpma yöntemi kullanılmıştır.Sistemdeki farklı<br />

parametrelerin değiştirilmesine ve test edilmesine<br />

olanak vermek için OFDM sistemi bilgisayar<br />

ortamında modellenmiştir [6]. Kurulan OFDM<br />

sisteminin performansını saptamak amacıyla üç temel<br />

kriter kullanılmıştır; bunlar OFDM’in çoklu yol<br />

etkisine karşı toleransı, kanal gürültüsü ve verici katta<br />

kullanılan tepe gücü azaltma tekniğidir.<br />

II. OFDM’DE TEPE GÜCÜ/ORTALAMA GÜÇ<br />

(PAPR) PROBLEMİ<br />

Yukarıda belirtilen avantajlarının yanında çok sayıda<br />

bağımsız alt taşıyıcının eklenmesiyle oluşan yüksek<br />

tepe gücünün ortalama güce oranı (PAPR),<br />

OFDM’nin bir dezavantajı olup WLAN’larda<br />

uygulanmasına engel teşkil etmektedir. Tepe güç,<br />

genliği maksimum zarf değerine eşit olan sinüs<br />

dalgasının gücü olarak tanımlanmaktadır. Bundan<br />

dolayı modüle edilmemiş taşıyıcının PAP oranı 0<br />

dB’dir.<br />

Bir OFDM işareti, birbiri üzerine eklendiğinde büyük<br />

bir tepe-ortalama güç oranı veren çok sayıda bağımsız<br />

modülasyonlu alt taşıyıcı içermektedir. Aynı fazlı N<br />

adet işaret toplandığında, ortalama gücün N katı olan<br />

tepe gücü oluştururlar [1]. OFDM iletim şemalarında<br />

N elemanlı bir iletim dizisi X=(X 0 ,...., X N-1 ) T , seriden<br />

paralele dönüştürücü ile bir çerçeve içine<br />

paketlenmekte ve daha sonra ters ayrık Fourier<br />

dönüşümünün kullanılmasıyla bu paket işareti<br />

Y=(Y 0 .....Y N-1 ) T şeklindeki zaman domeni işaretine<br />

dönüştürülmektedir. Burada<br />

200

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

1<br />

N<br />

olmak üzere<br />

N<br />

∑ − 1<br />

J(2π<br />

/ N)nm<br />

Y<br />

n<br />

= X<br />

me<br />

(1)<br />

m=<br />

0<br />

2<br />

{ Yn<br />

}<br />

max<br />

0≤n≤N<br />

−1<br />

PAPR =<br />

E[<br />

Y<br />

2<br />

]<br />

(2)<br />

ile ifade edilmektedir.<br />

n<br />

Büyük PAP oranı, analog-sayısal, sayısal-analog<br />

dönüştürücülerinin karmaşıklığının artması ve RF güç<br />

kuvvetlendiricisinin verimliliğinin düşmesi gibi<br />

dezavantajları da beraberinde getirmektedir.<br />

III. KIRPMA YÖNTEMİ<br />

PAP oranını azaltmanın en temel yolu tepe genliğinin<br />

istenilen maksimum seviyeye sınırlanması şeklinde<br />

işaretin kırpılmasıdır.Kırpma işlemi, eğer OFDM<br />

genliği eşiğin altında ise OFDM sinyalinin değeri 1<br />

olan dikdörtgen fonksiyonu ile eğer genliğin<br />

kırpılması gerekiyorsa değeri 1’den küçük olan<br />

dikdörtgen fonksiyona ile çarpımı şeklinde<br />

düşünülebilir [1]. Kırpma tekniği en basit çözüm<br />

olarak tanımlanmakla beraber, bir takım sorunlar<br />

içermektedir. İlk olarak OFDM işaretinin genliğinin<br />

bozulmasıyla BER’i azaltan bir çeşit kendi kendine<br />

girişim belirmektedir. İkincisi, OFDM işaretinin lineer<br />

olmayan bozulması bant dışı yayılım seviyesini<br />

önemli derecede artırmaktadır.<br />

Kırpılmış OFDM işaretinin tayfı, giriş OFDM tayfının<br />

pencere fonksiyonunun tayfı ile konvolosyonundan<br />

oluşmaktadır.<br />

Temelde bant dışı tayf özellikleri daha geniş bir<br />

spektrum olan dikdörtgen pencere fonksiyonunun<br />

tayfı ile belirlenmektedir.Bu tayfın frekansla ters<br />

orantılı çok küçük bir yuvarlatması vardır.<br />

Kırpma tekniğinin bant dışı problemini telafi etmek<br />

için farklı bir yaklaşım da , büyük sinyal tepelerini<br />

dikdörtgen olmayan belirli bir pencere ile çarpmaktır.<br />

Yapılan çalışmalarda bunun için Gaussian yapılı<br />

pencere önerilmektedir, fakat gerçek tayf özellikleri<br />

iyi olan herhangi bir pencere kullanılabilir. Bant dışı<br />

paraziti minimize etmek için idealde pencere mümkün<br />

olabildiğince dar bantlı olmalıdır.<br />

Diğer taraftan, pencere zaman domeninde çok uzun<br />

olmamalıdır çünkü bu çok sayıda işaret örneğinin<br />

etkilenmesi anlamına gelir ki, bu da BER’ artırır [1].<br />

Uygun pencere fonksiyonlarına örnek olarak Cosinüs,<br />

Kaiser ve Hamming verilebilir.<br />

IV. SİMÜLASYON ÇALIŞMALARI<br />

OFDM sistemi, Şekil 1’de gösterilen yapı kullanılarak<br />

modellenmiş ve simülasyonlarda kullanılan<br />

parametreler Tablo-I`de sunulmuştur.<br />

OFDM Verici<br />

Veri<br />

Üreteci<br />

S/P<br />

Diferansiyel<br />

Modülasyon<br />

(DQPSK,<br />

vb.)<br />

IFFT<br />

P/S<br />

Güvenlik<br />

Aralığı<br />

Ekleme<br />

Tepe<br />

Güç<br />

Azaltma<br />

Tekniği<br />

Radyo Kanal<br />

Modeli<br />

Çoklu Yol<br />

FIR Filtre<br />

Ekleme<br />

Gaussian<br />

Gürültüsü<br />

Ekleme<br />

Güvenlik<br />

Aralığı<br />

Kaldırma<br />

S/P FFT<br />

Diferansiyel<br />

Modülasyon<br />

(DQPSK,<br />

vb.)<br />

P/S<br />

Seri veri<br />

Çıkışı<br />

OFDM Alıcı<br />

Şekil 1. Simülasyonlar için kullanılan OFDM modeli.<br />

201

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Yapılan simülasyonlarda performanslarını<br />

karşılaştırmak için 4 çeşit taşıyıcı modülasyon metodu<br />

kullanılmıştır. Buradaki amaç, sistem kapasitesi ile<br />

dayanıklılığı arasındaki ödünleşimi göstermektedir.<br />

değerini azaltmaktadır. Az gürültülü hatlarda da 16<br />

PSK’nın kullanılmasıyla kapasite artırılabilmektedir.<br />

BPSK’nın spektral verimliliği 1 bit/Hz olup en<br />

dayanıklı yöntemdir. Bununla birlikte daha yüksek bir<br />

BER’e karşılık QPSK (2 bit/Hz), 16 PSK (4 bit/Hz) ve<br />

256PSK (8 bit/Hz) kullanmak suretiyle sistem<br />

kapasitesi artırılabilmektedir.<br />

Tablo 1. Simülasyonlar için Kullanılan OFDM<br />

Parametreleri<br />

Parametre<br />

Değer<br />

Kullanılan<br />

Taşıyıcı BPSK, QPSK, 16PSK, 256PSK<br />

Modülasyonu<br />

FFT Boyutu 512<br />

Kullanılan<br />

Taşıyıcı Sayısı<br />

200<br />

Koruma Aralığı<br />

50 Örnek<br />

Koruma<br />

Periyodu Tipi<br />

Yarısında Sıfır Genlikli İşaret<br />

Yarısında da İşaretin Periyodik<br />

Uzantısı<br />

Simülasyonlar sonucunda tepe gücünü azaltma tekniği<br />

olarak kırpma yönteminin kullanılması durumunda,<br />

işaret büyük miktarda kırpılmış olsa dahi BPSK ve<br />

QPSK modülasyonları için, bunun BER’i küçük bir<br />

miktarda etkilediği gözlenmiştir. Başka bir ifadeyle<br />

BER’de belirgin bir artış olmaksızın işaretteki<br />

kırpılma miktarı 9 dB’e kadar çıkabilmektedir. Bunun<br />

anlamı da, işaret iletiminde kullanılan güç<br />

kuvvetlendiricilerinin sebep olduğu kırpma<br />

bozulmalarına karşı işaretin direncinin yüksek<br />

olduğudur.<br />

Şekil 2 tepe gücündeki kırpma miktarının BER<br />

üzerindeki etkisini gösterirken, Şekil 3 tepe gücüne<br />

uygulanan bu kırpma miktarının, PAPR’ı nasıl<br />

etkilediğini göstermektedir. OFDM işaretinin iletildiği<br />

kanaldaki Gaussian gürültü seviyesinin<br />

değiştirilmesinin, sistem performansı üzerindeki etkisi<br />

yapılan simülasyonlarla incelenmiştir.<br />

Şekil 4’de simülasyon sonuçları gösterilmektedir.<br />

Sonuçlar, modülasyon yöntemi olarak QPSK<br />

kullanıldığında SNR’nin 9-10 dB’den daha büyük<br />

değerlerini iletimin tolere edebileceğini<br />

göstermektedir. Ancak SNR 5 dB’nin altına<br />

düştüğünde BER hızla artmaktadır. Bununla birlikte<br />

BPSK’nın kullanılması iletim veri kapasitesinden<br />

ödün vermek suretiyle gürültülü bir kanalda BER<br />

Şekil 2. Gaussian Gürültülü Sistemde BPSK, QPSK,<br />

16PSK, 256PSK için BER’ in TepeGüç Kırpma<br />

Miktarına Göre Değişimi.<br />

Şekil 3. BPSK, QPSK, 16PSK, 256PSK için PAPR’ ın<br />

Tepe Güç Kırpma Miktarına Göre Değişimi.<br />

OFDM işareti, bir tane yansımış eko içeren çokluyol<br />

işareti ile test edilmiştir. Şekil 5 simülasyon<br />

sonuçlarını göstermektedir. Şekilden, kanala çoklu yol<br />

gecikme yayılımı uygulandığında işaretteki kırpılma<br />

miktarının, 16PSK ve 256PSK modülasyonlarının<br />

BER’inde hemen hemen bir değişiklik oluşturmadığı,<br />

QPSK modülasyonununkinde ise bir miktar değişime<br />

neden olduğu gözlemlenmektedir.BPSK modülasyonu<br />

için ise simülasyon sonuçları, işaretteki kırpılma<br />

miktarı 12dB’e çıkarılana kadar işaretin tepe<br />

gücündeki kırpılma miktarının, BER’i çok küçük bir<br />

miktarda etkilediğini, 12dB’den daha büyük tepe güç<br />

kırpma miktarlarının BER’i önemli miktarda<br />

artırdığını göstermektedir.<br />

Sonuç olarak OFDM işaretinin iletildiği kanala<br />

Gaussian gürültünün yanında çokluyol gecikme<br />

yayılımı da uygulandığında, kanalda oluşan<br />

bozulmanın artmasından dolayı, sistem<br />

202

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

performansının dört modülasyon tipi için belirgin bir<br />

şekilde düştüğü gözlenmektedir.<br />

Şekil 4. Gaussian Gürültülü Sistemde BPSK, QPSK,<br />

16PSK, 256PSK için BER’ in Kanal SNR’ sine Göre<br />

Değişimi.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] R.Van Nee, R. Prasad, OFDM for Wireless<br />

Multimedia Communications, Artech House,<br />

London, 2000.<br />

[2] M. Friese, On the Achiveable Information Rate<br />

with Peak-Power Limited Orthogonal<br />

Frequency Division Multiplexing, IEEE<br />

Transactions on Information Theory, Vol.46,<br />

No:7, 2000, pp:2579-2583.<br />

[3] X. Huang, Reduction of Peak-to-Average<br />

Power ratio of OFDM Signals With<br />

Companding Transform, Electronics Letters,<br />

Vol.37, No.8, 2001, pp:506-507.<br />

[4] X. Wang, T. Tjung, C.S. Ng, Reduction of Peak<br />

to Average Power Ratio of OFDM System<br />

Using a Companding Technique, IEEE<br />

Transaction on Broadcasting, Vol.45, No.3,<br />

1999, pp:303-307.<br />

[5] J. Armstrong, Peak-to-Average Power<br />

Reduction for OFDM by Repeated Clipping<br />

and Frequency Domain Filtering, Electronics<br />

Letters, Vol.38, No.5, 2002, pp:246-247.<br />

[6] E.S. İmamoğlu, OFDM sistemlerinde tepe<br />

gücü/ ortalama güç oranını düşürme teknikleri<br />

ve bu oranı düşürmek için yapay sinir ağları<br />

kullanımı, <strong>Yüksek</strong> Lisans tezi, <strong>Erciyes</strong><br />

<strong>Üniversitesi</strong> Fen Bilimleri Enstitüsü, 2003.<br />

Şekil 5. Çoklu Yol Gecikme Yayılımlı Sistemde<br />

BPSK, QPSK, 16PSK, 256PSK için BER’ in Tepe<br />

Güç Kırpma Miktarına Göre Değişimi.<br />

V. SONUÇ<br />

Sonuç olarak, incelenen OFDM’nin, yüksek<br />

performanslı kablosuz haberleşme için uygun bir<br />

modülasyon tekniği olduğu düşünülmektedir. Kurulan<br />

sistemde; BPSK, QPSK, 16PSK ve 256PSK olmak<br />

üzere dört farklı modülasyon tekniği kullanılmış ve<br />

iletilen verinin türüne göre modülasyon şemasının<br />

dinamik olarak seçilmesiyle sistem performansının<br />

artırılabileceği sonucuna ulaşılmıştır.Yapılan<br />

simülasyonlar sonucunda kırpanın, PAPR<br />

azaltılmasında basit bir yöntem olmakla beraber iyi bir<br />

performans sağladığı gözlenmiştir.<br />

203

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

İNSANSIZ HAVA ARAÇLARI VE İMGE İŞLEMENİN VİZYONU<br />

Kerim GÜNEY 1 Murat ONAY 2<br />

e-posta: kguney@erciyes.edu.tr e-posta: muratonay@erciyes.edu.tr<br />

1<br />

<strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong>, Mühendislik Fakültesi, Elektronik Müh. Bölümü, 38039, Kayseri<br />

2 <strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong>, <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> YO, 38039, Kayseri<br />

ÖZET<br />

İnsansız hava aracı (İHA) sistemleri özellikle askeri<br />

alanda, kritik ve tehdidin yoğun olduğu görev<br />

bölgelerinde insan kaybı riski olmadan etkin olarak<br />

kullanılabilen sistemler olarak karşımıza<br />

çıkmaktadırlar. Elektronik ve yazılım teknolojilerindeki<br />

gelişmeler yüksek performanslı ve güçlü yapıya sahip<br />

sistemlerin portatif hale gelmesine imkan tanımıştır. Bu<br />

sayede, en büyük dezavantajı karmaşık ve çok sayıda<br />

kompleks işlem yapma gereksinimi olan imge (görüntü)<br />

işleme teknikleri portatif cihazlarda kullanılabilir hale<br />

gelmiştir.<br />

Bu bildiride İHA sistemlerinin tarihsel gelişimi, genel<br />

yapısı, kullanım yerleri ve imge işleme tekniklerinin İHA<br />

bünyesinde kullanılmasının İHA ve yer istasyonlarına<br />

sağlayacağı üstünlükler anlatılacaktır.<br />

İHA sistemi genel yapı olarak, bulunduğu ortamdan<br />

görüntüleri alır ve yer istasyonuna aktarır. Yer istasyonu<br />

bu görüntüleri değerlendirir, İHA’ya komut gönderir.<br />

Şekil 1’de gösterilmekte olan bu yapı, oldukça karmaşık<br />

ve sürekli bir haberleşme sistemi gerektirir. Haberleşme<br />

sırasındaki herhangi bir aksaklık, geçmişte İHA’nın<br />

kaybedilmesine sebep olmuştur. Çünkü, İHA merkeze<br />

görüntü aktarımı yapamadığında yada merkezden<br />

kontrol sinyali alamadığında mevcut görevlerini yerine<br />

getirememektedir. Düşman atakları dışında teknik<br />

arızalardan kaybedilen İHA sayısı oldukça fazladır.<br />

I. GİRİŞ<br />

İnsansız uçakların tarihi 2. Dünya Savaşı’na uzansa da,<br />

1960’lara kadar hedef dronlar ve Vietnam savaşında<br />

ABD’nin etkin olarak kullandığı uzaktan kumandalı<br />

uçaklar dahil olmak üzere aktif olarak kullanılan<br />

uçakların tümü, günümüzde kullanılan ve sonraki<br />

bölümlerde anlatılacak olan İHA [1-6] sistemlerine<br />

uzaktırlar. İHA sistemi’nin, harp sahasında, diğer<br />

muharebe unsurları ile birlikte etkin olarak kullanımına<br />

ilk örnek 1982 yılında İsrail’in, Bekaa vadisindeki<br />

Suriye hava savunma sistemlerine yaptığı saldırıdır.<br />

Toplam 19 adet olan Suriye hava savunma<br />

bataryalarının 17’sinin yok edildiği bu saldırıda İHA<br />

sistemleri keşif/gözetleme/hedef tespit, elektronik<br />

aldatma ve karıştırma amaçlı, saldırı sonrasında da hasar<br />

tespit amaçlı olarak etkin bir biçimde kullanılmıştır.<br />

Yakın zamanda da Körfez Savaşı ve Bosna’da yoğun<br />

olarak bu sistemlerden yararlanılmıştır [1].<br />

Şekil 1. İHA sistemi temel yapısı<br />

İHA sistemlerinde sık kullanılan askeri robot teknolojisi,<br />

ABD’de ve Avrupa’da tasarlanmıştır. İHA’ların çoğu<br />

uzaktan kumanda ile kontrol ediliyorken, Cyberlife<br />

şirketinin geliştirdiği model, tamamen robot tarafından<br />

kullanılmaktadır [7].<br />

İHA için güzel bir örnek olan U-99 uçağı, otomatik<br />

pilotla alçak irtifada uçmaktadır. <strong>Yüksek</strong> çözünürlüklü<br />

kameralarla uzmanların yönlendirdiği Şekil 2’de<br />

görülen, U-99 modeli, gelecekte yaşanacak bir savaşta<br />

ön saflarda savaşacaktır. U-99 kamera görüntülerini<br />

204

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

bilgisayar merkezine aktarır. Bilgisayar merkezinde<br />

vurulması gereken hedeflerin koordinatları belirlenerek,<br />

“vur emri” sinyalleri uçağa gönderilir.<br />

Bombayla yüklü U-99 hiç sapma olmaksızın hedefe<br />

yaklaşır ve görevi tamamlar. Herhangi bir aksilik<br />

halinde, yine verilen bir komutla uçak intihar<br />

komandosu ve etkili bir bombaya dönüşür.<br />

Çağdaş savaş uçaklarında insan, artık en zayıf halka<br />

haline gelmiştir. İHA’nın zamana karşı tepkisi mikro<br />

saniyelerle ölçülürken, herhangi bir olumsuzlukta hata<br />

oranı sıfıra oldukça yakındır.<br />

Bir uçakta ağırlık arttıkça, maliyette artmaktadır.<br />

Pilotsuz bir uçakta kabin, fırlatma koltuğu, destek<br />

ünitesi ve diğer sistemler çıkarıldığında, ağırlıktan ve<br />

maliyetten tasarruf edilir. İHA diğer insanlı araçlara<br />

göre çok daha küçük ve ucuzdur. Küçük boyutu ve<br />

destek sistemlerinin yokluğu, İHA’nın üretim sürecini<br />

çabuklaştırmaktadır. Ayrıca gereksiz güvenlik sistemleri<br />

kurulması için de zaman harcanmamaktadır.<br />

doğrultusunda İHA kendi hareketine karar verir. Bu<br />

sayede, görüntü aktarımı yapamasa veya yer<br />

istasyonundan kontrol sinyali alamasa bile İHA,<br />

görevine devam eder. Teknik arıza giderildiğinde İHA<br />

bilgi eşlemesi yaparak, transferin kesildiği süre<br />

içerisindeki bilgilerin de merkeze ulaştırılmasını sağlar.<br />

II. İNSANSIZ HAVA ARAÇLARI<br />

Bir İHA sistemi Şekil 3’den de görüldüğü gibi temel<br />

olarak beş alt sistemden oluşmaktadır:<br />

• Hava Aracı Alt Sistemi<br />

• Faydalı Yük (Payload) Alt Sistemi<br />

• Yer Kontrol Alt Sistemi<br />

• Data-Link Alt Sistemi<br />

• Yer Destek Alt Sistemi<br />

Haberleşme<br />

Birimi<br />

Data Link<br />

Hava<br />

Aracı<br />

Sistemi<br />

Şekil 2. U-99 uçağı<br />

Bununla birlikte, yeni kuşak İHA’lar insanlı uçaklara<br />

göre daha hızlı gelişmektedir. ABD’nin en az 4 adet<br />

İHA projesi bulunmaktadır [8].<br />

Gelecekte binlerce minik sensör havaya gönderilebilir.<br />

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü Lincoln<br />

Laboratuarı’nda, fotoğraf çekebilen, sigara paketi<br />

büyüklüğünde bir İHA yapılmaya çalışılmaktadır [9].<br />

Gelişen imge işleme teknikleri [10-13], elektronik ve<br />

bilgisayar teknolojisi sayesinde, İHA’ların aldığı<br />

görüntüleri merkeze gönderme gereksinimi olmaksızın<br />

kendi bünyesinde işlemelerine imkan tanımıştır. Alınan<br />

görüntülerin işlenmesi ile faydalı bilgiler elde edilir. Bu<br />

faydalı bilgiler ve daha önceden yüklenen görev emri<br />

Kontrol<br />

İstasyonu<br />

Destek Sistemleri<br />

Şekil 3. Bir İHA sistemi blok şeması<br />

İşletme konseptlerine bağlı olarak bu alt sistemlere<br />

aşağıdaki gibi alt sistemler de katılabilmektedir:<br />

• Uzak Komuta İstasyonları<br />

• Uzak Görüntü Terminalleri<br />

• SATCOM Terminalleri<br />

Görev<br />

Faydalı<br />

Yükü<br />

Görüldüğü gibi bir İHA sistemi yalnızca hava aracından<br />

oluşmayıp, çok değişik alt sistem ve teknolojileri<br />

barındıran karmaşık bir sistemdir. Hava aracı aşağıda<br />

verilecek görevler için taşınan faydalı yük için bir<br />

taşıyıcı platformdur. Dolayısı ile uygulamaya bağlı<br />

olarak çok değişik tipte olabilir. Kontrol istasyonu,<br />

görev planlama, uygulama, izleme ve değerlendirme<br />

görevlerini yerine getirir; uçuş kontrolünü gerçekleştirir.<br />

Hava aracı ile yer kontrol istasyonu arasındaki bağlantı<br />

data-link üzerinden sağlanır. Görev sırasında sistem iki<br />

türlü kullanılabilmektedir:<br />

İnsan ağırlıklı kullanım: Hava aracının göreve<br />

hazırlanması, kalkması, görev yerine ulaşması, verilen<br />

görevi yerine getirmesi ve inmesini bir çevrim olarak<br />

205

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

düşündüğümüz bu konseptte insan, her aşamada<br />

çevrimin içindedir.<br />

Otonom kullanım: Bu kullanım konseptinde görev ve<br />

acil durum bilgileri uçuş öncesinde hava aracı<br />

üzerindeki bilgisayara yüklenmekte ve görev tümü ile<br />

otomatik olarak yerine getirilmektedir. Kalkış ve iniş<br />

fazları operatör kontrolünde gerçekleştirilmekte olup,<br />

son yıllarda insanı tümü ile devre dışı bırakan otomatik<br />

kalkış/iniş sistemleri de kullanılır hale gelmiştir [1].<br />

Bununla birlikte kullanım gereksinimine bağlı olarak,<br />

bastırma ve aldatma gibi düşmanca etkilere karşı<br />

dirençli olması nedeni ile görüş hattındaki uçuşlarda<br />

otonom kontrol kullanılabildiği gibi, görev esnasında<br />

toplanan verinin gerçek zamana yakın olarak yerdeki<br />

kontrol istasyonuna aktarılması gereken görüş hattı<br />

dışında kalan uygulamalarda ise, röle amaçlı kullanılan<br />

ikinci bir hava aracının yardımı ile, insan ağırlıklı<br />

kullanım yöntemi tercih edilebilmektedir. Yöntem ne<br />

olursa olsun, İHA Sisteminin kontrolünde etkin iki alt<br />

sistem yer kontrol istasyonu ve data-link’tir.<br />

A) Yer Kontrol İstasyonu<br />

İşlevi ve Temel Birimleri: İHA Sisteminin kontrol<br />

merkezi olarak görev yapan yer kontrol istasyonunun<br />

(YKİ) temel işlevlerini, hava aracının kalkış, uçuş ve<br />

inişinin kontrolü, hava aracı ve üzerindeki faydalı<br />

yüklerden gelen video ve telemetri verilerinin alınması,<br />

işlenmesi ve görüntülenmesi, faydalı yüklerin<br />

çalışmasının (genellikle gerçek zamanlı olarak) kontrol<br />

edilmesi, İHA sistemi ile dış dünya arasındaki ara yüzün<br />

sağlanması, ve görev planlama olarak sıralayabiliriz.<br />

Bir veya birden fazla şetler (zırhlı kabin) içine yerleşik<br />

YKİ, yukarıda verilen temel işlevlerini yerine getirmek<br />

üzere genelde aşağıdaki birimleri içerir:<br />

• Hava aracı durum göstergeleri ve kontrolleri,<br />

• Faydalı yük veri ekranları ve kontrolleri,<br />

• Görev planlama ve hava aracının pozisyonunu,<br />

uçuş yolunu izlemeye yönelik harita ekranları,<br />

• Operatör ve hava aracı arasındaki ara yüzü<br />

sağlayan bilgisayarlar, (Bu bilgisayarlar hava<br />

aracı ile YKİ arasındaki data-linki ve veri akışını<br />

kontrol etmenin yanında, bazı uygulamalarda<br />

sistem için seyrüsefer işlevini sağlar, oto pilot ve<br />

faydalı yük kontrolleri için gereken, zaman<br />

açısından kritik olmayan, bazı "dış döngü"<br />

hesaplamalarını da gerçekleştirir).<br />

• İHA sistemi tarafından toplanan bilgileri dış<br />

dünyaya yayan, komuta ve kontrol işlevlerinin<br />

yerine getirilmesini sağlayan taktik haberleşme<br />

cihazları.<br />

YKİ’deki kullanıcı ile birimler arasındaki ara yüzün<br />

basit ve kullanışlı olması önemlidir. Özellikle hava aracı<br />

kontrol ve seyrüsefer işlevlerinde otomasyon ön plana<br />

çıkmaktadır. Kullanıcı hava aracının nereye, hangi<br />

yükseklikte ve hangi hızda gideceği bilgilerini girmekte,<br />

buna karşılık YKİ içindeki bilgisayarlar ve hava aracı<br />

üzerindeki oto-pilot ayrıntılı uçuş rotasını çıkarmaktadır.<br />

Faydalı yük kontrolündeki otomasyon ise göreve göre<br />

değişmektedir. Görüş hattındaki uçuşlar için tümüyle<br />

manuel kullanım olabilirken, görüş mesafesi dışında<br />

kalan uçuşlarda önceden belirlenmiş birtakım görevler<br />

faydalı yük tarafından otomatik olarak yerine<br />

getirilmektedir. Hava aracı ile yer arasındaki linkin<br />

kontrolü de YKİ tarafından sağlanmaktadır. Kullanıcı<br />

gerek hava aracı üzerindeki ve gerekse yerdeki data-link<br />

birimlerinin bazı parametrelerini (kanal frekansı,<br />

göndermecin çıkış gücü, antenin yönlendirilmesi, çıkışın<br />

anahtarlanması vb.) kontrol edebilmektedir.<br />

Görev Planlama, Komuta ve Kontrol: YKİ’nin<br />

önemli işlevlerinden görev planlama; uçuş yolunun<br />

tanımı, faydalı yük ve haberleşme birimlerinin çalışma<br />

şekli gibi İHA sisteminin kendisine atanan görevi yerine<br />

getirmesi için gereken işlevleri ve operatör ara yüzlerini<br />

içerir. Görev planı hazırlanıp, ayrıntılı bir şekilde<br />

incelendikten sonra onaylanması halinde hava aracı<br />

üzerindeki bilgisayara yüklenir.<br />

Şekil 4. Yer kontrol istasyonu<br />

Görevin yerine getirilmesi sırasında kontrol işlemi görev<br />

izleme ekranı ile sağlanır. Görev izleme ekranı, hava<br />

aracının o anki konum bilgisini, hava aracı üzerindeki<br />

çeşitli algılayıcılardan gelen durum bilgilerini ve faydalı<br />

yük ile data-linkin durum bilgilerini içermekte olup, bu<br />

bilgiler ekrandaki harita üzerine bindirilmektedir. Ekran<br />

bilgileri gerçek zamana yakın olarak güncellenir ve<br />

sürekli hava aracının o anki durum bilgisi ile görev<br />

planına göre olması gereken durum bilgisi<br />

karşılaştırılarak sapmanın belli bir değerin altında<br />

kaldığı görülür. Aksi durumlarda operatör uyarılarak<br />

206

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

görevin yeniden planlanması veya acil durum planının<br />

uygulanması sağlanır.<br />

Operatör görevin herhangi bir anında gerekli görmesi<br />

durumunda ilgili ara yüz elemanlarını kullanarak hava<br />

aracına, faydalı yüke ve data-linke daha önceden<br />

belirlenen sınırlar içinde komuta edebilir.<br />

B) Data-Link<br />

İHA sisteminin anahtar alt sistemlerinden olup, hava<br />

aracı ve faydalı yük için yaşamsal bir önem<br />

taşımaktadır. Data-link, hava ve yer olmak üzere iki ana<br />

alt sisteme ayrılmaktadır. Hava Veri Terminali (HVT)<br />

olarak adlandırılan hava aracı üzerindeki alt sistem ile<br />

Yer Veri Terminali (YVT) olarak adlandırılan linkin<br />

yerde kalan alt sistemi; RF almaç ve göndermeç, modem<br />

ve antenlerden oluşmaktadır. Kimi uygulamalarda,<br />

faydalı yük verilerinin aktarıldığı linkin bant-genişliği<br />

sınırlamalarını sağlamak üzere veri sıkıştırmaya yönelik<br />

işlemciler HVT içinde, sıkıştırılmış bu veriyi çözmeye<br />

yönelik işlemciler de YVT içinde yer almaktadır. Aktif<br />

bir sistem (RF güç yayan) olması nedeni ile güvenilirlik<br />

açısından YVT olabildiğince YKİ’den uzaklaştırılmakta<br />

ve aradaki iletişim kablolarla sağlanmaktadır.<br />

III. İNSANSIZ HAVA ARAÇLARININ<br />

KULLANIM ALANLARI<br />

İHA sistemleri, istihbarat ve elektronik harp’ten<br />

haberleşme fonksiyonel alanına kadar birçok alandaki<br />

harekat konseptleri içine dahil olmaya başlamışlardır.<br />

Ayrıca sivil alandaki İHA uygulamaları da hızla<br />

yaygınlaşmaktadır. İHA sistemlerinin kullanım alanları<br />

aşağıdaki gibi özetlenebilir [3-6]:<br />

• Gözetleme ve keşif<br />

• Hedef tespit, teşhis,<br />

tanıma ve izleme<br />

• Savaş alanı hasar tespit<br />

• Haberleşme rölesi<br />

• Elektronik harp<br />

• Mayın tespit ve imha<br />

• Sabit ve hareketli<br />

hedeflere doğrudan<br />

saldırı<br />

• Bilimsel araştırmalar.<br />

• Orman gözetleme<br />

• Yangın tespit ve izleme<br />

• Meteorolojik veri<br />

toplama<br />

• Doğal felaketler sonrası<br />

hasar tespiti<br />

• Arama, kurtarma ve<br />

sivil güvenlik<br />

• Tarımsal ilaçlama<br />

• Kimyasal, biyolojik ve<br />

nükleer kirlenme tespiti<br />

İHA bu uygulama alanlarının çoğunda, oldukça<br />

kompleks ve yoğun haberleşme sistemleri ve<br />

protokolleri kullanmaktadır. Bu haberleşmenin bir<br />

şekilde kopması İHA’nın kaybedilmesine sebep olur.<br />

Oysa, İHA haberleşme kopsa bile görevine devam<br />

etmelidir. Bunun için İHA kendi karar verme<br />

mekanizmasına sahip olmalıdır. İmge işleme<br />

tekniklerinin İHA’da kullanımı, İHA’ya karar verme<br />

imkanı tanır.<br />

IV. İMGE İŞLEME<br />

Şekil 5. Yer data-link terminali<br />

İşlevi: Linkin temel işlevlerini incelediğimizde;<br />

• Hava aracının ve üzerindeki faydalı yüklerin<br />

kontrol edildiği, 10-100 kHz’lik bant-genişliğine<br />

sahip yerden-havaya link (up-link),<br />

• Biri hava aracı ve faydalı yük durum bilgilerini<br />

içeren ve 10-100 kHz’lik bant-genişliğine sahip,<br />

diğeri faydalı yük verilerinin aktarıldığı ve bantgenişliği<br />

kullanılan faydalı yüke göre 100 kHz ile<br />

10 MHz arasında değişebilen iki kanallı havadanyere<br />

link (down-link), ön plana çıkmaktadır [2].<br />

İmge işleme teknikleri, işlenecek imgelerin renk<br />

özelliklerini ve bunların gruplandırılmış hallerini<br />

kullanarak, imgelerden anlamlı sonuçlar çıkartırlar<br />

[10,11]. Bunu yaparken insan gözünün görme ve<br />

algılama özelliklerini taklit ederler [12,14-15]. İmge<br />

işleme metotları, hedef tanıma ve belirleme [13], örüntü<br />

tanıma ve birleştirme [16,17], gerçek zamanlı işaret dili<br />

izleme [18], imge filtreleme [19] gibi bir çok alanda<br />

başarılı şekilde kullanılmışlardır. İmge işleme metotları<br />

arasında, en fazla işlem yüküne sahip metotlar eş<br />

zamanlı imge işleme metotlarıdır. İHA uçuş sırasında<br />

aldığı görüntüleri bünyesindeki bilgisayar sisteminde eş<br />

zamanlı işlemelidir. Bu görüntüleri, yer istasyonuna<br />

bağımlılığını azaltmak, kendi kontrol sinyallerini<br />

üretmek ve görevini yerine getirmedeki hassasiyetini<br />

arttırmak amacıyla değerlendirmelidir. Bu<br />

değerlendirme sonuçlarından kontrol sinyalleri<br />

üretmelidir. Öte yandan portatiflik, düşük güç tüketimi,<br />

hafiflik tüm hava araçları için bir gerekliliktir [1].<br />

207

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Gelişen bilgisayar ve elektronik teknolojisi eş zamanlı<br />

görüntü işleme yeteneğine sahip sistemlerin portatif<br />

cihazlarda kullanımını mümkün hale getirmiştir [20]. Bu<br />

sayede İHA’ların kontrolü için eş zamanlı imge işleme<br />

metotlarının kullanımı mümkün hale gelmiştir. Özellikle<br />

haberleşme sorunlarından kaynaklanan kayıpları<br />

önlemek ve görev hassasiyetini arttırmak için İHA<br />

kontrolünde imge işleme sistemlerinin kullanımı bir<br />

gerekliliktir. Bu amaçla İHA üzerinde bulunan yada bu<br />

doğrultuda yerleştirilecek bir bilgisayar, İHA’nın aldığı<br />

görüntüleri işlemek için kullanmalıdır. Yerleştirilen bu<br />

bilgisayar İşlenen görüntülerden alınan bilgileri,<br />

yüklenmiş görev emrine uygun olarak<br />

değerlendirmelidir. Bu değerlendirme sonucunda İHA<br />

hedefi takip etme, hedef üzerinde faydalı yük kullanma<br />

vb. görevleri yerine getirecek hareketi belirlemeli ve<br />

yapmalıdır.<br />

V. SONUÇ<br />

İHA ve görüntü işleme tekniklerinin birleşimi ile yer<br />

kontrol istasyonu devre dışı kalacak veya birden çok<br />

hava aracı için tek bir yer kontrol istasyonu yeterli<br />

olacaktır. Bu ise maliyeti ciddi şekilde azaltacaktır.<br />

Ayrıca göreve birden fazla hava aracı<br />

gönderilebilecektir. Bu sayede görev başarısının<br />

kesinliği artacaktır.<br />

İçlerine yerleştirilmiş mikroişlemciler ve bilgisayarlar<br />

sayesinde elektronik olarak kumanda edilebilen insansız<br />

uçak/gemilerle ve hedefleri takip ederek isabet kaydeden<br />

küçük boyutlu akıllı silah sistemlerinin kullanılmasıyla,<br />

uçak gemileri ve insanlı bomba uçakları gelecekteki<br />

savaşlarda kullanılmaz hale gelebilecektir. Bu sayede<br />

savaşlardaki insan kaybı azaltılmış olacaktır.<br />

[7] “Robot Çağı”, http://www.focusdergisi.com.tr,<br />

2004.<br />

[8] “Savaş Uçakları”, http://www.focusdergisi.com.tr,<br />

2004.<br />

[9] D. Waller, “Onward Cyber Soldier, TIME, p.26-<br />

34, August 21,1995.<br />

[10] R.Gonzalez, Digital Image Processing, 2002.<br />

[11] S.E. Umbaugh, Computer Vision and Image<br />

Processing, 1998.<br />

[12] J.L. Gallant, D.C.V. Essen and D.C. Nothdurft,<br />

“Two-Dimensional and Three Dimensional<br />

Texture Processing in Visual Cortex of the<br />

Macaque Monkey”, In Early Vision and Beyond,<br />

1995.<br />

[13] M. Yalnız and A. Erçil, “Implicit Polynomials for<br />

Invariant Object Recognition”, Boğaziçi<br />

University Research Report, 2000.<br />

[14] H.D. Ballard and C.M. Brown, “Principles of<br />

Animate Vision”, Image Understanding, 1992.<br />

[15] H.D. Ballard, “Animate Vision”, Artificial<br />

Intelligence, v.48, p.57-86, 1991.<br />

[16] L. Alexandre, A. Campilho and M. Kamel<br />

“Combining Unbiased and Independent<br />

Classifiers Using Weighted Average”, p.495-498,<br />

2000.<br />

[17] J. Kittler, “Combining Classifiers: A Theoretical<br />

Framework”, Pattern Analysis and Applications,<br />

v.1, p.18-28, 1998.<br />

[18] L.R. Rabiner, “A tutorial on Hidden Markov<br />

Models and Selected Applications in Speech<br />

Recognition”, Proc IEEE, v.77, p.257-285, 1989.<br />

[19] K. Oka, Y. Sato and H. Koike, “Real-Time<br />

Fingertip Tracking and Gesture Recognition”,<br />

IEEE Computer Graphics and Applications, p.64-<br />

71, 2002.<br />

[20] “Technologies”,http://www.intel.com/techtrends.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] S. Erdemir,“İHA Sistemlerinde Hava Aracı ve<br />

Görev Faydalı Yükleri”, Aselsan, v.45, mayıs<br />

1998.<br />

[2] S. Erdemir, “İHA Sistemlerinde Yer Kontrol<br />

İstasyonları ve Data Linkler”, Aselsan, v.45,<br />

mayıs 1998.<br />

[3] D. Kuska, “Micro-UAV’s Possible in near<br />

Future,” http://www.dtic.mil.<br />

[4] “Tiny Spies in the Sky,”<br />

http://www.discovery.com.<br />

[5] “MEMs for Micro Air Vehicles,”<br />

http://www.aero.ufl.edu/.<br />

[6] A. Stone, “Flying into the Future,”<br />

http://www.gtri.gatech.edu, 1998.<br />

208

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

2024-T3 AL ALAŞIMININ TEK AŞIRI YÜK ALTINDA YORULMA<br />

ÇATLAK İLERLEME DAVRANIŞI<br />

Adem KARCI<br />

e-posta: akarci@anadolu.edu.tr<br />

Dilek TURAN<br />

e-posta: dtetik@anadolu.edu.tr<br />

Anadolu <strong>Üniversitesi</strong> <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu, 26470, ESKİŞEHİR<br />

ÖZET<br />

Bu çalışmada, 2024-T3 alüminyum alaşımının sabit<br />

genlikli yükleme sırasında değişik oranlarında<br />

uygulanan tek aşırı yükün yorulma çatlak ilerleme<br />

hızına etkisi araştırılmıştır. Öncelikle yük oranı 0.1<br />

alınarak sabit genlikli testler gerçekleştirilmiştir.<br />

Daha sonraki testlerde aşırı yük oranı 1.3, 1.5, 1.7, 2<br />

alınarak sabit genlikli yükleme sırasında tek aşırı yük<br />

uygulanmıştır. Yorulma testleri sonucunda elde edilen<br />

kırık yüzeyler taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile<br />

incelenmiştir. Tek aşırı yük testleri sonucunda<br />

yorulma çatlak ilerleme hızında belirgin olarak<br />

gecikme görülmüştür.<br />

I. GİRİŞ<br />

Makine ve yapısal parçalarda oluşan hasarların<br />

çoğunluğu, çalışmaları sırasında maruz kaldıkları<br />

çevrimsel yükler nedeniyle yorulma hasarı şeklinde<br />

görülmektedir. Yorulma yüklerine maruz kalan<br />

parçalar çalışma şartlarında değişken genlikli yüklere<br />

maruz kalmaktadır. Değişken genlikli yükleme altında<br />

yorulma çatlak ilerlemesi ilk defa uçak yapılarında<br />

dikkate alınmıştır. Daha sonra güç üniteleri, basınç<br />

kapları ve gemiler gibi endüstri alanlarında çalışmalar<br />

yapılmıştır [1].<br />

Özellikle uçak endüstrisinde rastsal yükler altında<br />

yapıların yorulma davranışı büyük öneme sahiptir.<br />

Örneğin, bir yolcu uçağının kanat alt yüzeyinin maruz<br />

kaldığı yükler, uçak yerde ve uçuş halinde iken<br />

farklılık göstermektedir. Yerde kanat alt yüzeyi basma<br />

yüklemesinde iken uçuş süresince çekme yükünün<br />

etkisindedir. Bir uçuş süresince kanada etkiyen<br />

çevrimsel yük değerlerinin hesaplanmasında dikkate<br />

alınan olaylar; yakıt ikmali, taksi hareketi, kalkış<br />

hareketi, kalkışta flap pozisyonu, normal seyir uçuşu,<br />

manevra hareketi, düşey rüzgar, inişte flap pozisyonu,<br />

iniş takımlarının ilk piste çarpması şeklinde<br />

sıralanmaktadır [2,3].<br />

Değişken genlikli yükler, aşırı yükleme, blok yükleme<br />

ve uçuş simülasyon yükleri olarak gözönüne alınabilir.<br />

Normal uçuş şartlarında etkiyen yükler çok karmaşık<br />

olmasına rağmen bu tür yüklemeler ile<br />

yapılan çalışmalar çatlak ilerleme mekanizmasının<br />

temel prensiplerini anlamayı amaçlamaktadır [4].<br />

Değişken genlikli yorulma yüklemesinde yorulma<br />

çatlak ilerlemesi, çatlak ucu körelmesi, çatlak sapması,<br />

kalıntı gerilmeler, deformasyon sertleşmesi ve çatlak<br />

kapanması gibi mekanizmalarla açıklanmaktadır. Sabit<br />

genlikli yükleme sırasında tek aşırı yük uygulanması<br />

dikkate alındığında aşırı yükten sonra çatlak önce<br />

hızlanmakta sonra minimum hıza inmekte ve daha<br />

sonra kademeli olarak sabit genlikli yükleme<br />

durumundaki hıza ulaşmaktadır. Tek aşırı yükten<br />

dolayı gerçekleşen çatlak ilerleme davranışındaki üç<br />

aşama çatlak kapanması ile tanımlanabilmektedir.<br />

Ancak çatlak ilerleme hızındaki minimum seviyenin<br />

ertelenmiş olarak gerçekleşmesi, çatlak ucu körelmesi<br />

ve kalıntı gerilme gibi mekanizmalarla<br />

açıklanamamaktadır [5].<br />

Tek aşırı yük testleri sabit yük aralığında veya sabit<br />

gerilme şiddet faktörü aralığında yapılabilmektedir.<br />

Bu aşırı yükleme ile ilgi olarak yapılan çalışmalarda<br />

üç tane fikir birliği oluşmuş özellik vardır [4].<br />

• Yavaşlamanın süresini tayin eden ana faktör aşırı<br />

yükün şiddetidir.<br />

• Akma mukavemeti düşük olan malzemelerde<br />

çatlak ilerleme hızındaki yavaşlama daha fazladır.<br />

• Malzemenin kesit kalınlığı arttıkça çatlak ilerleme<br />

hızındaki yavaşlama azalmaktadır.<br />

II. DENEYSEL ÇALIŞMALAR<br />

Yorulma çatlak ilerleme testleri uçak yapısal<br />

parçalarında yaygın olarak kullanılan 2024-T3<br />

alüminyum alaşımından hazırlanan merkez çatlaklı<br />

(CCT) numunelerle yapılmıştır. Bu malzemenin akma<br />

mukavemeti 345 MPa, çekme mukavemeti 485 MPa,<br />

ve sünekliği %18’dir [6]. ASTM E-647 [7]<br />

standartlarına uygun olarak hazırlanan numunelerin<br />

geometrik şekli ve boyutları Şekil 1’de<br />

gösterilmektedir. Numune kalınlığı 6 mm’ dir.<br />

209

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

P OLmax<br />

6<br />

Yük<br />

P max<br />

300<br />

17<br />

2a<br />

Zaman<br />

Şekil 2. Aşırı yük uygulamasının şematik gösterimi.<br />

90<br />

Şekil 1. Merkez çatlaklı çekme numunesinin (CCT)<br />

geometrisi (boyutlar mm).<br />

Deneyler 200kN statik, 100kN dinamik yük kapasiteli<br />

bilgisayar kontrollü, Instron (8500 model) test<br />

cihazında yapılmıştır. Numune cihaz çenelerine<br />

hidrolik basınçla sıkıştırılan kavrama teçhizatı ile yük<br />

dağılımı düzgün olacak şekilde bağlanmıştır. Testlerin<br />

bilgisayar kontrolünde MAX paket programı<br />

kullanılmıştır. Bu programda testler, ortalama yük<br />

değeri, genlik, frekans ve çevrim sayısı bilgileri<br />

girilerek yapılmaktadır. Değişken genlikli yükleme<br />

için test verileri girilerek programlar oluşturulmakta<br />

ve cihaz durdurulmadan testler gerçekleştirilmektedir.<br />

Test sırasında çatlak boyu (a), test durdurulmadan<br />

gezici optik mikroskopla ölçülmüştür. Çatlak<br />

uzunluğunun kolay ve hassas ölçülebilmesi için<br />

numune yüzeyi çatlak ilerlemesine dik doğrultuda<br />

parlatılmıştır.<br />

Testler sabit genlikli ve tek aşırı yük olmak üzere iki<br />

ana gruba ayrılmıştır. Sabit genlikli yorulma çatlak<br />

ilerleme testleri yük kontrollü olarak 27-3kN yük<br />

aralığında, 0.1 yük oranında ve 5 Hz frekansta<br />

yapılmıştır. Uygulanan yük sinüs eğrisi şeklindedir.<br />

Tek aşırı yük testleri sabit genlikli testlerde kullanılan<br />

test verileri temel alınarak, 1.3, 1.5, 1.7 ve 2 tek aşırı<br />

yük oranlarında (OLR) ve 0.5 Hz frekansta<br />

yapılmıştır. OLR, aşırı yükün maksimum değerinin<br />

sabit genlikli yükün maksimum değerine (P Olmax /P max )<br />

oranıdır. Şekil 2’de gösterilen aşırı yükün değeri<br />

P OLmax uygulanan aşırı yük oranlarına göre<br />

değişmektedir. Yorulma çatlak ilerleme hızlarını daha<br />

doğru karşılaştırmak için aşırı yükler yaklaşık eşit<br />

çatlak uzunluğunda (2a) uygulanmıştır.<br />

Gerilme şiddet faktörü (∆K) ve yorulma çatlak<br />

ilerleme hızı (da/dN) ifadeleri ASTM standartlarından<br />

alınmıştır. Merkez çatlaklı (CCT) levha için ∆K<br />

Eşitlik 1’deki gibidir [7].<br />

∆P<br />

πα πα<br />

∆ K = sec<br />

(1)<br />

B 2W<br />

2<br />

burada; α=2a/W, B: numune kalınlığı, W:numune<br />

genişliğidir. Eşitlik 1, 2a/W

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Bu sabitlerin hesaplanmasında da/dN için m/çevrim,<br />

∆K için<br />

MPa<br />

m birimleri kullanılmıştır.<br />

Sabit genlikli yükleme ve 1.3 - 1.5 - 1.7 - 2<br />

oranlarında aşırı yük uygulanarak yapılan deneylerin<br />

aşırı yüklemeden sonraki çatlak boyu (a-a OL ) ve<br />

çevrim sayısı (N-N OL ) grafikleri Şekil 3’te<br />

gösterilmektedir. Grafikte görüldüğü gibi aşırı yük<br />

oranının artması ile gecikme çevrim sayısında (N D )<br />

artış gözlenmektedir. Sabit genlikli yükleme sırasında<br />

0.5 Hz frekans ve 1.7 oranında aşırı yük uygulanan<br />

deneyde aşırı yükten hemen sonra çatlak ilerleme<br />

hızının arttığı, bu hızlanmayı takiben minimum<br />

değerine ulaştığı ve daha sonra sabit genlikli yükleme<br />

hızına kademeli olarak yükseldiği deney sırasında<br />

ölçüler sık aralıklarla alınarak gözlenmiştir. Şekil 4’te<br />

OLR=1.7 için çatlak boyu (2a) ve çatlak ilerleme hızı<br />

(da/dN) davranışını göstermektedir.<br />

20<br />

Çatlak uzunluğu 2a-2a OL (mm)<br />

15<br />

10<br />

5<br />

0<br />

-5<br />

-10<br />

-40 -20 0 20 40 60 80 100<br />

Çevrim sayısı (N-NOLx1000)<br />

Şekil 3. P max =27kN, P min =3kN ve f=5 Hz değerleriyle sabit genlikli yükleme sırasında 0.5 Hz frekans ve 1.3 –<br />

1.5 – 1.7 - 2 oranlarında aşırı yük uygulanarak yapılan.deneylerin aşırı yüklemeden sonraki çatlak boyu<br />

a-a OL ve çevrim sayısı N-N OL ,.grafikleri<br />

Şekil 4. P max =27kN, P min =3kN ve f=5 Hz değerleriyle sabit genlikli yükleme sırasında 0.5 Hz<br />

...................frekans ve 1.7 oranında aşırı yük uygulanan deneyde çatlak ilerleme hızının-çatlak boyu ile.değişimi<br />

211

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

a<br />

b<br />

50 µm 5 µm<br />

c<br />

d<br />

OL<br />

OL<br />

50 µm 25 µm<br />

Çatlak ilerleme yönü<br />

Şekil 5. Sabit genlikli yükleme altında yapılan deney sonunda oluşan kırık yüzeyin yaklaşık 2a=54 mm çatlak<br />

uzunluğundaki SEM ile elde edilen görüntüsünün..a) genel, b) detaylı görünümü ve 2 oranında aşırı yük<br />

uygulanan numunede aşırı yük bölgesinin c) genel, d) detaylı görünümü gösterilmektedir.<br />

Testler sonucunda oluşan yorulma çatlak yüzeyleri<br />

makroskobik olarak yükleme yönüne dik düz yüzey<br />

şeklindedir. Şekil 5a’da yaklaşık 2a=54 mm’de sabit<br />

genlikli yükleme sonucu oluşan kırık yüzeylerin genel<br />

görünümü görülmektedir. Şekil 5b’de ise aynı çatlak<br />

uzunluğunda yorulma çizgileri görülmektedir. Şekil<br />

5b’de görülen yorulma çizgilerinin aralığının<br />

ölçülmesi ile bulunan çatlak ilerleme hızı, deney<br />

sırasında yaklaşık eşit çatlak uzunluğunda gezici<br />

mikroskop ile elde edilen verilerle hesaplanan çatlak<br />

ilerleme hızı bir birbirine çok yakındır. Bu ilişki<br />

yapılan çalışmalarda yorulma çizgileri ve yorulma<br />

çatlak ilerleme hızı arasında birebir bağıntı olduğu<br />

belirtilmektedir [8].<br />

Şekil 5c-d’de 2 oranında aşırı yük uygulanan<br />

numunede aşırı yükün etkisi belirgin olarak<br />

görülmektedir.<br />

Tek aşırı çekme yükünü takip eden sabit genlikli<br />

yüklemelerde, gecikme çevrim sayısı aşırı yük<br />

oranının artmasıyla yükselmektedir. Fakat bu artış<br />

oranı doğrusal değildir. Aşırı yük oranının artışına<br />

bağlı olarak gecikme çevrim sayısı daha hızlı<br />

artmaktadır. Bu durum aşırı yükün değerinin artması<br />

ile çatlak kapanmasının daha fazla olmasıyla<br />

açıklanmaktadır [9].<br />

Çatlak ucunda oluşan plastik bölgeyi çevreleyen<br />

elastik kısım yük kalktıktan sonra orijinal boyutunu<br />

korumaya çalıştığından çatlak kapanma gerilmelerini<br />

oluşturmaktadır. Yapılan çalışmalarda çatlak<br />

kapanmasına neden olan gerilmelerin aşırı yük oranı<br />

ile arttığı ve bu artışa, aşırı yükü takip eden yaklaşık<br />

10 çevrimde ulaşıldığı belirtilmektedir [9]. Sabit<br />

genlikli yükleme sırasında 0.5 Hz frekans ve 1.7<br />

oranında aşırı yük uygulanarak yapılan deneyde çatlak<br />

ilerleme hızı minimum değerine aşırı yük<br />

uygulandıktan bir süre sonra ulaşmıştır. Bu ertelenmiş<br />

gecikme davranışı konu ile ilgili yapılan diğer<br />

çalışmalarla uygunluk göstermektedir [10,11].<br />

2024-T3 alüminyum alaşımı kullanılarak elde edilen<br />

test sonuçları litaretürden alınan 7075-T3 alüminyum<br />

alaşımı ile yapılan test sonuçları ile karşılaştırılmıştır<br />

[11]. Bu karşılaştırma Çizelge 1’de gösterilmektedir.<br />

212

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Çizelge 1. 7075-T3 ve 2024-T3 Al alaşımlarında tek<br />

aşırı yükün yorulma çatlak ilerlemesinde geciktirme<br />

etkisi.<br />

OLR N D (7075-T3 Al) N D (2024-T3 Al)<br />

1.3 200 997<br />

1.5 550 14003<br />

1.7 2000 15183<br />

2 7600 64676<br />

Bu konu ile ilgili yapılan çalışmalarda gecikmeyi<br />

etkileyen temel mekanizmalar çatlak kapanması,<br />

kalıntı basma gerilmeleri ve çatlak körelmesi ile<br />

açıklanmaya çalışılmaktadır [12]. 7075-T3 Al<br />

alaşımına göre, 2024-T3 Al alaşımı daha sünek bir<br />

malzemedir. Aşırı yüklemeden dolayı çatlak ucunda<br />

oluşan plastik bölge boyutu aşırı yük değerine ve<br />

malzemenin akma gerilmesine bağlıdır [13]. Bu<br />

yüzden 2024-T3 Al alaşımında çatlak ucunda oluşan<br />

plastik bölge boyutu daha büyüktür. Plastik bölge<br />

boyutunun büyük olması çatlak açılma gerilmesini<br />

(σ op ) artırdığından 2024-T3 Al alaşımında daha fazla<br />

gecikme çevrim sayısı görülmektedir.<br />

VI. KAYNAKLAR<br />

[1] PETIT, J., DAVIDSON, D.L., SURESH, S. ve<br />

RABBE, P., Fatigue crack growht under variable<br />

amplitude loading, Elsevier Science Publishers<br />

Ltd.,England, (1988).<br />

[2] SCHIJVE, J., Fatigue crack growth under<br />

variable amplitude loading, Metals Handbook<br />

Volume 19, Fatigue and Fracture, (Ed: ASM<br />

Handbook Committee), American Society for<br />

Metals, USA 110-131 (1998).<br />

[3] KARCI, A., 2024-T3 Al alaşımının tek aşırı yük<br />

altında yorulma davranışı, Tez (yüksek lisans)<br />

Anadolu <strong>Üniversitesi</strong>, (2002).<br />

[4] VARDAR, Ö. ve KALENDEROĞLU, V., Rassal<br />

yükler altında yorulma çatlağı ilerlemesi, J. of.<br />

Egineering and environmental sciences, 14, 489-<br />

504 (1990).<br />

[5] SKUROPA, M., Load interaction effects during<br />

fatigue crack growth under variable amplitude<br />

loading Part II: qualitative interperetation, Fatigue<br />

Fract Engng Mater Struct 22, 905-926 (1998).<br />

[6] HATCH, J.E., Alumunium: properties and<br />

physical metelurgy, American Society For Metals,<br />

Ohio, (1984).<br />

[7] ROBERTA, A., Standart test method for<br />

constant-load-amplitude fatigue crack growth<br />

rates above 10 -8 mm/cycle, ASTM E-647, Anual<br />

Book of ASTM Standarts Metals Test Methods<br />

and Analytical Procedures, 03.01, 739-759,<br />

(1985).<br />

[8] TOPUZ, A., Alüminyum-silisyum alaşımlarında<br />

yorulma-çatlak ilerlemesi, 2. Ulusal Kırılma<br />

Konferansı Bildirileri, (Ed: DORUK, M.),<br />

Karadeniz <strong>Üniversitesi</strong>, Türkiye, 139-147, (1987).<br />

[9] KUMAR, R., A review on crack closure for single<br />

overload, programed and block loadings,<br />

Engineering Fracture Mechanics, 42, 151-158<br />

(1992).<br />

[10] BORREGO, L. P., FERREIRA, J. M. ve COSTA,<br />

J. M., Fatigue crack growth and crack closure in<br />

an AlMgSi alloy, Fatigue Fract Engng Mater<br />

Struct, 24, 255-265 (2000).<br />

[11] VARDAR, Ö., Effect of single overload in FCP,<br />

Engineering Fracture Mechanics, 30, 329-335<br />

(1988).<br />

[12] HALLIDAY, M.D., ZHANG, P.P. ve BOWEN,<br />

P., In situ sem observation of the contrasting<br />

effects an overload on small fatigue crack growth<br />

at two different load ratios in 2024-T351<br />

aluminium alloy, Int. J. Fatigue, 19, 273-282,<br />

(1997).<br />

[13] CARLSON, R. L., KARDOMATEAS, G. A. ve<br />

BATES, P. R., The effect of overloads in fatigue<br />

crack growth, Int J Fatigue, 13, 453-460 (1991).<br />

213

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

ŞEKİL BELLEK ALAŞIMI İLE KISMİ OLARAK GÖMÜLÜ<br />

PLAKALARIN BÜYÜK ISISAL ÇÖKMESİ VE TİTREŞİM ANALİZİ<br />

Vedat Ziya DOĞAN Mücahit KARADAŞ Zehra KONYA<br />

e-posta: doganve@itu.edu.tr e-posta: mkaradas@hotmail.com e-posta: konyaz@itu.edu.tr<br />

İstanbul Teknik <strong>Üniversitesi</strong> , Uçak ve Uzay Bilimleri Fakültesi , Uçak Mühendisliği Bölümü, 34469, Maslak,<br />

İstanbul<br />

ÖZET<br />

Bu çalışmada önceden uzatılmış şekil bellek alaşımı<br />

(ŞBA) fiberlerle kısmi olarak gömülü kompozit<br />

plakaların artan sıcaklıkla ısısal burkulmaları ve<br />

serbest titreşim analizi sunulmuştur. ŞBA fiberler<br />

kompozit plakalara yerleştirilerek yüksek burkulma<br />

sıcaklıkları elde edilebilir. ŞBA’nın ana dezavantajı<br />

diğer kompozit malzemelerden oldukça fazla olan<br />

özgül ağırlığıdır. Kompozit plakaların tasarlanması<br />

esnasında ŞBA fiberleri tabakaların ortasında<br />

yoğunlaştırılabilir. Böylelikle plakanın sağlamlığı<br />

azaltılmadan ŞBA’nın hacim oranı ve dolayısıyla<br />

plakanın ağırlığı düşürülebilir. Optimum yapısal<br />

konfigürasyon için plaka ağırlığı ve kritik burkulma<br />

sıcaklığı göz önüne alınarak sonlu elemanlar<br />

yönteminden faydalanılmıştır. Çözüm için ilk önce<br />

büyük ısısal çökme belirlenmiş, daha sonra serbest<br />

titreşim analizi ile ısısal olarak çökmüş denge durumu<br />

için doğal frekanslar hesaplanmıştır. Değişik ŞBA<br />

oranlı plaka örnekleri göstermektedir ki plaka<br />

ağırlıkları düşürülebilir ve kritik burkulma sıcaklığı ve<br />

ısısal çökme ŞBA’nın uygun yerleşimi ve hacim oranı<br />

ile kontrol edilebilir. Sıcaklıkla en düşük birkaç<br />

frekansın değişimi ve ŞBA’nın doğal frekanslar<br />

üzerindeki etkisini göstermek için titreşim analizi<br />

sonuçları sunulmuştur.<br />

I. GİRİŞ<br />

Günümüzde yüksek hızlı hava araçlarına önemli bir<br />

ilgi bulunmaktadır. Bu hava araçlarına High Speed<br />

Civil Transport (HSCT), X-33 Advanced Technology<br />

Demonstrator, Reusable Launch Vehicle (RLV) ve<br />

Joint Strike Fighter (JSF) örnek olarak gösterilebilir.<br />

Bu araçlar süpersonik yada hipersonik hızlarda<br />

uçacağı için onların yüzey panelleri de ısıl, akustik ve<br />

aerodinamik yüklere maruz kalacaktır. Aerodinamik<br />

ısınmadan dolayı yüzey panel sıcaklıkları yüz yada<br />

bin derecelere varabilir (örneğin HSCT için 2.4 Mach<br />

seyir uçuşunda 177°C). Ayrıca jet motoru gürültüsü ve<br />

türbülanslı sınır tabaka akış basınçlarının etkisiyle<br />

yüzey panelleri çok yüksek akustik basınca maruz<br />

kalacaktır. Sonuçta hareketsiz mesnetli yüzey<br />

panelleri ısıl olarak burkulacaktır ve panel büyük<br />

rastsal zorlamalara maruz kalacaktır. Bu durum<br />

araçların konfigürasyonunu değiştirecek, aerodinamik<br />

etkinliğini azaltacak ve uçuş performansını<br />

düşürecektir. Tipik hava araçlarında büyük ısıl<br />

çökmeleri ve rastsal zorlamaları azaltmak için yapısal<br />

katılık ve tabaka sönümlemesi gibi pasif iyileştirmeler<br />

uygulanmaktadır. Bu önlemler genelde onların yüksek<br />

panel ağırlıkları, düşük sıcaklık dirençleri ve düşük<br />

yapısal sönümleme oranları nedeniyle yetersizdir.<br />

Akıllı malzemeler bu muhtemel sorunları gidermek<br />

için olanak sağlar. ŞBA fiberlerini kompozit tabaka<br />

içine gömme fikri Rogers ve Robertshaw [1]<br />

tarafından geliştirilmiştir. <strong>Yüksek</strong> sıcaklıklarda ısıl<br />

burkulma, panel çırpınması ve titreşimin<br />

önlenmesinde, ŞBA ile güçlendirilmiş kompozit<br />

yapıların etkinliği üzerine yapılan çalışmalar<br />

günümüze kadar sürmektedir [2-8]. Kompozit<br />

tabakaların ŞBA ile optimum tasarımında kritik<br />

burkulma sıcaklığı (T cr ) ve plaka ağırlığı olmak üzere<br />

iki ana kriter vardır.<br />

Bu çalışmada kompozit plakanın sonlu elemanlarının<br />

tümünde ŞBA hacim oranı sabit değildir ve Şekil 1’de<br />

görüldüğü gibi tabakanın ortasında yoğunlaşmıştır.<br />

SMA<br />

Şekil 1. Kısmen veya tamamen ŞBA fiberleri gömülü<br />

tabakaların şematik düzeni.<br />

214

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

II. ŞEKİL BELLEK ALAŞIMI<br />

Akıllı malzemeler sıcaklığa, elektrik alan veya<br />

manyetik alan değişimine bağlı olarak şekil, katılık,<br />

doğal frekans, sönümleme ve diğer mekanik<br />

özellikleri değiştirme yeteneğine sahiptir. En iyi<br />

bilinen akıllı malzemeler şekil bellek alaşımları<br />

(ŞBA), piezoelektrik malzemeler, magnetostrictive<br />

malzemeler, electrorheological sıvılar ve<br />

magnetorheological sıvılardır.<br />

ŞBA’lar şekil bellek etkisi (ŞBE) gösteren bileşik<br />

metal sınıfıdır. ŞBE düşük sıcaklıklı martensitic<br />

fazında plastik deformasyona uğrayan ve dış<br />

gerilmeleri kaldırılan bir cismin ısıtıldığı zaman tekrar<br />

orijinal şekline dönmesi olarak tanımlanabilir.<br />

Cu-Zn, Cu-Zn-Al, Cu-Zn-Ga, Au-Cd, Ni-Al, Fe-Pt<br />

v.b. gibi çoğu alaşımın ŞBE özelliği gösterdiği bilinir.<br />

En genel ŞBA Nitinol (Ni: Nikel, ti: Titanyum, nol:<br />

Naval Ordinance Laboratuarı) olarak bilinen Nikel-<br />

Titanyum alaşımıdır. Bu alaşım 1965’de Buehler ve<br />

Wiley tarafından US Naval Ordinance<br />

Laboratuar’ında (Naval Surface Weapons Center)<br />

geliştirilmiştir. Bu çalışmada Nitinol grafit-epoxy ile<br />

birlikte kullanılmıştır.<br />

ŞBE’nin kendine has en önemli özelliği düşük<br />

sıcaklıklı martensite fazından yüksek sıcaklıklı<br />

austenite fazına geçmesi sırasında kristal yapısının<br />

içeri doğru dönüşebilme yeteneğidir. Martensitic ve<br />

austenitic kristal yapısının basit bir tarifi ve<br />

aralarındaki ısı mekaniği ilişkisi Şekil 2’de<br />

görülmektedir. ŞBA, yüksek sıcaklıklı austenitic<br />

fazında yüksek mertebeli (genelde kübik) kristal<br />

şeklinde mevcuttur. Daha az simetriye sahip mikro<br />

yapılı martensite fazı ise düşük sıcaklıklarda görülür.<br />

Alaşım kompozisyonunun değişimi ŞBA dönüşüm<br />

sıcaklığını etkiler. Örnek olarak Nikel içeriği ile<br />

Nitinol’ün A s sıcaklığı (austenite başlangıç sıcaklığı)<br />

arasındaki değişim grafiği Şekil 3’de [9]<br />

gösterilmiştir. Şekilden görüldü gibi Nikel<br />

miktarındaki % 3 lük değişim ile A s sıcaklığı -50 o C<br />

den 175 o C ye değişmektedir. Uygulamanın gereklerini<br />

sağlamak için bu değişim dizayncılara A s sıcaklığını<br />

ve Nikel miktarını ayarlama olanağı sağlamaktadır.<br />

Sıcaklık (°C)<br />

200<br />

150<br />

100<br />

50<br />

0<br />

-50<br />

-100<br />

53,5 54 54,5 55 55,5 56 56,5<br />

Nickel Oranı (%)<br />

Şekil 3. A s sıcaklığının Nikel miktarı ile değişimi [9]<br />

Nitinol’ün düşük sıcaklıklı martensite fazından yüksek<br />

sıcaklıklı austenite fazına dönüşümü sırasında<br />

Elastisite modülü 3 yada 4 katına çıkabilmektedir<br />

(Şekil 4).<br />

Elastisite Modülü(GPa)<br />

100<br />

80<br />

60<br />

40<br />

20<br />

Heating<br />

Cooling<br />

Martensite (twinned)<br />

0<br />

-80 -40 0 40 80 120 160<br />

soğutma<br />

ısıtma<br />

bozulmuş<br />

Sıcaklık (°C)<br />

ısıtma<br />

Şekil 4. Nitinol’ün Elastisite Modülünün sıcaklık ile<br />

değişimi.<br />

Austenite<br />

Martensite (bozulmuş)<br />

Şekil 2. ŞBA şematik düzeni.<br />

III. FORMÜLASYON<br />

<strong>Yüksek</strong> sıcaklıklarda, ŞBA gömülü katmanlı kompozit<br />

plakaların serbest titreşim, ısıl burkulma ve burkulma<br />

sonrası analizi için sonlu elemanlar ana denklemi<br />

çıkarılmıştır [10].<br />

215

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

İyileşme Gerilmesi (MPa)<br />

600<br />

500<br />

400<br />

300<br />

200<br />

100<br />

Isıl Hız: 22 C/min.<br />

8%<br />

9%<br />

10%<br />

7%<br />

6%<br />

5%<br />

4%<br />

3%<br />

2%<br />

1%<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

<br />

0<br />

0 50 100 150 200<br />

Sıcaklık (°C)<br />

Şekil 5. Farklı ön gerinmeler ile sıcaklık ve Nitinol’ün<br />

iyileştirme(recovery) gerilmesi arasındaki değişim.<br />

Formül çıkarımında ve çözümünde aşağıdaki kabuller<br />

alınmıştır:<br />

(1) İnce panel kabulü yapılmıştır(L/h>20).<br />

Düzlem içi atalet, dönme ve kayma deformasyon<br />

etkileri ihmal edilmiştir.<br />

(2) Von Karman lineer olmayan gerinme-yer<br />

değiştirme ilişkisi geçerlidir.<br />

(3) Genel Hook kanunları (küçük gerinmeler<br />

için) geçerlidir.<br />

(4) Her tabakadaki ŞBA fiberleri aynı doğrultu<br />

açısına sahiptir.<br />

(5) Isıl gerilme teorisi keyfi sıcaklık dağılımı ile<br />

uygulanmıştır.<br />

(6) Her sıcaklık artma adımında parçalı malzeme<br />

sabiti yaklaşımı kabul edilmiştir.<br />

Bogner-Fox-Schmit (BFS) C 1 dikdörtgensel dönüşüm<br />

elemanı kullanılmıştır. Her elemanda 16 tane eğilme<br />

sebestlik derecesi (DOF) {w b } 16×1 ve 8 tane düzlem içi<br />

DOF {w m } 8×1 vardır(Şekil 6). Bu DOF’lar aşağıdaki<br />

gibi yazılabilir:<br />

{ w }<br />

b<br />

⎪⎧<br />

w1<br />

w2<br />

w<br />

= ⎨<br />

⎪⎩<br />

w,<br />

x<br />

w,<br />

4 y<br />

w,<br />

xy<br />

1<br />

w,<br />

3<br />

1<br />

xy<br />

2<br />

w<br />

4<br />

w,<br />

y<br />

w,<br />

w,<br />

2<br />

xy<br />

3<br />

x<br />

1<br />

w,<br />

w<br />

w,<br />

x<br />

w,<br />

y3<br />

y<br />

, } T<br />

xy<br />

4<br />

2<br />

w,<br />

{ } { u u u u v v v v } T<br />

m<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

4<br />

x<br />

3<br />

(1)<br />

w = (2)<br />

Eğilme yer değişimi w ve düzlem içi yer değişimleri<br />

u, v için çift-kübik yaklaşımı yapılabilir ve x, y nin<br />

ikili doğrusal polinom fonksiyonu olarak alınabilir.<br />

ŞBA gömülü kompozit tabakanın bünye denklemleri:<br />

Şekil 6. BFS C 1 dikdörtgensel dönüşüm elemanının<br />

noktasal serbestlik dereceleri.<br />

1-yönündeki (fiber yönü) gerilme-gerinme ilişkisi<br />

incelenirken:<br />

Eleman üzerinde sadece σ 1 ’in olduğu ve σ 2 =0 olduğu<br />

kabul edilir. ŞBA fiberleri ve kompozit matrisi aynı<br />

miktarda ε 1 gerilmişlerdir. ŞBA fiberlerinin 1-<br />

yönündeki gerilme-gerinme ilişkisi aşağıdaki gibi<br />

tanımlanabilir:<br />

σ<br />

1 s<br />

= E<br />

sε<br />

1<br />

+ σ<br />

r<br />

T ≥ A s<br />

(3)<br />

σ = E ε − α T T <<br />

(4)<br />

( )<br />

1s<br />

s 1 s∆<br />

Yukarıdaki denklemlerde geçen A s austenite fazı<br />

başlangıç sıcaklığı, E s Elastisite Modülü , σ r<br />

iyileştirme gerilmesi, α s ısıl genleşme katsayısı ve s<br />

indisi de ŞBA fiberini göstermektedir. T≥A s olduğu<br />

zaman iyileştirme gerilmesi aktif olmaktadır ve ŞBA<br />

fiberleri orijinal boyuna dönme eğilimi<br />

göstermektedir. T

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

σ 2<br />

Şekil 7. Tipik ŞBA gömülü kompozit elemanı.<br />

2<br />

Kompozit Matris<br />

ŞBA Fiberleri 1<br />

Kompozit Matris<br />

σ 1<br />

görüldüğü gibi daha yüksek ŞBA hacim oranı ve daha<br />

yüksek ön gerinmesi, Nitinol’ün performansı üzerinde<br />

önemli bir etkiye sahiptir. ŞBA’nın hacim oranı ve ön<br />

gerinmesi ne kadar yüksek olursa plaka da o kadar katı<br />

olur. Boyutsuz çökme miktarını gösteren grafikler;<br />

düzgün ve kısmi ŞBA gömülü plakaların benzer ısıl<br />

çökmeye sahip olduğunu göstermektedir[10]. Kritik<br />

burkulma sıcaklıkları arasındaki farklar oldukça<br />

küçüktür. Örnek olarak; durum-1 için %10 ŞBA<br />

hacim oranına ve %3 ön gerinmeye sahip düzgün ŞBA<br />

gömülü plaka 116,11°C burkulurken, durum-2 için<br />

aynı özelliklere sahip kısmi ŞBA gömülü plaka ise<br />

113,88°C de burkulmaktadır (Tablo 1).<br />

v s<br />

217<br />

Ana hareket denklemi virtüel iş prensibi kullanılarak<br />

aşağıdaki gibi çıkarılmıştır.<br />

[ M]{ W&&<br />

}<br />

=<br />

[ K] + [ Ko] −[ KN<br />

∆T<br />

] + [ Kr<br />

] + [ Kσ<br />

] ⎞<br />

⎟<br />

1 1 1 { W}<br />

+ [ N ] + [ N ] + [ N ]<br />

⎟<br />

2<br />

1<br />

2<br />

1o<br />

{ P } −{ P } −{ P } (8)<br />

∆T<br />

⎛<br />

⎜<br />

+ ⎜<br />

⎝<br />

σ<br />

r<br />

Isıl yükler altında panel hareketinin tanımı lineer<br />

olmayan diferansiyel denklem grubu (8) ile ifade<br />

edilebilir.<br />

IV. SAYISAL SONUÇLAR<br />

Optimum konfigürasyon için plakanın orta<br />

bölümündeki ŞBA fiberleri plakanın kenarlarına<br />

yerleştirilen ŞBA fiberlerinden daha etkindir. Bu<br />

nedenle kenarlardaki ŞBA fiberleri kaldırılmıştır. ŞBA<br />

fiberlerinin düzgün ve kısmi olarak gömülmesi<br />

durumlarını karşılaştırılmak için üç durum<br />

incelenmiştir [10]. Öncelikle ŞMA için A S sıcaklığı,<br />

Nitinol içerisindeki Nikel yüzdesi 55.6 yapılarak 21 o C<br />

olacak şekilde ayarlanmıştır.<br />

Durum-1; ŞBA fiberlerin eşit aralıklarla gömülü<br />

olduğu [0,90,0] n üç katmanlı 38,1x30,5x0,12cm grafitepoxy<br />

dikdörtgen plaka, 8x8 sonlu eleman ağı yada 64<br />

BFS elemanları kullanılarak modellenmiştir.<br />

Durum-2 ve durum-3; aynı boyutta grafit-epoxy ve<br />

ŞBA fiberleri kısmi olarak gömülü bir plaka 10x10<br />

sonlu eleman ağıyla yada 100 BFS elemanlarıyla ve<br />

8x8 sonlu eleman ağı veya 64 BFS elemanlarıyla<br />

modellenmişlerdir.<br />

Mod (2,2) de doğal frekansı elde etmek için 8x8 yada<br />

daha yüksek sonlu eleman ağı gerekmektedir. Bu<br />

ayrıca toplam hassasiyeti de artırmaktadır. Sınır<br />

şartları dört kenarı basit mesnetli ve ankastre mesnetli<br />

durumlar için uygulanmıştır. Düzlem içi mesnet<br />

şartları u(0,y)=u(a,y)=v(0,x)=v(b,x)=0 dır.<br />

Ankastre mesnetli plaka için kritik burkulma<br />

sıcaklıkları (T cr ) Tablo 1’de verilmiştir. Tablodan<br />

3<br />

2<br />

⎟<br />

⎠<br />

Tablo 1. 38,1x30,5x0,12 cm [0,90,0] Grafit-epoxy<br />

içerikli plakanın kritik burkulma sıcaklıkları (T cr , °C).<br />

Nitinol’ün<br />

Kritik Kritik<br />

toplam ve<br />

sıcaklık sıcaklık<br />

Durum eleman Ön<br />

T<br />

No hacim gerinme cr , ˚C T cr , ˚C<br />

ankaste basit<br />

oranı, % v s (ε r ) %<br />

mesnetli mesnetli<br />

Durum<br />

-1<br />

Durum<br />

-2<br />

Durum<br />

-3<br />

Durum<br />

-1<br />

Durum<br />

-2<br />

Durum<br />

-3<br />

Durum<br />

-1<br />

Durum<br />

-2<br />

Durum<br />

-3<br />

10 116.11 98.33<br />

8 10 3 113.88 95.00<br />

7,5<br />

112.77 93.88<br />

10 182.77 166.11<br />

8 10 5 178.88 161.11<br />

7,5<br />

177.77 157.77<br />

20 236.66 220.55<br />

16 20 3 227.22 208.33<br />

15<br />

224.44 197.22<br />

Basit mesnetli plakalar için T cr değerlerinin ankastre<br />

mesnetli plakalar için elde edilen T cr değerlerinden<br />

daha düşük olduğu görülmektedir.<br />

ŞBA fiberlerinin plakanın orta bölümünde<br />

yoğunlaştırılması ile yüksek kritik burkulma sıcaklığı<br />

ve plaka katılığını kaybetmeden plakada ki Nitinol<br />

miktarı azaltılabilir. Isıl burkulmadan kaçınmak için<br />

kritik burkulma sıcaklıkları tasarım işlemi sırasında<br />

hesaplanmalıdır. Optimum konfigürasyon için kısmi<br />

ŞBA gömülü kompozit plakların ağırlığı düzgün ŞBA<br />

gömülü kompozit plaklardan daha hafif olacağı için<br />

tasarımcılara alternatif bir çözüm sağlayacaktır.<br />

Durum-1 ile durum-2 ve durum-3 ün ağırlık kazanım<br />

oranlarının karşılaştırılması Tablo 2’de verilmiştir.

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Sonuçlar göstermektedir ki ısıl burkulma kontrolü için<br />

ŞBA kullanımı ağırlıkta önemli kazanç<br />

sağlayabilmektedir.<br />

Tablo 2. Kısmi ŞBA gömülü plakaların düzgün ŞBA<br />

gömülü plakaya göre ağırlık kazanım oranlarının<br />

karşılaştırılması.<br />

Nitinol’ün<br />

eleman Durum-2<br />

hacim ağırlık<br />

oranı, kazanımı<br />

% v s<br />

Durum-3<br />

ağırlık<br />

kazanımı<br />

%10 %4.81 %6.01<br />

%20 %7.75 %9.68<br />

ŞBA kullanımı ile doğal frekansların sıcaklıkla<br />

değişimi basit mesnetli ve ankastre mesnetli plaka için<br />

Şekil 8 ve 9’da gösterilmektedir.<br />

Frekans (rad/s)<br />

3000<br />

2500<br />

2000<br />

1500<br />

1000<br />

500<br />

0<br />

20 70 120 170 220<br />

Sıcaklık,C<br />

mode(1,1)<br />

mode(1,2)<br />

mode(2,1)<br />

mode(2,2)<br />

Şekil 8. ŞBA gömülü v s =%10 ve ε r =%3(durum-1)<br />

olan basit mesnetli plakanın doğal frekansları.<br />

Frekans (rad/s)<br />

2000<br />

1500<br />

1000<br />

500<br />

0<br />

20 70 120 170 220<br />

sıcaklık,(C)<br />

mode(1,1)<br />

mode(1,2)<br />

mode(2,1)<br />

mode(2,2)<br />

Şekil 9. ŞBA gömülü v s =%10 ve ε r =%3(durum-1)<br />

olan ankastre mesnetli plakanın doğal frekansları.<br />

V. SONUÇ<br />

Bu çalışmada ısıl yükler altında kısmen ve tamamen<br />

ŞBA fiberleri gömülü kompozit plakaların davranışı<br />

incelenmiştir. ŞBA’nın plaka üzerine kısmi veya<br />

düzgün dağıtılması arasındaki farkı göstermek için üç<br />

durum araştırılmıştır.<br />

ŞBA fiberlerinin sıcaklığa duyarlı malzeme<br />

özelliklerini hesaplamak için bir sıcaklık-artış<br />

yaklaşımı kabul edilmiştir. Isıl burkulma/ burkulma<br />

sonrası ve doğal frekanslar araştırılmıştır. Nitinol’ ün<br />

yüksek kütle yoğunluğundan dolayı ŞBA’ nın kısmen<br />

gömülü yaklaşımı ile plaka ağırlığı azaltılmıştır.<br />

Sonuçlar göstermektedir ki üç durum için kritik<br />

burkulma sıcaklıkları arasındaki farklar oldukça azdır.<br />

Farklı ŞBA hacim oranlı ve ön gerinmeli plakalar<br />

için sıcaklıkla doğal frekansın değişimi incelenmiştir.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] C. A. Rogers ve H. H. Robertshaw , Shape<br />

Memory Alloy Reinforced Composites,<br />

Engineering Science Preprints 25, Society of<br />

Engineering Science, Inc., ESP25.8027, 1988.<br />

[2] E. A. Thornton, Thermal Buckling of Plates<br />

and Shells, Applied Mechanics Reviews, Vol.<br />

46, No. 10, pp. 485-506, 1993.<br />

[3] V. Birman, ve C. W. Bert, Buckling and<br />

Postbuckling of Composite Plates and Shells<br />

Subjected to Elevated Temperature, Journal of<br />

Applied Mechanics, Vol. 60, pp. 514-519,<br />

1993.<br />

[4] H. Irschik, Large Thermoelastic Deflections<br />

and Stability of Simply Supported Polygonal<br />

Panels, Acta Mechanica, Vol. 59, No. 1, pp.<br />

31-46, 1986.<br />

[5] C. Y. Chia, Geometrically Nonlinear Behavior<br />

of Composite Plates: A Review, Applied<br />

Mechanics Reviews, Vol. 41, No. 12, pp. 439-<br />

451, 1988.<br />

[6] A. K. Noor, ve W. S. Burton, Computational<br />

Models for High Temperature Multilayered<br />

Composite Plates and Shells, Applied<br />

Mechanics Reviews, Vol. 45, No. 10, pp. 419-<br />

446, 1993.<br />

[7] N. Kamiya ve A. Fukui, Finite Deflection and<br />

Postbuckling Behavior of Heated Rectangular<br />

Plates with Temperature-Dependent Properties,<br />

Nuclear Engineering and Design, Vol. 72, pp.<br />

415-420, 1982.<br />

[8] L. W. Chen ve L. Y. Chen, Thermal Buckling<br />

Behavior of Laminated Composite Plates with<br />

Temperature-Dependent Properties, Composite<br />

Structures, Vol. 13, pp. 275-287,1989.<br />

[9] W. J. Bueher ve F. E. Wang, A Summary of<br />

Recent Research on the Nitinol Alloys and<br />

Their Potential Application in Ocean<br />

Engineering, Ocean Engineering, Vol. 1, pp.<br />

105-120, 1967.<br />

[10] M. Karadaş, Large Thermal Deflection and<br />

Vibration Analysis of Laminated Composite<br />

Plates Partially Embedded with Shape Memory<br />

Alloy, M.S. Thesis I.T.U.,December 2002.<br />

218

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

ANLIK BASINÇ YÜKÜ ALTINDAKİ KOMPOZİT BİR PLAĞIN<br />

DİNAMİK DAVRANIŞININ SONLU ELEMAN ANALİZİ<br />

Haydar UYANIK<br />

e-posta: h.uyanik@hho.edu.tr<br />

Zafer KAZANCI<br />

e-posta: z.kazanci@hho.edu.tr<br />

Hava Harp <strong>Okulu</strong> Dekanlığı, <strong>Havacılık</strong> Müh. Bölümü, 34149, Yeşilyurt-İstanbul<br />

ÖZET<br />

Bu çalışmada anlık basınç yükü etkisine maruz<br />

kenarlarından ankastre olarak mesnetlenmiş kompozit<br />

katmanlı bir plak, semiloof sonlu eleman kabuk modeli<br />

kullanılarak modellenmiş ve plak modelinin zamana<br />

bağlı dinamik analizi için Newmark Zaman<br />

İntegrasyonu yönteminin kullanıldığı bir FORTRAN<br />

programı hazırlanmıştır. Elde edilen sonuçlar analitik<br />

çözüm yötemiyle elde edilen sonuçlarla ve deneysel<br />

çalışmalardan elde edilen sonuçlarla karşılaştırmalı<br />

olarak sunulmuştur.<br />

I. GİRİŞ<br />

Hava-uzay araçlarının tasarımında zamana bağlı dış<br />

uyarımlar altındaki elastik yapıların dinamik cevabı,<br />

incelenmesi gereken bir konudur. Atmosferde oluşan<br />

türbülanslar, nükleer patlamalar, sonik patlamalar<br />

(sonic boom), şok dalgaları, yakıt patlamaları vb. bu<br />

tür dış uyarımları ortaya çıkartabilir. Sonik patlama,<br />

ses üstü uçuş yapan uçaklarda ve roketlerde ses<br />

hızının aşılması sırasında oluşur. Dolayısıyla uçak<br />

yapıları gerek civarında oluşan patlamalar etkisiyle<br />

gerekse ses hızının aşılmasında oluşan güçlü şok<br />

dalgaları nedeniyle anlık basınç yüklerine ve<br />

dolayısıyla zamana bağlı dış uyarımlara maruz<br />

kalabilmektedirler. Hava ve uzay yapılarının gerek<br />

yüzey kaplamalarında gerekse uçuş ve kumanda<br />

kontrol yüzeylerinde en çok karşımıza çıkan yapı<br />

elemanları plak ve kabuk elemanlar olup bu tip yapı<br />

elemanlarının dinamik analizleri büyük önem<br />

taşımaktadır. Son yıllarda bilgisayar alanında yaşanan<br />

hızlı gelişmenin de etkisiyle analizlerde sayısal<br />

yöntemlerin kullanımı da yaygınlaşmıştır. Özellikle<br />

Sonlu Elemanlar Yöntemleri yapısal analizlerde<br />

başarıyla kullanılan sayısal yöntemlerin başında yer<br />

almaktadır.<br />

Uçaklar, denizaltılar ve basınç tanklarına kadar bir<br />

çok uygulamada önem arz eden bu tür yüklere havauzay<br />

araçlarına ait yapıların dinamik cevabının<br />

belirlenmesine yönelik metodların bulunması, bu<br />

yüklerin hava-uzay araçlarının yapısal bütünlüğü ve<br />

işletim ömrü üzerindeki etkilerinden dolayı önem<br />

kazanmaktadır.<br />

II. SEMİLOOF KABUK SONLU ELEMAN<br />

MODELİ<br />

İnce kabukların sonlu elemanlar analizleri son yıllarda<br />

büyük gelişmeler göstermiştir ve ince kabukların<br />

analizi için yeni sonlu elemanlar yöntemleri<br />

geliştirilmiştir. Formülasyonu ve performansı ile<br />

Irons’ın[1] semiloof elemanı bunlar içinde ayrı bir yer<br />

tutmaktadır. İzoparametrik elemanlarla –<br />

Ergatoudis[2]– membran ve istif edilmiş membran<br />

elemanların –Ahmad[3]– zamanla geliştirilmesinin bir<br />

sonucu Semiloof eleman oluşmuştur. Bu elemanlar,<br />

eğilme etkisini içeren rijit düz çizgi gibi davranan<br />

kenarlarda 3 yer değiştirme ve 2 dönme içeren düğüm<br />

noktalı katı elemanlardan türetilerek elde edilmiştir.<br />

Elemanı ince kabuklara daha elverişli ve ekonomik ve<br />

hale getiren daha gelişmiş bir model, integrasyon<br />

indirgenme tekniği –Zienkiewicz[4]– kullanılarak elde<br />

edilmiştir. Üstün performansı ile bu eleman, görevini<br />

tam olarak yerine getiremeyen birinci elemanın<br />

kullanımını kaldırmıştır. Bu eleman –Irons[5] ve<br />

Baldwin[6]– istenmeyen değişkenleri elimine etmek<br />

için ayrık (discrete) Kirchhoff kayma kabullerini<br />

kullanmaktadır. Zira başta birim uzama–yer<br />

değiştirme denklemlerinden hareket edilmektedir.<br />

Bilahare Kirchhoff hipotezi ayrık noktalarda sayısal<br />

olarak sağlatılmaktadır. Semiloof kabuk elemanda<br />

istenmeyen değişkenler elimine edilirken benzer<br />

yöntemler kullanılır. Ancak ayrık olmayan (nondiscrete)<br />

kısıtlarının sonucu olarak kısıt denklemleri<br />

çok karmaşıktır. Elemanın sayısal formülasyonu<br />

nispeten karışık olmasına rağmen[1], üstün<br />

performansı bu dezavantajını kapatmakta ve semiloof<br />

eleman birçok kullanıcı tarafından kullanılmakta olup<br />

[1-13] arasındaki makaleler günümüze kadar semiloof<br />

eleman kullanılarak yapılan bazı çalışmaları<br />

içermektedir.<br />

Kararlılık ve titreşim problemlerinin çözümüne<br />

yönelik lineer elastik çalışmaların sonuçları<br />

Albuquerque[7] , Martins[8] , Martins ve Owens[9]<br />

tarafından yayınlanmıştır. Owen ve Dinis[10] dinamik<br />

analizlerde bazı sonuçlar elde etmişlerdir.<br />

Mecitoğlu[11], takviyeli dairesel silindirik kabuk<br />

yapıların serbest titreşimlerini semiloof eleman<br />

kullanarak incelemiştir.<br />

219

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

7<br />

Düğüm noktaları<br />

z<br />

Loof noktası<br />

8 . P(x,y,z)<br />

Merkez<br />

Düğüm<br />

Noktası<br />

θ j<br />

xz<br />

Z<br />

ξ<br />

ζ<br />

η<br />

6<br />

W 4<br />

V 4<br />

5<br />

1<br />

X<br />

j<br />

Y<br />

2<br />

T<br />

4<br />

U 4<br />

y<br />

j<br />

θ<br />

yz<br />

x<br />

R<br />

S<br />

3<br />

x, y, z : global koordinatlar<br />

X, Y, Z : lokal koordinatlar<br />

ξ, η, ζ : eğrisel koordinatlar<br />

Şekil 1. Semiloof kabuk eleman<br />

Şekil 1’de görüldüğü gibi köşe ve kenar orta<br />

noktalarında 3 serbestlik derecesi, loof noktalarında 2<br />

serbestlik derecesi, merkez düğüm noktasında 5<br />

serbestlik derecesi olup semiloof kabuk bir eleman<br />

toplam 45 serbestlik derecesine sahiptir. Serbestlik<br />

derecesi sayısı kayma kısıtları uygulanarak 32’ye<br />

indirgenmektedir. Semiloof kabuk eleman köşelerde,<br />

kenar ortalarında, Loof noktalarında, ve merkezde<br />

bulunan toplam 17 düğüm noktasından oluşmaktadır.<br />

Bu düğüm noktalarının her birinde ayrı bir şekil<br />

fonksiyonu tanımlıdır. Semiloof elemanın şekil<br />

fonksiyonları köşelerdeki düğüm noktalarında<br />

1<br />

N i<br />

= ( 1+ ξ )( 1 )( 1)<br />

(1)<br />

0<br />

+ η0<br />

ξ0<br />

+ η0<br />

−<br />

4<br />

kenar ortalarındaki düğüm noktalarında<br />

2<br />

N<br />

i<br />

= ( 1− ξ )( 1+ η0<br />

),<br />

ξi<br />

= 0<br />

(2)<br />

2<br />

N<br />

i<br />

= ( 1− η )( 1+ ξ<br />

0<br />

),<br />

ηi<br />

= 0<br />

merkezdeki düğüm noktasında<br />

2 2<br />

Nc = ( 1− ξ )( 1−<br />

η )<br />

(3)<br />

ve loof noktalarında<br />

L<br />

i<br />

=<br />

3<br />

32<br />

şeklindedir. Burada<br />

2 2 1<br />

2<br />

( 3ξ − η ) + [ 3ξ ( 1−<br />

η )<br />

⎧ 2 3<br />

+ 3η0<br />

⎨3ξ<br />

+ ξ<br />

0<br />

−1+<br />

ξ<br />

0<br />

⎩<br />

2<br />

3 2 2 1<br />

L<br />

i<br />

= ( 3η − ξ ) + [ 3η0<br />

32<br />

8<br />

⎧ 2 3<br />

+ 3ξ<br />

0 ⎨3η<br />

+ η0<br />

−1+<br />

η0<br />

⎩<br />

2<br />

8<br />

0<br />

2 2<br />

( ξ − η )<br />

2<br />

( 1−<br />

ξ )<br />

⎫⎤<br />

⎬⎥<br />

;ξ<br />

i<br />

= ± 1<br />

⎭⎦<br />

2 2 ⎫⎤<br />

( η − ξ ) ; η = ± 1<br />

⎬⎥<br />

⎭⎦<br />

i<br />

(4)<br />

ξ<br />

0<br />

= ξ ξ i<br />

; η0 ηηi<br />

= (5)<br />

ile tanımlıdır. Şekil 2’de semiloof kabuk elemanının<br />

düğüm noktalarındaki ξ, η eğrisel koordinatları<br />

verilmiştir.<br />

(-1,1) (0,1)<br />

7 6<br />

(-1,0) 8<br />

1<br />

(-1,-1)<br />

η<br />

9<br />

(0,0)<br />

2<br />

(0,-1)<br />

(1,1)<br />

5<br />

(1,0)<br />

4<br />

3<br />

(1,-1)<br />

Şekil 2. Semiloof elemanın düğüm noktalarında ξ, η<br />

eğrisel koordinatları<br />

III. ANLIK BASINÇ YÜKÜ MODELİ<br />

Anlık basınç yükleri atmosferde şok veya patlama<br />

dalgası şeklinde ortaya çıkamakta olup patlama<br />

kaynağından üretilen sıcak gazların çevresindeki<br />

atmosferi kuvvetli bir şekilde geri itmesiyle de şok<br />

dalgası veya patlama dalgası oluşmaktadır. şiddetine<br />

bağlı olarak patlama dalgası yakın ve uzak<br />

çevresindeki yapılara değişik boyutlarda hasar<br />

verebilmektedir. Patlama kaynağı yapının yakınında<br />

olduğunda basınç yükünün hem zamana bağlı hem de<br />

yapı üzerinde konuma bağlı düzgün olmayan<br />

ξ<br />

220

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

sinüzoidal bir dağılım gösterdiğini Türkmen[12]<br />

çalışmasında ortaya koymuştur. Patlama kaynağının<br />

yapıdan yeteri kadar uzakta olduğu durumlarda ise<br />

yapı üzerindeki basınç dağılımı zamana bağlı düzgün<br />

yayılı basınç yükü olarak kabul edilebilir hale<br />

gelmektedir. Patlama kaynağından yeteri kadar uzakta<br />

düzgün dağılım gösteren basınç yükünün zamana göre<br />

değişimi modifiye edilmiş Friedlander fonksiyonu<br />

t/<br />

tp<br />

pt () = p (1 −t/ t ) e −α<br />

(6)<br />

m<br />

p<br />

ifadesi ile verilmektedir. Burada p m basıncın zaman<br />

içindeki maksimum değerini, t p basıncın etki süresini,<br />

α basınç dalga formu parametresini göstermektedir.<br />

Türkmen ve Mecitoğlu[13] çalışmalarında patlama<br />

kaynağından d=100 cm uzakta bulunan bir panele<br />

etkiyen anlık basınç yükü parametrelerini Tablo 1’de<br />

verildiği şekilde elde etmişlerdir.<br />

Tablo 1. Basınç Yükü Parametreleri<br />

p m (N/m 2 ) d (cm) α t p (s)<br />

28 906 100 0.35 0.0018<br />

Tablo 1’deki parametrelere göre (6) denklemi ile ifade<br />

edilen basınç yükünün zamana bağlı değişimi Şekil<br />

3’te gösterilmiştir.<br />

(N/m 2 )<br />

2.50E+04<br />

1.50E+04<br />

5.00E+03<br />

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1<br />

-5.00E+03<br />

(s)<br />

kararlılık özelliğine sahip olduğu gösterilmiştir.<br />

Newmark zaman integrasyonu yöntemi ile çözüme<br />

ulaşmak için incelenen zaman aralığı n tane zaman<br />

aralığına bölünür (yani başlangıç zamanı t=0 ve bitiş<br />

zamanı T olmak üzere ∆t=T/n). Başlangıç anında<br />

konum, hız ve ivme vektörlerinin sırasıyla U 0 ,U&<br />

,<br />

0<br />

U& 0<br />

olarak bilindiği kabul edilerek herbir zaman<br />

adımında yani 0, ∆t, 2∆t, 3∆t, ..…,t , t+∆t, ....., T<br />

zaman aralıklarında sayısal integrasyon işlemi<br />

uygulanır. Burada herhangi bir zaman adımına ait<br />

değerlerin hesaplanması için daha önceki zaman<br />

adımlarındaki değerler elde edilmiş olmalıdır. Yani<br />

t+∆t zamanına ait konum, hız ve ivme vektörlerinin<br />

bulunması için daha önceki 0, ∆t, 2∆t, 3∆t, …, t<br />

zaman adımlarındaki değerleri çözülmüş olmalıdır.<br />

Newmark Zaman İntegrasyonu yönteminde t+∆t anına<br />

ait hız ve konum vektörleri için<br />

U &<br />

t+ ∆t<br />

= U&<br />

t<br />

+ [( 1 −δ<br />

) U&&<br />

t<br />

+ δU&<br />

t+<br />

∆t<br />

] ∆t<br />

(8)<br />

1 2<br />

U<br />

t+ ∆t<br />

= Ut<br />

+ U&<br />

t∆t<br />

+ [( −α ) U&&<br />

] t<br />

2 t<br />

+ αU&<br />

t+<br />

∆t<br />

∆ (9)<br />

kabulleri yapılır. Bu ifadelerde yer alan α ve δ<br />

parametreleri integrasyonun doğruluğu ve kararlılığını<br />

sağlamak için δ≥0.5 ve α≥0.25(0.5+δ) 2 olacak şekilde<br />

seçilir.<br />

1<br />

δ = ve<br />

1<br />

α = seçilmesi halinde bu durum<br />

2<br />

6<br />

lineer ivmelenme metoduna (Wilson θ metodunda θ=1<br />

durumuna) karşılık gelir. Newmark integrasyon<br />

metodunun kesin kararlılığı için<br />

1<br />

δ = ve<br />

1<br />

α =<br />

2<br />

4<br />

değerlerine karşılık gelen ve Şekil 4’te verilen sabitortalama-ivmelenme<br />

metodu önerilmektedir.<br />

-1.50E+04<br />

-2.50E+04<br />

Şekil 3. Anlık basınç yükünün zamana bağlı değişimi.<br />

t<br />

U &<br />

t<br />

U &<br />

t+<br />

∆t<br />

t+∆t<br />

1<br />

2<br />

( U && &<br />

)<br />

t<br />

+ U +<br />

t ∆t<br />

IV. ÇÖZÜM YÖNTEMİ, NEWMARK ZAMAN<br />

İNTEGRASYONU<br />

Sonlu elemanlar dinamik hareket denklemi en genel<br />

haliyle, M kütle matrisi, K katılık matrisi, C sönüm<br />

matrisi, R(t) zamana bağlı dış yük vektörü, U konum<br />

vektörü, U & hız vektörü, U &<br />

ivme vektörü olmak üzere<br />

MU&&<br />

+ CU&<br />

+ KU = R()<br />

t<br />

(7)<br />

şeklindedir. Bu ifadenin çözümü için Merkezi Farklar<br />

Metodu, Houbolt Metodu, Wilson θ Metodu,<br />

Newmark Metodu gibi doğrudan integrasyon<br />

algoritmaları yaygın olarak kullanılmaktadır.<br />

Bathe[14] tarafından yapılan analizde doğrudan<br />

integrasyon yöntemleri, örnek bir problem gözönüne<br />

alınarak çözüme ulaşabilme kararlılık karakteristiği<br />

açısından test edilmiş ve Newmark Zaman<br />

İntegrasyonu Metodunun kararlılık karakterinin en iyi<br />

Şekil 4. Newmark sabit-ortalama-ivmelenme şeması.<br />

Yukarıda anlatılanlara ilave olarak t+∆t anına ait<br />

konum, hız ve ivme vektörlerinin çözümü için (7)<br />

ifadesi t+∆t anı için düzenlenerek<br />

M U&&<br />

(10)<br />

t+ ∆t<br />

+ CU&<br />

t +∆t<br />

+ KUt<br />

+∆t<br />

= Rt+<br />

∆t<br />

şeklinde yazılır. (9) ifadesindeki U &<br />

ivme vektörü<br />

t + ∆t<br />

Ut+∆t terimleri cinsinden düzenlenir ve (8)’de yazılırsa<br />

sadece bilinmeyen U t+∆t yer değiştirme vektörü<br />

ifadesine bağlı U &<br />

ivme vektörü ve hız<br />

t + ∆t<br />

U &<br />

t + ∆t<br />

vektörü ifadeleri bulunur. Bulunan ifadeler (10)<br />

denkleminde kullanılarak t+∆t anına ait Ut+∆t konum<br />

vektörü çözülür ve ardından (8) ile (9) denklemleri<br />

kullanılarak t+∆t anına ait ivme ve hız vektörleri elde<br />

edilir.<br />

221

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

V. SAYISAL SONUÇLAR<br />

Hazırlanan semiloof kabuk sonlu eleman modelinin<br />

test edilmesi için serbest titreşim analizleri yapılmıştır.<br />

Bu amaçla Şekil 5’te görülen a=22 cm boyutunda, her<br />

bir katmanı 0.28 mm kalınlığında 7 katmanlı ve<br />

simetrik olarak [90 o /0 o ] s şeklinde katmanlanmış cam<br />

elyafı kumaş malzemeden imal edilmiş kompozit<br />

panel kullanılmıştır. Kompozit malzeme özellikleri<br />

için E 1 =E 2 =24.14 GPa, G 12 =3.79 GPa, υ 12 =0.11 ve<br />

yoğunluk 1800 kg/m 3 verilmiştir.<br />

dolayı deneysel çalışma ile elde edilen sonuçlardan da<br />

görüleceği üzere gerçek plağın frekans değerleri daha<br />

büyük, deplasman değerleri ise daha küçük<br />

olmaktadır.<br />

(a) 1 nci mod<br />

(e) 1 nci mod<br />

a<br />

(b) 2 nci mod<br />

(f) 2 nci mod<br />

a<br />

Şekil 5. Plak modeli<br />

Test amacıyla ANSYS yazılımı kullanılmış olup<br />

semiloof eleman ve ANSYS yazılımı kullanılarak elde<br />

edilen serbest titreşim frekansları Tablo 2’de, ortaya<br />

çıkan mod şekilleri ise Şekil 6(a-h)’de karşılaştırmalı<br />

olarak verilmiştir.<br />

(c) 3 ncü mod<br />

(g) 3 ncü mod<br />

Tablo 2. Semiloof eleman ve ANSYS yazılımı ile elde<br />

edilen serbest titreşim frekansları<br />

FREKANSLAR (Hz.)<br />

1. mod 2. mod 3. mod 4. mod<br />

Semiloof<br />

Plak<br />

230.047 461.299 461.299 663.130<br />

ANSYS 229.63 471.67 471.67 660.24<br />

(d) 4 nci mod<br />

(h) 4 nci mod<br />

Şekil 6. Semiloof sonlu eleman ve ANSYS serbest<br />

titreşim mod şekilleri (a)-(d) Semiloof (e)-(h) ANSYS<br />

Serbest titreşim analiz sonuçlarının uyumluluğu<br />

hazırlanmış olan semiloof kabuk sonlu eleman<br />

modelinin güvenilir olduğunu ortaya koymuştur.<br />

Çalışmanın bundan sonraki aşamasında anlık basınç<br />

yüküne maruz, kenarlarından ankastre, katmanlı<br />

kompozit plağın zamana bağlı dinamik analizi,<br />

Newmark zaman integrasyonunun kullanıldığı<br />

FORTRAN programı ile yapılmıştır. Elde edilen<br />

sayısal sonuçlar Türkmen[12] tarafından deneysel ve<br />

analitik çalışması yapılmış kompozit panel için elde<br />

edilen sonuçlarla karşılaştırmalı olarak Şekil 7’de<br />

verilmiştir. İncelemede non-lineer etkiler gözönüne<br />

alınmamıştır. Sonuçlar non-lineer etkilerin gözönüne<br />

alınmadığı analitik sonuçlarla büyük bir uyum<br />

göstermiştir. Düzlem içi gerilmelerin varlığından<br />

222<br />

(mm) 8<br />

6<br />

4<br />

2<br />

(ms)<br />

0<br />

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9<br />

-2<br />

-4<br />

-6<br />

-8<br />

-10<br />

-12<br />

Semiloof<br />

Analitik<br />

Deney<br />

Şekil 7. Plak orta noktasının zamana bağlı hareketi

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

VI. SONUÇ<br />

Semiloof kabuk sonlu eleman modeli başarılı bir<br />

şekilde oluşturulmuştur. Patlama ve anlık basınç yükü<br />

modelleri kullanılarak kenarlarından ankastre mesnetli<br />

katmanlı kompozit bir plağın zamana bağlı hareketi<br />

Newmark Zaman İntegrasyonu yöntemi ile elde<br />

edilerek dinamik analiz yapılmıştır. Elde edilen<br />

sonuçların analitik çözüm sonuçları ile büyük bir<br />

uyum içinde olduğu görülmüştür. Bundan sonraki<br />

aşamalarda ortaya çıkan titreşimlerin piezoelektrik<br />

elemanlarla kontrol edilmesi ve sönümlenmesi<br />

konularının araştırılabileceği değerlendirilmektedir.<br />

[12] Türkmen, H. S., 1997. Katmanlı Kompozit<br />

Panellerin Anlık Basınç Yüküne Dinamik Cevabı,<br />

Doktora Tezi, İstanbul Teknik <strong>Üniversitesi</strong>, 1997.<br />

[13] Türkmen, H. S., and Mecitoğlu, Z., 1999.<br />

Dynamic Response of A Stiffened Laminated<br />

Composite Plate Subjected to Blast Loading, Journal<br />

of Sound and Vibration, 221(3), 371-389.<br />

[14] Bathe, K-J, Wilson E. L., Numerical Methods in<br />

Finite Element Analysis, Englewood Cliffs, N.J.:<br />

Prentice Hall, 1976<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] Irons, B. M., 1976. The Semiloof Shell Element,<br />

In Finite Elements for Thin Shells and Curved<br />

Members. Willey, New York.<br />

[2] Ergatoudis, J. G., 1968. Isoparametric Finite<br />

Elements in Two and Three Dimensional Analysis,<br />

PhD Thesis, University of Wales, Swansea.<br />

[3] Ahmad, S., 1969. Curved Finite Elements in The<br />

Analysis of Solid Shell and Plate Structures, PhD<br />

Thesis, University of Wales, Swansea.<br />

[4] Zienkiewicz, O. C., Taylor, R. L., and Too, J.<br />

M., 1974. Reduced Integration Technique in General<br />

Analysis of Plates and Shells, International Journal<br />

for Numerical Methods in Engineering,13, 275-290.<br />

[5] Irons, B. M., 1973. A Further Modification of the<br />

Ahmad Shell element, International Journal for<br />

Numerical Methods in Engineering, 6, 305-309<br />

[6] Baldwin, J. T., Razzaque, A., and Irons, B. M.,<br />

1973. Shape Functions Subroutine for an<br />

Isoparametric Thin Plate Element, Internal Report of<br />

Civil Eng. Dept., University of Wales, Swansea.<br />

[7] Albuquerque, F., 1973. A Beam Element for Use<br />

with the Semiloof Shell Element, MSc Thesis,<br />

University of Wales, Swansea,<br />

[8] Martins, R. A. F., 1974. Finite Element<br />

Eigenvalue Solution Employing the Semiloof Shell<br />

Element, MSc Thesis, Universitiy of Wales, Swansea,<br />

[9] Martins, R. A. F., and Owen, R. J., 1977.<br />

Structural Stability and Natural Vibration Analysis of<br />

thin Arbitrary Shells by Use of the Semilof Shell<br />

Element, International Journal for Numerical<br />

Methods in Engineering, 11, 481-498.<br />

[10] Owen, D. R. J., and Dinis, L. M. S., 1978.<br />

Transient Dynamic Analysis of Thin Shells, Including<br />

Visco-Plastic and Large Displacement Effects, In the<br />

Mathematics of Finite Elements and Applications,<br />

Brunel University, April.<br />

[11] Mecitoğlu, Z., 1988. Takviyeli Silindirik Kabuk<br />

Yapıların Serbest Titreşimlerinin İncelenmesi,<br />

Doktora Tezi, İstanbul Teknik <strong>Üniversitesi</strong>, İstanbul,<br />

appeared at 1990. Vibration Analysis of Stiffened<br />

Cylindrical Thin Shells, Proc. 17 th Congress of the<br />

International Council of Aeronautical Sciences,<br />

Stockholm, 986-993.<br />

223

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

DÜZGÜN DARALAN BİR EULER KİRİŞİNİN EĞİLME<br />

TİTREŞİMİNİN DİFERANSİYEL DÖNÜŞÜM YÖNTEMİ İLE<br />

İNCELENMESİ<br />

Özge Özdemir M.Orhan Kaya<br />

e-posta: ozdemiroz6@itu.edu.tr e-posta: kayam@itu.edu.tr<br />

İstanbul Teknik <strong>Üniversitesi</strong>, Uçak ve Uzay Bilimleri Fakültesi, 80626 Maslak İstanbul<br />

ÖZET<br />

Daralan bir kirişin döndürülmesi sırasında ortaya<br />

çıkan dinamik özellikleri (doğal frekanslar ve mod<br />

şekilleri); helikopter palleri, robot idaresi ve dönen<br />

uzay araçları gibi birçok mühendislik uygulamasında<br />

yer alan tasarım ve performans hesapları açısından<br />

oldukça önemlidir. Bu çalışmada, düzgün daralan bir<br />

kirişin dönme hareketi Diferansiyel Dönüşüm Yöntemi<br />

(DTM) kullanılarak incelenmiştir ve çalışmaya uygun<br />

olarak Mathematica programı yazılarak düzgün<br />

daralan kirişin doğal frekansları hesaplanmıştır.<br />

Ayrıca, değişen dönme hızları ve daralma oranları ile<br />

doğal frekansların nasıl değiştiği incelenmiştir.<br />

Ω<br />

r<br />

o<br />

g<br />

z<br />

x<br />

dx<br />

L<br />

h<br />

x<br />

I. GİRİŞ<br />

Son yıllarda sabit bir hızla dönen elastik yapıların<br />

titreşim analizine büyük önem verilmeye başlanmıştır.<br />

Bu elastik yapılar içinde türbin, kompresör, helikopter<br />

ve pervane palleri yer almaktadır. Sönümlemesi<br />

olmayan ve kiriş olarak modellenmiş bir sistemin<br />

özfrekanslarının, özmodlarının veya doğal<br />

titreşimlerinin incelenmesi, dışarıdan uygulanan bir<br />

kuvvet altında yapının dinamik cevaplarının<br />

anlaşılması bakımından önemlidir [1].<br />

Bazı durumlarda, düzgün kesitli olmayan kirişler daha<br />

iyi güç ve ağırlık dağılımı sağlamaktadır. Bu nedenle,<br />

Uçak-Makina-İnşaat mühendisliği ile ilgili konularda<br />

yapılan araştırmaların malzemesi, kesit alanı değişen<br />

kirişlerdir [2].<br />

Bu çalışmada, düzgün daralan bir Euler kirişinin<br />

eğilme frekansları için kullanılan denklemler<br />

Diferansiyel Dönüşüm Yöntemi ile bulunmuştur.<br />

Yazılan Mathematica programı ile doğal frekansların,<br />

dönme hızına ve daralma oranına göre değişimi<br />

hesaplanmıştır.<br />

II. HAREKET DENKLEMLERİ<br />

Daralan bir kirişin koordinat sistemindeki yerleşimi<br />

Şekil 1’de verilmiştir.<br />

Şekil 1. Daralan bir kirişin eksen sistemi<br />

Burada kirişin sabit bir Ω açısal hızı ile döndüğü<br />

kabul edilmektedir. Sağ-el kartezyen koordinat sistemi<br />

seçildiği için orijin kirişin solunda yer almaktadır. X-<br />

ekseni, sehim olmadan önceki tarafsız eksen ile<br />

çakışmaktadır ve Z-ekseni, dönme eksenine paralel<br />

konumdadır. Kiriş, Z-ekseni yönünde eğilme hareketi<br />

(flaplama) ve Y-ekseni yönünde önde gitme/geride<br />

kalma hareketi (lead/lag) için serbestliğe sahiptir. Bu<br />

iki hareket birbiri ile bağımlıdır. Ancak bu çalışmada<br />

sadece Z-ekseni yönündeki hareket ele alınmaktadır<br />

[3].<br />

Kullanılan semboller:<br />

A: Kesit alanı<br />

I yy : Y-ekseni etrafındaki alan ikinci momenti<br />

I zz : Z-ekseni etrafındaki alan ikinci momenti<br />

c: Daralma oranı<br />

g: Kirişin sol kısmındaki özellikleri ifade eden indis<br />

Kirişin daralması ile ilgili kabuller:<br />

cx n<br />

A ( x ) = A<br />

g<br />

(1 − )<br />

L<br />

cx<br />

I<br />

yy<br />

( x ) = I<br />

yyg<br />

(1 − )<br />

L<br />

n + 2<br />

(1)<br />

(2)<br />

224

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

I<br />

zz<br />

( x ) = I<br />

T<br />

M<br />

V<br />

zzg<br />

(1 −<br />

dr<br />

cx<br />

L<br />

)<br />

dV<br />

n + 2<br />

V + dV<br />

M+dM<br />

T +dT<br />

(3)<br />

Formüllerdeki n değeri için en ideal değerler 1 ve<br />

2’dir çünkü n=1 değeri için kirişin daralması doğrusal<br />

olmaktadır ve alan ikinci momenti uzunluk boyunca<br />

kübik olarak değişmektedir; n=2 değeri için ise<br />

problem ikinci ve dördüncü mertebeden olmaktadır.<br />

Bu çalışmada n=1 değeri kabul edilerek hesaplamalar<br />

yapılmıştır. Daralma oranı c < 1’dir çünkü aksi<br />

taktirde kirişteki daralma, kirişin bir ucu nokta olacak<br />

şekilde ortaya çıkar. Elastisite modülü E, kayma<br />

modülü G ve kiriş yoğunluğu ρ sabit kabul edildiği<br />

için birim uzunluk başına düşen kütle ρ A , eğilme<br />

rijitlikleri EI ve EI , kayma rijitliği kAG<br />

yy<br />

zz<br />

değerleri denklemler (1)-(3)’e göre değişmektedir [3].<br />

Genel hareket denklemleri, Şekil 2’deki dönen<br />

ankastre kiriş modeli üzerindeki kuvvet ve<br />

momentlerden elde edilir [4].<br />

Kullanılan semboller:<br />

Merkezkaç kuvveti: T<br />

Birim Z mesafesindeki kiriş yüklemesi: P(x)<br />

Sabit açısal dönme hızı: Ω<br />

Birim uzunluktaki kütle: m<br />

Dönme ekseninden uzaklık: r<br />

Şekil 2. Dönen kiriş elemanındaki kuvvet ve<br />

momentler<br />

L<br />

T = ∫ mΩ<br />

2 ( r + x)<br />

dx<br />

x<br />

∂M<br />

∂V<br />

= T + V<br />

∂x<br />

∂x<br />

2<br />

∂V<br />

∂P<br />

∂ V<br />

= − m<br />

2<br />

∂x<br />

∂x<br />

∂t<br />

2<br />

∂ V<br />

Moment sehim ilişkisi: M = EI<br />

2<br />

∂x<br />

Zorlanmış hareket:<br />

2 2<br />

2<br />

∂ ⎛ ∂ V ⎞ ∂ ⎛ ∂V<br />

⎞ ∂ V<br />

EI T A = P(<br />

x)<br />

2<br />

2<br />

⎜ ⎟ +<br />

2<br />

x<br />

⎜<br />

x<br />

⎟ −<br />

ρ<br />

∂ ⎝ ∂ ⎠ ∂x<br />

⎝ ∂x<br />

⎠ ∂t<br />

Boyutsuz parametreler:<br />

(4)<br />

(5)<br />

(6)<br />

(7)<br />

x r<br />

ξ = , δ = , γ<br />

L L<br />

Sınır koşulları:<br />

2<br />

A<br />

2 gΩ<br />

= ρ<br />

x=0<br />

∂w<br />

w = = 0<br />

∂ x<br />

x=L<br />

2 3<br />

∂ w ∂ w<br />

= = 0<br />

2 3<br />

∂x<br />

∂x<br />

EI<br />

g<br />

L<br />

4<br />

(12)<br />

(13)<br />

(8)<br />

(9)<br />

Denklem (1)-(3) ve boyutsuz parametreler, denklem<br />

(4)’te yerine konulursa:<br />

T =<br />

c<br />

n+<br />

1<br />

⎡(1<br />

−cξ)<br />

(1 + 2δc<br />

+ δcn+<br />

⎤<br />

2 2 ⎢<br />

⎥<br />

ρA<br />

gΩ<br />

L ⎢cξ<br />

+ ncξ<br />

) − ⎥<br />

+ + ⎢ n+<br />

n 2)( n 1) (1−<br />

c)<br />

(1+<br />

2δc<br />

+ δcn<br />

⎥<br />

⎢<br />

⎥<br />

⎢⎣<br />

+ c+<br />

nc)<br />

⎥⎦<br />

2<br />

1<br />

(<br />

(10)<br />

Denklem (10), n = 1 değeri için denklem (7)’de yerine<br />

konulursa:<br />

1<br />

2<br />

γ<br />

1<br />

6c<br />

2<br />

2<br />

d ⎡<br />

⎢(1<br />

−cζ<br />

)<br />

dζ<br />

⎣<br />

3<br />

2<br />

d V ⎤<br />

2<br />

(1 − ) −<br />

2 ⎥ − λ V cζ<br />

dζ<br />

⎦<br />

2<br />

⎧⎡(1<br />

−cζ<br />

) (1 + 2δc<br />

+ ⎤ ⎫<br />

⎪⎢<br />

⎥ ⎪<br />

d ⎪⎢δc<br />

+ 2cζ<br />

) − ⎥ dV ⎪<br />

⎨<br />

= 0<br />

⎢ 2<br />

⎬<br />

dζ<br />

⎪ (1 −c)<br />

(1 + 2δc<br />

+ ⎥ dζ<br />

⎢<br />

⎥<br />

⎪<br />

⎪ 2 )<br />

⎪<br />

⎩⎢⎣<br />

δcn+<br />

c ⎥⎦<br />

⎭<br />

(11)<br />

Boyutsuz parametreler denklem (8)-(9)’a uygulanırsa:<br />

dw<br />

ζ = 0 → w = = 0<br />

dζ<br />

ζ =<br />

2 3<br />

d w d w<br />

→ = = 0<br />

2<br />

dζ<br />

dζ<br />

1<br />

3<br />

III. DİFERANSİYEL DÖNÜŞÜM YÖNTEMİ<br />

Tek değişkenli bir f fonksiyonunun Diferansiyel<br />

Dönüşmü şöyle tanımlanır:<br />

F<br />

k<br />

1 ⎛ d f<br />

k<br />

k!<br />

⎜<br />

⎝ dx<br />

( k ) = ⎜ ( x)<br />

⎞<br />

⎟<br />

⎠<br />

x=<br />

x0<br />

Ters dönüşüm tanımı aşağıdaki gibi verilmiştir:<br />

225

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

f<br />

k<br />

( x) = ( x − x ) F( k)<br />

∑ ∞<br />

k = 0<br />

Tablo 1. DTM’nin temel teorileri<br />

0<br />

( x) = g( x) h( x)<br />

F ( k) = G( k) ± H( k)<br />

( x) = λg( x)<br />

F ( k) = λG(k<br />

)<br />

f ±<br />

f<br />

f ( x) = g( x) h( x)<br />

F( k ) = ∑G( k − l) H ( l)<br />

f<br />

n<br />

d g<br />

n<br />

dx<br />

x<br />

( x) = ( x)<br />

( k )<br />

k<br />

l=<br />

0<br />

( k + n)<br />

!<br />

F = G k +<br />

k!<br />

F k = δ k − )<br />

n<br />

f ( x) = ( ) ( n<br />

( n)<br />

IV. DİFERANSİYEL DÖNÜŞÜM İLE ÇÖZÜM<br />

Tablo 1’de verilen DTM kuralları denklem (11)-(13)’e<br />

uygulanırsa:<br />

W ( 0) = W (1) = 0<br />

(14)<br />

∞<br />

∞<br />

∑k(<br />

k−1)<br />

W(<br />

k)<br />

= ∑ k(<br />

k−1)(<br />

k−2)<br />

W(<br />

k)<br />

= 0 (15)<br />

k=<br />

2 k=<br />

3<br />

( k + 1)( k + 2)( k + 3)( k + 4) W ( k + 4) −<br />

(6c<br />

+ 3ck)(<br />

k + 1)( k + 2)( k + 3) W(<br />

k + 3) −<br />

⎡<br />

⎤<br />

2 2<br />

⎢6c<br />

+ 12c<br />

k + ⎥<br />

⎢ 2 2 ⎥<br />

⎢3c<br />

( k − k)<br />

− ⎥(<br />

k + 1)( k + 2) W ( k + 2) −<br />

⎢<br />

2 1 δc<br />

c ⎥<br />

⎢γ<br />

( + δ + + ) ⎥<br />

⎣ 2 2 3 ⎦<br />

3 3 2<br />

⎡6c<br />

k + 6c<br />

( k − k)<br />

+ ⎤<br />

⎢<br />

3<br />

2<br />

⎥<br />

⎢c<br />

( k − 2)( k − k)<br />

− ⎥(<br />

k + 1) W(<br />

k + 1) +<br />

⎢ 2<br />

( )<br />

⎥<br />

⎣γ<br />

δ + δk<br />

⎦<br />

⎡−ωw<br />

⎢<br />

⎢1<br />

( k<br />

⎢⎣<br />

2<br />

2<br />

2<br />

2<br />

+ γ<br />

{<br />

{<br />

k −δck<br />

+<br />

δc<br />

− k)<br />

− ( k<br />

2<br />

− k)<br />

⎤<br />

⎥<br />

W ( k)<br />

+<br />

⎥<br />

⎥⎦<br />

2 2<br />

⎡ω<br />

⎤<br />

w<br />

c −γ<br />

ck + c −<br />

⎢<br />

⎥<br />

( −1)<br />

= 0<br />

⎢c<br />

W k<br />

( k − 2)( k −1)<br />

} ⎥<br />

⎢⎣<br />

3<br />

⎥⎦<br />

2<br />

( k ) w ( ξ )<br />

}<br />

(16)<br />

Burada W , ’nın diferansiyel dönüşümüdür.<br />

Yazılan Mathematica programında δ = 0 kabul<br />

edilerek menteşesiz bir pal gözönüne alınmıştır ve c1 ,<br />

c2<br />

, k ve doğal frekans w cinsinden W ( k ) değerleri<br />

şöyle bulunmuştur:<br />

W ( 2) = c<br />

W ( 3) = c<br />

2<br />

3<br />

2<br />

c<br />

(4) 2<br />

k<br />

W =<br />

24<br />

(5)<br />

c 2<br />

3<br />

W =<br />

k<br />

40<br />

4 2 2<br />

c2k<br />

c2k<br />

(3 − w )<br />

W (6) = −<br />

1440 360<br />

4 2 2<br />

c3k<br />

c3k<br />

(6 − w )<br />

W (7) = −<br />

3360 840<br />

4<br />

2 2 4 2<br />

c − ⎡<br />

2k<br />

(10 w ) k c2k<br />

c2k<br />

(3 − w<br />

W (8) = −<br />

+ ⎢ −<br />

40320 112 ⎣1440<br />

360<br />

2<br />

) ⎤<br />

⎥<br />

⎦<br />

Denklem (16)’nın farklı dönüş hızları için<br />

Mathematica programında yapılan çözümü sonucu<br />

bulunan doğal frekans değerleri Tablo 2’de<br />

verilmektedir. Burada δ = 0 ve = 0 alınmıştır.<br />

Tablo 2. Doğal frekansların γ ile değişimi<br />

γ Birinci D.F. İkinci D.F. Üçüncü D.F.<br />

1 3.68165 22.18101 61.84176<br />

2 4.13732 22.61492 62.27318<br />

3 4.79727 23.32026 62.98497<br />

4 5.58500 24.27336 63.96676<br />

5 6.44955 25.44610 65.20505<br />

6 7.36038 26.80908 66.68394<br />

7 8.29962 28.33411 68.38594<br />

8 9.25680 29.99536 70.29296<br />

9 10.22571 31.77054 72.38664<br />

10 11.20230 33.64040 74.64930<br />

γ Dördüncü D.F. Beşinci D.F. Altıncı D.F.<br />

1 121.05092 200.01155 299.14398<br />

2 121.49670 200.46690 299.54530<br />

3 122.23554 201.22323 300.23151<br />

4 123.26148 202.27672 301.21904<br />

5 124.56640 203.62210 302.51830<br />

6 126.14046 205.25280 304.13064<br />

7 127.97218 207.16122 306.05022<br />

8 130.04904 209.33848 308.70752<br />

9 132.35760 211.77522 310.77270<br />

10 134.88410 214.46100 313.55590<br />

Tablo 2’de de görüldüğü gibi açısal dönme hızı<br />

oranıγ arttıkça boyutsuz doğal frekanslarda, w ( ξ ) ,<br />

da artış gözlenmektedir. Bunun nedeni , açısal hızdaki<br />

artış sonucunda artan merkezkaç atalet kuvvetidir [5].<br />

DTM, özdeğerlerin bulunmasında oldukça başarılı bir<br />

yöntemdir. Doğal frekansların belirli bir hassaslık ile<br />

hesaplanması için belirli sayıda W ( k ) değeri<br />

alınmalıdır . Alınan W değerlerine göre doğal<br />

( k )<br />

c<br />

226

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

frekansların değişimi ve yakınsaması, yazılan<br />

Mathematica programı ile hesaplanmış ve Şekil 3’te<br />

verilmiştir. Burada c = 0. 6 , γ = 1 ve δ = 0 ‘dır.<br />

N, hesaplanan W ( k ) değerlerini göstermektedir.<br />

Doğal Frekanslar<br />

160<br />

140<br />

120<br />

100<br />

80<br />

60<br />

40<br />

20<br />

0<br />

0 10 20 30 40 50 60<br />

N<br />

1.DF<br />

2.DF<br />

3.DF<br />

4.DF<br />

5.DF<br />

Şekil 3. Doğal frekansların alınan W ( k ) sayısıyla değişimi<br />

Doğrusal olarak daralan bir kirişin doğal frekansları,<br />

artan daralma oranı ile azalmaktadır [6]. Doğal<br />

frekanslardaki bu değişim yazılan Mathematica<br />

Tablo 3. Doğal frekansların c ile değişimi<br />

c İkinci D.F. Dördüncü D.F. Altıncı D.F.<br />

0 22.18101 121.05092 299.14398<br />

0.1 21.48633 115.33684 283.98056<br />

0.2 20.77109 109.46858 268.86012<br />

0.3 20.03269 103.41803 253.25597<br />

0.4 19.26810 97.14744 237.04102<br />

programı ile hesaplanıp Tablo 3’te verilmiştir. Şekil<br />

4’te dağalfrekansların daralma oranına göre değişimi<br />

görülmektedir.<br />

c İkinci D.F. Dördüncü D.F. Altıncı D.F<br />

0.5 18.47401 90.60393 220.08215<br />

0.6 17.64739 83.70989 202.16917<br />

0.7 16.78843 76.35410 183.46700<br />

0.8 15.93941 68.51031 162.53781<br />

0.9 15.54665 61.47543 141.04833<br />

Doğal Frekanslar<br />

320<br />

280<br />

240<br />

200<br />

160<br />

120<br />

80<br />

40<br />

0<br />

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2<br />

Daralma Oranı<br />

1.DF<br />

2.DF<br />

3.DF<br />

4.DF<br />

5.DF<br />

6.DF<br />

Şekil 4. Doğal frekansların alınan c ile değişimi<br />

227

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

V. SONUÇ<br />

Bu çalışmada düzgün daralan bir kirişin, dönme<br />

hareketi sonucu oluşan frekansları Diferansiyel<br />

Dönüşüm Yöntemi kullanılarak incelenmiştir.<br />

İlk olarak bu kirişin doğal frekanslarının, dönme<br />

hızına göre değişimi hesaplanmış ve artan açısal hızın,<br />

frekansları arttırdığı görülmüştür. Daha sonra, daralma<br />

oranındaki değişimin, doğal frekanslar üzerindeki<br />

etkisi incelenmiş ve artan daralma oranının, düzdün<br />

daralan çubukta doğal frekansları azalttığı<br />

gözlenmiştir.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] S.M.Hashemi, Free Vibrational Analysis<br />

of Rotating Beam-Like Structures: A Dynamic<br />

Finite Element Approach, Universite Laval, 1998<br />

[2] D.Zhou, Y.K.Cheung, The Free Vibration of A<br />

Type of Tapered Beam, Comput. Methods Appl.<br />

Mech. Engrg., 188(2000), pp. 203-216<br />

[3] J.R.Banerjee, A.J.Sobey, Energy Expression for<br />

Rotating Tapered Timoshenko Beams, Journal of<br />

Sound and Vibration, 2002, 254(4), pp.818-822<br />

[4] A.R.S. Bramwell, Helicopter Dynamics,<br />

The City University, London, Ch. 9, pp. 290-292<br />

1976<br />

[5] H.H.Yoo, S.H.Shin, Vibration Analysis of<br />

Rotating Cantilever Beams, Journal of Sound and<br />

Vibration, (1998), 212(5), pp.807-828<br />

[6] A.Bazoune, Y.A.Khulief, A Finite Beam Element<br />

for Vibration Analysis of Rotating Tapered<br />

Timoshenko Beams, Journal of Sound and<br />

Vibration(1992),156(1),pp.141-164<br />

228

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

TARIM UÇAKLARININ GELİŞİMİ<br />

A.Musa BOZDOĞAN<br />

amb@cu.edu.tr<br />

Pilot, Çukurova <strong>Üniversitesi</strong> Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü Balcalı-Adana<br />

ÖZET<br />

<strong>Havacılık</strong> alanındaki yenilikler insanlık tarihi kadar<br />

eskidir. Motorlu ilk uçuş sonrasında kullanılan hava<br />

araçları çeşitli alanlarda kullanılmaya başlanmıştır.<br />

Bu alanlardan birisi de “Tarımsal <strong>Havacılık</strong>”tır.<br />

Tarımsal <strong>Havacılık</strong> alanındaki ilk uygulama 1911<br />

yılında Alfred Zimmermann tarafından orman<br />

zararlılarına karşı uçakla gerçekleştirilmiştir.<br />

Prof. Weick 1950 yılında yaklaşık 500 ilaçlama pilotu<br />

ile görüşerek günümüzde kullanılan tarım uçağı<br />

prototipini (Ag-1) oluşturmuştur. Prof Weick<br />

performans, pilot görüş alanı, yükleme kolaylığı gibi<br />

tarım uçaklarında bulunması gereken özellikleri<br />

belirtmiştir.<br />

Sonraki yıllarda teknolojinin ilerlemesine paralel<br />

olarak tarım uçaklarının kullanım alanlarında da<br />

artışlar gözlenmiştir. Gübreleme, tohum ekimi, suni<br />

yağmur yağdırma, vektör kontrolü gibi.<br />

I.GİRİŞ<br />

İnsanlar varolduğundan beri gökyüzünde uçmayı<br />

hayal etmişlerdir. Lenardo da Vinci, Hazerfen Ahmet<br />

Çelebi gibi bilim insanları uçan canlıları inceleyerek<br />

prototip kanatlar geliştirmişlerdir. Günümüzdeki<br />

havacılığın temelini oluşturan motorlu ilk uçuş 1903<br />

yılında Wright kardeşler tarafından 3 m yükseklikte ve<br />

12 saniye süre ile gerçekleştirilmiştir. Daha sonraki<br />

yıllarda değişik araştırıcılar tarafından uçuş teknikleri<br />

ile ilgili girişimlerde ve denemelerde bulunulmuştur.<br />

Başarılı uçuşların ardından hava araçları değişik<br />

alanlarda kullanılmaya başlanmıştır. Bu alanlardan<br />

birisi de “Tarımsal <strong>Havacılık</strong>”tır. Tarımsal <strong>Havacılık</strong><br />

alanındaki ilk uygulama, orman şefi Alfred<br />

Zimmermann tarafından 29 Mart 1911’de orman<br />

zararlı ve hastalıklarına karşı toz arsenatın uçakla<br />

uygulamasıyla gerçekleştirilmiştir.. Zimmermann bu<br />

uygulaması için patent almıştır. Zimmermann’ın o<br />

günkü notlarında;<br />

“Güve zararlısı Avrupa çam ormanlarında büyük<br />

zararlara neden olmaktadır. Önerilen ve uygulanan<br />

kontrol yöntemleri yetersizdir. Genellikle yakalama,<br />

yumurtaları ve tırtılları toplama veya ağaçları<br />

kireçleme bir sonuç vermemektedir. Diğer taraftan,<br />

ağaçların altındaki çalılıkların ve genç bitkilerin bir<br />

kireç solusyonu veya kimyasalla ilaçlanması zararlılar<br />

üzerinde etkide bulunmakta ve efektif koruma<br />

sağlamaktadır. Bu metodla ilaçlama yaparak orman<br />

keresteleri korunabilmektedir. Bu ağaçlara yerden 35<br />

m yüksekliklerde ilaçlama yapmak pratik olarak<br />

imkansızdır. Bu buluş sayesinde, bir uçakla ağaçların<br />

taç kısımları kireçli su veya benzer bir solüsyonla<br />

yukarıdan ilaçlanır. Bu metodun uygulamaları için<br />

özel bir uçağa veya pahalı yapıya gereksinim yoktur.<br />

Yalnız sakin hava koşulunda yeterli hızda uçulmalıdır<br />

ve yüksek irtifalarda bulunmaya gereksinim vardır.<br />

Güve zararlısıyla mücadelede kullanılan sıvı, uçağın<br />

motor kısmında özel bir depoda taşınabilir. Bu amaçla<br />

depolar, ağacın taç kısmına ilacı bir sis gibi dağıtan<br />

püskürtücülerle donatılmalıdır. Bu püskürtücüler, uçak<br />

pervanelerinden hareket alan bir düzenekten<br />

çalıştırılabilir. Daha yaşlı ormanlarda bu metodla kısa<br />

bir zamanda efektif olarak mücadele edilebilir.<br />

Bununla yalnız sıvı ilaç püskürtülmemekte aynı<br />

zamanda toz kimyasallar da uygulanmaktadır. Uçak<br />

yapısı ve ilaçlama ekipmanı tipinin önemi yoktur”<br />

denmektedir [1].<br />

Bu patent mektubundan, havadan uygulamalarda<br />

uçağın kullanımı ile ilgili temel bilgiler<br />

çıkartılmaktadır. Alfred Zimmermann sorunu açıkça<br />

tanımlayan ve tarımsal havacılığı pratik bir çözüm<br />

olarak sunan ilk kişiydi. Zimmermann’ın bu fikri<br />

hemen uygulanamadı. Çünkü, o günlerde teknik<br />

gelişmeler o kadar iyi değildi. Değişik ülkelerde<br />

denemeler yapıldı ve girişimlerde bulunuldu. 1921<br />

yılında ilk başarılı deneme gerçekleştirildi. Böylece<br />

Tarımsal Havacılığın uygulanabilirliği; uçaktan<br />

kimyasalların atıldığı veya püskürtüldüğü zamanla<br />

değil tarım veya ormanda uçağın başarılı bir şekilde<br />

kullanımının ispatlanmasıyla başlamış oldu.<br />

Troy-Ohio’da (ABD) C.R.Neillie ve J.S.Houser isimli<br />

iki araştırıcı başarılı uygulama koşullarını da dikkate<br />

alarak 3 Ağustos 1921’de Curtis JN6 çift-kanatlı<br />

uçakla toz kurşun arsenat uygulamış ve Catalpa<br />

sphinx tırtıllarını başarılı bir şekilde kontrol<br />

etmişlerdir. Böylece tarımsal havacılığın önemi ortaya<br />

konmuştur. Araştırılabildiği kadarıyla ilk Rusça eser<br />

V.F.Boldyrev tarafından 1924 yılında yayınlanmıştır.<br />

Eserin adı: “Zararlıların Kontrolünde Uçak Kullanımı”<br />

idi ve Rus dilinde otuzüç sayfadan oluşmaktaydı. Bu<br />

229

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

gerçek 1960 yılında Doğu Alman tarımsal havacılık<br />

uzmanı Walter Britt tarafından doğrulanmaktadır.<br />

Britt, ilk başarılı Catalpa sphinx kontrolünden<br />

sözetmiş ve Rusların ilk denemelerini aşağıdaki gibi<br />

açıklamıştır:<br />

“Ekim Devriminden sonra, Parti ve hükümet<br />

tarafından desteklenen Prof.V.F.Boldyrev ve ekibi;<br />

Chodynsk’teki kooperatif çiftlikleri çevresinde<br />

bulunan tarım ve orman alanlarında uçak kullanımı<br />

üzerine deneme çalışmalarına 8 Temmuz 1922’de<br />

başlamıştır.”<br />

Bu denemelerin sonucunun ne olduğu<br />

bilinmemektedir. Bu nedenle, tarım ve orman<br />

alanlarında uçak kullanımının uygunluğunu kanıtlayan<br />

ilk çalışma Neillie ve Houser tarafından yapılan<br />

çalışma olarak kabul edilmektedir. Bu araştırıcılar,<br />

Alfred Zimmermann’ın planını pratiğe başarılı bir<br />

şekilde dönüştürmüşlerdir. Bu öncü çalışma 29<br />

Ağustos 1921’de Aerial Weekly dergisinde ilk kez<br />

yayınlanmıştır. Daha sonra bu orijinal yayın Mart<br />

1922’de National Geographical Magazine ‘de<br />

“Uçaklarla Zararlı Savaşı: yaprak-yiyen tırtıllarla uzun<br />

boylu ağaçların ilaçlanmasında uçan makinaların<br />

başarılı kullanımı” adı altında yayınlanmıştır. Buna ek<br />

olarak 7.5-10.0 m yüksekliğinde katalpa ormanına<br />

100-250 m şerit uzunluğunda altı uçuşla (gerçek<br />

ilaçlama zamanı 54 saniye) 80 kg toz arsenat<br />

ilaçlaması yapılmıştır. Bu ilaçlama ile tırtılların<br />

(Ceratomia catalpae Bvd) %99’u ölmüştür [1].<br />

Neillie ve Houser’in tarımsal havacılık alanındaki<br />

başarılı denemelerinden sonra hızlı bir gelişme<br />

beklenmekteydi ancak böyle olmadı. ABD’de bile 10<br />

yıl sonra tarımsal işlerde yaklaşık 100 uçak ile yer<br />

alan 20-30 şirket vardı. İki dünya savaşı arasındaki<br />

zamanda olan Avrupa’da ise bu yeni teknik henüz<br />

anlaşılamamıştı. Bu alanda denemelerin yapıldığı ilk<br />

Batı Avrupa ülkesi İsviçre idi. Bu denemeler Dr. R.<br />

Maag ve ekibi tarafından 29 Ekim 1924’te Nematus<br />

abietum Htg. kontrolü için Bülach yakınlarında<br />

yapıldı. Kısa zaman sonra denemeler ve kampanyalar<br />

diğer Avrupa ülkelerinde gerçekleştirildi. Ancak, o<br />

zamandaki teknik, yeterli gelişmelere izin vermedi.<br />

Fakat II. Dünya Savaşı sırasında ve sonrasında bir<br />

takım değişiklikler meydana geldi. <strong>Havacılık</strong>, teknik<br />

ilerlemeleri ve yeni pestisitlerin gelişimini sağladı.<br />

Buna ek olarak uçak konstrüksiyonundaki işlemler<br />

deneysel amaçlı helikopter üretimini de beraberinde<br />

getirdi.<br />

1944 yılında İngiltere’de Dr.W.E.Ripper tarımda<br />

helikopterin kullanımını vurgulamıştır. Sikorsky R4<br />

helikopteriyle denemelerini gerçekleştirmiş ve sıvı<br />

ilacın dağılımı üzerinde rotor tarafından oluşan<br />

havanın etkisini incelemiştir. ABD’de tarım ve<br />

ormanda helikopterlerin kullanımı ile ilgili denemeler<br />

gerçekleştirilmiştir. Bu denemeler 1930’lu yıllarda<br />

otojirolarla devam etmiştir. Kimyasal alandaki<br />

gelişmeler sayesinde uçak kullanımı daha da<br />

ekonomik hale gelmiştir. Çünkü kimyasallardan daha<br />

küçük miktarda kullanım ile daha büyük başarılar elde<br />

edilmekteydi. DDT’yi takip eden modern insektisit,<br />

herbisit ve fungusitlerle düşük normlarda uygulamalar<br />

gerçekleştirilmiştir. Havadan uygulama yapılan<br />

alanlarda uygulama maliyeti önemli derecede<br />

azalmıştır. Bu gelişme tarımsal havacılığın<br />

çeşitlenmesini ve gelişmesini sağlamıştır.<br />

II.Dünya Savaşı sonrasında havadan uygulamaya<br />

uygun savaş uçakları donanma fazlası olarak ucuz<br />

yollarla şirketlere ve halka satılmıştır. Boeing<br />

Stearman bunlar içerisinde en çok bilinen örnektir.<br />

Ayrıca, terhis olan savaş pilotları tarımda uçakları<br />

kullanmaya başlamışlardır. Özellikle ABD’de ve diğer<br />

ülkelerde bu faktörlerin kombinasyonu büyük bir<br />

teşvik etkisi yaptı. Savaş öncesi yalnızca bir kaç yüzle<br />

ifade edilen uçak sayısı savaş sonrasında 30,000–<br />

40,000 adet olduğu tahmin edilmektedir [1].<br />

Tarımsal havacılık sayesinde geniş alanlarda kısa<br />

zamanda uygulamalar gerçekleştirilmektedir. Gelişen<br />

tekniklerin sonucu olarak zararlı ve yabancı ot<br />

ilaçlamalarına ek olarak mantar hastalıklarına karşı<br />

ilaçlamalarda çok gecikmemiştir. Bazı ülkelerde<br />

gübreleme ve tohum ekimi havadan<br />

gerçekleştirilmiştir. Yeni Zelanda’da havadan gübre<br />

uygulamalarında önemli gelişmeler gözlenmiştir [1].<br />

II.TARIM UÇAKLARININ GELİŞİMİ<br />

İlk yıllarda, tarım, orman veya diğer alanlarda<br />

kullanılan uçaklar, çoğunlukla plansız ve aniden<br />

oluşan çekirge salgınlarına veya diğer böcekleri<br />

kontrol altına almaya yönelik acil durum amacıyla<br />

yapılmışlardı. Tarım alanlarındaki araştırmacılar, ilk<br />

deneysel çalışmalarını askeri pilotlarla<br />

gerçekleştirirken uçak uygulamaları ile ilgili<br />

araştırmalara devam etmekte isteksizdiler. Bu durum,<br />

ticari uygulayıcılar işin içine karışıncaya kadar devam<br />

etti. Bu nedenle, uçaklar 1940’ların sonlarına doğru<br />

dünya çapında hızlı kabul görmesine rağmen, tarım<br />

uçağı ekipmanlarında çok az bir gelişme olmuştur.<br />

Bunun nedeni, tarım alanındaki araştırıcıların uçağı<br />

geçici olarak görmeleri ve bütün uçak, teknisyen ve<br />

pilotlarına güvensizlikle yaklaşımlarıdır. Uçak<br />

kullanımından elde edilecek yararın karşılıklı olarak<br />

kabul edilmesi ve değerlendirilmesi uzun yıllar<br />

almıştır. Sonuç olarak, ABD’de tarım kurum ve<br />

kuruluşları içindeki tarım uçağı araştırmalarına olan<br />

destek sınırlı tutulmuştur. Uçak kullanımı yaklaşık<br />

olarak bütün eyaletlere yayılmış olmasına rağmen<br />

araştırma ancak birkaç büyük tarım üniversitesinde<br />

kabul görmüş ve yürütülmüştür.<br />

Bu araştırmalar birçok uçak uygulamasına, ekipman<br />

dizaynına ve kullanım tekniklerine temel<br />

oluşturmuştur. Uçakla daha çok çekirge kontrolü,<br />

230

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

orman zararlıları, vektör (hastalık taşıyıcı) kontrolü ve<br />

özellikle sıtma savaşı için sivrisinek kontrolü gibi<br />

geniş ölçekli kontrol programları üzerine araştırma<br />

yapılmıştır. Bu çalışmalar, ABD’de Bilimsel<br />

Araştırma ve Geliştirme Dairesi tarafından II.Dünya<br />

Savaşı sırasında ve sonrasında desteklenmiştir. Bu<br />

kurum, uçak ve ekipmanların kapasite standardlarını<br />

düzenlemiş ve bu durum ticari kullanıma geçişi<br />

hızlandırmıştır.<br />

1930’lu yıllarda havacılık uygulamalarında kullanılan<br />

uçaklar, I. Dünya Savaşından kalmaydı ve askeri<br />

alanda kullanımları fazla buna karşın sivil alandaki<br />

kullanımları daha azdı. 1950’lerde uygulama amacına<br />

özel dizayn edilene kadar bu durum düzelememişti.<br />

Özel uçak tiplerinin geliştirilmesinden sonra bile uçak<br />

imalatçıları tarafından uygulama ve uçak kullanım<br />

tekniklerine dair çok az bir ilgi vardı. 1930’larda<br />

pompalar, memeler, katı materyal dağıtıcıları ve diğer<br />

yedek parçaları üreten bir kaç ticari şirket kurulmuştu.<br />

Ancak gelişmelerdeki öncelikli sorumluluk, pilotlarda<br />

ve teknisyenlerdeydi. Çünkü, bu kişiler çeşitli küçük<br />

ekipmanları gereksinilen işe göre dizayn ve adapte<br />

etmekteydiler.Adaptasyonların uygunluğu görüldükçe<br />

üreticiler müşterilerin ihtiyaçlarına göre üretim<br />

yapmaya başladılar. 1940’ların sonuna doğru şekli<br />

değiştirilmiş, adapte edilmiş ve değişim geçirmiş olan<br />

bu uçaklardaki eksikliklerin farkına varıldı. Bu<br />

eksikliklerin giderilmesi için tamamen yeni bir tarım<br />

uçağı dizaynına ihtiyaç olunduğu bir döneme<br />

gelinmişti [1].<br />

a-Havadan Uygulamalar İçin Özel Olarak<br />

Tasarlanan Tarım Uçağı<br />

Tarım ilacı uygulamak amacıyla 1949-50’de “Texas<br />

A&M Uçak Araştırma Merkezinde” dizayn edilen ilk<br />

prototip uçak, deney amaçlı Ag-1’di. Proje National<br />

Flying Farmers Derneği tarafından başlatıldı ve ABD<br />

Tarım Bakanlığı ve Texas A&M Koleji ve <strong>Sivil</strong><br />

<strong>Havacılık</strong> İdaresi sponsorluğunda yürütüldü. Bu<br />

uçağın dizaynı 1950’de olduğu gibi bugün de<br />

geçerlidir.<br />

Ag-1’in dizaynındaki ilk adım, havacılık uygulamaları<br />

için kullanılacak bir uçaktaki istenilen teknik<br />

özellikleri ve uçuş yeteneğini saptamaktı. Bu bilgi toz<br />

ve sıvı ilaç uygulama teknisyenleri arasında yürütülen<br />

ülke çapındaki bir araştırmadan ve geniş bir alandaki<br />

bir çok teknisyenle yapılan kişisel görüşmelerden elde<br />

edilmiştir. Bu çalışmada ülke çapında tarımsal<br />

havacılık uygulamalarında deneyimi olan 500’den<br />

fazla pilotun yazılı fikirleri de değerlendirmeye<br />

alınmıştır. Çalışmanın sonucunda; tarım alanlarındaki<br />

ilaçlamaları gerçekleştiren bir uçak için aşağıdaki<br />

genel tasarım ilkeleri geliştirilmiştir[1;3].<br />

b-Tarım Uçakları İçin İstenen Tasarım Özellikleri<br />

1-Performans<br />

-Bir uçak, kendi brüt ağırlığının en az %35-%40’ı<br />

oranında sıvı veya toz yükü taşıyabilmelidir.<br />

-Bir uçak tam yükle nisbeten yumuşak ve<br />

asfaltlanmamış pistlerden kalkış yapma kapasitesine<br />

sahip olmalıdır ve toplam 400 m mesafesinde<br />

standard bir havada deniz seviyesinde 15 m<br />

yüksekliğe tırmanabilmelidir. Eğer uygulamalar<br />

yüksek irtifalarda yapılacaksa deniz seviyesi<br />

performansının daha da iyi olması istenir.<br />

-Tarımsal uygulamalar sırasında güvenli uçuş hızı<br />

100-160 km/h ya da daha fazla olmalıdır.<br />

-100 km/h’lık düşük uçuş hızında uygulama<br />

yapabilmek için, minimum güvenli hız 70 km/h<br />

veya daha az olmalıdır. Düşük hızlarda uygulama<br />

yoğun bitki yapraklarında nüfuz için avantajlıdır.<br />

Çünkü hava akımının kanatların arkasından aşağı<br />

sapması düşük hızda daha da fazladır ve aşağı<br />

sapmadaki türbülans bitki yapraklarını<br />

hareketlendirerek karışmasını sağlar ve toz veya<br />

sıvının daha aşağıdaki yapraklara ulaşmasına<br />

yardımcı olur. Kanat açıklığı kısa olan bir kanat,<br />

hava akımının aşağı sapmasını artırmaktadır.<br />

2-Uçuş ve Kullanma Özellikleri<br />

Uygulamalarda her gün bir kaç saatlik aşırı kullanım<br />

ve şerit sonu dönüşler için kumandanın kolay olması<br />

gerekmektedir. Kanatçıklar bir tarafa yatarken ve bir<br />

pasajdan diğerine geçerken dönüşlerde zaman<br />

kazanmak için seri ve duyarlı olmalıdır.<br />

3-Pilotun Görüş Alanı<br />

-İleri ve aşağı- Alçak irtifada toz ve sıvı ilaçlama<br />

sırasında çitler, ağaçlar ve tellerin görüş netliği<br />

açısından ileri ve aşağı görüş alanı çok önemlidir.<br />

-Dönüşlerde- Her şerit sonunda alçak irtifada dönüş<br />

yapmak, dönüş yönünde açık bir görüş alanı<br />

gerektirir. Alçak kanatlı tek kişilik bir uçak bu amaç<br />

için verilebilecek en iyi örnektir.<br />

-Geriye- Bazı pilotlar üzerinde uçtukları ürünleri<br />

görebilmek amacıyla geride açık bir görüş sahası<br />

istemektedirler.<br />

-Taksilemede- Küçük, düzenlenmemiş ve geçici<br />

pistlerde taksilemek için burun hizasının üzerinde<br />

iyi bir görüş alanı istenir.<br />

Bu gereksinimlerin bir çoğunu yerine getiren<br />

düzenleme; boxer motorlu, alçak kanatlı tek kişilik bir<br />

uçakta pilotun yüksekte konumlandırılması olarak<br />

görünmektedir. İlaçlama uçuşlarında burun<br />

hizasındaki görüş alanı flapın uygun açıda<br />

kullanılması ile iyileştirilebilir.<br />

4-Çarpma Anında Pilotun Korunması<br />

Yaklaşık olarak bütün ilaçlama uçuşlarındaki kazalar;<br />

engellere çarpma veya per de vites sonucu kontrol<br />

231

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

kaybından oluşmaktadır. Bu düşük hızlardaki<br />

çarpışmalar genellikle ölümcül değildir.<br />

Uzun yıllar yapılan çalışmalarda, eşit destekleme ve<br />

koruma sağlanırsa düşük hızlı uçak kazalarında<br />

yaralanma olmaksızın pilotun korunabildiği<br />

görülmüştür. Bu durum, uygun bir bel kemerine ilave<br />

olarak kokpit içerisinde omuz kemeri donanımının da<br />

bulunması ve çıkıntılı aletlerin özellikle pilot başı<br />

hizasında bulunmamasını gerektirmektedir. ABD’de<br />

uçakla mücadele uygulamalarında meydana gelen<br />

ölümcül kazaların yaklaşık hepsi ya düşük hız veya<br />

elektrik telleri ve ağaç gibi engellere çarpma ile<br />

ilişkilendirilmiştir. Bu gibi kazalarda yaklaşık olarak<br />

minimum uçuş hızında uçak, yere burun üstü<br />

düşmektedir. Federal <strong>Havacılık</strong> İdaresi (FAA)<br />

istatistiklerine göre kazalar genellikle iniş-kalkışta ve<br />

manevralar sırasında tel, ağaç ve yere çarpma şeklinde<br />

oluşmaktadır [4] . Bu kazalarda düşük hızdan dolayı<br />

kazalar ölümcül değildir. Kazalardaki ölümcül<br />

yaralanmaları önlemek amacıyla omuz ve bel emniyet<br />

kemerlerinin beraber kullanımları gerekmektedir.<br />

Çarpışmalardan en az hasarla kurtulmak için uçak<br />

tasarımı ile ilgili aşağıdaki 10 öneri Cornell Sağlık<br />

<strong>Okulu</strong>nun Kaza Kırım Araştırma Birimi tarafından<br />

oluşturulmuştur.<br />

a- Uçağın burun kısmı ve kabini; uçuş, kalkış ve iniş<br />

yüklenmelerini de kapsamak suretiyle çarpışma<br />

şiddetini yayacak ve çarpışmaya karşı dayanıklı<br />

olacak şekilde dizayn edilmelidir.<br />

b- Uçağın gövde yapısı, artan çökmeler ve şekil<br />

değişiklikleri ile çarpma enerjisini sönümleyecek<br />

biçimde dizayn edilmelidir.<br />

c- Uçağın konstrüksiyonu çarpışmalar sırasında<br />

kabinden dışarıya doğru eğilecek, bükülecek<br />

zayıflıkta silindirik biçimde dizayn edilmelidir.<br />

d- Pilot koltuğu mümkün olduğunca gövdenin ön<br />

kısmına yakın ve kanatların arkasında yeralmalıdır.<br />

e- Yakıt depoları, kanatların içine tercihen alet paneli<br />

ile yangın duvarı arasına yerleştirilmelidir.<br />

f- Çarpışma sırasında öne gitmesine imkan vermek<br />

için alet paneli ve yangın duvarı (veya burun kısmı)<br />

arasında boşluk bırakılmalıdır.<br />

g- Alet paneli, pilotun baş hareket sınırları içinde sivri<br />

kenarlar, keskin köşeler ve sert materyaller<br />

olmayacak şekilde dizayn edilmelidir.<br />

h- Alet paneli çarpışma sırasında kolayca eğilebilen<br />

veya çarpma enerjisini sönümleyebilecek bir<br />

maddeden üretilmelidir.<br />

i- Aletler, panel üzerinde güvenlik pimleri ile ve<br />

mümkünse panelin alt kısmına yerleştirilmelidir.<br />

j- Omuz kayışları, emniyet kemerleri, koltuklar,<br />

koltuk rayı ve bağlantıları kabinde sağlam noktalara<br />

bağlanmalı ve çarpışma sırasında çarpışma şiddetini<br />

yayacak şekilde tasarlanmalıdır.<br />

5-Yükleme Kolaylığı<br />

- İlaç deposunun kapağı el veya makina ile kolay ve<br />

hızlı doldurmaya imkan verecek büyüklükte<br />

çalışmaya engel olmayacak şekilde yerleştirilmeli<br />

ve kolay ulaşılabilecek bir yerde olmalıdır.<br />

- Kapak kapandığında sıkıca kilitlenmelidir.<br />

- Çeşitli çalışma koşulları için fazla gecikme olmadan<br />

toz ve sıvı ilaçlamaya geçiş kolaylığı olmalıdır.<br />

6-Bakım ve Onarım<br />

-Sade ve dayanıklı bir konstrüksiyon kullanılmalıdır.<br />

-Bütün kumanda makaraları ve bağlantıları görülebilir<br />

ve kolayca denetlenebilir olmalıdır.<br />

-Bakımı ve onarımı gereken bütün parçalar, kolay<br />

erişilebilir ve kolay sökülüp takılabilir olmalıdır.<br />

-Pervaneler, küçük kazalardaki deformasyonlardan<br />

sonra kolaylıkla onarılabilmelidir. Sağlam<br />

alüminyum pervane palleri bu konuda<br />

mükemmeldir.<br />

-Bu yapı ve dağıtım ekipmanı özellikle tarım<br />

ilaçlarının korrozif etkisinden çok iyi korunmalı<br />

veya etkilenmemelidir.<br />

-Bütün bir uçak baştan aşağı kolaylıkla<br />

temizlenebilmeli ve hortumla yıkamaya uygun<br />

olmalıdır.<br />

-Motor soğutma sistemi, yüksek uygulama sıcaklıkları<br />

önlemek için geniş olmalıdır.<br />

-İyi olmayan koşullar altında çalışan motoru tozdan<br />

korumak için karbüratör hava giriş kanalının<br />

yerleşimine dikkat edilmeli, büyük hava filtresi ve<br />

tam akışlı yağ filtresi kullanılmalıdır.<br />

c-Ag-1 Tarım Uçağı<br />

Prof. Fred E.Weick tarafından, Ag-1 uçağı yukarıda<br />

konu edilen bütün özellikleri karşılayacak şekilde<br />

dizayn edilmiştir. Ag-1; altı adet Continental düz<br />

silindirli, 225 BG ve yaklaşık 550 kg toz veya sıvı yük<br />

taşıyabilen tamamı metal yapıda olan alçak tek-kanatlı<br />

bir uçaktı. Uçak, yüksek kaldırma gücü sağlayan<br />

flaplarla ve düşük hızlarda bile ani tepki veren özel<br />

kanatçıklarla donatılmıştı. Toz ilaçtan sıvı ilaca<br />

geçişte zaman kaybını önlemek amacıyla toz ilaçlar<br />

için gövde içine 700 dm 3 hacminde ve sıvı ilaçlar için<br />

kanatlara toplam 550 l kapasitede depo<br />

yerleştirilmişti. Rapor eden 500 pilot tarafından her bir<br />

özellik ayrı ayrı gözönüne alınmış ve mükemmel<br />

olduğu sonucuna varılmıştır. Aynı zamanda, pilotun<br />

korunması amacıyla pilot kabini bütün yüklerin<br />

gerisine yerleştirilmiştir. İleri doğru dizayn edilen<br />

uzun ve dayanıklı yapısı ile burun kazalarında şiddetli<br />

çarpmalar sönümlenecek şekilde dizayn edilmiştir.<br />

Ag-1 uçağında 90 kg ağırlığındaki bir insanın 40G<br />

ivmesini karşılayabilecek güçte bir omuz kemeri<br />

tertibatı kullanılmaktaydı. Bel kemerleri de 15-25G<br />

ivmeyi karşılayacak nitelikteydi. Ayrıca bu kemerler<br />

kokpit içerisindeki hareketlere imkan verebilmek için<br />

3G ve daha büyük ivmelerde kilitlenmektedir.<br />

232

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

d-Ag-1’deki Gelişmeler<br />

Ag-1’de direkt olarak iki gelişme görülmüştür.<br />

Bunlardan birincisi; Transland Şirketi tarafından<br />

üretilen Ag-2’dir. Ag-2, Ag-1’le aynı yapıdadır ancak<br />

450 BG motor gücüne ve 1000 kg depo kapasitesine<br />

sahiptir. İkincisi Ag-3’tür Ag-1 gibi Texas A&M<br />

Uçak Araştırma Merkezi tarafından dizayn edilmiş ve<br />

üretilmiştir. Ag-3, 400 kg depo kapasitesinde ve 135<br />

BG motor gücündedir ve deneysel amaçlı kullanılan<br />

bir uçaktır. Bu uçak bez kaplıdır ve daha küçük<br />

yapıdadır. Ag-1’den daha büyük (Ag-2) ve daha<br />

küçük (Ag-3) olan iki yeni uçak, uçuş ve kullanım<br />

özellikleri, pilot görüş alanı, uçuş emniyeti gibi diğer<br />

özellikler bakımından Ag-1’le aynıdır.<br />

Ag-3 uçağı tarla denemelerinde kullanılmak üzere<br />

Piper Aircraft Şirketi tarafından alınmıştır.<br />

Tasarımcılar Ag-3’te çok küçük değişimler yaparak<br />

uçağa Piper Cub modeli adını vermişlerdir. Bu, tarım<br />

uçakları ailesinin temel dizayn düşüncesidir. Daha<br />

sonra ABD’de Cessna Ag Husky, Ayres Thrush,<br />

Brezilya’da Embraer, Ipanema, Polonya’da PZL<br />

Dromader gibi tasarımlar ortaya çıkmıştır [1].<br />

III.TARIMSAL HAVACILIK ALANINDA<br />

KULLANILAN UÇAK TİPLERİ<br />

Günümüzde dünya genelinde kullanılan tarım<br />

uçakları 4 ana grupta toplanmaktadır[1]. Bunlar;<br />

Grup 1 : eski askeri uçaklar,<br />

Grup 2 : eski sivil uçaklar,<br />

Grup 3 : özel tarım uçakları ve<br />

Grup 4 : helikopterler’dir.<br />

Grup 1<br />

Bu grup, güçlü bir motorla donatılan Amerikan<br />

Boeing Stearman eğitim uçağına benzer eski askeri<br />

uçaklardan oluşmaktadır. Bu uçaklar, özellikle<br />

uygulanan materyallerin dağıtılması konusunda<br />

yetersiz kalmışlardır. Ayrıca, bu gruptaki uçaklar<br />

yedek parçalarının azlığı ve bakım-onarımının<br />

pahalılığı nedeniyle yavaş yavaş yok olmaktadır.<br />

Grup 2<br />

Douglas DC-6 gibi eski sivil uçaklar, orman ve çayırmeralarda<br />

zararlı kontrolü amacıyla kullanılmıştır.<br />

Son yıllarda su yüzeyine yağ tabakası (oil-slick)<br />

uygulamalarında kullanılmaktadır. Antonov AN-2M,<br />

DHC Beaver, Pilatus Turbo Porter ve Piper Aztec bu<br />

uçak grubuna örneklerdir. Bu gruptaki uçakların daha<br />

uzun süre kullanılabilirliği muhtemeldir. Çünkü,<br />

ekonomik ömürleri sonlanmış olsa bile küçük yolcu<br />

uçakları olarak da kullanılmaktadır. Ayrıca bu<br />

uçakların; küçük kargo taşımacılığında, gözlem ve<br />

surveylerde kullanım avantajları bulunmaktadır. DC-6<br />

gibi uçaklar güçlü yapıları sayesinde ekonomik<br />

ömürleri dolsa bile uzun yıllar kullanılabilir<br />

niteliktedir. Buna karşın, bakım-onarım maliyeti,<br />

yedek parça temini, pilot ve mürettebat eğitimi bu<br />

uçakların ekonomikliğini azaltmaktadır.<br />

Grup 3<br />

Bu gruptaki uçaklar, özel tarım uçaklarıdır. Cessna Ag<br />

Truck grup 3 uçaklarına bir örnektir. Günümüzde<br />

çoğu uçak turboprop motor ile donanmaktadır. Türbin<br />

motor ve tarım düşüncesi ile birleştirilerek<br />

tasarımlanan uçaklar sınırlı imalatları nedeniyle çok<br />

pahalıdır. Bazı uçak imalatçıları ileri tasarım<br />

çalışmaları nedeniyle bu gibi uçakların üretimini<br />

bırakmışlardır. Ancak bu grup uçaklar türbin motorlar<br />

daha ucuz olduğunda şüphesiz gelişecektir.<br />

Grup 4<br />

Eğitimli pilotlar ve eski askeri modellerin<br />

kullanılabilirliği nedeniyle helikopter kullanımının<br />

dünya genelinde arttığı görülmektedir. Bunların son<br />

yıllarda özellikle tercih edilmelerinin diğer nedeni<br />

materyal teknolojisindeki gelişme ve popülaritedir. Bu<br />

grubun gelişeceği beklenmektedir. Kamov Ka-26 ve<br />

Hughes 500C bu gruba birer örnektir.<br />

IV. SONUÇ<br />

1950’li yıllarda tarımsal havacılık alanında 5,800 adet<br />

uçak kullanılmakta iken 1990’lı yıllarda bu rakam<br />

34,000 adede yükselmiştir. Uçakla uygulama yapılan<br />

alan; 1950’li yıllarda 26.5 milyon ha iken 1990’lı<br />

yıllarda 370.0 milyon ha olmuştur [5;6]. Bu rakamlar<br />

Tarımsal <strong>Havacılık</strong> alanındaki uygulamaların gün<br />

geçtikçe çeşitlendiğini ve geliştiğini göstermektedir.<br />

Teknolojinin ilerlemesine paralel olarak uçakların<br />

ilaçlamalarda çevre kirliliğini en aza indirgeyecek<br />

güvenli kullanımları da sağlanmaktadır. GPS<br />

kullanımı ile uçuşlarda hata payı ±1 m’ye kadar<br />

inmektedir. Ayrıca otomatik verdi kontrol sistemi<br />

kullanılarak istenilen yere istenilen miktarda ilaç,<br />

gübre vb uygulamalar yapılmaktadır.<br />

Kaynaklar<br />

[1] H.R.Quantick, Aviation in Crop Protection,<br />

Pollution and Insect Control. Collins Inc., London,<br />

428p., 1985.<br />

[2] F.Deligönül, Tarımsal <strong>Havacılık</strong>. Ç.Ü. Ziraat Fak.<br />

Ders Kitabı Yayın No:A-75, Adana, 295 s., 2000.<br />

[3] F.Deligönül, Tarım Uçağı Kullanımı, Bazı Teknik<br />

Özellikleri ve Seçim Kriterleri. 2.Ulusal <strong>Havacılık</strong><br />

<strong>Sempozyum</strong>u, Kayseri, 7s.<br />

[4] F.Deligönül, M.Çavaş, A.M.Bozdoğan, Tarımsal<br />

<strong>Havacılık</strong>ta Uçuş Güvenliği. 2. Uçak <strong>Havacılık</strong> ve<br />

Uzay Mühendisliği Kurultayı, Eskişehir, 2003<br />

[5] R.S.Rowinski, Bio-aeronautics- Challenge for<br />

Developing Countries. Univ.Agr&Tech,Poland,9p.<br />

[6] F.Deligönül, A.M.Bozdoğan, Türkiye’de Tarımsal<br />

<strong>Havacılık</strong>. 1. Uçak <strong>Havacılık</strong> ve Uzay<br />

Mühendisliği Kurultayı, Eskişehir, 2001.<br />

233

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

İNSANSIZ HAVA ARACI SİSTEMLERİNİN DÜNYADAKİ GELİŞİMİ<br />

VE UYGULAMALAR<br />

Mahmut FERİT<br />

Yasin AKYOL<br />

e-posta: mahmut_ferit @hotmail. com<br />

KK Eğitim ve Doktrin Komutanlığı, Kara <strong>Havacılık</strong> Okul Komutanlığı, Ankara<br />

ÖZET<br />

Sahip olduğu kabiliyetlerle İHA, mevcut ve geliştirilen<br />

teknolojilerin entegre edildiği komple bir istihbarat,<br />

taktik hava savunma ve saldırı sistemi olarak<br />

önümüzdeki yüzyılda silâhlı kuvvetler için vazgeçilmez<br />

bir öneme sahip olacaktır. Başta keşif, gözetleme,<br />

hedef tespiti, hasar kıymetlendirmesi ve bilgi toplama<br />

maksatlarına yönelik olarak uçak ve balonların<br />

kullanılmasına başlanmış daha sonra bu sistemlerin<br />

üzerindeki faydalı yükler geliştirilerek bunları<br />

taşıyacak daha modern sistemlerin üretimine<br />

geçilmiştir.<br />

Kullanım amacına uygun olarak çok değişik tipte İHA<br />

üretilmiştir. Elle fırlatılabilen, uçak gibi bir pistten<br />

kalkıp inebilen, helikopter görünümünde ve<br />

kabiliyetinde olan, bir roket gibi rampadan fırlatılan<br />

ve paraşütle hava yastığı üzerine inebilen, tilt-rotor<br />

teknolojisiyle üretilmiş olan ve hatta UFO<br />

görünümünde İHA’lar mevcuttur.<br />

Bu bildiri genel olarak; gelecekte dünya havacılığında<br />

geniş bir şekilde yer alacağı değerlendirilen insansız<br />

hava aracının ne olduğu, tarihsel gelişimi, diğer<br />

ülkelerdeki uygulama ve çalışmalar, TSK’ndeki İHA<br />

uygulamaları ile birlikte gelecekte insansız hava aracı<br />

sistemlerinden beklenen gelişmeler konularında bilgi<br />

vermek üzere hazırlanmıştır..<br />

I. GİRİŞ<br />

Teknolojisi çok hızla gelişen insansız hava araçları;<br />

insanlı uçaklara göre sağlamış oldukları araştırmageliştirme<br />

ve işletme gideri maliyeti, uzun süre<br />

havada kalabilme ve tehlikeli bölgelerde personel<br />

riskini elimine etmesi gibi avantajları ile çok farklı ve<br />

kritik görevlerde önemli bir alternatif olarak<br />

görülmektedir.<br />

Gelecekte çok boyutlu harekat alanında cereyan<br />

edecek olan muharebelerde; başarı sağlanabilmesi için<br />

komutanlar kendi etki ve ilgi alanındaki her türlü<br />

faaliyeti önceden bilme ve taktik resmi istenilen anda<br />

ve doğrulukta görebilme imkanına sahip olmalıdır.<br />

Muharebe alanındaki hareketlilik, etki ve ilgi<br />

alanlarının uzaması ve ateş destek vasıtalarındaki<br />

gelişmeler modern insansız hava araçlarına olan<br />

ihtiyacı arttırmıştır. Bulunduğumuz yüzyıl<br />

savaşlarında düşmanı bulmak, izlemek ve düşman<br />

hareketleri hakkında erken karar vermek zorunlu hale<br />

gelmiştir.<br />

II. İHA NEDİR<br />

İnsansız hava aracı, içinde pilot bulunmayan, sabit<br />

veya mobil (araç üzerinde, insanlı hava araçlarında,<br />

deniz araçlarında) kontrol merkezinden radyo frekans<br />

dalgaları aracılığıyla kontrol edilen, görevin özelliğine<br />

göre takılan veya üzerinde bulunan faydalı yüklerden<br />

alınan bilgi ve görüntüleri gerçek zamanlı olarak<br />

kontrol merkezine iletebilen, tek veya çok kullanımlık<br />

motorlu hava aracıdır [1].<br />

İnsansız hava araçları, genel olarak; keşif, gözetleme<br />

ve istihbarat toplama, hedef tespiti ve teşhisi, hasar<br />

tespiti, hudut güvenliği, mayın tespiti, elektronik harp<br />

platformu, saldırı amaçlı silah platformu, gerçek<br />

zamanlı bilgi aktarımı, bölgesel denetim, uyuşturucu<br />

ve kaçakçılık ile mücadele ve sivil amaçlı olarak<br />

kullanılmaktadır. Diğer görev alanları aşağıdaki gibi<br />

sıralanabilir :<br />

(I) Cephe gerisi güvenliği,<br />

(II) Haberleşme rölesi,<br />

(III) Elektronik harp ve mayın tespiti,<br />

(IV) Sabit ve hareketli hedeflere doğrudan saldırı,<br />

(V) Konvoy hareketlerini kontrol etmek,<br />

(VI) Meteorolojik araştırma,<br />

(VII) Helikopter rotalarının tayini, indirme<br />

bölgelerinin keşif ve gözetleme faaliyetleri,<br />

(VIII) Kimyasal, biyolojik ve nükleer kirlenme tespiti<br />

ve arama, kurtarma ve sivil güvenlik,<br />

(IX) Yangın tespit ve izleme,<br />

(X) Bilimsel araştırmalar,<br />

(XI) Havadan trafik kontrolü, yakın hava desteği,<br />

(XII) Sahte hedef oluşturmak olarak sıralanabilir [2].<br />

İnsansız hava araçlarına yönelik artan ilgi, çok çeşitli<br />

hava araçlarının geliştirilmesine ve test edilmesine yol<br />

açmıştır; insansız hava araçları artık insanlı hava<br />

araçlarından daha fazla çeşide sahiptir. Buna paralel<br />

olarak, İHA sınıflandırmasına ilişkin birçok farklı<br />

kriter öne sürülmüş ancak henüz bir fikir birliğine<br />

varılamamıştır. Bu kapsamda insansız hava aracı<br />

çeşitlerini;<br />

(I) Genel Sınıflandırma,<br />

(II) Kumanda Özelliklerine Göre Sınıflandırma,<br />

(III) Askeri Sınıflandırma,<br />

234

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

şeklinde incelememiz daha uygun olacaktır [3].<br />

A. Genel Sınıflandırma :<br />

a. Pistten Kalkıp, Piste İnen Hava Araçları : Bu<br />

hava araçları insanlı uçaklarda olduğu gibi iniş<br />

takımlarına sahiptir. İniş ve kalkışı riskli olarak<br />

görüldüğünden bir pilotun uzaktan kontrolü ile<br />

gerçekleştirilmektedir. Ayrıca tümü ile otomatik<br />

kalkış-iniş yapabilen sistemler de geliştirilmektedir.<br />

Şekil 3. Dikey Kalkışlı İHA.<br />

sahip olan bu sistemler; elektrik motoru ile hareket<br />

ettirilir ve sessiz çalışırlar.<br />

Şekil 1. Pist kullanan İHA.<br />

b. Rampadan Fırlatılan ve Paraşütle İnen Hava<br />

Araçları : Özellikle pist gereksinimi ve buna bağlı<br />

olarak iniş takımlarının kullanımını ortadan kaldıran<br />

bu tip hava araçları, yerden bir rampada fırlatılarak<br />

veya bir uçağın gövdesinden bırakılarak, önceden<br />

programlanıp hafızasına yüklenen rotada göreve<br />

yönlendirilmekte, manuel olarak komuta edilebilmekte<br />

ve görev sonunda genellikle paraşütünü açarak gövde<br />

altında açılan hava yastığı üzerine yumuşak iniş<br />

yapabilmektedir.<br />

B. Kumanda Özelliklerine Göre Sınıflandırma:<br />

a. İnsanla Yönetilen Hava Araçları : Hava aracının<br />

göreve hazırlanması, kalkması, görev yerine ulaşması,<br />

verilen görevi yerine getirmesi ve üsse dönüp inmesi<br />

safhalarında insan tarafından yönetilmesidir.<br />

b. Otonom Hava Araçları : Bu kullanımda, görev ve<br />

acil durum bilgileri uçuş öncesinde hava aracı<br />

üzerindeki bilgisayarlara yüklenmekte ve görev tümü<br />

ile otomatik olarak yerine getirilmektedir. Kalkış ve<br />

iniş fazları operatör kontrolünde gerçekleştirilmekte<br />

olup, son yıllarda insanı tümü ile devre dışı bırakan<br />

otomatik kalkış/iniş sistemleri de kullanılabilir hâle<br />

gelmiştir.<br />

C. Askeri Sınıflandırma :<br />

HAVA<br />

KUVVETLERİ<br />

Tablo 1. Askeri Sınıflandırma<br />

KARA<br />

KUVVETLERİ<br />

DENİZ<br />

KUVVETLERİ<br />

<strong>Yüksek</strong> irtifa<br />

ve uzun<br />

menzilli<br />

(Stratejik)<br />

Taktik<br />

Taktik ve<br />

dikine<br />

iniş/kalkış<br />

yapabilen<br />

sistemler.<br />

Şekil 2. Lançerden Fırlatılan İHA.<br />

c. Dikine Kalkış İniş Yapan Hava Araçları : Bu hava<br />

araçları özellikle deniz platformlarından kullanılmak<br />

üzere geliştirilmiş, helikopter tarzında araçlardır. Pist<br />

gereksinimi olmadığı ve hiçbir arazi kısıtlaması<br />

gerektirmediği için kara birliklerinde taktik kullanım<br />

için de oldukça uygundur.<br />

d. Balon ve Zeplin Tipinde Olanlar : Başta sınır<br />

güvenliği ve iç güvenlik harekâtı olmak üzere askerî<br />

ve sivil tüm görevlere uyarlanabilmektedir. Uzaktan<br />

komutalı, otonom ve yere sabitlenerek kullanılan<br />

tipleri bulunmaktadır. Diğer sistemlere kıyasla daha<br />

maliyet etkin, sessiz ve sabit bir hava plâtformuna<br />

<strong>Yüksek</strong> irtifa ve uzun menzilli (stratejik) İHA<br />

sistemlerinin Hava Kuvvetleri, alçak irtifa ve orta<br />

menzile kadar olan sistemlerin (taktik) Kara<br />

Kuvvetleri, dikine kalkış/iniş yapabilen (taktik)<br />

sistemlerin Deniz Kuvvetleri tarafından kullanılması<br />

öngörülmüştür.<br />

İHA'ların kullanım seviyeleri dört farklı kategoride<br />

olacak şekilde sınıflandırılabilir.<br />

Tablo 2. KKK İHA Sınıflandırması<br />

KATEGORİ<br />

MENZİL<br />

Mikro (Çok Yakın Menzil) 0 – 500 m.<br />

Mini (Yakın Menzil)<br />

Taktik (Kısa-Orta Menzil)<br />

Stratejik (Uzun Menzil)<br />

0 – 20 km.<br />

0 – 200 km.<br />

0 – 200 km.(+)<br />

235

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Mikro İHA : Uzunluğu 15 cm’den küçük, toplam<br />

ağırlığı 150 gr.’dan az, hızı saatte 20-40 mil ve<br />

havada kalma süresi 20-60 dk. olan sistemlere Mikro<br />

İHA sistemleri denilmektedir.<br />

Mini İHA : Ortalama olarak uzunluğu 200 cm.’nin<br />

altında, maksimum ağırlığı 5 kg.’dan az, hızı 40-90<br />

km./s. ve havada kalma süresi 2 saatten az olan<br />

sistemler Mini İHA kapsamına girmektedir.<br />

Taktik İHA : İnsansız uçakların araç sayısı<br />

bakımından en önemli sınıfını oluşturmaktadır.<br />

Faydalı yük taşıma kapasiteleri nedeniyle genellikle<br />

bir pist yada rampaya ihtiyaç duymaktadır. Ortalama<br />

olarak havada kalma süresi 6–10 saat, uçuş irtifası<br />

15000 feet, ve gerçek zamanlı görüntü aktarma<br />

menzili 100-200 km.’dir.<br />

Stratejik İHA : Menzilleri, havada kalış süreleri ve<br />

yüksek irtifalarda hareket etme imkân ve kabiliyetleri<br />

nedeniyle taktik İHA'lara nazaran daha üstün olan<br />

sistemlerdir ve elektronik harp, röle ve taarruz vasıtası<br />

olarak kullanılabilirler. Görüntü aktarma menzilleri<br />

200 km.’nin üzerindedir.[3].<br />

III. İHA’NIN TARİHSEL GELİŞİMİ<br />

Keşif, gözetleme, hedef tespiti ve istihbarat toplamak<br />

amacıyla hava araçlarının kullanılması, uçak ve<br />

balonun keşfedilmesi ile başlamıştır. İnsansız hava<br />

araçlarının kullanılmasından önce keşif, gözetleme ve<br />

istihbarat toplama amacıyla özel olarak insanlı zeplin,<br />

uçak, helikopterler kullanılmıştır. İnsanlı sistemlerin<br />

düşman ateşi ile vurulma ihtimallerinin yüksek olması,<br />

pahalı uçak ve helikopterler ile kullanıcı personelin<br />

kaybı halinde telafisinin zor oluşu; keşif ve hedef<br />

tespit sistemlerinde pilotsuz/insansız uçak<br />

kullanılması fikrini geliştirmiştir. İnsansız hava<br />

araçlarının tarihsel gelişimini üç ana başlıkta toplamak<br />

mümkündür:<br />

(I) Dronlar<br />

(II) Uzaktan Komutalı Uçaklar<br />

(III) İnsansız Hava Araçları<br />

İnsansız hava araçları ilk olarak eğitim amaçlı hava<br />

hedefleri olarak kullanılmıştır. Oldukça sınırlı<br />

yeteneklere sahip olan dronların ilk kullanımı 1nci<br />

Dünya Savaşına kadar uzanmaktadır. Genellikle bir<br />

insanlı uçaktan atılan hava dronu ve uçan bombalar<br />

olarak kullanılan bu ilkel araçların başarısız olduğu<br />

bilinmektedir. 2nci Dünya savaşının sonuna doğru<br />

Almanlar, müttefik devletlerin özellikle deniz<br />

kuvvetlerine karşı Dornier 217 uçaklarından bırakılan,<br />

radyo kontrollü bombalarla büyük başarılar elde<br />

etmişlerdir. Savaş sonrasında dronlar, çoğunlukla<br />

uçaksavar sistemlerinin operatör eğitiminde hava<br />

hedefi olarak kullanılmıştır. ABD, 1970’li yılların<br />

başında “Buffalo Hunter” isimli İHA’nı yoğun bir<br />

şekilde özellikle fotoğraf çekimi için kullanmıştır [2].<br />

Ancak insansız hava aracı sisteminin harp sahasında,<br />

diğer muharebe unsurları ile birlikte etkin kullanımına<br />

ilk örnek 1982 yılındaki Bekaa vadisinde İsrail’in<br />

Suriye hava savunma sistemlerine yaptığı saldırılardır.<br />

236<br />

Toplam 19 adet olan hava savunma bataryasından<br />

17’sinin yok edildiği bu saldırıda insansız hava aracı<br />

sistemleri keşif, gözetleme, hedef tespiti, elektronik<br />

aldatma ve karıştırma, saldırı sonrası hasar tespit<br />

amaçlı olarak etkin bir şekilde kullanılmıştır. Yakın<br />

zamanda da Körfez savaşı, Bosna, Kosova, Afganistan<br />

ve Irak harekatlarında oldukça tehlikeli bölgelerde bu<br />

sistemlerden etkin bir şekilde yararlanılmıştır.<br />

Günümüzde elektronik, elektro optik, elektro<br />

mekanik, ve bilgisayar yazılım teknolojilerindeki<br />

gelişmeler ile insansız hava aracı sistemleri<br />

kabiliyetlerinde büyük aşamalar kaydedilerek insansız<br />

hava araçlarına; otonom kullanım ile önceden<br />

planlanan bir rotada uçabilecek, taşıdığı faydalı yük<br />

ile gece/gündüz kamera görüntüsünü gerçek zamanlı<br />

olarak üsse aktarabilecek ve üsse kendiliğinden geri<br />

dönebilecek kabiliyetler kazandırılmıştır. Gelişmiş<br />

sistemler, lazer güdümlü silah sistemleri yüklenerek<br />

tespit edilen hedefin imha edilmesi amacıyla da<br />

kullanılabilmektedir [1].<br />

IV. İNSANSIZ HAVA ARACI SİSTEMLERİNİN<br />

ANA UNSURLARI<br />

İHA sistemlerinde temel unsurlar; komuta, kontrol ve<br />

görev planlamasının yapıldığı, istihbarat ve hedef<br />

analizlerinin gerçekleştirildiği ve operatör<br />

fonksiyonlarının yerine getirildiği kontrol istasyonu,<br />

temel yapısal özellikleriyle hava aracı, kontrol<br />

istasyonu ile hava aracı arasındaki datalink sistemi,<br />

görevin gereklerini yerine getirecek, değişik<br />

özellikteki faydalı yükler (sensörler, silah sistemleri<br />

vb.) ve bakım ve onarım için gerekli destek sistemidir.<br />

Uydu, hava trafik kontrol üniteleri, ilgili taktik<br />

birlikler ile iletişim imkanları da planlanması gereken<br />

önemli hususlardır [4].<br />

Şekil 4. İHA Sistemi Unsurları<br />

A. Kontrol İstasyonu: Bir veya birden fazla şeltır<br />

içine yerleştirilen İHA sisteminin kontrol merkezi<br />

olarak görev yapan yer kontrol istasyonunun (YKİ)<br />

temel görevleri aşağıdadır:<br />

a. Hava aracının kalkış, uçuş ve inişinin kontrolü ile<br />

görevin plânlamasını yapmak,<br />

b. Hava aracı üzerindeki faydalı yüklerden gelen<br />

video ve telemetri verilerinin alınması, işlenmesi ve<br />

görüntülenmesini sağlamak,<br />

c. Sistemden faydalanan birimler arasında<br />

entegrasyonu sağlamaktır.

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

B. Hava Aracı : Sistemi belirleyen en önemli<br />

parametreler; kalkış/iniş mesafesi, faydalı yük taşıma<br />

kapasitesi, havada kalış süresi, azami irtifa, hız ve<br />

menzil gereksinimleridir. Hava aracı, faydalı yükler<br />

için bir platform konumundadır.<br />

C. Faydalı yük (Payload) : Hava araçlarına, göreve<br />

yönelik olarak seçilen ve haricen takılan birimlerdir.<br />

Gelişen teknoloji ile birlikte takılabilecek faydalı yükler<br />

sürekli gelişme içerisindedir. Günümüzde genel<br />

anlamda geliştirilmiş faydalı yükler (payload) aşağıdaki<br />

gibi sıralanabilir :<br />

(1) Elektro-Optik (EO) ve İnfrared (IR) Sensörler,<br />

(2) Yapay Açıklıklı Radar (SAR) ve Hareketli Hedef<br />

Belirleyici (MTI),<br />

(3) Elektronik İstihbarat (ELINT) Sensörleri,<br />

(4) Muhabere İstihbaratı (COMMINT) Sensörleri,<br />

(5) Lazer Mesafe Bulucu/Hedef Belirleyici,<br />

(6) Atmosferik Araştırma Sensörü,<br />

(7) Röle Cihazı,<br />

(8) Kimyasal nükleer kirlenmeleri algılayan<br />

faydalı yükler,<br />

(9) Elektronik Karıştırıcı (Jamming) Sensör. [1].<br />

D. Yer destek teçhizatı (YDT) : Uçağın bakım, uçuş<br />

hazırlıkları ve testlerin yapılması, yer emniyeti için<br />

gerekli olan cihaz, malzeme, alet ve avadanlıklardan<br />

oluşur.<br />

E. Data Link : Hava aracı ve faydalı yük için<br />

yaşamsal bir önem taşımaktadır. Data link, hava veri<br />

terminali ve yer veri terminali olmak üzere iki ana alt<br />

sisteme ayrılmakta, radyo frekans almaç ve<br />

göndermeç, modem ve antenlerden oluşmaktadır.<br />

a. Yerden hava aracına link (uplink) kurmak,<br />

b. Biri hava aracı diğeri faydalı yük verilerinin<br />

aktarıldığı iki kanallı havadan yere link<br />

(downlink)kurmak,<br />

c. Görüş hattı dışındaki uçuşlarda röle olarak<br />

çalışan hava aracı üzerinden görev aracını ve<br />

üzerindeki faydalı yükü kontrol etmek, bu hava aracı<br />

üzerinden gelen durum ve faydalı yük bilgilerini<br />

kontrol istasyonuna aktarmak,<br />

ç. Seyrüsefer ve hedef belirleme işlemlerine<br />

yardımcı olmak, data link sisteminin temel işlevleri<br />

arasında yer almaktadır.<br />

Kontrol istasyonu ile hava aracı arasında link tesisi<br />

direk görüş hattı sağlayarak (Line Of Sight), uydu<br />

vasıtasıyla veya fiber optik bağlantılarla mümkün<br />

olabilmektedir [2].<br />

V. ÇEVRE KUŞAK ÜLKELERDEKİ İHA<br />

UYGULAMALARI<br />

Dünya havacılığında, büyük bir hızla gelişen ve yerini<br />

arayan insansız hava araçlarının özellikle son<br />

zamanlarda meydana gelen Körfez Harekatı, Bosna,<br />

Kosova, Afganistan ve Irak operasyonlarında<br />

görevlerini başarı ile yerine getirmesi, bütün dünya<br />

ülkelerinin İHA sistemlerine olan ilgisini arttırmıştır.<br />

İnsansız hava araçlarının gerginlik ve savaş<br />

ortamlarında etkin olarak kullanılması, çevremizde<br />

237<br />

bulunan ülkelerinde aşağıda açıklanan sistemlere<br />

yönelmesine sebep olmuştur.<br />

A. Yunanistan :<br />

(a) PEGASUS : Yunanistan kendi imkan ve<br />

kabiliyeti ile üretmiştir. En fazla 10.000 feet irtifaya<br />

çıkabilmekte, 6 saat havada kalabilmekte ve 200 km<br />

harekat yarıçapına sahiptir. 30 kg. faydalı yük<br />

taşıyabilmektedir.<br />

(b) SPERWER : Fransa’dan tedarik edileceği<br />

öğrenilen bu sistemin kalkışı bir rampadan fırlatma<br />

suretiyle sağlanırken, inişi paraşütledir. İrtifası 15000<br />

feet, havada kalma süresi 8 saat, görev yarıçapı 150<br />

km.dir [5].<br />

B. Rusya Federasyonu :<br />

(a) DR-3 : Treylere monteli lançerden fırlatılır,<br />

inişi paraşütledir. Menzil 360 km, faydalı yük<br />

kapasitesi 130 kg.dır.<br />

(b) DR-X-4 : Menzili 300 km.dir.<br />

(c) DR-5 : Menzili 800 km.dir.<br />

(ç) SHMEL : Gece ve gündüz kullanılır,<br />

tekerlekli araçtan fırlatılır. Uçuş süresi 2 saattir.<br />

(d) R-90 : Uçak konteynerinden atılır. Uçuş<br />

süresi 36 dakikadır.<br />

(e) KA-37 : 300-9000 feet irtifalarda görev<br />

yapmaktadır. Uçuş süresi 45 dakikadır.<br />

(f) KA-137 : Halen geliştirilmektedir. Uçuş<br />

süresi 4 saattir.<br />

C. İran :<br />

(a) ABABİL II : 30 km menzilli, 83 kg. faydalı<br />

yük taşıyabilen, 367 knot sürate sahip bir İHA’dır.<br />

(b) Ayrıca İran, kendi imkanları ile turbo motorlu<br />

İHA üretim çalışmaları yapmaktadır.<br />

D. Suriye :<br />

DR-3 : Treylere monteli lançerden fırlatılabilen ve<br />

paraşütle indirilen, 360 km menzilli, 130 kg. faydalı<br />

yük taşıma kapasiteli bir sistemdir. [3].<br />

VI. TSK’DA İHA KULLANIMI<br />

Türk Silahlı Kuvvetleri; her gün yeni bir gelişmenin<br />

kaydedildiği insansız hava aracı sistemini, 1995<br />

yılında ABD’den tedarik ederek Kara Kuvvetleri<br />

Komutanlığı bünyesinde kullanmaya başlamıştır.<br />

ABD yapımı Gnat-750 İHA sistemi taktik İHA<br />

kategorisinde yer almakta olup iniş ve kalkış için piste<br />

ihtiyaç duymaktadır. 200 km.den gerçek zamanlı<br />

görüntü aktarabilen sistem, keşif, gözetleme ve<br />

istihbarat amacıyla kullanılmaktadır. Görüş hattı<br />

esasına göre çalışan İHA’nın kontrolü uçuş esnasında<br />

arazide bulunan bir diğer kontrol istasyonuna<br />

devredilerek veri aktarma menzili uzatılabilmektedir.<br />

İrtibat kesildiğinde önceden yüklenen program<br />

doğrultusunda kendiliğinden üsse dönebilmekte ve<br />

uçuş süresi boyunca elde edilen bütün veriler<br />

kaydedilebilmektedir. Gündüz ve gece farklı kamera<br />

sistemleri kullanılarak hedef tespit kabiliyetine sahip<br />

olup 24 saat kesintisiz uçuş yapılabilmektedir. Elde<br />

edilen görüntü ve bilgiler görüntü kıymetlendirme<br />

uzmanları tarafından değerlendirilmekte, ilgililere

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

anında emniyetli devreler üzerinden bilgi<br />

verilmektedir. Alındığı günden itibaren kazanılan bilgi<br />

ve tecrübeler ışığında sistemin ihtiyaç duyduğu teknik<br />

personelin eğitimleri halen Kara Kuvvetleri<br />

Komutanlığı tarafından verilmektedir. KKK.lığı,<br />

Hv.KK.lığı ve Dz.KK.lığı için İHA tedarik çalışmaları<br />

Savunma Sanayi Müsteşarlığı’nca yürütülmektedir.<br />

VII. GELECEKTE İHA SİSTEMLERİNDEN<br />

BEKLENEN GELİŞMELER<br />

Günümüzde sürekli olarak gelişmekte olan İHA<br />

sistemleri, halen keşif, gözetleme, hedef tespiti ve<br />

istihbarat maksatlı olarak yoğun bir şekilde<br />

kullanılmaktadır. Çalışmalar, insansız uzay araçları,<br />

insansız savaş hava araçları, mini ve mikro İHA'lar, ve<br />

bu araçlarda kullanılabilecek faydalı yüklerin üretimi,<br />

geliştirilmesi ve boyutlarının küçültülmesi alanlarında<br />

yoğun olarak devam etmektedir. Yakın gelecekte<br />

gelişmiş ülkelerin silahlı kuvvetlerinin (özellikle hava<br />

kuvvetlerinin) önemli bir kısmının insansız hava<br />

araçlarından oluşacağı değerlendirilmektedir.<br />

İHA-İnsanlı uçak veri hattı, muharebe alanı için<br />

tasarlanmış en etkili kullanım tarzını ortaya<br />

koymaktadır Yapılan çalışmalar neticesinde uçuş<br />

halindeki bir UH-60 BLACK HAWK helikopterinden,<br />

havadaki İHA kontrol edilebilmiş ve İHA<br />

sensörlerinden gelen bilgiler alınabilmiştir. Afganistan<br />

harekatı esnasında İHA’lar, yalnızca yerde konuşlu<br />

noktalara değil, AC-130 SPECTRE uçağına da<br />

doğrudan video beslemesi yapabilmiştir. İsrailliler ise<br />

İHA’ların müşterek harekatta etkili kullanımı ve diğer<br />

hava araçlarıyla koordinasyonu için teknik ve usuller<br />

geliştirmektedir [2].<br />

Rusya ve Çin’in ayrı ayrı başladıkları modern İHA<br />

tasarımında düşük maliyet ve yüksek beka kabiliyeti<br />

ön planda tutulmaktadır. Diğer gelişmiş ülkeler,<br />

örneğin İngiltere ve Fransa geleceğin bombardıman<br />

güçlerini İHA’lardan oluşturmayı planlamaktadır.<br />

Bazı gelişmiş ülkeler ise İHA ve pilotlu uçakların<br />

karışımından oluşan kuvvetleri kullanmayı<br />

hedeflemektedir [6].<br />

Günümüzde kullanılan İHA sistemlerinin gelişmesine<br />

yönelik sorunlardan ilki, havada kalma süresidir.<br />

İHA’lar, tanım gereği çok fazla endişe duyulmadan<br />

tehlikenin içine gönderilmek üzere tasarlanmıştır,<br />

ancak çok sayıda İHA, düşman faaliyetinin dışındaki<br />

sebepler yüzünden kaybedilmektedir. Kullanılabilirliği<br />

ve hazırlık durumunu da etkileyen hızlandırılmış<br />

tedarikler, bu kayıpların yaşanmasına katkıda bulunan<br />

olumsuz bir faktör olarak görülmektedir; motorlar da<br />

küçük bir pazara yönelik olarak düşük oranlarda<br />

üretildiklerinden kazaların temel nedeni olarak ortaya<br />

çıkmaktadır.<br />

Üstesinden gelinmesi gereken bir diğer temel konu da,<br />

sivil hava sahasında İHA kullanımıyla ilgilidir. <strong>Sivil</strong><br />

havacılık makamlarının, bu unsurların ticari hava<br />

sahasında güvenli bir şekilde faaliyette<br />

bulunabileceğine ikna edilmeleri gerekir.<br />

Kullanıcıların da, İHA sistemlerinin uygun güvenirlik<br />

düzeyine sahip olduğunu gösterebilmesi<br />

gerekmektedir. Eğer İHA sistemlerinin sivil havacılık<br />

güvenlik ihtiyaçlarını tam olarak karşılaması<br />

isteniyorsa, motorla birlikte tüm kontrol özelliklerinin<br />

de iyileştirilmesi gerekmektedir. Bununla birlikte,<br />

İHA sistemlerini sürekli olarak geliştirme eğilimi,<br />

fiyatların hızla artmasına neden olmaktadır [7].<br />

Teknolojideki gelişmeler ve faydalı yüklerin<br />

küçülmesi, operasyonel planlama seçeneklerinde<br />

İHA’lara büyük avantajlar sağlamaktadır. Gelecekte<br />

İHA’lar bir ülkeden gönderilip başka bir ülkede,<br />

yerleştirildikleri yörünge üzerinde uzun süre fark<br />

edilmeden kalabileceklerdir. Bu süre içerisinde<br />

gözetleme, kayıt ve teşhis yapılabilecek, potansiyel<br />

hedefler takip edilecektir. Aynı İHA’lar silah<br />

sistemleri ile teçhiz edildiği takdirde, karşı tarafın<br />

problemleri de o oranda artacaktır. Gelecek nesil<br />

insansız hava platformlarının bir kısmının at-unut<br />

silahlarını taşıyacak kapasite ve kabiliyette; bir<br />

kısmının ise diğer hava platformlarından kontrol<br />

edilecek şekilde dizayn edilmesi beklenmektedir.<br />

Geleceğin İHA sistemlerinde, hava araçlarının<br />

görevde iken dikkat çekmemesi, sessiz olması,<br />

gövdesinin bütün yapıda olması, radar yansımalarını<br />

asgariye indirmesi, oldukça çevik ve esnek olması,<br />

mikrodalga ve lazer ışını ile çalışabilen silahlara sahip<br />

olması gibi özellikler aranacaktır. Aynı zamanda<br />

hipersonik hızlarda (12-15 Mach) ve çok yüksek<br />

irtifalarda. görev yapabilmesi de planlanmaktadır.<br />

İnsansız keşif hava araçlarına, keşif sistemlerinde<br />

yapılacak en kapsamlı gelişmeler monte<br />

edilebilecektir. İnsansız savaş hava araçlarındaki<br />

(UCAV) gelişmelere ek olarak, faydalı yükler de daha<br />

kabiliyetli ve uzun menzilli sensörlere sahip<br />

olacaklardır [8] [3].<br />

2010 yılı ve sonrasında insansız hava araçlarının,<br />

İnsansız Keşif (URAV) ve Savaş (UCAV) Hava<br />

Araçları olmak üzere iki kategoriye ayrılması<br />

beklenmektedir. Sınıflandırmalarda tasarımdan ziyade<br />

görevlendirmeler ön planda olacaktır. Taarruzi amaçlı<br />

İHA’lar, hava-hava muharebesinde de etkili olarak<br />

kullanılabilecektir. Bu yaklaşımın pilotlu uçaklara<br />

nazaran avantajlı yanı, İHA’ların daha küçük yapıda<br />

dizayn edilebilmesi ve daha fazla “G” kuvvetine<br />

maruz kalabilme kabiliyetidir. Bu avantajlar<br />

sayesinde, İHA’ların gelecekte daha fazla manevra<br />

kabiliyeti olacağı da değerlendirilmektedir. Aynı<br />

zamanda bu kabiliyetlerle unsurların füzelerden<br />

kaçma ihtimalleri ve beka kabiliyetleri daha fazla<br />

olacaktır.<br />

Geleceğin İHA konseptleri;<br />

İnsanlı uçakların esnekliğine kavuşmak,<br />

Tehditleri azaltmak,<br />

Menzili artırmak,<br />

Komuta ve kontrolü desteklemek,<br />

238

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Görev başarma ihtimalini artırmak yönünde<br />

şekillenecektir [9].<br />

VIII. SONUÇ<br />

Günümüzde, başta silah ve diğer sistemlerin<br />

boyutlarının küçülmesini sağlayan teknolojilerin<br />

gelişmesi (mikro mekanik teknolojiler), görünmezlik<br />

teknolojileri, iletişim ve veri aktarım teknolojileri,<br />

robotik teknolojilerin gelişmesi ile birlikte insansız<br />

platformların muharebe alanında kullanılmaya<br />

başlaması yaygınlaşmış, başta İHA'lar olmak üzere<br />

birçok sistem gelişmiş dünya ordularının envanterinde<br />

yer almaya başlamıştır. Günümüz muharebelerinin<br />

yoğun medya etkisi altında cereyan etmesi sonucunda<br />

özellikle kamuoyları dikkatlerini insan kayıpları<br />

üzerinde yoğunlaştırarak askerî ve sivil otoriteler<br />

üzerinde baskılarını yoğunlaştırmaya başlamıştır.<br />

İnsansız sistemler insan kayıplarını ve emek yoğun<br />

faaliyetleri minimuma indirmek, daha kısa sürede<br />

doğruluğu artırılmış ve daha etkin faaliyet<br />

yürütülmesine olanak sağlamak üzere sürekli gelişim<br />

içindedir.<br />

21nci yüzyılda silahlı kuvvetlerin etkinliği; bilginin ne<br />

kadar işlendiği, iletildiği, korunduğu, yönetildiği ve<br />

harekata dönüştürüldüğü ile ölçülecektir. Çünkü üstün<br />

bilgi; hızlı, güvenli ve etkili bir karar vermeyi<br />

sağlayacaktır.<br />

Ülkemizde var olan akademik ve teknolojik bilgi<br />

birikiminin, yurt içinde yerli üretimi mümkün kılacak<br />

şekilde odaklanması, geleceğin havacılığında söz<br />

sahibi olabilmemiz açısından hayati önem<br />

taşımaktadır.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] İHA Sistemine Giriş ve Pilot Ders Kitabı,<br />

Kr.Hvcl.Okl.Yay., Ankara, 2001.<br />

[2] S. Köker, İnsansız Hava Aracı, EDOK Yayınları,<br />

Ankara, 2000.<br />

[3] İnsansız Hava Aracı Teknik ve Kullanma<br />

Konsepti, EDOK Ks: 461-3, Ankara, 2003.<br />

[4] Development and Operation of UAVs for Military<br />

and Civil Applications, NATO RTO Yayınları,<br />

Kanada, 2000.<br />

[5] Shephard’s Unmanned Vehicles Handbook,<br />

İngiltere, 2002.<br />

[6] www.sagem.com internet sitesi<br />

[7] İHA Operasyonları, Özellikleri, Bakım ve İnsan<br />

Kaynakları Eğitimi Dokümanı, Avrupa <strong>Havacılık</strong><br />

Koordinasyon Merkezi Yay., Belçika, 2002.<br />

[8] TSK İnsansız Hava Aracı Genel Konsepti, MKS<br />

: 39-1(A), Ankara, 2000.<br />

[9] www.uavforum.com internet sitesi<br />

[10] KOCABAŞ S.,İnsansız Hava Araçlarının Rota<br />

Planlaması için Bir Karar Destek Sistemi,<br />

Yayımlanmamış <strong>Yüksek</strong> Lisans Tezi, Ankara,<br />

2003.<br />

[11] Unmanned Aerial Vehicles, FM 34-25-2, ABD,<br />

1996.<br />

239

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

ATA-5 PROJESİ KAPSAMINDA BİR ADET İNSANSIZ HAVA<br />

ARACININ TASARIM VE ÜRETİM ÇALIŞMALARI<br />

Mehmet Şerif KAVSAOĞLU<br />

e-posta: kavsaoglu@itu.edu.tr<br />

Günay KAHYAOĞLU<br />

e-posta: gunaykahyaoglu@yahoo.com<br />

İstanbul Teknik <strong>Üniversitesi</strong>, Uçak ve Uzay Bilimleri Fakültesi, Uçak Mühendisliği Bölümü<br />

34469 İstanbul<br />

ÖZET<br />

Bu çalışmada radyo kontollü, insansız bir hava aracı<br />

bir öğrenci takım çalışması yaklaşımı ile tasarlanmış<br />

ve imal edilmiştir. Faydalı yük olarak 4 kg su taşıma<br />

ve bunu havada boşaltabilme kapasitesine sahip olan<br />

uçağın boş ağırlığı 8 kg dolu ağırlığı ise 12 kg’dır.<br />

Uçağın güç sistemi 1.55 beygir gücünde bir elektrik<br />

motoru, 36 adet NiCd pil ve 42 cm çapında bir<br />

pervaneden oluşmaktadır. Tamamına yakını kompozit<br />

malzemeden imal edilen uçağın kanat açıklığı 2 metre<br />

boyu ise 1.65 metredir.<br />

I. GİRİŞ<br />

İnsansız hava araçları (İHA) tasarım, üretim ve<br />

işletme giderleri açısından büyük bir uçaktan çok daha<br />

az masraflıdır. Aviyonik sistemlerdeki gelişmelerin<br />

olanağı ile de hava taşıtında tasarımı kısıtlayıcı etkileri<br />

olan insan faktörünü ortadan kaldırmış oluyoruz. Bu<br />

durum pilotun tamamen ortadan kaldırıldığı şeklinde<br />

algılanmamalıdır. İHA’nın kontrolu uzaktan komuta<br />

sistemiyle pilotun güvenli olduğu bir bölgeden<br />

yapılabilmektedir. İHA’ların tüm bu avantajları göz<br />

önünde bulundurulduğunda havacılık alanındaki<br />

önemlerinin giderek artacağı kanısına ulaşılabilir.<br />

Üniversite eğitim ve öğretiminde mühendislik<br />

becerilerinin artması ve öğrencilerin gerçek<br />

dünyadakine eşdeğer tasarım kabiliyeti kazanmasında<br />

pratik uygulamaların şüphesiz büyük önemi vardır.<br />

ATA-5 Projesi İstanbul Teknik <strong>Üniversitesi</strong>’ni 2004<br />

Cessna/ONR Student Design/Build/Fly [1]<br />

yarışmasında temsil edecek bir İHA tasarım ve üretim<br />

çalışmasıdır. 2004 yılı yarışmasının kuralları 2003<br />

yılında açıklandığından bir sene gibi kısa bir zaman<br />

diliminde tüm faaliyetlerin yapılması gerekti. Ağustos<br />

2003’te yarışma kurallarının açıklanmasıyla birlikte<br />

organizasyon ve planlama çalışmaları yapılıp tasarım<br />

safhalarına geçildi. 01 Aralık 2003’te biten ön tasarım<br />

faaliyetlerinden sonra detaylı tasarım safhasına<br />

gecildi. Üretimle birlikte devam eden detaylı tasarım<br />

19 Mart 2004 tarihinde bitmiştir. Şekil 1. de uçağın üç<br />

boyutlu bir görüntüsü yer almaktadır. Bu yazının<br />

devamında ATA-5 Projesinin kavramsal tasarım, ön<br />

boyutlandırma, detaylı tasarım, üretim ve gelinen<br />

aşamaya kadar olan sonuçları sunulacaktır.<br />

Şekil 1. ATA-5 uçağı.<br />

II. KAVRAMSAL TASARIM<br />

Bu takım çalışmasında tümden gelen ve sonra tekrar<br />

daha iyi bir tüme varan bir yöntemle olaylara<br />

yaklaşılmıştır. İlk önce var olan hava arçlarının<br />

incelenmesi ile çalışmalara başlanıldı. Kavramsal<br />

aşamada tasarlanacak hava aracını ve benzerlerini<br />

daha iyi tanıma, daha sonraki hesaplamalarda<br />

kullanılacak veriyi elde etme ve yorumlayarak genel<br />

kavramların anlaşılması amaçlanmıştır. Tüm<br />

kavramsal çalışmalar bir araya geldiğinde çok fazla<br />

sayıda veri bir araya gelir. Bunlar yorumlanarak<br />

elenmiş ve son tasarıma adım adım yaklaşılmıştır.<br />

Kavramsal sürecin elemelerine yarışma kuralları ve<br />

uçuş şartlarının bir araya gelmesiyle ortaya çıkan<br />

tasarım gerekleri yön verir. Bu gereklerin en<br />

önemlileri şunlardır.<br />

1. Kanatta paralı yük taşınamaz.<br />

2. Tüm motorlar Graupner[2] veya Astro Flight[3]<br />

ailesinin elektrikli motrolarından seçilmelidir.<br />

3. Piller max 5 lb olabilir ve bu piller sadece itki ve<br />

paralı yük sistemini besleyebilir. Servolar ve alıcı<br />

baska bir pil paketi tarafından beslenmelidir.<br />

4. UAV’nin max kalkış ağırlığı 55lb olabilir.<br />

5. Seyahat maksatlı olarak ucak 2-ft genisliginde, 1-ft<br />

yüksekliğinde ve 4-ft uzunluğunda (dahili ölçüler)<br />

240

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

bir kutuya sığacak şekilde modüler olarak imal<br />

edilmelidir.<br />

6. Maximum paralı yük 4 litre sudur ve görev<br />

sırasında boşaltılacaktır.<br />

7. Kalkış mesafesi 150 ft’tir.<br />

8. Max uçuş zamanı 10 dakika ve tahmini uçuş<br />

zamanı 4 dakikadır.<br />

9. V s (tutunma kaybı hızı)=15m/s’dir.<br />

Tüm bu gerekler ve görev profili (Şekil 2.) göz<br />

önünde bulundurularak kullanılabilecek kavramsal<br />

tasarımların sayısı azaltıldı ve en sonunda en uygun<br />

olacağını düşündüğümüz bir taslak seçildi. Bu<br />

aşamada temel geometri değişikenliği durduruldu.<br />

Ortaya çıkan taslak geometri nihai tasarımın şekil<br />

olarak nerdeyse aynısıdır. Bir sonraki adım ön<br />

boyutlandırma safhasıdır.<br />

Şekil 2. Görev profili [1].<br />

III. ÖN BOYUTLANDIRMA<br />

Tasarım gereklerine uygun olarak ATA-5’in boş ve<br />

dolu ağırlık tahminleri yapılmıştır. Raymer’in [4]<br />

önerisiyle (1) nolu eşitlik:<br />

W<br />

0<br />

Wcrew<br />

+ W<br />

payload<br />

= (1)<br />

1−<br />

W<br />

( W W ) − ( W )<br />

f<br />

0<br />

ve Roskam’ın [5] regresyon eğrisi çizme ve<br />

yorumlama yöntemiyle çizilen aşağıdaki grafik<br />

kullanılarak:<br />

ATA-5’in kalkış ağırlığı 31lb ve boş ağırlığı 23lb<br />

olarak tahmin edilmiştir. Burada;<br />

• W f = 0 (elektrikli motor olduğundan yakıt yok)<br />

• W payload = 8lb (su ağırlığı)<br />

• W crew = 5lb (pil ağırlığı) olarak alınmıştır.<br />

• Regresyon eğrisi çizme yöntemi olarak hem<br />

Raymer hem de Roskam yorumlandı.<br />

Yöntemlerin temel farkı ağırlık hesaplamalarında<br />

kullanılan birinci dereceden regresyon eğrilerinin<br />

çizilirken kullanılan verilerin logaritmik olup<br />

olmamasıdır. Bu kategorideki varolan benzer<br />

uçakların verileri incelendiğinde Roskam’ın eğri<br />

uydurma yaklaşımının daha sağlıklı sonuçlar<br />

e<br />

0<br />

logWo<br />

verdiğini gördük; bu yüzden W e /W 0 hesabında<br />

Roskam yaklaşımı kullanıldı.<br />

3<br />

2,5<br />

2<br />

1,5<br />

1<br />

0,5<br />

logWto versus logWo graph<br />

y = 1,0439x + 0,0703<br />

0<br />

0,5 1 1,5 2 2,5<br />

logWe<br />

Şekil 3. Roskam [5] yöntemiyle çizilmiş regresyon<br />

eğrisi.<br />

ATA-5 kanat profilinde dikkat edilen noktalar; bizim<br />

uçuş rejimimize uygun bir Re aralığı için tasarlanmış<br />

olması, Cl max değerinin ve Cl/Cd oranının yüksek<br />

olması, kalınlık oranının yapısal açıdan uygun olması<br />

ve üretilebilecek geometride olmasıdır. Referans<br />

[7]’den seçilen profil DAE21’dir. Anlaşılacağı gibi<br />

kanat için öncelikle aerodinamik etkiler önemliyken<br />

yapısal ve üretilebilirlik değerleri de göz önüne<br />

alınmıştır. Bu profilin tek kısıtlayıcı tarafı laminar<br />

profil olduğundan laminar ayrılmalara olan<br />

yatkınlığıdır. Kanat üretiminin elde yapılmasından<br />

doğan hatalar yüzünden zaten kanat yüzeyini istenilen<br />

pürüzsüzlükte üretilemeyeceği düşünülerek profilin<br />

verim kaybıyla, fakat; tutunma kaybı görünmeden<br />

taşıma sağlayacaktır. Kuyruk profili seçilirken ise<br />

genelde tercih edilen NACA0009 seçildi. Bu profilin<br />

narinliği yüzünden parazit sürüklemesi benzer<br />

simetrik profillere göre daha iyidir.<br />

Kanadın açıklık oranı (AR) geçmiş yılların değerleri<br />

yorumlanarak ve seçilebilecek en yüksek değer tercih<br />

edilerek yapıldı. AR’nin üst limitini temelde yapısal<br />

kısıtlamalar ve yarışmada puan kaybı belirledi. Buna<br />

göre AR değeri 5 alınmıştır. Bununla birlikte kanadın<br />

geometrisini belirleyen diğer değişkenler sivrilme<br />

oranı, kanat ok açısı, burulma, oturma açısı ve düşey<br />

konumudur. Sivrilme oranı eliptik yük dağılımı göz<br />

önünde bulundurularak 0,5 seçilmiştir. Kanat ok açısı<br />

düşük hızlarda fazla indüklemeye neden olmaması<br />

için 0 seçildi. Burulmada kanat ucu kanat köküne göre<br />

3 derecelik daha az bir hücüm açısı değerindedir.<br />

Bunun sebebi kanat uç bölgesinin köke göre daha geç<br />

taşıma kaybına girmesinin istenmesidir. Kanat oturma<br />

açısının belirlenmesinde temel etken düz uçuş<br />

esnasında uçakta istenen taşıma değeridir.<br />

Hesaplamalar sonucu bu açı 4 derece olarak belirlendi.<br />

Kanadın düşey konumu ise yalpa kararlılığı açısından<br />

önemlidir. İniş sırasındaki kaza senaryoları da dikkate<br />

alınarak ATA-5’in kanadı mümkün olan en üst düşey<br />

241

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

konuma yerleştirildi. Bu konum ayrıca gövde içinin<br />

daha etkili kullanılmasına olanak vermiştir.<br />

Kuyruğun AR’si ise uçağın tutunma kaybına uğrasa<br />

bile kuyruk kontrolunu kaybetmeme yaklaşımıyla<br />

kanadın AR’sinden daha düşük bir değer olan 4<br />

alınmıştır. Kuyruk simetrik ve gereksiz zamanlarda<br />

taşıma oluşturması istenmediğinden kanat için seçilen<br />

değişkenlerin bir çoğu kuyrukta uygulanmaz.<br />

Kuyrukta önemli bir değişken kuyruk hücum açısıdır.<br />

Bu açı uçuş testleri ile belirlenir. Amaç; düz uçuşta en<br />

az sürükleme yaratan ve/veya düşük hızlarda yeterli<br />

aerodinamik taşımayı oluşturabilecek açıyı bulmaktır.<br />

Sonraki aşama kanat ve güç yüklemesiyle kanat alanı,<br />

kanat açıklığı ve gerekli gücü hesaplamaktır. Raymer<br />

ve Abbott’un [6] hesaplarını ve kavramsal aşamada<br />

oluşturulan kanat-güç yüklemesi grafiklerini<br />

kullanarak kullanarak kanat alanı 0,8m 2 ve gerekli güç<br />

1,55 beygir gücü olarak bulundu. Bu gerekli güçteki<br />

motor ve önerilen pervane, yarışma kısıtları da göz<br />

önüne alınarak seçildi. Buna göre ATA-5 ASTRO<br />

FLIGHT Direct Drive90 motoru 36 adet NiCd pil ve<br />

16x10 ebatındaki pervane ile itkilendirilecektir.<br />

Gövde boyu seçiminde Raymer’den yararlanmakla<br />

birlikte daha ziyade istatistiki bilgilerden kendi<br />

formüllerimizi oluşturduk. Su tankını ve diğer dahili<br />

elemanları çevreleyecek ve aerodinamik olarak<br />

verimli olmakla birlikte ıslak alanı fazla arttırmayacak<br />

biçimde ve boyutta bir gövde tasarımı öngörülmüştür.<br />

Yapısal gerilmeler de düşünülerek gövde üzerinde<br />

eğilme ve rezonans kuvvetleri göz önünde<br />

bulundurularak gövde kesitlerinin boy/en oranı<br />

mümkün mertebe yüksek tutulmaya çalışıldı.<br />

Başlangıç değeri olarak gövde uzunluğu 1,5m seçildi.<br />

Kararlılık ve kontrol hesaplarından sonra tekrar<br />

gözden geçirilen gövdenin nihai boyu 1,65m’dir. Su<br />

tankını çevreleyen ve gövde alanının en fazla olduğu<br />

yerde gövde kesit alanı 0,2mx0,3m=0,06m 2 olup<br />

eşdeğer çap φ=0,276m bulunmuştur.<br />

Kuyruk boyutlandırmasında Raymerin önerileri<br />

değerlendirildi. Buna göre:<br />

cVT<br />

× bw<br />

× Sw<br />

cHT<br />

× cw<br />

× Sw<br />

SVT<br />

= SHT<br />

=<br />

(2)<br />

L<br />

L<br />

VT<br />

Burada; S VT : Düşey kuyruk alanı, c VT : Dikey kuyruk<br />

hacim katsayısı, b w : Kanat Açıklığı, S W : Kanat alanı,<br />

L VT : Kanat ve dikey kuyruk çeyrek veterleri arası<br />

mesafe, S HT : Yatay kuyruk alanı<br />

C HT : Yatay kuyruk hacim katsayısı, c w : Kanat veter<br />

boyu, S W : Kanat alanı, L HT : Kanat ve yatay kuyruk<br />

çeyrek veterleri arası mesafedir.<br />

Kontrol yüzeyleri boyutlandırması çalışmalarında<br />

Raymer ve Abbott’un [4,6] önerileri ve denklemleri<br />

kullanıldı. Buna göre;<br />

HT<br />

• Kanadın kanatçık (flaperon) açıklığı kanat<br />

açıklığının %50-90’ı arasında; veteri ise kanat<br />

veterinin %25-50’si arasında seçildi.<br />

• İrtifa dümeni, gövde kenarından başlayıp kuyruk<br />

ucuna kadar uzanmaktadır. Veteri kuyruk<br />

veterinin %25’i olarak seçildi.<br />

• İstikamet dümeni, gövde kenarından başlayıp<br />

kuyruk açıklığının %90’ına kadar uzanmaktadır.<br />

Veteri kuyruk veterinin %25’i olarak seçildi.<br />

Kararlılık ve kontrol hesaplarıyla birlikte ve kanatçık<br />

açısının taşımaya etkisi de hesaplandığında nihai<br />

boyutlar değişmedi.<br />

Bu aşamada uçağımızın ön boyutlandırma sonuçları<br />

ortaya çıkmıştır (Tablo 1.). Yapısal elemanlar, güç ve<br />

elektrik-elektronik üniteleri, su deposu ve su boşaltma<br />

mekanizması detayları ise detaylı tasarımda<br />

şekillenecektir.<br />

Tablo 1. Ön boyutlandırma sonuçları.<br />

Ağırlık (kg)<br />

Boş ( We<br />

)<br />

8 kg<br />

Kalkış ( W0<br />

)<br />

12 kg<br />

Kanat<br />

2<br />

S ( m )<br />

0,8<br />

b (m) 2<br />

AR 5<br />

Λ 0<br />

c / 4<br />

λ 0,5<br />

ε<br />

-3 der<br />

Oturma Açısı<br />

4 der<br />

Dihedral<br />

1 der<br />

Kuyruk yatay düşey<br />

AR 3 4,8<br />

Alan (<br />

2<br />

) S = 0, S = 0, 06<br />

m 125<br />

HT<br />

Performans<br />

L D<br />

8<br />

P (hp) 1,55<br />

S 3 m 2<br />

ISLAK<br />

Sonraki aşama ağırlık ve balans ölçümüdür. Ayrı ayrı<br />

tüm uçak elemanlarının ve tüm uçağın ağırlık, ağırlık<br />

merkezi ve hacmi hesaplanmıştır. Uçağımız<br />

kompozitten imal edilecektir. Çağdaş bir teknoloji<br />

olmasına rağmen fiziksel ortam şartları, işçilik ve<br />

fiberlerin değişken emicilik özellikleri gibi kontolu<br />

zor olan etmenler göz önüne alınarak kullanacağımız<br />

yazılımın sonuçlarının çok doğru olmayacağı<br />

düşünülmekteydi. Bu sonuçları iyileştirmek için<br />

kompozit test numuneleri hazırlanıp ağırlık<br />

analizlerimizde kullanıldı. Hesaplamalara göre ATA-<br />

5’in toplam ağırlığı 18lb’ye düşecektir. Bu ağırlık<br />

azalması performansı çok fazla arttıracak bir olaydır.<br />

VT<br />

242

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Fakat; nihai ağırlık üretim bittiğinde kesinleşecektir.<br />

Buradan çıkacak sonuç şu olmalıdır: İHA’ların<br />

performansını malzeme teknolojisi ve üretim<br />

teknikleri oldukça fazla etkilemektedir.<br />

Çıkan geometri, uçacağı koşullar ve uçağın sahip<br />

olduğu güç göz önünde bulundurularak daha sağlıklı<br />

bir performans hesabı yapılabildi. Aşağıda Tablo 2. de<br />

performans sonuçları verilmiştir.<br />

Tablo 2. ATA-5 Performans sonuçları.<br />

Görev Adımları Geçen Kat Hız<br />

Zaman edilen Yol<br />

Boş Kalkış 3,4sn 42ft 62 fps<br />

Boş Tırmanma 11.3 sn 81 fps<br />

Boş<br />

154 sn 93 fps<br />

Düz Uçuş<br />

İniş (yaklaşma ve 23 sn<br />

yerde ilerleme)<br />

Yüklü Kalkış 8.6 sn 98 ft 70 fps<br />

Yüklü Tırmanma 24 sn 76 fps<br />

Su Boşaltma 18 sn 56 fps<br />

(8 lb su)<br />

Yüklü Düz Uçuş<br />

(iki döngü)<br />

182 sn 76 fps<br />

Bu değerlere göre boş uçuş görevi 169 ve su boşaltma<br />

görevi 256 saniyede gerçekleşir. Pillerimizin ömrü<br />

5dk olduğundan her iki göreve de yetecektir. Boş<br />

uçuşta pil sayımızı da aynı parkurda azaltmak<br />

mümkündür. Bu değerlerin 1,5 lb eşdeğerinde pil ile<br />

mümkün olacağı hesaplandı. Bunlar tahmini<br />

değerlerdir, asıl değerler ise uçuş testleriyle elde<br />

edilecektir.<br />

IV. DETAYLI TASARIM<br />

Bu safhada ATA-5’in daha sağlıklı ve hassas<br />

hesaplamaları gerçekleştirilmiş ve detaylı çizimleri<br />

ortaya çıkmıştır. Detaylı çizimleri yönlendiren<br />

unsurlar;<br />

• Boş alanları en iyi şekilde değerlendirme, dahili<br />

elemanlara rahat ulaşım ve modüler yapı.<br />

• Mukavemet/Ağırlık oranını en yüksek değerde<br />

tutacak parça tasarımı.<br />

• Uçağın uçuş zarfında karşılaşacağı ani ve sürekli<br />

yüklerin büyüklüğü ve hava aracında etkidiği<br />

bölgeler.<br />

• Üretilebilirlik.<br />

• Tecrübe.<br />

Günümüzün gelişen teknolojisi olarak kabul edilen ve<br />

uçak yapı malzemesi olarak seçilebilecek en iyi<br />

malzeme olduğundan ATA-5’in tamamına yakınının<br />

kompozitten imal edilmesi kararlaştırıldı. Yapısal<br />

analizlerde sonlu elemanlar yöntemleri kullanıldı.<br />

Hesaplamalarda gerekli olan kompozit malzemelerin<br />

mukavemet özellikleri ise literatürden ve İTÜ-UUBF<br />

labaratuvarlarında yaptığımız çekme-basma<br />

deneylerinden elde edildi. Tüm bu analiz<br />

çalışmalarında karşılaştığımız zorlukların, kompozit<br />

malzemelerin matematiksel modellenmesindeki<br />

yetersizliklerden kaynaklandığı söylenebilir. Daha<br />

sağlıklı analiz sonuçlarına ulaşmak için sonlu<br />

elemanlar yöntemi ile yapılan sayısal çalışmalar<br />

deneysel verilerle desteklenmelidir.<br />

ATA-5 “monokok” yapıya sahiptir. Kullanılan<br />

“bulkhead”, “longeron” ve kabuğun hepsinin bir arada<br />

kaynaştırılmasıyla birbirini yapısal olarak güçlendiren<br />

bir geometri ortaya çıktı.<br />

Kanat ve kuyruk parçaları sıcak tel ile şekillendirilen<br />

köpük üzerine cam-elyaf kaplamayla imal edildi. Uçuş<br />

şartlarının değişken olacağı gözönünde<br />

bulundurularak oturma açısının değiştirilebileceği bir<br />

tasarım yapıldı.<br />

İniş takımı karbon-fiberden imal edildi. İniş<br />

sırasındaki ani yüklemeler hesaba katılarak bazı<br />

bölgeler takviye edildi. Ayrıca uçuş sırasında iniş<br />

takımının neden olacağı sürüklemeyi en az değerde<br />

tutacak damla kesitli bir geometri tasarlandı.<br />

Yukarıda belirtilen yapısal parçaların hangi tekniklerle<br />

nasıl üretildiği bir sonraki bölümde sunulacaktır.<br />

V. ÜRETİM<br />

1. Kanatlar ve kuyruklar; Sıcak tel ile köpüğe kanat<br />

şekli verildi. Üzerine cam-elyaf kaplanarak<br />

sertelştirildi. Kanat uçları balsanın<br />

zımparalanmasıyla şekillendi.<br />

2. Gövde; İlk önce erkek kalıp imal edildi. Sonra da<br />

dişi kalıp erkekten alındı. Dişi kalıbın avantajı<br />

daha pürüzsüz bir yüzey elde edilebilmesidir.<br />

Longeron ve bulkhead gibi yapısal parcalar kabuk<br />

gövde içine çekilen köpük şeritlerin elyaf<br />

kaplanmasıyla rahatlıkla elde edildi. İniş takımı<br />

yuvası, motor yuvası ve kanat-kuyruk bağlantı<br />

bölgeleri birkaç kat daha fiber atılmasıyla takviye<br />

edildi (Şekil 5.).<br />

3. İniş takımı; Karbon-fiberden dişi kalıp ile elde<br />

edildi.<br />

Şekil 5. Gövde Kalıbı<br />

243

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

VI. SONUÇ<br />

Öğretim üyelerinin danışmanlığında öğrenciler<br />

tarafından gerçekleştirilen bu projede en önemli<br />

kazanım takım çalışması anlayışıdır.<br />

İnsansız Hava Aracı performansının malzeme<br />

teknolojisi ve üretim tekniklerinden çok etkilendiği<br />

görülmüştür.<br />

2005 yılını da kapsayacak bundan sonraki zamanda,<br />

düşük Reynolds sayılı bu uçuş rejimi hakkında daha<br />

detaylı bilgi toplama, tasarımı iyileştirme ve otomatik<br />

kontrol bütünleştirilmesi çalışmalarına yer<br />

verilecektir.<br />

PROJEYE KATKI YAPANLAR<br />

Bu çalışma İTÜ Bilimsel Araştırma Projeleri, İTÜ<br />

Yurt Dışı Bilimsel Etkinlikleri Destek. Programı, ve<br />

TÜBİTAK BAYG Üniversite Öğrencileri Yurt İçi<br />

Yurt Dışı Araştırma Projeleri kapsamlarında<br />

desteklenmiştir. Proje sahipliğini İTÜ Uçak ve Uzay<br />

Bilimleri Fakültesi dekanı Prof. Dr. Yurdanur<br />

Tulunay, teknik danışmanlığını Prof. Dr. Mehmet<br />

Şerif Kavsaoğlu yapmıştır. Proje ekibinde yer alan<br />

öğrenciler: Günay Kahyaoğlu, Levent Şen, Banu<br />

Yücel, Gürdal Tugay, Bilim Atlı, Emrah Özgümüş,<br />

Uğur Sevilmiş, Metin Acar, Tolga Kurtuluş, Erhan<br />

Eren, Tevfik Uyar, Hilal Cendek, Zafer Öznalbant,<br />

Taylan Aksongur, Mustafa Serdar Tekce, Mustafa<br />

Çoban, Mehmet Karagöz, Alper Sert, Miraç Aksugur.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] www.aae.uiuc.edu/aiaadbf/<br />

[2] www.graupner.com<br />

[3] www.astroflight.com<br />

[4] Raymer, D., “Aircraft Design: A Conceptual<br />

Approach”, AIAA Education Series.<br />

[5] Roskam, J., “Airplane Design”, DARcorporation.<br />

[6] Abbot, I. H., & Von Doenholf A. E., “Theory of<br />

Wing Sections”, Dover.<br />

[7] www.nasg.com<br />

Şekil 6. ATA-5’in 3 görünümü.<br />

244

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

AKILLI BİR PLAKANIN SERBEST VE ZORLANMIŞ<br />

TİTREŞİMLERİNİN KONTROLÜ<br />

Fatma Demet Ülker 1 Ömer Faruk Kırcalı 1 Yavuz Yaman 1<br />

dulker@ae.metu.edu.tr fkircali@stm.com.tr yyaman@metu.edu.tr<br />

Volkan Nalbantoğlu 1 Tarkan Çalışkan 1 Eswar Prasad 2<br />

vnalbant@mgeo.aselsan.com<br />

eprasad@sensortech.ca<br />

1. <strong>Havacılık</strong> ve Uzay Mühendisliği Bölümü, ODTÜ, 06531, Ankara<br />

2. Sensor Technology Limited, P. O. Box 97 Steward Road, Collingwood, Ontario, Canada L9Y3Z4<br />

ÖZET<br />

Bu çalışmada, akıllı bir plakanın serbest ve zorlanmış<br />

titreşimlerinin kontrolü için µ-sentez methodu ile<br />

denetçi tasarımı ve tasarlanan denetçinin titreşim<br />

sönümlemedeki etkinliği sunulmuştur. Akıllı plaka<br />

havacılık yapılarında kullanılan bir fin şeklinde oluğu<br />

için çalışmada akıllı fin diye tanımlanmaktadır. Akıllı<br />

fin bir ucu tutturulmuş, diğer ucu serbest pasif<br />

alüminyum fin ve bunun her iki yüzeyine simetrik<br />

olarak yapıştırılmış piezoelektrik yamalar ve uzama<br />

ölçerlerden (Strain Gage) oluşmuştur. Denetçi Matlab<br />

v6.5 kullanılarak tasarlanmış ve tasarlanan denetçinin<br />

gerçek zamandaki performansı deneylerle<br />

araştırılmıştır. Deneysel çalışmalar iki farklı deney<br />

düzeneğinde yürütülmüştür. Bunlardan ilki uzama<br />

ölçerlerin algılayıcı olarak kullanıldığı, ikincisi ise<br />

lazer yardımıyla yerdeğiştirme ölçüm cihazının<br />

algılayıcı olarak kullanıldığı deney düzeneğidir. Bu<br />

çalışmada, tasarlanan denetçinin akıllı finin serbest<br />

titreşimlerinin ve ilk eğilme modu ile ilk burulma<br />

modundan kaynaklanan zorlanmış titreşimlerinin<br />

sönümlenmesindeki etkinliği teorik ve deneysel<br />

çalışmalar ile sunulmuştur. Titreşim kontrolü<br />

sonucunda elde edilen verilerden yola çıkarak yapısal<br />

bazı özellikleri farklı yeni bir akıllı fin üretilmiştir. Bu<br />

çalışmada, yeni üretilen akıllı fin için de elde edilen<br />

bazı sonuçlar verilmiştir.<br />

Ι. GİRİŞ<br />

Akıllı yapılar dışarıdan uygulanan bir tahriği<br />

algılayabilen ve buna belirlenen koşulları sağlayacak<br />

şekilde aktif denetim mekanizmaları yardımıyla cevap<br />

verebilen yapılar olarak tanımlanmaktadırlar. Bu<br />

yapılar, algılayıcı, uyarıcı ve denetçi ünitesinden<br />

oluşmuştur. Bu çalışmada uzama ölçer ve lazer<br />

yardımıyla yerdeğiştirme ölçüm cihazı algılayıcı,<br />

piezoelektrik yamalar ise uyarıcı olarak kullanılmıştır.<br />

Piezoelektrik yamaların kullanımının aktif titreşim<br />

sönümlenmesindeki etkinliği bilinmektedir. Denetçi<br />

tasarım tekniği olarak kullanılan µ-sentez metodunun<br />

yapıların titreşimlerinin sönümlenmesinde etkin<br />

olduğu Nalbantoğlu [1] tarafından gösterilmiştir.<br />

Yaman [2-6], Çalışkan[7], akıllı yapıların teorik ve<br />

deneysel yöntemler kullanılarak modellenmesi ve<br />

denetçi tasarımı ve uygulanması üzerinde<br />

çalışmışlardır.<br />

ΙΙ. AKILLI FİN<br />

Akıllı fin, pasif alüminyum fin üzerine simetrik olarak<br />

yapıştırılmış 24 adet Sensortech BM500 tipindeki<br />

25mm x 25mm x 0.5mm ebatlarındaki piezoelektrik<br />

yamalardan ve 6 adet simetrik olarak yapıştırılmış<br />

yarım köprü konfigürasyonundaki uzama ölçerlerden<br />

oluşmuştur. Uzama ölçerler ve lazer yardımıyla<br />

yerdeğiştirme ölçüm cihazı algılayıcı olarak<br />

kullanılırken, akıllı finin bir yüzeyindeki piezoelektrik<br />

yamalar uyarıcı olarak kullanılmıştır. Analizlerde<br />

akıllı fin bir ucu serbest, bir ucu tutturulmuş olarak<br />

incelenmiştir.<br />

Şekil 1’ de çalışmada kullanılan akıllı fin modeli<br />

verilmiştir.<br />

Şekil 1. Akıllı Fin<br />

245

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

ΙII. DENETÇİ TASARIMI<br />

Bu bölümde akıllı finin serbest titreşimlerinin ve<br />

zorlanmış titreşimlerinin kontrolünü sağlamak için µ-<br />

sentez yöntemi kullanılarak tasarlanan denetçi<br />

sunulmuştur. Denetçi tasarımında ilk olarak deneysel<br />

yoldan sistem modeli elde edilmiştir. Bu sistem<br />

modeli, bir yüzeyde bulunan bütün piezoelektrik<br />

yamaların frekansı 0.1 Hz ile 90 Hz arasında değişen<br />

sinüs dalgası ile uyarılması sonucunda oluşan sistemin<br />

cevabı ile uygulanan sinyal arasındaki bağıntıdan<br />

bulunmuştur. Elde edilen bu sistem modelindeki olası<br />

belirsizlikler ve denetçiden beklenen performans<br />

kriterleri belirlenmiştir [8]. Denetçi tasarımında hem<br />

tek-girdili tek-çıktılı sistem modeli hem de tek-girdili<br />

çok-çıktılı sistem modeli kullanılmıştır. Tek-girdili<br />

tek-çıktılı sistem modelinin elde edilmesi için<br />

piezoelektrik yamaların hepsi aynı sinyal ile uyarılmış<br />

ve sistemin cevabı lazer yardımıyla yerdeğiştirme<br />

ölçüm cihazı kullanılarak toplanmıştır. Tek-girdili<br />

çok-çıktılı sistem modelinde ise yine bütün<br />

piezoelektrik yamalar aynı sinyal ile uyarılmış ve<br />

sistemin cevabı Şekil 1’de gösterilen uzama ölçer 2<br />

(SG2), uzama ölçer 3 (SG3)’ten eş zamanlı olarak<br />

ölçülmüştür.<br />

Şekil 2. Uzama Ölçerlerin Kullanıldığı Deney<br />

Düzeneği<br />

Akıllı Finin Serbest Titreşimlerinin Kontrolü<br />

Şekil 3’de akıllı finin serbest ucuna verilen 3 cm’lik<br />

bir yerdeğiştirme sonucunda akıllı finin deneysel<br />

yoldan elde edilmiş açık ve kapalı döngü zaman<br />

cevapları verilmiştir.<br />

Elde edilen sistem modelindeki belirsizlikler ve<br />

denetçinin performans özellikleri göz önünde<br />

bulundurularak µ-sentez yöntemi formülleştirilmiş ve<br />

sonrasında D-K iterasyon yöntemi kullanılarak<br />

çözülmüştür. Tasarlanan denetçilerin µ-analizleri<br />

yapılmış ve bu analizler sonucunda denetçilerin<br />

belirsizliklere karşı gürbüz (robust) oldukları<br />

gösterilmiştir [8].<br />

Büyüklük<br />

1500<br />

1000<br />

500<br />

0<br />

−500<br />

Açik Döngü<br />

Kapali Döngü<br />

IV. KAPALI DÖNGÜ DENEYSEL<br />

ÇALIŞMALAR VE DENEY DÜZENEKLERİ<br />

Çalışmalarda iki farklı deney düzeneği kullanılmıştır.<br />

Bunlardan ilki uzama ölçerlerin sistem cevabını<br />

topladığı deney düzeneği diğeri ise lazer yardımıyla<br />

yerdeğiştirme ölçüm cihazının sistemin cevabını<br />

topladığı deney düzeneğidir.<br />

Uzama Ölçerlerin Kullanıldığı Deney Düzeneği<br />

Tasarlanan denetçilerin gerçek zamanda<br />

uygulanabilmesi için kullanılan deney düzeneği Şekil<br />

2’de verilmiştir.<br />

Büyüklük<br />

−1000<br />

−1500<br />

0 2.5 5 7.5 10<br />

Zaman (s)<br />

(a)Uzama Ölçer 2’den Elde Edilen Zaman<br />

Cevapları<br />

1000<br />

800<br />

600<br />

400<br />

200<br />

0<br />

−200<br />

Açik Döngü<br />

Kapali Döngü<br />

−400<br />

−600<br />

−800<br />

−1000<br />

0 2.5 5 7.5 10<br />

Zaman (s)<br />

(b) Uzama Ölçer 3’den Elde Edilen Zaman<br />

Cevapları<br />

Şekil 3. Uzama Ölçerler Kullanılarak Ölçülen Açık<br />

ve Kapalı Döngü Zaman Cevapları<br />

246

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Her iki uzama ölçerden alınan verilerle, akıllı finin<br />

serbest titreşimlerinin kapalı döngü sisteminde 1<br />

saniyeden daha az bir sürede sönümlendiği<br />

gösterilmiştir.<br />

Akıllı Finin Zorlanmış Titreşimlerinin Kontrolü<br />

Akıllı fin üzerindeki zorlama, Şekil 2’de gösterilen<br />

titreştiricinin (SL) akıllı fin üzerine deney süresince<br />

frekansı 0.1 Hz ile 90 Hz arasında değişen sinüs<br />

sinyalini uygulaması ile oluşturulmuştur. Sistemin bu<br />

zorlama altındaki açık ve kapalı döngü frekans<br />

cevapları teorik ve deneysel olarak incelenmiş ve elde<br />

edilen frekans cevapları Şekil 4’te verilmiştir.<br />

Tablo 1. Akıllı Finin İlk ve İkinci Modundaki<br />

Sönümlenme Değerleri (Denetçi Girdisi SG2 ve SG3<br />

Uzama Ölçer Ölçümleridir)<br />

Mod İlk İkinci<br />

MATLAB SG2 4.90 1.27<br />

Simülasyon SG3 4.47 0.80<br />

Deneysel<br />

SG2 5.86 1.97<br />

SG3 5.66 1.13<br />

Tablo 1’den anlaşıldığı gibi ilk modda iyi bir<br />

sönümlenme elde edilmesine rağmen ikinci moddaki<br />

sönümlenme değeri tatmin edici düzeyde değildir.<br />

10 2 Frekans (Hz)<br />

Büyüklük<br />

10 1<br />

10 0<br />

10 −1<br />

Açik Döngü<br />

Deneysel Kapali Döngü<br />

Matlab Kapali Döngü<br />

10 −2<br />

6 10 90<br />

Lazer Yardımıyla Yerdeğiştirme Ölçüm Cihazının<br />

Kullanıldığı Deney Düzeneği<br />

Şekil 5’te lazer yardımıyla yerdeğiştirme ölçüm<br />

cihazının kullanıldığı deney düzeneği verilmiştir.<br />

360<br />

180<br />

Faz(Deg)<br />

0<br />

−180 Açik Döngü<br />

Deneysel Kapali Döngü<br />

Matlab Kapali Döngü<br />

−360<br />

6 10 90<br />

Frekans (Hz)<br />

(a) Uzama Ölçer 2’den Elde Edilen Frekans<br />

Cevapları<br />

10 2 Frekans (Hz)<br />

10 1<br />

Büyüklük<br />

10 0<br />

10 −1<br />

Açik Döngü<br />

Deneysel Kapali Döngü<br />

Matlab Kapali Döngü<br />

10 −2<br />

6 10 90<br />

Şekil 5. Lazer Yardımıyla Yerdeğiştirme Ölçüm<br />

Cihazının Kullanıldığı Deney Düzeneği<br />

Faz(Deg)<br />

360<br />

180<br />

0<br />

−180 Açik Döngü<br />

Deneysel Kapali Döngü<br />

Matlab Kapali Döngü<br />

−360<br />

6 10 90<br />

Frekans (Hz)<br />

(b) Uzama Ölçer 3’den Elde Edilen Frekans<br />

Cevapları<br />

Şekil 4. Uzama Ölçerler Kullanılarak Ölçülen<br />

Açık ve Kapalı Döngü Frekans Cevapları<br />

Akıllı Finin Serbest Titreşimlerinin Kontrolü<br />

Akıllı finin serbest ucuna 3cm’lik bir yerdeğiştirme<br />

uygulanmış ve akıllı finin açık ve kapalı döngü zaman<br />

cevapları lazer yardımıyla yerdeğiştirme ölçüm cihazı<br />

(LDS) kullanılarak toplanmıştır. Elde edilen bu<br />

cevaplar Şekil 6’da verilmiştir.<br />

Akıllı finin ilk ve ikinci modundan kaynaklanan açık<br />

ve kapalı döngü titreşimlerinin yüksekliğinin<br />

birbirlerine olan oranı sönümlenme değeri olarak<br />

adlandırılmış ve her bir uzama ölçerin ölçümlerinden<br />

elde edilen sönümlenme değerleri Tablo 1’de<br />

verilmiştir.<br />

247

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

3<br />

2<br />

Açik Döngü<br />

Kapali Döngü<br />

Sonuçlardan da görüldüğü üzere akıllı finin ilk<br />

moddan kaynaklanan titreşimleri oldukça iyi bir<br />

düzeyde sönümlenmiş olmasına rağmen ikinci modda<br />

iyi bir sönümlenme değeri elde edilememiştir.<br />

Büyüklük<br />

1<br />

0<br />

−1<br />

−2<br />

−3<br />

0 2.5 5 7.5 10<br />

Zaman (s)<br />

Şekil 6. Lazer Yardımıyla Yerdeğiştirme Ölçüm<br />

Cihazıyla Ölçülen Açık ve Kapalı Döngü Zaman<br />

Cevapları<br />

Grafikten de görüldüğü üzere akıllı finin serbest<br />

titreşimleri denetçi kullanıldığında 1 saniyeden daha<br />

kısa bir sürede sönümlenmiştir.<br />

Akıllı Finin Zorlanmış Titreşimlerinin Kontrolü<br />

Akıllı fin titreştirici ile uyarılmış, açık ve kapalı döngü<br />

frekans cevapları incelenmiştir. Şekil 7’de elde edilen<br />

açık ve kapalı döngü frekans cevapları verilmiştir.<br />

Büyüklük<br />

Faz(Deg)<br />

10 1<br />

10 0<br />

10 −1<br />

Açik Döngü<br />

Deneysel Kapali Döngü<br />

Matlab Kapali Döngü<br />

10 −2<br />

6 10 90<br />

Frekans (Hz)<br />

360<br />

180<br />

0<br />

−180<br />

Açik Döngü<br />

Deneysel Kapali Döngü<br />

Matlab Kapali Döngü<br />

−360<br />

6 10 90<br />

Frekans (Hz)<br />

Şekil 7. Lazer Yardımıyla Yerdeğiştirme Ölçüm<br />

Cihazıyla Ölçülen Açık ve Kapalı Döngü Frekans<br />

Cevapları<br />

Tablo 2’de ilk mod ve ikinci moddaki sönümlenme<br />

değerleri sunulmuştur.<br />

Tablo 2. Akıllı Finin İlk ve İkinci Modundaki<br />

Sönümlenme Değerleri (Denetçi Girdisi LDS<br />

Ölçümüdür)<br />

Mod İlk İkinci<br />

MATLAB Simülasyon 2.90 1.16<br />

Deneysel 2.69 1.31<br />

Hem uzama ölçerlerin kullanıldığı deneylerin, hem de<br />

lazer yardımıyla yerdeğiştirme ölçüm cihazının<br />

kullanıldığı deneylerin sonucunda ilk modda<br />

sönümlenme tatmin edici düzeyde olmasına rağmen<br />

ikinci modda denetçi aynı başarıyı yakalayamamıştır.<br />

Bunun sebebi ise bir tane kontrol sinyalinin bütün<br />

piezoelektrik yamalara uygulanması ile oluşturulan<br />

tek girdili sistemler için tasarlanan denetçilerin 2<br />

boyutlu bir sistemin titreşimlerinin sönümlenmesi için<br />

yeterli olamamasıdır.<br />

Yukarıda belirtilen olumsuzluğu ortadan kaldırmak<br />

için akıllı fin üzerindeki piezoelektrik yamaların iki<br />

grup halinde birbirlerinden bağımsız olarak<br />

çalıştırılması yani çok girdili bir sistem oluşturulması<br />

düşünülmüş ve yeni bir akıllı fin üretilmiştir. Bu yeni<br />

akıllı finde piezoelektrik yama gruplarından bir tanesi,<br />

(GR1), sistemin eğilmeden kaynaklanan titreşimlerini<br />

sönümlerken diğer grup, (GR2), sistemin burulmadan<br />

kaynaklanan titreşimlerinin sönümlenmesinde<br />

kullanılır. Yeni üretilen akıllı findeki, orijinaline göre,<br />

tek yapısal değişiklik piezoelektrik yamaların<br />

birbirlerinden bağımsız hareket etmelerini sağlayan,<br />

piezoelektrik yama ile alüminyum fin arasına<br />

yerleştirilmiş yalıtkan yüzeydir.<br />

Yeni üretilen akıllı fin için denetçi tasarımına sistem<br />

modellerinin elde edilmesi ile başlanmıştır.<br />

V. YENİ AKILLI FİNİN SİSTEM MODELİNİN<br />

ELDE EDİLMESİ<br />

Çalışmanın bu kısmında yeni üretilen akıllı finin<br />

sistem modeli deneysel veriler kullanılarak elde<br />

edilmiştir. Akıllı fin GR1 ve GR2 olarak Şekil 1’de<br />

gösterilen piezoelektrik yama gruplarının birer birer<br />

kullanılması ile uyarılmıştır. Sistemin cevabı ise yine<br />

Şekil 1’de SG1, SG2 ve SG3 olarak gösterilen uzama<br />

ölçerler kullanılarak ya da lazer yardımıyla<br />

yerdeğiştirme ölçüm cihazı ile akıllı finin uç<br />

kısmından toplanmıştır. Sistemin girdi ve çıktıları<br />

arasındaki bağıntı ile çok-girdili çok-çıktılı sistem<br />

modeli Matlab v6.5 kullanılarak elde edilmiştir. Şekil<br />

8(a) GR1 piezoelektrik yama grubunun uyarıcı olarak<br />

kullanılması sonucunda elde edilen sistem modelini,<br />

Şekil 8(b) ise GR2 piezoelektrik yama grubunun<br />

uyarıcı olarak kullanılmasından elde edilen sistem<br />

modelini vermektedir.<br />

248

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Büyüklük<br />

10 −1<br />

10 −2<br />

10 −3<br />

Uzama Ölçer 1<br />

10 −4<br />

Uzama Ölçer 2<br />

Uzama Ölçer 3<br />

Yerdegisim<br />

10 −5<br />

6 10 90<br />

Frekans (Hz)<br />

kaynaklanan titreşimlerin sönümlenmesinden sorumlu<br />

olmasının daha etkin olacağına karar verilmiştir.<br />

Buna yönelik olarak yapısal bazı özelliklerin farklı<br />

olduğu yeni bir akıllı fin üretilmiş ve akıllı finin<br />

sistem modelinin elde edilme aşaması tamamlanmıştır.<br />

Bu yeni modele yönelik çok-girdili çok-çıktılı denetçi<br />

tasarım aşaması devam etmektedir.<br />

Faz(Deg)<br />

360<br />

180<br />

0<br />

Uzama Ölçer 1<br />

−180 Uzama Ölçer 2<br />

Uzama Ölçer 3<br />

Yerdegisim<br />

−360<br />

6 10 90<br />

Frekans (Hz)<br />

Büyüklük<br />

Faz(Deg)<br />

(a) GR1 Piezoelektrik Yama Grubunun Uyarıcı<br />

Olarak Kullanıldığı Durum<br />

10 −1<br />

10 −2<br />

10 −3<br />

10 −4<br />

Uzama Ölçer 1<br />

10 −5 Uzama Ölçer 2<br />

Uzama Ölçer 3<br />

Yerdegisim<br />

10 −6<br />

6 10 90<br />

Frekans (Hz)<br />

360<br />

180<br />

0<br />

Uzama Ölçer 1<br />

−180 Uzama Ölçer 2<br />

Uzama Ölçer 3<br />

Yerdegisim<br />

−360<br />

6 10 90<br />

Frekans (Hz)<br />

(b) GR2 Piezoelektrik Yama Grubunun Uyarıcı<br />

Olarak Kullanıldığı Durum<br />

Şekil 8. Yeni Üretilen Akıllı Finin Sistem Modeli<br />

Bu sistem modelleri kullanılarak yeni üretilen akıllı<br />

finin serbest titreşimlerinin ve ilk iki modundan<br />

kaynaklanan zorlanmış titreşimlerinin sönümlenmesi<br />

için denetçi tasarlanma aşaması devam etmektedir.<br />

VI. SONUÇLAR<br />

Çalışmanın ilk kısmında akıllı finin serbest ve<br />

zorlanmış titreşimlerinin sönümlenmesi için denetçi<br />

tasarımı yapılmış ve tasarlanan denetçiler iki farklı<br />

deney düzeneği kullanılarak gerçek zamanda<br />

denenmişlerdir. Elde edilen deneysel veriler,<br />

tasarlanan denetçilerin akıllı finin serbest titreşimlerini<br />

sönümlediğini göstermiştir. Akıllı finin zorlanmış<br />

titreşimlerinin kontrolünde amaç ilk iki moddan<br />

kaynaklanan titreşimlerin sönümlenmesi olarak<br />

belirlenmiş olmasına rağmen, kullanılan modelin ve<br />

bu modele göre tasarlanan denetçinin ikinci modda<br />

yeterince etkin olamadığı gözlenmiştir. Buradan yola<br />

çıkarak, piezoelektrik yamaların grup halinde<br />

çalıştırıldığında yani bir grup eğilme modundan<br />

kaynaklanan titreşimleri sönümlemekten sorumlu<br />

olurken, diğer grubun burulma modundan<br />

VII. KAYNAKLAR<br />

[1] Nalbantoglu, V., Robust Control and System<br />

Identification for Flexible Structures, PhD<br />

Thesis, University of Minnesota, July 1998.<br />

[2] Yaman, Y., Çalışkan, T., Nalbantoğlu V.,<br />

Waechter, D. Prasad, E., Active Vibration<br />

Control of a Smart Beam, Proceedings,<br />

Canada-US CanSmart Workshop, Smart<br />

Materials and Structures, Montreal, Quebec,<br />

Canada, Oct. 2001.<br />

[3] Yaman Y., Çalışkan, T., Nalbantoğlu V.,<br />

Ülker, F., D., Prasad, E., Waechter, D., Yan,<br />

B., Vibration Control of Smart Plates by Using<br />

Piezoelectric Actuators, ESDA2002, 6th<br />

Biennial Conference on Engineering Systems<br />

Design And Analysis, Istanbul, Turkey, 2002.<br />

[4] Yaman, Y., Çalışkan, T., Nalbantoğlu, V.,<br />

Prasad, E., Waechter, D., Active Vibration<br />

Control of a Smart Plate, ICAS2002, Toronto,<br />

Canada, 2002.<br />

[5] Yaman, Y., Ülker, F., D., Nalbantoğlu, V.,<br />

Çalışkan, T., Prasad, E., Waechter, D., Yan,<br />

B., Application of H ∞ Active Vibration<br />

Control Strategy in Smart Structures,<br />

AED2003, 3rd International Conference on<br />

Advanced Engineering Design, Prague, Czech<br />

Republic, June, 2003.<br />

[6] Y.Yaman, F. D. Ulker, V. Nalbantoglu, T.<br />

Calışkan, E. Prasad, D. Waechter, B. Yan,<br />

Application of m-synthesis Active Vibration<br />

Control Technique to a Smart Fin<br />

6th CanSmart Meeting, International<br />

Workshop on Smart Materials and Structures<br />

Montreal, Canada, 16-17 October, 2003<br />

[7] Çalışkan, T., Piezoelectric Ceramics and Their<br />

Application in Aerospace Structures, Ph.D.<br />

Thesis, Middle East Technical University,<br />

September, 2002.<br />

[8] Ülker, F. D., Active Vibration Control of<br />

Smart Structures, MSc Thesis, Middle East<br />

Technical University, September, 2003.<br />

249

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

DÖNEN BİR KİRİŞİN FLAPLAMA-EĞİLME TİTREŞİMİNİN<br />

DİFERANSİYEL DÖNÜŞÜM YÖNTEMİ İLE İNCELENMESİ<br />

M. O. KAYA, A. ARIKOGLU, Ö. ÖZDEMİR, I. ÖZKOL<br />

İstanbul Teknik <strong>Üniversitesi</strong>, Uçak ve Uzay Bilimleri Fakültesi<br />

80626 Maslak İstanbul<br />

ÖZET<br />

Dönen ankastre bir kirişin titreşim analizi, Makina ve<br />

Uçak-Uzay mühendisliği açısından oldukça önemlidir.<br />

Türbin palleri, turbo-makina palleri,helikopter<br />

palleri, robot kolları vb. birçok mekanik sistem,<br />

dönen bir yapıya bağlanan ankastre kiriş olarak<br />

modellenebilmektedir. Bu çalışmada Diferansiyel<br />

Dönüşüm Yöntemi kullanılmıştır.Bilgisayar<br />

programları yazılarak, dönen ankastre kirişin doğal<br />

frekansları bulunmuştur. Bulunan frekansların dönme<br />

hızıyla ve kullanılan eleman sayısı ile değişimi<br />

incelenmiştir.<br />

I. GİRİŞ<br />

Bu çalışmada, Euler-Bernoulli modeli ile tarif edilen<br />

dönen ankastre bir kirişin flap hareketi titreşiminin<br />

analizi, Diferansiyel Dönüşüm Yöntemi (DTM)<br />

kullanılarak yapılmıştır. DTM’nin temelinde Taylor<br />

seri açılımı bulunmaktadır ve ilk olarak Zhou<br />

tarafından 1986 yılında kullanılmıştır [1]. Yöntem son<br />

zamanlarda, daralan çubukların titreşim analizinde de<br />

kullanılmıştır [2].<br />

Chung ve Yoo, uzama şekil değiştirmesini kullanan<br />

yeni bir dinamik model geliştirmiştir. [3]. Doğrusal<br />

diferansiyel denklemlerden ikisinin, uzama ve veter<br />

şekil değiştirmeleri ile bağımlı olduğunu<br />

göstermişlerdir. Ancak, flap hareketi şekil<br />

değiştirmeleri ile ilgili diferansiyel denklemler ise<br />

bağımlı değildir.<br />

II. HAREKET DENKLEMİ<br />

Şekil 1’de gösterildiği gibi L uzunluğunda ve O<br />

noktasından yarıçapı a olan rijit rotor kafasına<br />

bağlanmış bir ankastre kirişi ele alalım. Kiriş, Euler-<br />

Bernoulli kirişi olarak modellenmiştir ve homojen,<br />

düzgün, izotropik malzeme özelliklerine sahiptir.<br />

Rotor kafası, simetri ekseni etrafında Ω açısal hızıyla<br />

dönmektedir.<br />

Şekil 1. Dönen ankastre kiriş<br />

Flap hareketi eğilmesini yönlendiren bağımsız hareket<br />

denklemi aşağıda verilmiştir [3].<br />

2 4<br />

∂w<br />

∂w<br />

2 ∂⎧⎡<br />

1 2 2 ⎤∂w<br />

⎫<br />

ρ A + EI -ρA<br />

Ω ⎨a<br />

L x ⎬=<br />

p w<br />

t x x ⎢ (L-x) + ( − )<br />

∂ ∂ ∂<br />

⎥<br />

(1)<br />

2 4<br />

⎩⎣<br />

2 ⎦∂x<br />

⎭<br />

Burada p w , z yönünde birim uzunluk başına<br />

uygulanan kuvvettir.<br />

Sınır koşulları:<br />

∂w<br />

w = = 0 at x = 0<br />

(2)<br />

∂x<br />

2 3<br />

∂ w ∂ w<br />

= = 0 at x = L<br />

(3)<br />

2 3<br />

∂x<br />

∂x<br />

III. PROBLEMİN BOYUTSUZLAŞTIRILMASI<br />

(1) no’lu denklemi sadeleştirebilmek için boyutsuz<br />

parametreler şu şekilde tanımlanır:<br />

t x a<br />

τ = , ξ = , δ = , γ = T Ω<br />

(4)<br />

T L L<br />

4<br />

burada<br />

ρ A L<br />

T = .<br />

E I<br />

250

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Boyutsuz doğal frekanslar ω<br />

w<br />

, denklen (1)’in<br />

denklem (4) yardımıyla boyutsuzlaştırılması ile elde<br />

edilen aşağıdaki denklemden bulunur.<br />

4<br />

d w 2<br />

−γ<br />

4<br />

dξ<br />

d ⎧⎡<br />

⎨⎢δ<br />

dξ<br />

⎩⎣<br />

1<br />

2<br />

⎤ dw⎫<br />

⎥ ⎬<br />

⎦ dξ<br />

⎭<br />

2<br />

2<br />

( 1−ξ) + ( 1−ξ<br />

) − w = 0<br />

ω w<br />

Denklem (2) ve (3)’teki sınır koşulları şu hale gelir:<br />

(5)<br />

dw<br />

ξ = 0 → w = = 0<br />

(6)<br />

dξ<br />

ξ =<br />

2 3<br />

d w d w<br />

= = 0<br />

2<br />

dξ<br />

dξ<br />

1 →<br />

3<br />

(7)<br />

VI. DİFERANSİYEL DÖNÜŞÜM YÖNTEMİ<br />

Tek değişkenli bir f fonksiyonunun diferansiyel<br />

dönüşümü şöyle tanımlanır:<br />

k<br />

1 ⎛ d f ⎞<br />

F ( k ) = ( x)<br />

k<br />

k!<br />

⎜<br />

dx<br />

⎟<br />

⎝ ⎠<br />

x=<br />

x0<br />

Ters dönüşüm tanımı aşağıdaki gibi verilmiştir:<br />

f<br />

k<br />

( x) = ( x − x ) F( k)<br />

∑ ∞<br />

k = 0<br />

0<br />

Dönüşüm sırasında sıklıkla kullanılan teoriler Tablo<br />

1’de verilmiştir:<br />

Tablo 1. DTM’nin temel teorileri<br />

( x) = g( x) h( x)<br />

F ( k) = G( k) ± H( k)<br />

( x) = λg( x)<br />

F( k) = λG( k)<br />

f ±<br />

f<br />

f ( x) = g( x) h( x)<br />

F( k) = ∑G( k − l) H ( l)<br />

f<br />

n<br />

d g<br />

n<br />

dx<br />

x<br />

( x) = ( x)<br />

( k )<br />

k<br />

l=<br />

0<br />

( k + n)<br />

!<br />

F = G k +<br />

k!<br />

F k = δ k − n<br />

n<br />

f ( x) = ( ) ( )<br />

( n)<br />

V. ÇÖZÜM<br />

Denklem (5)-(7)’ye Tablo 1’de belirtilen kurallar<br />

kullanılarak x = ’da DTM uygulanırsa aşağıdaki<br />

0<br />

0<br />

denklem elde edilir:<br />

( 0 ) = W ( 1) = 0<br />

W (8)<br />

∞<br />

∑<br />

k = 2<br />

∞<br />

( k − 1) W ( k ) = ∑ k ( k − 1)( k − 2) W ( k )<br />

k = 0 (9)<br />

k = 3<br />

2<br />

( k + 1)( k + 2)( k + 3)( k + 4) W( k + 4) −γ<br />

δ + ( k + 1)( k + 2) W( k + 2)<br />

2<br />

+ γ δ<br />

⎡<br />

⎢<br />

⎣<br />

⎛ k<br />

⎜<br />

⎝ 2<br />

2<br />

k ⎞<br />

2 ⎟ −<br />

⎠<br />

1⎞<br />

⎟<br />

2⎠<br />

2<br />

2<br />

2<br />

( k + 1) W( k + 1) + γ ⎜ + ⎟ W( k) = 0<br />

Burada W ( k ), w ( ξ )<br />

⎛<br />

⎜<br />

⎝<br />

ω w<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎦<br />

(10)<br />

’nın diferansiyel dönüşümüdür.<br />

(8) ve (10) denklemleri kullanılarak k = 4,5,6,7 ...<br />

değerleri içinW ( k ); δ , ωw<br />

, 2 3<br />

ve bilgisayar programı kullanılarak aşağıdaki gibi<br />

yazılabilir:<br />

1<br />

2<br />

W ( 4) = ( 1 + 2δ<br />

) γ c<br />

2<br />

24<br />

1<br />

2<br />

2<br />

W () 5 = [ − 4δγ c<br />

2<br />

+ ( 3 + 6δ<br />

) γ c<br />

3<br />

]<br />

120<br />

2 2<br />

1 ⎪⎧<br />

⎡( −12<br />

+ 4ω<br />

) +<br />

( ) ⎨<br />

−<br />

⎪⎩<br />

⎥<br />

⎥<br />

⎤<br />

w<br />

γ<br />

2<br />

W 6 = ⎢<br />

c<br />

2 4 2<br />

36δγ<br />

c3<br />

1440 ⎢⎣<br />

1+<br />

4δ<br />

+ 4δ<br />

γ ⎦<br />

2 2<br />

1 ⎪⎧<br />

⎡<br />

( ) ( )<br />

( −24+<br />

4ω<br />

) +<br />

⎨<br />

⎪⎩<br />

⎥<br />

⎥<br />

⎤<br />

2 4<br />

w<br />

γ<br />

W 7 −4δ<br />

−8δ<br />

γ c2<br />

+ ⎢<br />

c<br />

2 4<br />

3360<br />

⎢⎣<br />

1+<br />

4δ<br />

+ 4δ<br />

γ ⎦<br />

( ) ⎪ ⎭<br />

⎪ ⎬<br />

⎫<br />

=<br />

3<br />

( ) ⎪ ⎭<br />

⎪ ⎬<br />

⎫<br />

Katsayılar rasyonel aritmetikten elde edilmiştir ve<br />

W k ’larda görülen ve c sabitleri şöyledir:<br />

c<br />

2<br />

( )<br />

= W<br />

2<br />

1 ⎛ d w ⎞<br />

2<br />

2! ⎜ ⎟<br />

⎝ dξ<br />

⎠<br />

c2<br />

3<br />

( 2) = ⎜ ⎟ , c = W () 3<br />

x=<br />

0<br />

3<br />

3<br />

1 ⎛ d w ⎞<br />

=<br />

3<br />

3!<br />

⎜<br />

⎟<br />

⎝ dξ<br />

⎠<br />

x=<br />

0<br />

(11)<br />

Denklem (9)’da tanımlanan sınır koşullarıyla birlikte<br />

sonuçta bir özdeğer problemi haline gelir:<br />

⎡<br />

⎢<br />

⎣<br />

f<br />

f<br />

1<br />

3<br />

( γ , δ , ω<br />

w<br />

) f<br />

2<br />

( γ , δ , ω<br />

w<br />

)<br />

( γ , δ , ω ) f ( γ , δ , ω )<br />

w<br />

4<br />

w<br />

⎤⎧c<br />

⎥⎨<br />

⎦⎩c<br />

2<br />

3<br />

⎫<br />

⎬ = 0<br />

⎭<br />

(12)<br />

VI. SONUÇLAR VE YORUMLAR<br />

Bu sistemin çözümünün sıfır olmaması için<br />

f f − f f 0 olmalıdır. Çeşitli δ ve γ değerleri<br />

1 4 2 3<br />

=<br />

için bu durumu sağlayan doğal frekansların ( ω<br />

w<br />

)<br />

bulunması için çalışıldı. Tablo 2’de, δ = 0 için,<br />

ω ’nin γ ’ya bağlı olarak bulunan değerleri, kaynak<br />

w<br />

[3]’teki değerlerle karşılaştırılarak verilmiştir.<br />

251

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Tablo 2. Doğal Frekansların ( ω<br />

w<br />

),γ ile değişimi<br />

Birinci Doğal Frekans<br />

İkinci Doğal Frekans<br />

γ Bulunan Referans [3] Bulunan Referans [3]<br />

1 3.68165 3.6816 22.18101 22.1810<br />

2 4.13732 4.1373 22.61492 22.6149<br />

3 4.79728 4.7973 23.32026 23.3203<br />

4 5.58500 5.5850 24.27335 24.2733<br />

5 6.44954 6.4495 25.44608 25.4461<br />

6 7.36037 7.3604 26.80908 26.8091<br />

7 8.29964 8.2996 28.33408 28.3341<br />

8 9.25684 9.2568 29.99538 29.9954<br />

9 10.22568 10.2257 31.77051 31.7705<br />

10 11.20231 11.2023 33.64037 33.6404<br />

γ 3. D. F. 4. D.F. 5. D.F. 6. D.F.<br />

1 61.84176 121.05092 200.01157 298.70978<br />

2 62.27318 121.49669 200.46692 299.17198<br />

3 62.98497 122.23555 201.22325 299.94053<br />

4 63.96676 123.26148 202.27671 301.01278<br />

5 65.20504 124.56642 203.62208 302.38508<br />

6 66.68391 126.14045 205.25281 304.05283<br />

7 68.38595 127.97218 207.16198 306.01052<br />

8 70.29296 130.04903 209.33851 308.25187<br />

9 72.38668 132.35763 211.77518 310.76984<br />

10 74.64929 134.88410 214.46095 313.556<br />

Görüldüğü gibi DTM, özdeğerlerin hesaplanmasında<br />

oldukça başarılıdır. Dördüncü doğal frekansı, beş<br />

basamak doğrulukla bulabilmek için 42 terimin<br />

kullanılması gerekmiştir. Artan γ değeriyle birlikte,<br />

önceki hassaslığa erişilebilmek için daha fazla<br />

terimin alınması gerekmektedir. Örnek olarak, γ = 1<br />

ve δ = 0 için özdeğerlerin yakınsaklığı aşağıda<br />

verilmiştir.<br />

Doğal Frekans<br />

120<br />

100<br />

80<br />

1. Doğal Frekans<br />

2. Doğal Frekans<br />

3. Doğal Frekans<br />

4. Doğal Frekans<br />

60<br />

40<br />

20<br />

10 20 30 40<br />

Şekil 2. Eğilme modlarının yakınsaklığı<br />

( )<br />

Burada N, hesaplanan W k ’ların sayısını<br />

göstermektedir. Doğal frekansların , δ = 0. 1 durumu<br />

içinγ ile değişimi aşağıda gösterilmiştir<br />

N<br />

252

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

w 400<br />

300<br />

200<br />

100<br />

6. D . F .<br />

5. D . F .<br />

4.D . F .<br />

3. D . F .<br />

2. D . F .<br />

1. D . F .<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] J. K. Zhou, Differential Transformation and Its<br />

Application for Electrical Circuits. Wuhan,<br />

Peoples Republic of China: Huazhong University<br />

Press, 1986.<br />

[2] H. Zeng, C. W. Bert, Vibration Analysis of A<br />

Tapered Bar by Differential Transformation,<br />

Journal of Sound and Vibration, 242, pp. 737-<br />

739, 2001.<br />

[3] J. Chung, H.H. Yoo, Dynamic Analysis of A<br />

Rotating Cantilever Beam By Using the Finite<br />

Element Method, Journal of Sound and<br />

Vibration, 249, pp. 147-164, 2002.<br />

0 20 40 60 80 100<br />

Şekil 3. Doğal frekanslarınγ ’ya bağlı olarak flaplama<br />

yönündeki değişimi<br />

Şekil 3’ten de görüldüğü gibi, γ arttıkça ω lineer<br />

w<br />

olarak değişmeye başlamaktadır. Bu olay,<br />

matematiksel bir bakış açısıyla şöyle açıklanabilir:<br />

γ → ∞ limit durumu için, denklem (5) şu formda<br />

yazılabilir:<br />

g<br />

⎧⎡<br />

⎨⎢δ<br />

ξ ⎩⎣<br />

d<br />

d<br />

1<br />

2<br />

⎤ dw ⎫<br />

⎥ ⎬<br />

⎦ dξ<br />

⎭<br />

2<br />

2<br />

( 1 − ξ ) + ( 1 − ξ ) − λ w = 0<br />

(13)<br />

Burada<br />

λ ω / γ<br />

= . Denklem (13)’ün n.<br />

w<br />

özdeğerinden şu sonuç elde edilebilir:<br />

(<br />

w<br />

) γλn<br />

ω = (14)<br />

n<br />

Denklem (14) göstermektedir ki denklem (11)<br />

γ → ∞ durumunda geçerli olduğunda denklem (5)’in<br />

n. doğal frekansı, γ ile doğrusal olarak değişmektedir<br />

ve eğimi λ ’dır. DTM ile elde edilen sonuçlar<br />

n<br />

analitik olarak elde edilen limit durumu ile oldukça<br />

uyumludur.<br />

253

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

6 SERBESTLİK DERECELİ PARALEL MEKANİZMALARIN<br />

GENİŞLETİLMİŞ ÇALIŞMA UZAYININ ANALİZİNE GENEL BAKIŞ<br />

Hüseyin ALP 1 Sait N. YURT 2 İbrahim ÖZKOL 3 *<br />

1 İstanbul Teknik <strong>Üniversitesi</strong>, Uçak ve Uzay Bil. Fak., Maslak, İSTANBUL, Türkiye.<br />

email: alphu@itu.edu.tr<br />

2 İstanbul Teknik <strong>Üniversitesi</strong>, Uçak ve Uzay Bil. Fak., Maslak, İSTANBUL, Türkiye.<br />

email: yurtsa@itu.edu.tr<br />

3 İstanbul Teknik <strong>Üniversitesi</strong>, Uçak ve Uzay Bil. Fak., Maslak, İSTANBUL, Türkiye.<br />

Sorumlu Yazar<br />

email: ozkol@itu.edu.tr<br />

ÖZET<br />

Bu çalışmada uçuş simülatörleri ve Robotik<br />

uygulamalarında kullanılan paralel mekanizmalardan<br />

en yaygın olan Stewart Platform mekanizmasının<br />

çalışma uzayı incelenmiştir. Bu konuda literatürde<br />

yapılan çalışmalara ek olarak yönelme çalışma uzayı<br />

bir öteleme ekseninde genişletilmeye çalışılmıştır.<br />

Çalışma uzayı çıkarılırken Euler açıları temeline<br />

dayanan ayrıklaştırma yöntemi kullanılarak yönelme<br />

çalışma uzayı elde edilmiş ve sonuçlar silindirik<br />

koordinatlarda çizdirilmiştir.<br />

I.GİRİŞ<br />

Teknolojik ilerlemelerle birlikte ihtiyaç olarak ortaya<br />

çıkan imalatta yüksek hassasiyet, paralel<br />

mekanizmaların geliştirilmesi ile sağlanmaya<br />

çalışılmaktadır. Hassasiyet isteyen teknoloji, bir çok<br />

araştırmacıyı paralel mekanizmalar üzerinde<br />

çalışmaya itmiştir. Ulaşılabilir literatüre bir göz<br />

atılacak olursa, bu tür çalışmaların 3 ve 6 serbestlik<br />

dereceli paralel mekanizmalarda yoğunlaştığı görülür.<br />

Sebebi bunların çalışma uzaylarının diğerlerine göre<br />

daha geniş olmasıdır. Son 20 yıldaki çok sayıda<br />

çalışmaya rağmen küçük çalışma uzayı, hassas<br />

konumlama zayıflığı ve karmaşık tasarım gibi hala<br />

çözülemeyen problemler mevcuttur.<br />

Buradaki çalışma 6 serbestlik dereceli mekanizmalar<br />

için sunulmuş çalışmaları biraz daha genişleterek<br />

çalışma uzay probleminin anlaşılmasına ve kolay<br />

çözülmesine ışık tutacak niteliktedir. Çalışmada<br />

mekanizmanın konumlama yaptığı doğrultudaki<br />

çalışma uzayını bütün kısıtları göz önüne alarak<br />

olabildiğince genişletecek konfigürasyonlar<br />

modellenmektedir.<br />

Bugüne kadar yapılan çalışma uzayı analizlerinde<br />

karşılaşılan zorluklardan birisi, elde edilen verileri tam<br />

anlamıyla yansıtacak ve göze hoş gelecek bir şekilde<br />

sunacak bir biçimin üzerinde ortak görüşe<br />

varılamamış olmasıdır. Diğer bir eksiklik ise, çalışma<br />

uzayı analizlerinin sadece çalışma uzayını sınırlayan<br />

yüzeyler üzerinde yoğunlaşmasıdır. Bu durumda<br />

yüzeyin sınırladığı hacim içindeki olası tekil bölgeler<br />

gözden kaçırılmış olur [1 Merlet]. Robot uç organı<br />

olarak bu yapıyı inceleyenler hareketli platformun<br />

kendi yüzeyine dik olan eksen etrafında dönmesini<br />

inceleme dışı bırakmışlardır. Bu durum makine<br />

parçaları üretimi gibi endüstri sahalarında göz önüne<br />

alınmamaktadır. Şöyle ki; bu uç organa takılacak<br />

aparatlar zaten kendi ekseni etrafında dönmektedir.<br />

Fakat bir uçuş simülatörü ele alındığında kendi ekseni<br />

etrafında dönme işlemi uçağın sapma hareketine<br />

tekabül etmektedir ki uçuş simülatörleri çalışma<br />

uzayının belirlemesi acısından göz önüne alınması<br />

gereken en önemli etkenlerden birisidir. Bu<br />

çalışmanın organizasyonu aşağıdaki gibidir. Bölüm II<br />

Paralel Mekanizmalar, Bölüm III Genelleştirilmiş<br />

Paralel Mekanizmaların (GPM) çalışma uzayı<br />

kinematik limit kısıtlamaları tespiti için ters kinematik<br />

analiz, Bölüm IV GPM’ ın çalışma uzayı, Bölüm V<br />

incelenen 6-3 SD paralel mekanizmanın çalışma uzayı<br />

analizi ve grafiksel sonuçlar ve Bölüm VI ise sonuç<br />

kısmından oluşmaktadır.<br />

II. PARALEL MEKANİZMALAR<br />

Paralel mekanizmalar, hareketli platformu sabit<br />

platforma en az iki noktada birbirinden bağımsız<br />

kinematik bağlantı elemanlarıyla bağlayan kapalı<br />

çevrimli yapılardır. Paralel mekanizmaların en çok<br />

ele alınanlarından biri 1965 de D.Stewart tarafından<br />

uçuş simülatörü olarak sunulan 6 serbestlik dereceli<br />

yapıdır. Daha sonra Gough tarafından hareketli<br />

platformun 6 adet lineer eyleyici ile sabit platforma<br />

254

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

bağlanması önerilmiştir. Böylece tamamen paralel<br />

olarak çalışan elemanlardan oluşan Stewart-Gough<br />

Platform yapısı şekillenmiştir. Temel olarak bu yapı<br />

biri hareketli diğeri sabit iki adet platform<br />

içermektedir. Hareketli (Üst) platform uzayıp<br />

kısalabilen altı adet bacak ile hareket ettirilmektedir.<br />

Bacaklar sabit platforma üniversal, hareketli platforma<br />

küresel mafsal ile bağlanmışlardır. Bacaklar pinömatik<br />

veya hidrolik birer pistondan oluşmaktadır.<br />

Daha sonra, Hunt [6] uçuş simülatörlerinde kullanılan<br />

paralel olarak çalışan mekanizmaların seri robotlara<br />

göre taşıma kapasitesi ve doğru konumlanma<br />

açısından üstünlükleri dolayısıyla robotik<br />

uygulamalarında kullanılmasını önermiştir.<br />

III. TERS KİNEMATİK ANALİZ<br />

Seri mekanizmaların tersine paralel mekanizmaların<br />

ters kinematik analizi kolayca yapılabilir. Genel bir<br />

SPM’de ters kinematik problem, platformun verilen<br />

bir konumu için bacak uzunluklarının bulunması<br />

olarak tanımlanabilir. Üst platformun konumu R<br />

dönme matrisi ve t öteleme vektörü ile verilir. Bu<br />

dönme matrisi ve öteleme vektörü kullanılarak üst<br />

platformun köşe noktalarının (p i ) alt platforma bağlı<br />

sabit eksen takımındaki ifadeleri (P i ) elde edilir. Şekil<br />

1. de incelenen 6 serbestlik dereceli Stewart<br />

Platformunun şekli gösterilmektedir.<br />

⎡1<br />

R X<br />

( ϕ ) =<br />

⎢<br />

⎢<br />

0<br />

⎢⎣<br />

0<br />

C<br />

0<br />

Sϕ<br />

⎡ Cθ<br />

0<br />

R ( ) =<br />

⎢<br />

Y<br />

θ<br />

⎢<br />

0 1<br />

⎢⎣<br />

− Sθ<br />

0<br />

0 ⎤<br />

− Sϕ<br />

⎥<br />

⎥<br />

Cϕ<br />

⎥⎦<br />

ϕ<br />

(2)<br />

Sθ<br />

⎤<br />

0<br />

⎥<br />

⎥<br />

Cθ<br />

⎥⎦<br />

(3)<br />

⎡Cψ − Sψ 0⎤<br />

(4)<br />

R ( )<br />

⎢<br />

⎥<br />

Z<br />

ψ =<br />

⎢<br />

Sψ<br />

Cψ<br />

0<br />

⎥<br />

⎢⎣<br />

0 0 1⎥⎦<br />

P<br />

i<br />

= Rp<br />

i<br />

+ t<br />

(i =1, 2,...,6) (5)<br />

Burada C Cosinüs S ise Sinüs tür.<br />

Alt platformun köşe noktalarının sabit eksen<br />

takımındaki koordinatlarını B i ile gösterelim. Alt ve<br />

üst platformun köşe noktalarının sabit eksen<br />

takımındaki ifadeleri kullanılarak bacak vektörü L i<br />

bulunur.<br />

Li<br />

= Pi<br />

− Bi<br />

(i=1, 2,..,6) (6)<br />

Böylece ters kinematik denklemler<br />

( i =1, 2,..,6) (7)<br />

l<br />

2<br />

i<br />

= L ⋅ L<br />

i<br />

i<br />

şeklinde yazılabilir. Artık yukarıdaki denklemleri<br />

kullanarak bacak boylarını hesaplayabiliriz.<br />

IV. ÇALIŞMA UZAYI ANALİZİ<br />

Şekil 1. 6-3 Stewart Platformu<br />

Hareketli platformun yönelmesini gösterimde Euler<br />

açıları metodu seçilmiştir. Aşağıdaki Euler açıları<br />

kullanılarak R dönüşüm matrisi hesaplanır.<br />

R = R . R . R (1)<br />

z y x<br />

Literatürden görülebileceği gibi çalışma-uzayı<br />

konusunda yapılan çalışmalar 2 ana grupta<br />

toplanabilir. Bunlardan birincisi platformun belli bir<br />

yönelmede sabit tutulup x, y ve z eksenlerinde<br />

yapabileceği ötelemelerin sınırlarını gösteren<br />

konumsal çalışma uzayı analizidir [4]. İkinci ana<br />

grupda incelenen hareketli platformun ağırlık merkezi<br />

sabit bir noktada tutulup x, y ve z eksenlerine göre<br />

yapabileceği yönelmelerin sınırlarını gösteren<br />

yönelme çalışma uzayıdır. Son yıllarda yapılan<br />

çalışmaların büyük bir çoğunluğu yönelme çalışma<br />

uzayı üzerinedir. Araştırmacılar yönelme çalışmauzayını<br />

incelerken bir çok farklı teknik kullanmıştır.<br />

Uygulanan bu teknikleri ayrıklaştırma, geometrik ve<br />

Jacobian matris teknikleri olarak 3 ana grupta<br />

toplayabiliriz. Merlet [1]<br />

255

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

V. 6 SERBESTLİK DERECELİ PARALEL<br />

MEKANİZMANIN ÇALIŞMA UZAYI<br />

Paralel mekanizmalar konusunda yapılan çalışma<br />

uzayı analizinin gerçeklenebilir ve kullanışlı olması<br />

için , bu uzayın sınırlandırılmasında baskın rol<br />

oynayan piston uzunlukları ve mafsal açılarının<br />

endüstride kullanılan ürünlere göre belirlenmesi<br />

gerekmektedir. Bu sebeple bu çalışma yapılırken<br />

endüstriyel standartlardaki pinömatik silindirler ,<br />

üniversal mafsallar ve küresel mafsallar örnek olarak<br />

seçilmiştir. Seçilen bu ürünlere ait limit değerler tablo<br />

1 de verilmiştir.<br />

Tablo 1. Mafsal limit değerleri<br />

Mafsal Tipi Min. Max.<br />

θ p -35 o 35 o<br />

θ b -45 o 45 o<br />

L i 1200 mm 2200 mm<br />

Buradaki çalışmada platforma dik eksen üzerinde<br />

belirlenen noktalarda platformun x , y ve z eksenleri<br />

etrafında yapabileceği dönme hareketlerini sınırlayan<br />

çalışma uzayı incelenmiştir. Böylelikle yönelme<br />

çalışma uzayı bir eksendeki öteleme ile<br />

genişletilmektedir.Bu incelemede çalışma uzayı içinde<br />

kalan bütün noktalar teker teker değerlendirilmiştir..<br />

Burada z ekseninin genişletme için seçilmesinin<br />

sebebi platformun z eksenindeki hareket kapasitesinin<br />

x ve y eksenlerinden daha fazla olmasıdır.<br />

Günümüzde bilgisayarların işlem kapasiteleri ve<br />

çalışma hızları bu tip bir çalışmanın yapılabilmesi<br />

için yeterli seviyeye ulaşmıştır.<br />

L<br />

i<br />

= P − B<br />

(10)<br />

i<br />

i<br />

L i min ≤L i ≤ L i max i=1, 2,..,6<br />

5. Üniversal Mafsal açıları değerler içinde mi<br />

θb i min ≤θb i ≤ θb i max i=1, 2,..,6<br />

( N NL )<br />

θ<br />

b<br />

= ArcCos<br />

i<br />

i.<br />

i<br />

Üniversal mafsal<br />

açı değerleri i=1…6 (11)<br />

6. Küresel Mafsal açıları değerler içinde mi<br />

θp i min ≤θp i ≤ θp i max i=1, 2,..,6<br />

( N . R NL )<br />

θ Küresel<br />

p<br />

= ArcCos<br />

i i<br />

.<br />

mafsal açı değerleri i=1…6 (12)<br />

Sınırlar içinde kalan ϕ, θ, ve ψ değerleri bir<br />

diziye atanır. Bu dizi içindeki ϕ, θ, ve ψ değerleri 6-3<br />

SD Paralel mekanizmanın erişebildiği açı değerleridir.<br />

Bulunan bu değerler Kartezyen , Küresel veya<br />

Silindirik koordinatlarda çizdirilebilir. Yorumlama<br />

açısından kolay olması için silindirik koordinatlara<br />

çevrilerek Matlab da çizidirilirse çalışma uzayı<br />

şekilleri aşağıdaki gibi elde edilir.<br />

i<br />

Burada çalışma uzayı çıkarılırken aşağıdaki adımlar<br />

takip edilmiştir.Bunlar sırasıyla,<br />

1. Bir 6-3 SPM ‘in çalışma uzayı hesaplamak için<br />

öncelikle ters kinematik denklemler çözülerek L i<br />

(i=1...6 ) başlangıç konumu bacak uzunlukları<br />

hesaplanır.Bunların burada detayına girilmeyecektir.<br />

Ancak okuyucu referans bulabilir.<br />

2. Başlangıç konumu için N i (i=1...6) vektörü<br />

hesaplanır.( Üniversal ve Küresel mafsal açı<br />

değerlerini hesaplamak için)<br />

N i =transpose[(P j -B i )/L i ] i=1..6, j=1..3 (8)<br />

(a)<br />

(b)<br />

3. x,y, ve z eksenlerinde ϕ, θ, ve ψ dönmeleri –<br />

45 ve +45 derece aralığında 0.5 derecelik<br />

adımlar ile artırılarak yeni bacak uzunlukları<br />

hesaplanır ve NL i vektörü hesaplanır.<br />

NL i =[(P j -B i )/L i ] i=1..6, j=1..3 (9)<br />

4. Piston boyları limit değerler içinde mi<br />

(c)<br />

(d)<br />

Şek 1. ψ min =-45,ψ max =45,φ min =-45,φ max =45,θ min =-<br />

45,θ max =45 için OC=[0,0,1315] T konumunda ki GPM<br />

nın Oryantasyon çalışma uzayının görünümleri (a) 3B<br />

Görünüm , (b) Önden Görünüm, (c) Sağdan Görünüm<br />

ve (d) Üstten Görünüm<br />

256

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

(a)<br />

(c)<br />

(b)<br />

(d)<br />

VI. SONUÇ<br />

Son yıllarda yüksek hassasiyet ve yük taşıma<br />

kapasiteleri yönünden seri mekanizmalara göre tercih<br />

edilen paralel mekanizmalar ve bu mekanizmaların<br />

performanslarının değerlendirilmesinde önemli faktör<br />

olan çalışma uzayından kısaca bahsedilerek 6-3<br />

serbestlik dereceli bir paralel mekanizmanın<br />

genişletilmiş yönelme çalışma uzayı çıkartılmıştır.<br />

Yapılan çalışma Euler açıları yöntemine<br />

dayanmaktadır. Çalışma uzayı çıkarılırken çok yaygın<br />

olan 3 tip çalışma uzayı yöntemlerinden biri olan<br />

ayrıklaştırma metodu kullanılmıştır. Elde edilen<br />

veriler yorumla açısından kolay olan silindirik<br />

koordinatlara dönüştürülerek Matlab da çizdirilmiştir.<br />

Şek 2. ψ min =-45,ψ max =45,φ min =-45,φ max =45,θ min =-<br />

45,θ max =45 için OC=[0,0,1200] T konumunda ki GPM<br />

nın Oryantasyon çalışma uzayının görünümleri (a) 3B<br />

Görünüm , (b) Önden Görünüm, (c) Sağdan Görünüm<br />

ve (d) Üstten Görünüm<br />

Günümüzde halen açık bir problem olan paralel<br />

mekanizmaların çalışma uzayı analizinin<br />

çıkarılmasına bütün paralel mekanizmalar için<br />

genelleştirilmiş bir metot geliştirilerek yapay zeka<br />

yöntemlerinden birini uygulanması düşünülmektedir.<br />

KAYNAKLAR<br />

p<br />

250000<br />

200000<br />

150000<br />

100000<br />

50000<br />

0<br />

1,20<br />

(a)<br />

(c)<br />

1,3115<br />

1,40<br />

1,50<br />

1,60<br />

t<br />

1,70<br />

1,80<br />

1,90<br />

(b)<br />

(d)<br />

Şek 3. ψ min =-45,ψ max =45,φ min =-45,φ max =45,θ min =-<br />

45,θ max =45 için OC=[0,0,1600] T konumunda ki GPM<br />

nın Oryantasyon çalışma uzayının görünümleri (a) 3B<br />

Görünüm , (b) Önden Görünüm, (c) Sağdan Görünüm<br />

ve (d) Üstten Görünüm<br />

[1] J.-P. Merlet, J. Intelligent Robotics Syst. 13 (1995)<br />

143-160<br />

[2] J.Ryu, I. A. Bonev, Mech. Mach. Theory 36<br />

(2001) 15-28<br />

[3] Zhe. Wang, Zhixing Wang, W. Liu, Y. Lei, Mech.<br />

Mach. Theory 36 (2001) 605-622<br />

[4] Gosselin C. Determination of workspaces of 6-dof<br />

parallel manipulators. Transactions of ASME Journal<br />

of Mechanical Design 1990;112:331-336<br />

[5] L.J. du Plessis, J.A. Synman, A numerical method<br />

for the determination of dextrous workspaces of<br />

Gough-Steart platforms. I. Journal for numerical<br />

methods in engineering 2001;52:345-369<br />

[6] K.H. Hunt, Kinematic Geometry of Mechanism,<br />

Claredon Press, Oxford, 1978<br />

[7] B. Dasgupta, T.S. Mruthyunjaya, The Steart<br />

platform manipulator: a review. Mech. Mach. Theory<br />

35 (2000) 15-40<br />

[8] S.N. Yurt, 6-3 Stewart Platform Mekanizmasının<br />

Kinematik , Dinamik Analizi ve Kontrölü, 2002<br />

[9] Sait N. YURT, Ibrahim ÖZKOL, Metin O.<br />

KAYA and Cingiz HACIYEV, Optimization of The<br />

PD Coefficient in a Flight Simulator Control via<br />

Genetic Algorithms, Aircraft Engineering and<br />

Aerospace Technology: An international Journal,<br />

Volume 74, Number 2, 2002.<br />

Şek. 4. p/t değişimi<br />

p:Çalışma uzayındaki ulaşılabilir noktaların sayısı<br />

t: kütle merkezinin hareket yönü<br />

257

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

SERAMİK ZIRHLARIN UÇAKLARDA KULLANIMI<br />

Tanju ÇAKIR 1 R. Orhan YILDIRIM 1 Bilgehan ÖGEL 2<br />

e-posta: tanju@mynet.com e-posta: orhany@metu.edu.tr e-posta: bogel@metu.edu.tr<br />

1<br />

ODTÜ, Mühendislik Fakültesi, Makina Müh. Bölümü, 06531, Ankara<br />

2<br />

ODTÜ, Mühendislik Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Müh. Bölümü, 06531, Ankara<br />

ÖZET<br />

Bu çalışmada sabit kalınlıktaki seramik ve alüminyum<br />

plakalardan oluşan bir seramik/alüminyum zırh<br />

sisteminin balistik limiti sayısal çözümleme yöntemiyle<br />

incelenmiştir. Mermi hızı değiştirilerek zırhın balistik<br />

limit hızı araştırılmış ve hız değişiminin sistemin genel<br />

davranışına olan etkisi araştırılmıştır. Sayısal<br />

çözümde kullanılan paket programının benzer bir zırh<br />

sistemi için elde edilen sonuçları, deneysel verilerle<br />

karşılaştırılarak programın güvenilirliği<br />

araştırılmıştır. Seramik ve benzeri zırhların<br />

tasarımının ve çözümlemesinin sayısal yöntemlerle<br />

kolaylıkla yapılabileceği anlaşılmaktadır.<br />

I. GİRİŞ<br />

İnsanları ve araçları koruyan zırhlar ortaçağlardan beri<br />

kullanımda olmalarına karşın seramiklerin zırh<br />

uygulamalarında kullanımı ellili yılların sonunda<br />

başlamıştır [1]. Seramik zırhlar hafif zırhlar sınıfına<br />

dahil olup personel için koruma sağlayan zırh<br />

uygulamalarında, helikopter ve uçakların<br />

koltuklarında ve taban kaplamalarında ve hafif zırhlı<br />

araçların küçük çaplı zırh delici mermilere karşı<br />

korunmasında kullanılmaktadır.<br />

Konunun başında birbirine benzer görünen ancak<br />

farklı anlamalar taşıyan iki terimi açıklamakta fayda<br />

vardır. Zırh seramiği terimi zırhlarda kullanılan<br />

seramik malzemeyi tanımlarken seramik zırh terimi<br />

belirli bir nesneye karşı koruma sağlamayı amaçlayan<br />

ve içinde seramik malzeme de içeren zırh bütünü için<br />

kullanılmaktadır.<br />

Seramik zırhların yaygın kullanımı 1960’larda<br />

başlamıştır. Amerikan ordusu helikopter pilotlarını ve<br />

kritik helikopter parçalarını küçük kalibreli silahlara<br />

karşı korumak amacıyla geleneksel olarak kullanılan<br />

çelik ve alüminyum zırhlar yerine hafifletme amacını<br />

da gözeten kompozit yapıdaki zırhların<br />

geliştirilmesine yönelmiştir. Bu amaçla pilotlar için<br />

seramik içeren koruyucu yelek ve zırhlı helikopter<br />

koltukları geliştirilmiştir. [2].<br />

Kara ve hava araçlarında zırh malzemesi olarak en<br />

geniş kullanım alanına sahip çelik ve alüminyum<br />

balistik özellikleri ve fiyat avantajları yanında ana<br />

yapıyı oluşturan ve yük taşıyan eleman olmaları<br />

nedeniyle de tercih edilmektedirler. Seramik ve<br />

kompozit gibi zırh malzemeleri ise öncelikle üstün<br />

balistik özellikleri nedeniyle seçilmektedir. 114<br />

kg/m 2’ lik alan yoğunluğuna sahip olan RHA çeliği<br />

(380 BHN) 7.62 mm zırh delici mermiyi<br />

durdurabilmektedir. Buna karşın alümina seramiği ve<br />

5083 alüminyum alaşımından yapılmış bir seramik<br />

zırh 42 kg/m 2 ’lik alan yoğunluğu ile aynı işlevi<br />

görmektedir [3].<br />

İlk uygulamalarda seramik zırhlar aracın mevcut<br />

yapısının üzerine takıldığından ek bir ağırlık artışına<br />

neden olmaktaydı. Bu durum havacılık alanındaki<br />

uygulamalar için bir olumsuzluktu. 1967 yılında<br />

geliştirilen bir helikopter koltuğunda koltuğun kendisi<br />

bir zırh olarak üretilmiş ve bu şekilde koruma için<br />

gerekli alan ve kütle azaltılmıştır. Bu gelişme ile<br />

seramik zırhlar ana yapıyı oluşturan bir unsur<br />

olmuştur [4].<br />

Ağırlık tasarrufu için zırhı bulunmayan askeri nakliye<br />

uçaklarının tehdit bölgelerindeki alçak uçuşlarında<br />

küçük çaplı mermilere karşı korunması için seramik<br />

zırhlar yaygın olarak kullanılmaktadır (Şekil 1).<br />

Seramik zırhlar çift dayanımlı zırhlar ailesine<br />

girmektedir. Burada ön plaka sert, arka plaka ise<br />

sünektir. Öndeki sert plaka darbeyle beraber delici<br />

nesneyi kırarken arkadaki sünek plaka geri kalan<br />

darbe enerjisini emer ve mermi ve seramik parçalarını<br />

muhafaza eder.<br />

Arka plaka malzemesi olarak düşük yoğunluğu<br />

nedeniyle alüminyum yaygın olarak kullanılmaktadır.<br />

Elyaf takviyeli plastik kompozitler de düşük<br />

yoğunlukları, yüksek dayanım ve yüksek kopma<br />

enerjileri nedeniyle tercih edilmektedir [5].<br />

Seramiğin görevi kırılma konisi aracılığı ile mermi<br />

enerjisini arka plaka üzerine dağıtmak ve delme<br />

258

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Şekil 1. RAF C-130 uçağına takılan seramik zırh panelleri [8]<br />

Şekil 2. Bir merminin seramik zırha çarpması [7]<br />

süresince mermiyi aşındırmaktır. Bu şekilde,<br />

merminin arka plaka üzerinde küçük bir bölgeye<br />

temas ederek burada malzeme dayanımını aşan<br />

gerilemeler uygulaması ve plakada yerel bir hasar<br />

oluşturması önlenir. Delme süresince sert ve aşındırıcı<br />

seramik parçacıkları mermiyi aşındırır ve kütlesini<br />

azaltır (Şekil 2) [6].<br />

Seramik zırhın mermiyle delinmesi sırasında mermi<br />

ucu kırılması, mermiden seramiğe momentum iletimi,<br />

seramiğe yük uygulanması, seramiğin kırılması,<br />

259<br />

kırılmış seramik parçacıklarına mermi tarafından yük<br />

uygulanması, merminin aşınması, seramik<br />

parçacıklarının seramik yüzeyinden geriye doğru<br />

fırlaması, şok dalgası oluşması ve bu şok dalgalarının<br />

birbirleriye etkileşimi gibi farklı mekanizmalar ortaya<br />

çıkmaktadır. Tüm bu mekanizmaların bazıları ayrı<br />

ayrı bazıları ise eş zamanlı olarak ortaya çıkar ve<br />

seramiğin darbe davranışının tek bir parametreye bağlı<br />

olarak incelenmesini zorlaştırır [8].<br />

Zırh başarımının ölçülmesi farklı zırh sistemlerinin<br />

karşılaştırılmasında büyük öneme sahiptir. Balisitk<br />

limit hızı (V 50 ) zırhların karşılaştırılmasında kullanılan<br />

önemli bir parametredir. Balistik limit hızı bir zırhın<br />

durdurabileceği en yüksek mermi hızı olarak<br />

tanımlanabilir. Deneysel olarak bu balistik hızın<br />

hesaplanmasında aynı özelliğe sahip zırhlara yapılan<br />

değişik hızdaki atışlarda hedefi delip geçen en düşük<br />

hızlı üç mermi ile hedefi geçemeyen en yüksek hızlı<br />

üç merminin hızlarının ortalaması alınır.<br />

Delip geçme olayının doğası gereği karmaşık olması<br />

ve birden fazla parametreye bağlı olması nedeniyle<br />

delip geçme olayının analitik yöntemlerle<br />

incelenmesini zorlaştırmaktadır. Deneysel çalışma ise<br />

oldukça pahalı ve zaman alan bir işlemdir. Bu tür<br />

karmaşık olayları çözümlemek için kapsamlı sayısal<br />

çözümleme teknikleri kullanmak üçüncü bir yol olarak<br />

ortaya çıkmıştır.

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Bu çalışmada sabit kalınlıktaki seramik ve alüminyum<br />

plakalardan oluşan bir seramik/alüminyum zırh<br />

sistemi incelenmiştir. Mermi hızı değiştirilerek zırhın<br />

balistik limit hızı araştırılmış ve hız değişiminin<br />

sistemin genel davranışına olan etkisi sayısal<br />

yöntemler kullanılarak incelenmiştir.<br />

II. SAYISAL ÇÖZÜMLEME<br />

5 mm kalınlıkları olan seramik ve alüminyum<br />

plakalar sırt sırta yerleştirilmiş olup aralarındaki<br />

yapıştırıcı etkisi ihmal edilmiştir. Çözümlemenin<br />

işleme zamanının azaltılması amacıyla iki boyutlu<br />

eksenel simetrik modelleme yapılmıştır. Bu nedenle<br />

seramik ve alüminyum plakalar dairesel olarak<br />

varsayılmıştır. Seramiğin çapı 50 mm olarak alınmış<br />

ve merminin merkezden dik açıyla vurduğu kabul<br />

edilmiştir. Alüminyum arka plakanın çapı ise 90 mm<br />

seçilmiş ve seramikle merkezlenmiştir. Şekil 3’te<br />

Autodyn-2D v.4.3 paket programının orjinal çıktısı<br />

görülmektedir. Sağ tarafta malzemelerin renk kodları<br />

verilmiştir. Buna göre; AL203-99.5 – %99.5’lik<br />

Alümina seramik, Steel – Çelik, Cart Brass – Pirinç,<br />

Antimonal Lead – Antimon Kurşun alaşımı anlamına<br />

gelmektedir. Şekil 3, sayısal çözümün sıfırıncı<br />

döngüsündeki (Cycle 0), dolayısıyla başlangıç<br />

zamanındaki (Time 0 ms) durumunu ve mm, mg, ms<br />

birimleri de (Units) hesaplamalarda hangi birimlerin<br />

kullanıldığını göstermektedir.<br />

alüminyum alaşımı seçilmiştir. Malzeme özellikleri<br />

Tablo 1 ve Tablo 2’de verilmiştir.<br />

Bu çalışmada 7.62 mm zırh delici AP mermisi<br />

modellenmiştir. Bu modellemede çelik çekirdek (AISI<br />

1070), çelik çekirdeğin arkasındaki denge kütlesi<br />

(kurşun-antimon) ve metal kaplama (pirinç) ayrı ayrı<br />

ele alınmıştır. Bu parçaların her biri için uygun ağ<br />

modelleri oluşturularak programda tek bir mermi<br />

oluşturacak şekilde birbirine tanıtılmıştır.<br />

Tablo 1. Seramik plakaların mekanik özellikleri [9]<br />

Yoğunluk<br />

Sertlik<br />

Elastisite Modülü<br />

Basma Dayanımı<br />

3-Nokta Eğilme Dayanımı<br />

3<br />

3.8 g/cm<br />

9 Mohs<br />

300x10 3 MPa<br />

2100 MPa<br />

330 MPa<br />

Tablo 2. Alüminyum plakaların mekanik<br />

özellikleri [10]<br />

Yoğunluk<br />

2.78 g/cm<br />

Elastisite Modülü 73.1 GPa<br />

Kayma Modülü 28 GPa<br />

Akma Dayanımı 324 MPa<br />

Kopma Dayanımı 469 MPa<br />

Kopma Uzaması % 20<br />

3<br />

Seçilen konfigürasyon Autodyn-2D paket<br />

programında SPH (Düzgün Parçacık Hidrodinamiği)<br />

tekniği ile modellenmiştir. Çözümlemede parçacık<br />

boyutu yeterli hassasiyet elde edilebilecek büyüklükte<br />

kullanılmıştır.<br />

Çözümlemede merminin bütün elemeanlarına zırha<br />

dik yönde olacak şekilde bir hız verilmiştir.<br />

Şekil 3. Sayısal model görüntüsü<br />

Modellemede alüminyum plakanın çevresi radyal ve<br />

eksenel yönde sabitlenmiştir. Seramiğin çevresi ise<br />

sadece radyal yönde hareket etmeyecek şekilde<br />

tanımlanmıştır.<br />

Seramik malzeme olarak %99.5 yoğunlukta alümina<br />

(Al 2 O 3 ), arka plaka malzemesi olarak ise 2024-T351<br />

III. SAYISAL ÇÖZÜMLEMENİN<br />

İRDELENMESİ<br />

Seçilen seramik zırhın balistik limitinin sayısal<br />

yöntemlerle bulunabilmesi için program değişik<br />

mermi hızları için çalıştırılmıştır. Ayrıca balistik hızın<br />

üzerindeki mermi hızları için mermi ve hedefin<br />

incelenmesine yönelik olarak daha büyük mermi hızı<br />

aralığında da sayısal çözümlemeler elde edilmiştir.<br />

Bunun için mermi hızı 200 ile 1000 m/s arasında 100<br />

m/s’lik aralıklarla değiştirilmiş, 2000 m/s’lik hıza<br />

kadar da çıkılmıştır. Balistik limitin üzerindeki hızlar<br />

için merminin çıkış hızları Tablo 3’te görüldüğü gibi<br />

kaydedilmiştir. Şekil 4’te 600 m/s’lik ilk mermi hızı<br />

için zırhın delinme aşamaları görülmektedir.<br />

Zırh çıkış hızının merminin ilk hızına bağlı olarak<br />

değişimi Şekil 4’te görülmektedir. Bu grafikten de<br />

görüldüğü gibi seçilen seramik zırhın verilen mermi<br />

için balistik hızının 400 m/s olduğu anlaşılmaktadır.<br />

260

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Şekil 4. 600 m/s ilk hızla atılan merminin hedefle etkileşimi<br />

Mermi Çıkış Hızı (m/s)<br />

2200<br />

2000<br />

1800<br />

1600<br />

1400<br />

1200<br />

1000<br />

800<br />

600<br />

400<br />

200<br />

Tablo 3. Mermi çıkış hızları<br />

Mermi giriş hızı<br />

[m/s]<br />

Mermi çıkış hızı<br />

[m/s]<br />

200 0<br />

300 0<br />

400 0<br />

500 206<br />

600 314<br />

700 404<br />

800 606<br />

900 686<br />

1000 808<br />

1500 1390<br />

2000 1920<br />

0<br />

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200<br />

Mermi Giriş Hızı (m/s)<br />

Şekil 5. Zırh çıkış hızının ilk mermi hızına bağlı<br />

olarak değişimi<br />

261<br />

Balistik hızın aşılması durumunda merminin giriş hızı<br />

ile çıkış hızı arasındaki farkın (V 0 -V f ) balistik limitten<br />

sonra düştüğü gözlenmiştir (Şekil 5).<br />

IV. DENEYSEL DOĞRULAMA<br />

Bu çalışmada 5 mm alümina ve 5 mm çelikten oluşan<br />

sabit kalınlıktaki bir kompozit zırhın balistik limiti<br />

sayısal yöntemlerle bulunmuştur. Sayısal yöntem ile<br />

elde edilen bu bulguların deneysel çalışma<br />

sonuçlarıyla karşılaştırılması ideal bir yöntemdir.<br />

Ancak, bu çalışmada kullanılan merminin değişik<br />

hızlarda atılabilmesi, değişik barut hakkı olan<br />

mermilerin imalini gerektirmesi gibi pratik açıdan bazı<br />

zorlukları içermektedir. Bu zorlukların aşılması ve<br />

sayısal yöntemin güvenilirliğinin ve doğruluk payının<br />

belirlenmesi için sayısal çözümde kullanılan program,<br />

benzer koşullarda deneyi yapılan bir zırh sistemi için<br />

denenmiştir. Bu doğrulama çalışmasında, 6 mm’lik<br />

standat kalınlığa sahip alümina 8 mm kalınlığındaki<br />

St-37 çelik plakaya ince bir epoksi filmi ile<br />

yaıştırılmıştır. Oluşturulan seramik/çelik zırh sistemi<br />

7.62 mm AP mermisi ile MKEK’nun Kırıkkale’deki<br />

Silah Fabrikası’nda atış testine tabi tutulmuştur. Bu<br />

zırh sisteminin, hızı 797.3 m/s olarak ölçülen mermiyi<br />

ancak durdurabildiği gözlenmiştir. Aynı ölçülerdeki<br />

zırh sistemi ve mermi modellenmiş ve Atuodyn paket<br />

programı ile sayısal çözümü yapılmıştır. Sayısal<br />

çözüm sonuçlarına göre mermi parçalanmakta, ancak<br />

zırh sistemini delmektedir. Mermi parçasının hedef<br />

arkasındaki çıkış hızı 153 m/s olarak ölçülmüştür. Bu<br />

duruma göre, merminin, parçalanmayıp kütlesinin<br />

değişmediği varsayılsa dahi, kinetik enerjisi çarpışma<br />

öncesindeki enerjisinin %3.68’ine düşmektedir. Bu<br />

ise, adı geçen paket programı ile yapılan sayısal<br />

çözümün kabul edilebilir bir hata payı ile bu tip zırh<br />

sistemlerinin incelenmesinde kullanılabileceğini<br />

göstermektedir.<br />

V. SONUÇ<br />

5 mm alümina ve 5 mm alüminyum plakadan oluşan<br />

seramik zırhın 7.62 mm AP mermisi için balistik<br />

hızının 400 m/s olduğu sayısal çözümlemede elde

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

edilmiştir. Balistik hızın üzerindeki mermi hızları için<br />

mermi çıkış hızındaki düşme miktarı hız arttıkça<br />

azalmaktadır. Sayısal yöntemlerle seramik ve benzeri<br />

zırhların tasarımının ve çözümlemesinin kabul<br />

edilebilir bir hata payı ile yapılabileceği<br />

anlaşılmaktadır.<br />

TEŞEKKÜR<br />

Yazarlar Autodyn yazılımını sağladığı için Century<br />

Dynamics Şirketine, deneylerin yapılmasına izin veren<br />

MKEK’e ve sayısal çözümleme için donanım desteği<br />

veren ODTÜ-BİLTİR/SAVSİS Birimine teşekkür<br />

eder.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] Los Alamos National Labratory, Los Alamos and<br />

Industry Team Up to Develop Method of<br />

Protection Against Small-Arms Fire, Dateline:Los<br />

Alamos, pp. 7-9, 10, 1996.<br />

[2] R.M. OGORKIEWICZ, Technology of Tanks,<br />

Technology of Tanks, Vol. 2, pp. 357-378, Jane’s<br />

Information Group, (1991).<br />

[3] R.M. OGORKIEWICZ, Advances in Armor<br />

Materials, Int. Defense Review,Vol. 4, pp.349-<br />

352, (1991).<br />

[4] R.K. BART and J.C. LINDBERG, Ceramic<br />

Bodyguards, Advanced Materials and Processes,<br />

Vol. 132 (3), pp. 69-72, (1987).<br />

[5] R.M. OGORKIEWICZ, Technology of Tanks,<br />

Technology of Tanks, Vol. 2, pp. 357-378,<br />

Jane’s Information Group, (1991).<br />

[6] D.J. VIECHNICKI, M.J. SLAVIN and M.I.<br />

LIMAN, Development and Current Status of<br />

Armor Ceramics, Ceramic Bulletin, Vol. 70 (6),<br />

pp. 1035- 1039, (1991).<br />

[7] T.A. NOBBE, Lightening Armor’s Load,<br />

Machine Design, Vol. 59 (3), pp. 44-50, (1987).<br />

[8] T. ÇAKIR, Impact Resistance of Alumina<br />

Ceramics to Kinetic Energy Projectiles, Y.L. Tezi,<br />

ODTÜ, (2003).<br />

[9] KALEPORSELEN Elektroteknik San. A.Ş.,<br />

<strong>Yüksek</strong> Teknoloji Seramikleri, s. 6, (2003).<br />

[10] Autodyn-2D v4.3 Material Library.<br />

262

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

KARE BİR PLAKANIN PATLAMA SONUCU OLUŞAN<br />

DEFORMASYONUNA PATLAMA UZAKLIĞININ ETKİSİ<br />

Yener AKUŞ<br />

e-posta: yenerakus@hotmail.com<br />

R. Orhan YILDIRIM<br />

e-posta: orhany@metu.edu.tr<br />

ODTÜ, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, 06531, Ankara<br />

ÖZET<br />

Yapıların yeterince kuvvetli dinamik yükler altında<br />

büyük kalıcı deformasyonlara uğraması hem çok ilgi<br />

çeken, hem de pratikte kullanımı olan bir konudur.<br />

Patlama sonucu oluşan basınç dalgaları çok değişik<br />

karakterlere sahiptir. Çok kısa süre içerisinde<br />

maksimum değerine ulaşır, daha sonra yavaş yavaş<br />

azalır ve ortam basıncının altına düşer ve bir vakum<br />

etkisi yaratır. Patlamanın yıkıcı etkisi, patlayıcının<br />

basıncı, patlayıcının cinsi ve patlamaya maruz kalan<br />

yapısal elemanın patlama merkezine uzaklığı gibi<br />

birtakım parametrelere bağlıdır. Bu çalışmada, sabit<br />

miktardaki bir C4 patlayıcının infilak etmesi<br />

sonucunda 2 mm kalınlığındaki kare şeklindeki çelik<br />

plakanın orta noktasında oluşturduğu deformasyon<br />

sayısal yöntemlerle bulunmuştur. Patlayıcı uzaklığının<br />

deformasyona olan etkisi ayrıca incelenmiştir.<br />

I. GİRİŞ<br />

Patlayıcı, sahip olduğu potansiyel enerjiyi, çok kısa<br />

sürede bir gaz bulutu ortaya çıkartarak boşaltabilen bir<br />

malzemedir. Açığa çıkan bu gaz, etrafına yüksek<br />

miktarlardaki enerjiyi o kadar kısa bir sürede uygular<br />

ki, bu gazın oluşturduğu basınç dalgası, bir yüzey ile<br />

karşılaştığında bu yüzeye oldukça büyük etki kuvveti<br />

uygular. Yeterli miktarda patlayıcı kullanıldığında o<br />

yüzey üzerinde kalıcı hasarlar meydana getirebilir.<br />

Son yıllarda meydana gelen bazı olaylar, patlayıcıların<br />

etkileri üzerindeki çalışmaları daha bir dikkat çekici<br />

hale getirmiştir. Cook [1] ve Held [2,3] daha çok<br />

patlama basıncı ve basınç dalgasının oluşumu,<br />

özellikleri ve dağılımı üzerinde çalışmışlardır. Johson<br />

ve arkadaşları [4] tarafından ise ticari patlayıcılar<br />

üzerinde çalışmalar yapılmış ve su ortamında basınç<br />

dalgası üzerinde incelemelerde bulunulmuştur.<br />

Patlayıcıların yüzeyler üzerinde etkileri konusunda ise<br />

son zamanlarda oldukça fazla çalışmalar yapılmıştır.<br />

Örneğin Chan ve arkadaşları [5] kapalı bir mekanda<br />

patlamaları incelemiştir. Kapalı bir mekanda yapılan<br />

incelemeler, yansıma miktarı çok olduğu için oldukça<br />

karmaşıktır. Kirişler üzerinde çalışmalar yapmış olan<br />

Menkes ve Opat [6] uygulanan kuvvetin artan<br />

miktarına bağlı olarak oluşan üç ayrı deformasyon<br />

fazını ortaya çıkartan kişilerdir. Bu fazlar sırasıyla<br />

şöyledir; Faz I- Kalıcı deformasyon; Faz II- Kalıcı<br />

deformasyon ile beraber kenarlarda oluşan yırtılmalar;<br />

Faz III- Enine kesilme. Plakalar, kirişlere göre daha<br />

karmaşık bir yapıya sahiptirler. Kirişlerin<br />

deformasyonu ile ilgili ortaya çıkan bu tarzlar, dairesel<br />

plakalar için Teeling ve Nurick [7] tarafından<br />

incelenmiştir. Sonlu eleman analizleri ile ise,<br />

Rudnapatna ve diğerleri [8] ile Jacinto ve diğerleri [9]<br />

plakaların patlama basıncı altındaki davranışlarını<br />

incelemişlerdir. Bu çalışmada ise öncellikle kare<br />

plakaların deformasyon tarzları hakkında bilgi<br />

verilecek, bazı modellemeler ile plakaların basınç<br />

altındaki deformasyonu sonlu eleman metodu ile<br />

incelenecektir.<br />

Şekil olarak karenin seçilmesindeki asıl amaç,<br />

yapılarda ve araçlarda kullanılmakta olan yapısal<br />

malzemelerin genellikle dört kenarlı seçilmesidir.<br />

Örneğin, uçak ve helikopterlerde kullanılan yapısal<br />

elemanlar, ana gövdeyi oluşturan ve bu araçların<br />

iskeletini oluşturan ana taşıyıcı elemanların üzerini<br />

kaplayan elemanlar, kare veya dikdörtgen şekillidir.<br />

Simetrik bir analiz elde edebilmek için kare profil<br />

seçilmiştir. Bu çalışma, uçak ve helikopter gibi hava<br />

araçlarının yakınında, çevresinde veya içerisinde<br />

meydana gelebilecek patlamaların analizinde bir temel<br />

teşkil etmektedir.<br />

II. KARE PLAKALARIN PATLAMA ETKİSİ<br />

İLE DEFORMASYONU<br />

Kaza sonucu veya kasti meydana gelen bazı olaylar<br />

neticesinde, son zamanlarda patlamaya karşı korunma<br />

önemli konulardan biri haline gelmiştir. Patlamanın<br />

yapılar üzerindeki etkileri oldukça yıkıcı olabilir.<br />

Askeri araçlar ve binalar, önemli sivil binaların<br />

bombalı saldırılara maruz kalması, araştırmacıların<br />

konuya ilgisini artırmıştır.<br />

Bu kısımda plakaların basınç altında deformasyon<br />

davranışları incelenecektir. Menkes ve Opat’ın kirişler<br />

için bulmuş olduğu üç ayrı deformasyon fazı vardır.<br />

Faz I – Kalıcı deformasyon<br />

Faz II – Kalıcı deformasyon ile birlikte kenarlarda<br />

oluşan yırtılmalar<br />

263

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Faz III – Enine Kesilme<br />

Faz II ise kendi içinde üç kısma ayrılır. [8]<br />

Faz II * – Kısmi yırtılma<br />

Faz IIa – Tam yırtılma ve devam eden orta nokta<br />

deformasyonu<br />

Faz IIb – Tam yırtılma ve azalan orta nokta<br />

deformasyonu.<br />

Faz I, sadece kalıcı deformasyonu içermektedir. Kare<br />

plakalarda basınç yoğunlaşması nedeniyle, merkeze en<br />

yakın kenar noktası, kenarın orta noktası, ilk önce<br />

yırtılmaya başlar ki bu durumda plaka Faz II’ye girmiş<br />

demektir. Faz II * kısmi yırtılma oluşumudur. Yırtılma<br />

tüm kenar boyunca devam ederse, bir süre sonra plaka<br />

bağlı olduğu yerden kurtulur. Yalnız, basıncın<br />

etkisinin devamı halinde plaka serbest kalıp uçmaya<br />

başlar ve Faz IIa oluşur. Bu esnada orta nokta<br />

deformasyonu plaka kopmasına rağmen devam eder.<br />

Eğer kopma erken safhalarda oluşmuş ve orta nokta<br />

deforme olmaya devam etmiyor ise, Faz IIb’ye<br />

geçilmiş demektir. Faz III ise malzemenin kalıcı<br />

deformasyona fazla maruz kalmayıp, çerçevesinden<br />

kesilip kurtulması ve uçmaya başlamasıdır.<br />

Şekil 2. 3 boyutlu Faz II * deformasyonu (I*=0.98)<br />

Bu fazlar arası geçişi, birimsiz impuls hesaplaması ile<br />

bulunur. [8]<br />

I * = I / (Ah (ρσ o ) 1/2 ) (1)<br />

Burada I, patlayıcının oluşturduğu impuls, A plaka<br />

alanı, h plaka kalınlığı, σ o akma mukavemeti ve ρ<br />

özkütledir. Birimsiz impuls değeri 0.5-0.75 civarında<br />

veya üzerinde ise Faz I’den Faz II’ye dönüşüm başlar.<br />

Bu değer 1-1.5 civarında veya üzerinde ise Faz II, Faz<br />

III’e dönüşür. Aşağıda Şekil 1, Şekil 2 ve Şekil 3’te<br />

Faz I, Faz II * ve Faz III’e örnekler verilmiştir [8].<br />

Bu şekiller 89mmx89mm çelik bir plaka için<br />

verilmiştir.<br />

Şekil 3. Faz III deformasyon profili<br />

III. UZAKLIK DEĞİŞİMİNİN PLAKA<br />

DEFORMASYONU ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ<br />

Şekil 4’te analiz düzeneği ve Tablo 1’de analiz verileri<br />

sunulmuş olan kare plakaların patlama basıncı etkisi<br />

altında deformasyonu, bir sonlu eleman modelleme<br />

programı olan Autodyn 3D v.4.3 ile modellenmiştir.<br />

Patlayıcı olarak C4 seçilmiştir. Patlayıcı yüzey<br />

üzerinde uygun simetrik bir basınç dağılımı elde<br />

etmek için küre şeklinde alınmıştır. Patlama küre<br />

merkezinden patlayıcının ateşlenmesi ile elde<br />

edilmiştir. Küresel şekilli patlayıcı x, y ve z<br />

düzlemlerinde 15‘er düğüm noktası olacak şekilde<br />

2745 elemanlı bir ağ yapısına sahiptir. Plakalar ise<br />

kalınlıkları boyunca 3’er düğüm, kenar uzunlukları<br />

boyunca 25’er düğüm noktası olacak şekilde toplam<br />

576 ağ elemanı ile modellenmiştir.<br />

2 mm plaka<br />

a<br />

Patlayıcı<br />

Şekil 1. Faz I için orta nokta deformasyon grafiği.<br />

Şekil 4. Analiz Düzeneği<br />

264

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Tablo 1. Analizde kullanılan veriler<br />

Sıra No a(mm) P a (kPa) m c4 (g) r c4 (mm)<br />

1 100 101.3 163.7 26.8<br />

2 125 101.3 163.7 26.8<br />

3 150 101.3 163.7 26.8<br />

Burada verilen değerlerden P a , ortam basıncını, m c4 ,<br />

kullanılan C4 miktarını ve r c4 , ise kullanılan küre<br />

şeklindeki C4’ün yarıçapını belirtmektedir.<br />

Ağ yapısı oluştururken patlayıcını yoğunluğu ağırlığı<br />

ve çapı göz önüne alınmıştır. Yalnız bu seçime etki<br />

eden daha önemli bir faktör daha vardır. Patlama<br />

plakaya ulaştığı anda patlayıcıdaki ve plakadaki<br />

eleman büyüklüklerinin orantılı olması gerekmektedir.<br />

Bu durum, kullanılan sayısal yöntemdeki elemanların<br />

büyüklük farkından kaynaklanan hataların azalmasına<br />

neden olduğundan gerçeğe daha yakın neticeler<br />

vermektedir. Bu nedenle patlayıcının patlama<br />

öncesindeki eleman büyüklükleri plakada kullanılan<br />

elaman büyüklüklerinden çok daha küçük seçilmiştir.<br />

Daha küçük elemanların seçimi durumunda ise hem<br />

plaka hem de C4 için işlem zamanı çok artmakta ve<br />

alınan sonuçlarda birbirlerine göre önemli farklılıklar<br />

görülmemektedir. Bu nedenle alınan ağ elemanı<br />

büyüklüğünün bu problem için uygun olduğu<br />

anlaşılmaktadır. Sınır şartları olarak, kenar<br />

düzlemlerinin x, y ve z eksenlerinde hareket etmediği<br />

yani rijid bir yapıya bağlanmış olduğu var sayılmıştır.<br />

Analizler, 3 boyutlu Lagrange işlemcisiyle<br />

çözümlenmiştir. Bu çözümde ilgili alan tuğla şekilli ağ<br />

elemanlarıyla örülmüştür ve bu elamanlar üzerinde<br />

akış ve durum değişkenleri (pozisyon, hız ve basınç<br />

gibi) tanımlanmıştır. Bu değişkenlerle oluşan kısmi<br />

diferansiyel denklemler, sonlu fark denklemlerine<br />

dönüştürülerek sonucu uygun zaman aralıklarında<br />

yenilemek suretiyle hesaplamalar yapmaktadır.<br />

Yapılacak analizler ile ilgili olarak Tablo 2’de impuls<br />

ve birimsiz impuls değeri verilmiştir.<br />

Tablo 2. Analizde kullanılan veriler<br />

Sıra No I (N.s) I *<br />

1 107.7 0.68<br />

2 59.74 0.38<br />

3 35.08 0.22<br />

Kullanılan sayısal analizlerde maddenin kırılma<br />

modeli kullanılmamıştır. Bu nedenle, Faz II’de<br />

oluşması gereken kenar yırtılmaları gözlenmemiş ve<br />

problemin çözümü Faz I içerisinde<br />

sonuçlandırılmıştır.<br />

Çelik plakanın ve patlayıcının malzeme özellikleri<br />

Tablo 3’te verilmiştir.<br />

Tablo 3. Kullanılan çeliğin ve C4’ün malzeme<br />

özellikleri<br />

Çelik<br />

C4<br />

σ = 240 MPa<br />

e= 9 x 10 6 kJ/m 3<br />

E = 200 GPa<br />

ρ C4 = 1601 kg/m 3<br />

ρ s = 7830 kg/m 3<br />

Çelik için verilen değerlerden σ akma mukavemetini,<br />

E elastisite modülünü, ρ s ise çeliğin özkütlesini ifade<br />

etmektedir. C4 için ise, e birim hacimde patlayıcının<br />

enerjisi ve ρ C4 patlayıcının özkütle bilgileridir.<br />

Modellerde patlayıcı, plakanın orta noktasından dik<br />

olarak 100 mm, 125 mm ve 150 mm uzaklıkta<br />

alınmıştır. Çözümlemeler sonucunda plakaların kendi<br />

düzlemlerine dik yöndeki plastik deformasyonları elde<br />

edilmiştir. Plastik deformasyonların plakanın karşılıklı<br />

iki kenarın orta noktalarını birleştiren hat üzerindeki<br />

değişimleri sırasıyla Şekil 5, 6 ve 7 de görülmektedir.<br />

Burada dikkati çeken husus deformasyonun köşe ve<br />

tepe noktalarını birleştiren bir üçgen şeklini almasıdır.<br />

Bu da basınç yüklemesinin çok kısa süreli ani bir<br />

basınç yüklemesi şeklinde olduğunun bir kanıtıdır.<br />

Ancak plakayla patlayıcı arasındaki uzaklık arttıkça<br />

basınç dalgasının maksimum değerinin düşmesi ve<br />

pozitif faz süresinin uzamasından dolayı deformasyon<br />

eğrisi üçgen şeklinden daire kesiti şekline doğru bir<br />

değişiklik göstermektedir.<br />

Deformasyon (mm)<br />

30<br />

25<br />

20<br />

15<br />

10<br />

5<br />

0<br />

100 mm patlama mesafesinde 163.7 g C4<br />

-120<br />

-90<br />

-60<br />

-30<br />

0<br />

30<br />

60<br />

Yatay Mesafe (mm)<br />

2 mm plaka<br />

90<br />

120<br />

Şekil 5. 2 mm kalınlığında bir kare çelik plakanın 100<br />

mm uzağında patlayan 163.7 g C4 patlayıcının plaka<br />

üzerinde oluşturduğu deformasyon profili<br />

265

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Deformasyon (mm)<br />

20<br />

18<br />

16<br />

14<br />

12<br />

10<br />

8<br />

6<br />

4<br />

2<br />

0<br />

-120<br />

125 mm patlama mesafesinde 163.7 gr C4<br />

-100<br />

-80<br />

-60<br />

-40<br />

-20<br />

0<br />

20<br />

40<br />

Yatay Mesafe (mm)<br />

60<br />

2 mm plaka<br />

80<br />

100<br />

120<br />

Orta Nokta Deformasyonu (mm)<br />

30<br />

25<br />

20<br />

15<br />

10<br />

5<br />

0<br />

Uzaklık - Deformasyon Grafiği<br />

2 mm<br />

100 125 150<br />

Patlama Uzaklığı (mm)<br />

Şekil 6. 2 mm kalınlığında bir kare çelik plakanın 125<br />

mm uzağında patlayan 163.7 g C4 patlayıcının plaka<br />

üzerinde oluşturduğu deformasyon profili<br />

Deformasyon (mm)<br />

12<br />

10<br />

8<br />

6<br />

4<br />

2<br />

0<br />

150 mm patlama mesafesinde 163.7 gr C4<br />

-120<br />

-90<br />

-60<br />

-30<br />

Şekil 7. 2 mm kalınlığında bir kare çelik plakanın 150<br />

mm uzağında patlayan 163.7 g C4 patlayıcının plaka<br />

üzerinde oluşturduğu deformasyon profili<br />

Şekil 8’de ise plakaların orta noktasında oluşan<br />

maksimum deformasyonun patlayıcı uzaklığı ile olan<br />

değişimi verilmektedir. Beklendiği gibi patlayıcının<br />

plakaya olan uzaklığı arttıkça plakanın maksimum<br />

deformasyon değeri düşmektedir.<br />

IV. SONUÇ<br />

Günümüzde, özellikle önemli sivil ve askeri yapıların<br />

ve araçların patlamaya karşı korumalı hale getirilmesi<br />

konusundaki çalışmalar yaygınlaşmaktadır. Sonlu<br />

elemanlar metodu ile statik uygulamalar dışında<br />

dinamik uygulamalar için de oldukça<br />

0<br />

30<br />

60<br />

Yatay Mesafe (mm)<br />

90<br />

2 mm plaka<br />

120<br />

Şekil 8. 2 mm kalınlığında bir kare çelik plakanın<br />

patlama uzaklığına bağlı olarak orta nokta<br />

deformasyonunun değişim grafiği<br />

doğru modellemeler yapılabilmektedir. Autodyn 3D<br />

programı ile 2 mm kalınlığındaki plakalar için<br />

modellemelerin sonuçlarına göre 240 mm x 240 mm x<br />

2 mm çelik plakanın 100 mm, 125 mm, 150 mm<br />

arasındaki değişen mesafeler için sırasıyla 25 mm,<br />

18.6 mm, 11.4 mm orta nokta deformasyonu<br />

bulunmuştur.<br />

Bir patlama sonucunda ani ve yüksek basınç<br />

değerlerine ulaşan şok dalgaları oluşmaktadır. Bu<br />

dalgaların plakalar üzerindeki etkisi sayısal<br />

yöntemlerle incelenebilmektedir. Bu şekilde çok<br />

masraflı olan deneysel yöntemlerin çok sayıda<br />

kullanılması önlenerek tasarımın yapılmasında zaman<br />

ve para kazancı sağlanabilmektedir. Ulaşılan sonuçlar<br />

neticesinde plakalar üzerinde yapılan sayısal<br />

çözümlemeler ile tasarım parametrelerinin<br />

optimizasyonu yapılabilmektedir. Bu şekilde<br />

sonuçların doğrulanması açısından gereken deney<br />

sayısı en aza indirilebilmektedir.<br />

TEŞEKKÜR<br />

Yazarlar Autodyn yazılımını sağladığı için Century<br />

Dynamics Şirketine ve sayısal çözümleme için<br />

donanım desteği veren ODTÜ-BİLTİR/SAVSİS<br />

Birimine teşekkür eder.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] M. A. Cook, The Science of High Explosives,<br />

1971<br />

[2] M. Held, “TNT-Equivalence”, Propellants,<br />

Explosives, Pyrotechnics, Vol. 8, 158-167, 1983<br />

[3] M. Held, “Blast Waves In Free Air”, Propellants,<br />

Explosives, Pyrotechnics, Vol. 8, 1-7, 1983<br />

[4] J. N. Johnson, C. L. Mader, S. Goldstein,<br />

“Performance Properties of Commercial<br />

266

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Explosives”, Propellants, Explosives,<br />

Pyrotechnics, Vol. 8, 8-18, 1983<br />

[5] P. C. Chan, H. H. “A Study of Inside An<br />

Enclosure”, Journal of Fluids Engineering, Vol.<br />

116, Iss. 3, 450-455, 1994<br />

[6] S. B. Menkes, H. J. Opat, “Tearing and Shear<br />

Failures in Explosively Loaded Clamped Beams”,<br />

Experimental Mechanics, Vol. 13, 480-486, 1973<br />

[7] R.G. Teeling- Smith, G.N. Nurick, “The<br />

Deformation And Tearing Of Thin Circular Plates<br />

Subjected To Impulsive Loads”, International<br />

Journal of Impact Engineering, Vol. 11, Iss. 1,<br />

279-291, 1993<br />

[8] N. S. Rudnapatna, R. Vaziri, M. D. Olson,<br />

“Deformation and Failure of Blast Loaded Square<br />

Plates”, International Journal of Impact<br />

Engineering, Vol. 22, 449-467, 1999<br />

[9] A. C. Jacinto, R. D. Ambrosini, R. F. Danes,<br />

“Experimental and Computational Analysis of<br />

Plates under Air Blast Loading”, International<br />

Journal of Impact Engineering, Vol. 25, 927-947,<br />

2001<br />

[10] “AUTODYN v.4.3 Theory Manual”, Century<br />

Dynamics, 2003<br />

267

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

SÜRDÜRÜLEBİLİR KALKINMA VE TAŞIMACILIK<br />

Vildan KORUL 1<br />

e-posta: vkorul@anadolu.edu.tr<br />

1<br />

Anadolu <strong>Üniversitesi</strong>, <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Y.O., <strong>Sivil</strong> Hava Ulaştırma İşletmeciliği Bölümü, 26470, Eskişehir<br />

ÖZET<br />

20. yüzyılda hızla gelişen taşımacılık sektörü<br />

ekonomik ve sosyal kalkınmaya, dünya ticaretinin<br />

yaygınlaşmasına, mal/hizmet ve insan hareketliliğine<br />

önemli katkılarda bulunmaktadır. Ancak bu kadar<br />

hızla büyüyen ve gelişen taşımacılık sektörünün<br />

bölgesel ve küresel boyutta olumsuz çevre etkileri de<br />

gün geçtikçe artmaktadır. Teknoloji ve iletişimin<br />

akıl almaz hızla geliştiği günümüzde çevre<br />

değerlerinin önemi uluslararası üst düzey ilişkiler<br />

çerçevesinde ele alınmakta ve ortak çözümler<br />

üretilmeye çalışılmaktadır. Son yıllarda sosyal<br />

sorumluluk çerçevesinde rekabetin önemli bir koşulu<br />

haline gelen sürdürülebilir kalkınma kavramının<br />

önemi her alanda giderek artmaktadır. Bu çalışmada,<br />

özellikle havayolu taşımacılığı faaliyetlerinin çevresel<br />

etkileri göz önüne alınarak büyümeyi canlandırmak,<br />

toplumun yaşam kalitesini artırmak, çevresel ve<br />

ekonomik gelişmenin sürdürülebilir ekonomik<br />

kalkınma ile bağlantısını ortaya koymak<br />

amaçlanmaktadır.<br />

I. GİRİŞ<br />

Dünyada insanoğlunun yaşamaya başladığı ilk günden<br />

itibaren çevre-insan ilişkileri başlamıştır. Önceleri<br />

insan çevre karşısında güçsüz kalmış, daha sonra onu<br />

denetimi altına almıştır. Sanayi devrimi ve bilgi<br />

toplumu çağının yaşandığı 20. yüzyılda büyüme<br />

anlayışı içinde doğal kaynaklar artan üretime bağlı<br />

olarak azalırken üretim sonucu çevreye verilen çıktılar<br />

ile tüketim sonucu oluşan atıklar çevre sorunlarını<br />

gündeme getirmiştir [1].<br />

Teknoloji ve iletişimin sınır tanımadan hızla geliştiği<br />

günümüzde, kazanım ve kayıpları ile çevre değerleri<br />

hemen her toplumu eşit koşullarda etkilemektedir. Bu<br />

gerçeğin farkına varılması ile doğayı koruma ve<br />

çevresel değerler için yeni boyutlarda önlemler alma<br />

yolunda yoğun bir çaba içine girilmiştir. 1960’lı<br />

yıllardan sonra başlayan çevre hareketleri ilk defa<br />

1972 yılında, Birleşmiş Milletler tarafından<br />

Stockholm’de yapılan bir konferans ile uluslararası<br />

boyutlarda tartışılmaya başlanmıştır. Türkiye’nin de<br />

katıldığı bu konferans dünya çevre politikasının<br />

başlangıç noktası olarak kabul edilmiş ve bu tarihten<br />

sonra çevre koruma hareketleri günümüze kadar<br />

devam etmiştir. Bu konferansın ardından 1973 yılında,<br />

Birleşmiş Milletler Çevre Programı (UNEP) adı<br />

altında merkezi Nairobi’de bulunan devamlı bir<br />

komisyon kurulmuş ve çevresel faaliyetleri düzenleme<br />

görevi bu kuruluşa verilmiştir [2].<br />

Birleşmiş Milletler tarafından kurulan ve Gro Harlem<br />

Brundland başkanlığındaki Dünya Çevre Kalkınma<br />

Komisyonu tarafından hazırlanan 1987 tarihli “Ortak<br />

Geleceğimiz” adlı raporda “karar vermede ekonomik<br />

ve ekolojik düşünceleri bütünleştirmenin<br />

sürdürülebilir kalkınma stratejisinin ana teması“<br />

olduğu vurgulanmış, bugünün gereksinmelerini ve<br />

beklentilerini, geleceğin gereksinim ve<br />

beklentilerinden ödün vermeksizin karşılamanın<br />

yollarını aramak olduğu belirtilmiştir [3].<br />

1970’li yıllardan başlayarak ulusal ve uluslararası<br />

boyutta pek çok çevresel faaliyete konu olan Türkiye,<br />

ilk ve önemli adımını 1982 yılında, anayasaya çevre<br />

hakkını koyarak atmıştır. Türk Anayasası’nın 56.<br />

maddesine göre, çevreyi geliştirme çabasında<br />

bulunmadan, daha iyi çevre koşulları sağlamadan<br />

çevreyi korumaya çalışmak, gelişmeyi engelleyici<br />

durağan bir çevreciliğe yol açabilir. Bu nedenle söz<br />

konusu madde çevrenin korunması ve geliştirilmesini<br />

birlikte düzenlemiştir.<br />

Ortak Geleceğimiz raporunda adı geçen sürdürülebilir<br />

kalkınma ilkesi, 389 sayılı ve 9 Kasım 1989 tarihli<br />

Çevre Müsteşarlığı’nın kuruluş ve görevleri<br />

hakkındaki kanun hükmünde kararnamenin 2.<br />

maddesinde yer alarak, Türk Çevre Hukuku’nda genel<br />

bir ilke olarak kabul edilmiştir [2].<br />

Türkiye, sürdürülebilir kalkınma ilkesinin en önemli<br />

öğeleri olan doğal kaynakların rasyonel kullanımı,<br />

sektörel kararlara çevre politikasının dahil edilmesi ve<br />

koordinasyonu gibi konuları 6. Beş Yıllık Plan<br />

hedeflerine almış, bu amaçları gerçekleştirmek için<br />

çevre sektörü özel ihtisas komisyonları oluşturmuştur.<br />

Sürdürülebilir kalkınma kavramı, 1987 yılında Dünya<br />

Çevre ve Kalkınma Komisyonu tarafından “bugünün<br />

ihtiyaçlarını, gelecek nesillerin ihtiyaçlarını karşılama<br />

268

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

kabiliyetinden ödün vermeden karşılayan kalkınma”<br />

olarak tanımlanmıştır. Brezilya’nın başkenti Rio de<br />

Janerio’da, 1992 yılında toplanan Dünya Zirvesi’nde<br />

Birleşmiş Milletler sosyal, ekonomik ve çevresel<br />

faktörlerin birbiriyle karşılıklı ilişki içinde olduğunu<br />

ve birbirini etkilediğini kabul etmiştir. Uzun vadede<br />

sürdürülebilir sonuçların alınabilmesi için bu<br />

ihtiyaçların birbiriyle dengeli bir şekilde karşılanması<br />

gerektiği kabul edilmiştir. Rio Zirvesi yerel, ulusal ve<br />

küresel düzeyde tüm dünya için bir amaç olarak<br />

sürdürülebilir kalkınma kavramını öne çıkarmıştır.<br />

Birleşmiş Milletler zirvesi sonucunda küresel bir<br />

sürdürülebilir eylem planı olan Gündem 21 kabul<br />

edilmiştir. Gündem 21 ve Dünya Zirvesinin diğer<br />

sonuç belgelerinin uygulanmasının zirveden sonra da<br />

izlenip değerlendirilmesi amacı ile Sürdürülebilir<br />

Kalkınma Komisyonu kurulmuştur. Her yıl düzenli<br />

olarak bu komisyona 50’nin üzerinde bakan<br />

düzeyindeki katılımcının yanı sıra 1000’den fazla sivil<br />

toplum kuruluşu çalışmalara destek vermektedir.<br />

Komisyon, hükümetleri ve uluslararası kuruluşları<br />

çevre ve sektörler arası konularda çalışma toplantıları<br />

ve konferanslar düzenlemeleri için yönlendirmektedir<br />

[4].<br />

II. SÜRDÜRÜLEBİLİR KALKINMA MODELİ<br />

Sürdürülebilir kalkınma kavramı; “gelecek nesillerin<br />

kendi ihtiyaçlarını karşılayabilmelerini tehlikeye<br />

atmadan bugünkü nesillerin ihtiyaçlarını<br />

karşılayabilen kalkınma” ya da “insan müdahalesine<br />

uğrayan doğal ekosistemlerin taşıma kapasitesinin<br />

dışına taşmamak koşuluyla insan yaşamının kalitesini<br />

düzeltmek” şeklinde tanımlanabilmektedir. Değişik<br />

tanımları yapılan sürdürülebilir kalkınma aşırı ya da<br />

gereksiz kaynak israfını önlemeyi amaçlamaktadır.<br />

Böylece, sürdürülebilir kalkınma gerek bugünün<br />

dünyasında tüm insanların eşit bir kalkınma<br />

temposuna kavuşması gerekse de gelecek nesillerin<br />

dünyasında kalkınmaya olanak tanıyacak kaynakların<br />

var olmasını garanti etmeye çaba göstermektedir [5].<br />

Ekonomik kalkınmanın yeni bir modeli olan<br />

sürdürülebilir kalkınma modeli, uzun vadede çevreyi<br />

de dikkate alarak, kaynakların israf edilmeden<br />

optimum kullanımını amaçlamaktadır. Bu model hem<br />

doğal kaynakların etkinliğini hem de çevresel<br />

kalitenin korunmasını göz önünde bulundurarak<br />

ekonomik ve sosyal kalkınma ile ekolojik dengeyi<br />

birlikte ele almaktadır [6].<br />

Sürdürülebilir kalkınma modeli oldukça geniş<br />

kapsamlıdır. Sürdürülebilir kalkınma anlayışı;<br />

büyümeyi canlandırmak, büyümenin kalitesini<br />

değiştirmek, asgari ihtiyaçlardan iş edinmeye kadar<br />

temel insani ihtiyaçları karşılamak, sürdürülebilir bir<br />

nüfus düzeyini garantiye almak, kaynak tabanını<br />

korumak ve zenginleştirmek, teknolojiyi yeniden<br />

yönlendirmek ve riski yönetmek, karar vermede çevre<br />

ve ekonomiyi birleştirmek ile insanlar arasında ve<br />

insanla doğa arasındaki uyumun yükseltilmesini<br />

amaçlamaktadır. Söz konusu amaçlara ulaşabilmek<br />

için gerekli koşullar aşağıda sıralanmıştır [7];<br />

• Karar almada vatandaşların etkin katılımı<br />

sağlayan bir siyasal sistem,<br />

• Kendi çabasıyla ve sürdürülebilir şekilde<br />

üretim ve teknik bilgi sağlayabilecek bir<br />

ekonomik sistem,<br />

• Uyumsuzluk halinde doğan sorunlara çözüm<br />

bulabilen ya da çözümlere destek veren bir<br />

sosyal sistem,<br />

• Sürekli yenilikler arayan bir teknolojik<br />

sistem,<br />

• Kalkınma için gerekli ekolojik tabanı<br />

korumaya saygı gösteren ve katkı sunan bir<br />

üretim sistemi,<br />

• Ticaret ve finansmanda sürdürülebilir düzeni<br />

destekleyen bir uluslararası sistem,<br />

• Esnekliğe ve katılıma açık, kendini düzeltme<br />

yeteneğine sahip bir yönetim sistemi.<br />

Sürdürülebilir kalkınma anlayışı çevresel kaygıların<br />

açık bir göstergesidir. Bu anlayışla yönetilen<br />

işletmeler, çevresel kaygıları kuruluşundan tüketim<br />

sonrası geri beslemeye kadar aralıksız taşıyan ve katkı<br />

sunmak için her alandaki faaliyetlerini sürekli denetim<br />

altında tutan yeşil işletmelerdir. Yeşil işletmeler<br />

günümüzde sürdürülebilir kalkınmanın motor gücünü<br />

oluşturmaktadır. Söz konusu işletmelerde<br />

sürdürülebilir çalışmanın özel amaçları aşağıdaki<br />

şekilde sıralanmaktadır [8].<br />

• Maliyeti düşük, fayda ve verimliliği yüksek<br />

aynı zamanda doğa dostu mal ve hizmet<br />

sunabilmek.<br />

• Mal, hizmet ve kaynakları doğal sistemlere<br />

ters düşmeden uyum sağlayacak şekilde<br />

planlamak.<br />

• Uygunluğu test edilmiş ve kanıtlanmış<br />

çalışma yöntemlerini kullanmak.<br />

• Yeni ve temiz teknolojiler geliştirmek,<br />

çevreyi koruyucu yatırımlara yönelmek.<br />

• Esnek ve kolay denetlenebilir bir yönetim<br />

sistemi kurarak çevre koruyucu alternatifleri<br />

hızlı ve etkin bir şekilde sisteme entegre<br />

etmek. Çalışanların karar alma ve uygulama<br />

aşamalarına etkin katılımın sağlanarak<br />

motivasyon ve iş tatminini çevreyi koruyarak<br />

gerçekleştirmenin yollarını açmak.<br />

Görüldüğü gibi, işletmelerdeki çevre koruma<br />

uygulamaları ve çevre yönetim sistemleri, çevreci<br />

olmanın yanı sıra giderleri azaltarak kalkınmaya<br />

önayak olan sürdürülebilir kalkınma sisteminin temel<br />

taşları ve gelişme noktalarıdır.<br />

269

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

III. SÜRDÜRÜLEBİLİR TAŞIMACILIK<br />

Geçen yüzyılda taşımacılıkta sürdürülebilirlik kavramı<br />

sıkça tartışılmış ve çeşitli tanımlar ortaya<br />

konulmuştur. Black [9] sürdürülebilir taşımacılığı;<br />

“mevcut taşıma ve hareketlilik ihtiyacının gelecek<br />

nesillerin ihtiyacını karşılama yeteneğini tehlikeye<br />

atmadan karşılamak” olarak tanımlamıştır.<br />

<strong>Havacılık</strong> Çevre Federasyonuna göre sürdürülebilir<br />

taşımacılık sistemi, sosyo-ekonomik ihtiyaçlardan mal<br />

ve insanın hareketliliğini sağlayan tüm taşımacılık<br />

sistemleri ve alt yapıları ile uzun dönemli ekolojik<br />

sistem kapasitesinin bütünleşmesidir [9].<br />

Ekonomik İşbirliği ve Kalkınma Örgütüne (OECD)<br />

göre çevresel sürdürülebilir taşımacılık sistemi; halk<br />

sağlığını ve ekolojik sistemi tehlikeye atmadan,<br />

gelecek nesillerin hakkını ihlal etmeden bugünün<br />

hareketlilik ihtiyacını karşılayabilmektir.<br />

Sürdürülebilirlik tanımında sadece çevresel boyutu ele<br />

almak yeterli değildir. Sürdürülebilirlik kavramı<br />

içinde toplumun varlıkları, üretim, insan kaynağı gibi<br />

tüm ekonomik ve sosyal konular da yer almaktadır<br />

[10].<br />

Dünyada insan faaliyetlerinin bir çoğunda olduğu gibi<br />

havayolu taşımacılığı faaliyetlerinin de çevreye<br />

olumsuz etkileri bulunmaktadır. Bu etkiler aşağıdaki<br />

gibi özetlenebilir [11]:<br />

1. Havaalanı yakınlarında hava kirliliği<br />

• Uçak motorundan çıkan gazlar<br />

• Havaalanı yer faaliyetlerinde kullanılan<br />

motorlu araçlardan çıkan gazlar<br />

• Havaalanı ile şehir arasında ulaşımı<br />

sağlayan araçlardan çıkan gazlar<br />

2. Küresel ısınma<br />

• Asit yağmurlarına da yol açan uzun süreli<br />

hava kirliliği<br />

• Sera etkisi<br />

• Ozon tabakasının zarar görmesi<br />

3. Uçak gürültüsü<br />

• Uçak hareketlerinden doğan gürültü<br />

• Havaalanında uçak motor testi sonucu olan<br />

gürültü<br />

4. Uçak kazaları<br />

• Uçak kazaları sonucu ölümler,<br />

yaralanmalar, mal ve mülke verilen<br />

zararlar<br />

• Acil durumlarda uçak yakıtının<br />

boşaltılması<br />

5. Sıkışıklık ve gecikmeler<br />

• Havaalanı içinde ve havaalanına<br />

ulaşımdaki karayolunda trafik tıkanıklığı<br />

6. Havaalanı inşası<br />

• Arazinin işgali<br />

• Toprak erozyonu<br />

• Çevredeki bitki örtüsü ve hayvanlar<br />

üzerindeki olumsuz etkisi<br />

7. Havaalanı çevresinde su ve toprak kirliliği<br />

• Havaalanı atıklarının yol açtığı kirlilik<br />

• Yakıt ve yağ tanklarındaki sızıntının yol<br />

açtığı kirlilik<br />

8. Havaalanı atıkları<br />

• Uçak servis ve bakımında çevreye zararlı<br />

maddelerin kullanımı<br />

• Havaalanının ve gelen uçakların yiyecek,<br />

içecek ve temizlik atıkları.<br />

Havayolu taşımacılığının çevreye verdiği bu olumsuz<br />

etkilerin yanı sıra ekonomik ve sosyal faydalar da<br />

yaratmaktadır. Dünyada 1.6 milyardan fazla iş ve<br />

eğlence amaçlı yolcu havayolunu kullanmaktadır.<br />

Otoriteler tarafından yapılan araştırmalara göre 2010<br />

yılına kadar bu sayının 2.3 milyarı geçeceği<br />

düşünülmektedir. Dünya çapında bugün 28 milyon<br />

olan doğrudan ve dolaylı istihdamın 2010 yılında 31<br />

milyona çıkması beklenmektedir. Turizm sektörü,<br />

uçak ve motor imalatı sektörü ile ilgili diğer faaliyetler<br />

de düşünüldüğünde havacılık sektörünün dünya<br />

ekonomisine olan katkı daha da artmaktadır.<br />

Gelecekte bu sektörden fayda sağlayacakların sayısı<br />

giderek artacağından gelecek nesillerin<br />

yararlanabileceği büyümenin garanti altına<br />

alınabilmesi için bugünden ekonomik, sosyal ve<br />

çevresel stratejilerin belirlenmesi gerekmektedir.<br />

Günümüz uçakları, geliştirilen teknoloji sayesinde<br />

1960’lı yıllardaki jet motorlarından %75 oranında<br />

daha sessizdir ve gelecekte daha sessiz olması için<br />

hem teknik hem de mevzuat alanında çalışmalar<br />

sürdürülmektedir. Önceki yıllara oranla %70 yakıt<br />

tasarruflu günümüz uçakları her 100 yolcukilometrede<br />

3.5 litre yakıt harcayarak diğer taşımacılık<br />

sistemlerinden daha verimli olma çalışmalarını<br />

sürdürmektedir [12].<br />

IV. SÜRDÜRÜLEBİLİR KALKINMAYI<br />

DESTEKLEYİCİ KRİTERLER<br />

Ekonomik kalkınma kavramından daha geniş bir<br />

anlam ifade eden sürdürülebilir kalkınma ekonomik,<br />

sosyal ve çevresel hedefler arasında optimal bir denge<br />

sağlamayı amaçlamaktadır. Mevcut kaynakların<br />

tüketiminde uzun dönemli risklerin azaltılması ve<br />

kuşaklar arası eşitliğin (gelecek nesillerin hakkına<br />

saygılı olmak) sağlanması ana hedef olarak<br />

belirlenmiştir. Aşağıda, bu hedeflere ulaşmada<br />

kullanılan, sürdürülebilir kalkınmayı destekleyen<br />

ekonomik, sosyal ve çevresel kriterler üzerinde<br />

durulmaktadır [13].<br />

270

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Ekonomik Kriterler<br />

Taşımacılık sisteminin sürdürülebilir olması için ters<br />

çevresel etkiler yaratmadan serbest pazarda rekabet<br />

edebilecek, değişen talebe sürekli ve etkin bir şekilde<br />

cevap verebilecek esnek bir yapıya sahip olması<br />

gerekmektedir. Havayolu taşımacılığı düşünüldüğünde<br />

sürdürülebilir kalkınmanın sağlanmasında ele alınması<br />

gereken ekonomik kriterler aşağıda sıralanmıştır [14]:<br />

Yerel, bölgesel ve küresel anlamda istihdam yaratma<br />

ve büyümeye katkısı<br />

Bölgesel ve küresel anlamda seyahat süresinin<br />

kısalması ve hızının artması; varış noktaları arasındaki<br />

gecikme ve trafik sıkışıklığındaki gelişmeler<br />

Küresel anlamda verimlilik, birim başına maliyet ve<br />

fiyatlandırmadaki gelişmeler<br />

Bölgesel ve küresel anlamda serbest pazar şartlarında<br />

performansın artırılması<br />

Yerel ve bölgesel anlamda alt yapı maliyetlerinin<br />

azaltılması ve maliyetin geri dönüşü<br />

Küresel anlamda enerji tasarrufunun sağlanması.<br />

Sosyal Kriterler<br />

Sosyal sürdürülebilir taşımacılık hayat standardı ve<br />

kalitesinin geliştirilmesini tanımlamaktadır.Sosyal<br />

boyut taşımacılık sistemi ve planlamasının bir parçası<br />

olarak yoksulluğun azaltılmasını benimsemektedir.<br />

Yoksulların da taşımacılık ihtiyacının en etkin şekilde<br />

karşılanması ile sistemin gelişimi sağlanmakta,<br />

sürdürülebilir kalkınmadaki eşitlik ilkesi yerine<br />

getirilmektedir. Havayolu taşımacılığında<br />

sürdürülebilir kalkınmanın sağlanabilmesi için ele<br />

alınması gereken sosyal kriterler aşağıda sıralanmıştır<br />

[15]:<br />

Bölgesel ve küresel anlamda güvenlik; kaza sayısı, her<br />

yıl ve her taşımacılık biriminde meydana gelen<br />

ölümler ve yaralanmaların azalması<br />

Uzak bölgelere erişebilirlik; az gelişmiş ve düşük<br />

yolcu talebi olan bölgelere gerçekleştirilen uçuş<br />

sayısının artması<br />

Katılımcılık; havaalanı genişletme çalışmalarında<br />

bölge halkı, çevre kuruluşları ve diğer sosyal gruplar<br />

ile planlamanın paylaşımı.<br />

Çevresel Kriterler<br />

Ekonomik teknolojinin yaratılması çevresel<br />

sürdürülebilir taşımacılık için gerekli ancak yeter<br />

koşul değildir. Arazi kullanım planlaması, talep<br />

yönetimi ve birleşik taşımacılık sisteminin<br />

oluşturulması gibi stratejik harekat gerekmektedir.<br />

Sürdürülebilir havayolu taşımacılığının sağlanabilmesi<br />

için dikkate alınması gereken çevresel kriterler<br />

aşağıda sıralanmıştır [15]:<br />

Küresel anlamda enerji kullanımında verimlilik ve<br />

iklim değişikliğine yol açan CO2, NOx ve diğer<br />

kirletici gazların yayılımının azaltılması<br />

Yerel anlamda gürültü; havaalanı çevresinde yaratılan<br />

gürültünün azaltılması<br />

Küresel anlamda hava kirliliğinin önüne geçilmesi<br />

Yerel ve bölgesel anlamda arazi kullanım planlaması<br />

Bölgesel anlamda doğal yaşamın korunması.<br />

Taşımacılık sisteminde ekonomik, sosyal ve çevresel<br />

sürdürülebilirlik politikaları birbirlerini karşılıklı<br />

olarak tamamlamaktadırlar. Sürdürülebilir<br />

kalkınmanın yaratılmasında bu üç boyut arasında bir<br />

denge ve sinerji üretilmektedir.<br />

İstihdam ve yaşam konforu yaratan hareketlilik ve<br />

taşımacılık teknolojisindeki gelişim için oluşturulan<br />

politikalar daha çok trafik yaratmakta yaratılan bu<br />

trafik çevresel bozulmalara yol açmaktadır. Bu<br />

nedenle çevresel ve ekonomik sürdürülebilirlik<br />

arasında bir denge kurulmalıdır.<br />

Güvenlik ve sağlık, her kesim tarafından ulaşılabilir<br />

bir fiyatlama, dışsal etkenlerin azaltılması, verimli<br />

dizayn ve operasyonun sağlanması ile etkin alt yapı<br />

yatırımları için ekonomik, sosyal ve çevresel<br />

stratejilerin belirlenmesinde bir denge kurulup sinerji<br />

yaratılmaya çalışılmalıdır. Taşımacılık sistemindeki<br />

gelişimin olumsuz etkilerini en aza indirerek<br />

potansiyel sinerjiyi kullanmak bu sistemin<br />

sürdürülebilir kalkınma felsefesi ile yönetilmesiyle<br />

mümkündür [16].<br />

V. SONUÇ<br />

Taşımacılık sisteminin alt sistemlerinden birisi olan<br />

havayolu taşımacılığı insanları, ülkeleri ve kültürleri<br />

birbirine bağlayan önemli bir ağ durumundadır.<br />

Havayolu taşımacılığı, yaratılan istihdam, yeni<br />

pazarlara giriş açısından dünya ticaretinin vazgeçilmez<br />

bir unsuru olarak görülmektedir. Ekonomik ve sosyal<br />

fayda sağlayarak ürün ve hizmetlerin en hızlı ve<br />

güvenli biçimde hareketini gerçekleştirmektedir. Bu<br />

nedenle, 2000’li yıllarda sürdürülebilir taşımacılığın<br />

sağlanmasında uzun vadeli çevreyi korumak ve<br />

zenginleştirmekle ilgili sorunlara yönelik gözlemlerin<br />

yapılıp eylem planlarının oluşturulmasına, dünya<br />

toplumunun beklenti ve amaçlarını belirleyip çevre<br />

stratejilerinin belirlenmesine daha fazla değer<br />

verilmelidir.<br />

Havayolu taşımacılığının en önemli çevresel<br />

etkilerinden olan gürültü, hava kirliliği ve arazi<br />

kullanımına ilişkin karşılaşılan sorunlara yeni<br />

teknoloji ve özel operasyonel yöntemler geliştirilerek<br />

etkileri azaltılmakta, havayolu-demiryolu<br />

sistemlerinin bütünleştirilmesi ile trafik sıkışıklığı ve<br />

gecikme sorununun önüne geçilme fırsatı yaratılmaya<br />

çalışılmaktadır.<br />

Diğer taşımacılık sistemleri ile karşılaştırıldığında<br />

havayolu taşımacılığının giderek artan talebi<br />

karşılarken ekonomik büyüme, sosyal gelişme ve<br />

271

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

çevresel sorumluluklar arasında sürdürülebilir bir<br />

denge yarattığı söylenebilir. Tüm taşımacılık<br />

sistemlerinde, sadece bugünün değil yarının<br />

ihtiyaçlarının da karşılanabilmesi için doğal<br />

kaynakların tüketilmediği ya da yeterince tüketildiği<br />

ve kaynakların kendilerini yenilemelerine olanak<br />

sağlayan, akılcı kullanım sonucu doğadaki dengeyi<br />

daha az etkileyen bir yöntemsel yaklaşım olan<br />

sürdürülebilir kalkınmanın benimsenmesi ve<br />

uygulanması gerekmektedir.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] S. Özçelik, 21.yy’a Doğru Doğal Kaynaklar<br />

Üzerine Yeni Perspektifler,<br />

http://geocities.com/tatarkirim/cevre.html 1993.<br />

[2] H. Zilelioğlu, Sürdürülebilir Kalkınma Yönünden<br />

Çevre Hukuku, Sürdürülebilir Kalkınma El<br />

Kitabı, Türkiye Çevre Sorunları Vakfı<br />

Yayınları:Ankara, s.77,85, 1991.<br />

[3] Ö. Kuleli, A. Sonat, Türkiye’de Çevre, Yeni<br />

Yüzyıl Kitaplığı, s.13, 1995.<br />

[4] Johannesburg Sürdürülebilir Kalkınma Dünya<br />

Zirvesi,<br />

http://www.cevre.gov.tr/johannesburg/rio2002.ht<br />

m 15.01.2004.<br />

[5] M. Fisunoğlu, “Sürdürülebilir Kalkınma ve<br />

Ekonomi”, Sürdürülebilir Kalkınma Konferansı,<br />

Ankara: Türkiye Çevre Sorunları Vakfı Yayınları<br />

s.40, 1990.<br />

[6] H. Bulut, M. Emir, H. Örs, “Az Gelişmiş<br />

Ülkelerde Ekonomik Kalkınma İle Çevre Koruma<br />

Amaçlarının Uyumlaştırılması”, Ekonomik<br />

Büyüme ve Çevre Korunması, s.14, 1991.<br />

[7] T.C. Çevre Bakanlığı, 1.Çevre Şurası Çalışma<br />

Belgeleri, Ankara: T.C. Çevre Bakanlığı<br />

Yayınları, s.10, 1991.<br />

[8] A. Özcan, İşletmelerde Çevre Yönetimi ve BEKO<br />

Elektronik A.Ş. Örneği, Yayınlanmamış <strong>Yüksek</strong><br />

Lisans Tezi, Eskişehir: Anadolu <strong>Üniversitesi</strong><br />

Sosyal Bilimler Enstitüsü, s.32, 2001.<br />

[9] B. Graham and C. Guyer, “Environmental<br />

Sustainability, Airport Capacity and European Air<br />

Transport Liberalization: Irreconcilable Goals”<br />

Journal of Transport Geography Vol.7, Iss.3,<br />

p.165-180, 1999.<br />

[10] D.L. Greene and M. Wegener, Sustainable<br />

Transportation, Journal of Transport Geography,<br />

Vol.5, no.3, pp.177-190, 1997.<br />

[11] M. Janic, “Aviation Externalities:The<br />

accomplishments and problems”, Transportation<br />

Research Part D Transportation and Environment,<br />

No.4, p.159-180, 1999.<br />

[12] ATAG, ATAG Resolution on Sustainable<br />

Aviation, http://www.atag.org , 21.04.2003.<br />

[13] United Nations, Economic and Social<br />

Commission for Asia and Pacific, Sustainable<br />

Transport Pricing and Charges,<br />

http://www.unescap.org/tctd/pubs/pricetoc.htm<br />

10. 01.2004.<br />

[14] Y.Shiftan, S. Kaplan, S. Hakkert, Scenario<br />

Building as a Tool for Planning a Sustainable<br />

Transportation System, Transportation Research<br />

Part D No.8, pp.323-342, 2003.<br />

[15] P.Upham, D. Raper, C. Thomas, Towards<br />

Sustainable<br />

Aviation,<br />

http://www.earthscan.co.uk/samplechapters/<br />

13.01.2004.<br />

[16] Airfields Environment Thrust, Aviation and<br />

Sustainable<br />

Development,<br />

http://www.gael.net/aet/sustain.html 7.02.2000<br />

272

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

HAVAYOLU İŞLETMELERİ İÇİN ANA ÜS SEÇİMİ<br />

Hakan OKTAL¹<br />

Ziya DÜZTEPELİLER²<br />

e- posta: hoktal@anadolu.edu.tr e-posta: zduztepeliler@anadolu.edu.tr<br />

¹Anadolu <strong>Üniversitesi</strong> <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu, 26470, Eskişehir<br />

²Anadolu <strong>Üniversitesi</strong> <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu, 26470, Eskişehir<br />

ÖZET<br />

Orta ve uzun mesafelerde hız, konfor, zaman tasarrufu<br />

gibi avantajlarla, diğer ulaşım sistemlerine oranla<br />

daha çok tercih edilen hava taşımacılığı, küreselleşme<br />

düşüncesinin doğmasına neden olan önemli bir<br />

sektördür.1978 yılında Amerika Birleşik<br />

Devletleri’ndeki serbestleşme hareketi, dünyanın<br />

diğer bölgelerini de etkilemiş ve bütün dünyada<br />

havayolu pazar yapısı değişmiştir. Bunun sonucu<br />

olarak, havayolu işletmeleri, varlıklarını<br />

sürdürebilmek, gelirlerini arttırabilmek ve diğer<br />

havayolu işletmeleri ile rekabet edebilmek için uçuş<br />

ağ yapılarını geliştirmişlerdir.Topla dağıt sistemi ağ<br />

yapısı, havayolu işletmelerinin başarılı olabilmek için<br />

geliştirdiği bir ağ yapısıdır. Havayolu işletmeleri, bu<br />

ağ yapısının merkez havaalanları içinden bir ya da<br />

birkaç tanesini ana üs olarak seçerek, etkili ve<br />

başarılı bir yönetim oluşturmayı amaçlamışlardır.<br />

Seçilen ana üssün uçuş ağ yapısına uygun olması,<br />

havayolu işletmelerinin pazar gücünü artırmakta ve<br />

bulundukları havaalanında onlara bazı üstünlükler<br />

sağlamaktadır.Bu çalışmada diğer çalışmalardan<br />

farklı olarak, havayolu işletmelerinin ana üs<br />

seçiminde göz önünde bulundurmaları gereken<br />

kriterlerin tümü belirlenerek ortaya konmaya<br />

çalışılmıştır.<br />

I. GİRİŞ<br />

Hava taşımacılığı sektörü küreselleşme oluşumuna<br />

etkisi, yarattığı iş hacmi, istihdam kapasitesi ve<br />

ürettiği milyarlarca dolarlık değerle, dünyanın önemli<br />

sektörlerinden biridir. Dünyanın çeşitli ülkelerinde<br />

yaşayan insanların birbirleri ile iletişim ve<br />

etkileşimlerinin gelişmesini, ticaretin ve turizmin<br />

artmasını sağlayan en önemli ulaşım sistemidir.<br />

Havayolu pazarındaki gelişmeler, oluşan rekabet<br />

şartları, havayolu işletmelerini yeni teknikler<br />

geliştirmeye zorlamıştır. Pazar ve rekabet üstünlüğü<br />

sağlayabilmek için yapılan çalışmalar sonucu,<br />

havayolu işletmeleri uçuş ağı yapılarını<br />

değiştirmişlerdir. Geliştirilen yeni ağ yapısı topla dağıt<br />

sistemi ile sağlanan düşük maliyetler ve bir çok<br />

noktaya uçabilme imkanı, işletmelerin pazar ve<br />

rekabet gücünü arttırmıştır. Dinamik bir yapısı olan<br />

hava taşımacılığı sektörünün başarısı, yönetimin<br />

başarılı olmasıyla doğrudan ilgilidir. Yönetimin<br />

başarılı olması, gelişen olaylara anında ve doğru bir<br />

şekilde müdahale ederek gerçekleşebilir. Operasyonun<br />

ve pazarın içinde olmak, gelişen olaylara ve<br />

karşılaşılan p roblemlere anında müdahale edebilme<br />

ve doğru kararlarla, doğru çözümler üretebilmede<br />

başarıyı arttıran en önemli faktördür. Bu nedenle<br />

havayolu işletmeleri organizasyonlarını, faaliyetlerinin<br />

en yoğun olduğu havaalanlarında kurmak<br />

istemektedirler. Ana üs olarak tanımlanan bu tür<br />

havaalanları için, genelde topla dağıt sistemi ağ<br />

yapısının merkez havaalanları tercih edilmektedir. Bu<br />

çalışmanın amacı, bir havayolu işletmesinin bir<br />

havaalanını ana üs olarak seçerken nasıl bir süreçten<br />

geçmesi ve hangi kriterleri göz önünde bulundurması<br />

gerektiğini ortaya koymaktır.<br />

II. UÇUŞ AĞ YAPILARI VE TOPLA DAĞIT<br />

SİSTEMİ ( Hub and spoke )<br />

Havayolu işletmeleri için ağ yapıları ve bu yapının<br />

yönetimi günümüzde oldukça önem kazanmıştır.<br />

Çünkü ağ yapısı ve yönetimi, havayolu işletmesinin<br />

daha geniş bir pazara ulaşmasına ve bu pazarda etkili<br />

olabilmesine neden olan faktörlerden biri haline<br />

gelmiştir. Havayolu işletmelerinin kullandıkları çeşitli<br />

ağ yapıları vardır. Doğrusal, çapraşık ve topla dağıt<br />

olarak adlandırılan ağ yapıları çeşitli özelliklere<br />

sahiptir.<br />

●Doğrusal ağ yapısı: Ana üs yada merkez<br />

havaalanından kalkan uçakların, varış noktasına<br />

ulaşıncaya kadar, teknik nedenlerle veya yolcu almak<br />

amacıyla iniş kalkış yaparak kullandıkları bir ağ<br />

yapısıdır [1].<br />

●Çapraşık ağ yapısı: Birçok noktanın birbirileri ile<br />

doğrudan bağlantısı olan ve genellikle iç hat<br />

taşımacılığında kullanılan bir ağ yapısıdır[1].<br />

●Topla dağıt sistemi: Bir merkez havaalanı ve bu<br />

havaalanına hemen hemen aynı uzaklıkta olan daha<br />

küçük havaalanlarının oluşturduğu bir ağ yapısıdır.<br />

Merkez havaalanı, merkezin çevresindeki bölgenin<br />

içinde bir yerleşim yerinden diğerine seyahat eden<br />

yolcuların transfer noktası olarak kullanılan stratejik<br />

olarak yeri belirlenmiş havaalanıdır[2]. Sistemin<br />

işleyişi, küçük havaalanlarından aynı anda merkez<br />

273

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

havaalanına gelen yolcu ve yükün, kısa bir zaman<br />

içinde aktarmasının yapılarak varış noktalarına<br />

dağıtımının gerçekleştirilmesi şeklindedir[3]. Bu<br />

sistem içinde aynı akış ters yönlü de<br />

gerçekleşmektedir. Diğer merkez havaalanlarından<br />

gelen yolcu ve yük, kısa bir zaman dilimi içinde<br />

uçaklar arasında yer değiştirerek varış noktaları olan<br />

küçük havaalanlarına dağıtılır. Bu sistemin iyi<br />

işlemesi için, dalga olarak adlandırılan, çok sayıda<br />

küçük havaalanlarından merkez havaalanına aynı<br />

zamanda gelen ve yine aynı zamanda ayrılan yolcu ve<br />

yük transfer işlemlerinin mümkün olduğunca fazla<br />

olması gerekmektedir[4].<br />

III. ANA ÜS KAVRAMI<br />

Ana üs yada topla dağıt sistemindeki merkez<br />

havaalanı terimleri arasında anlam farklılığı vardır.<br />

Serbestleşmeden önce FAA ana üs terimini, kapsamlı<br />

hizmetlerin sunulduğu büyük havaalanları için<br />

kullanmıştır. Serbestleşmeden sonra havayolu<br />

işletmeleri uçuş ağlarını ve sıklıklarını kendileri<br />

belirlemişlerdir. Bu durum havayolu işletmelerinin<br />

hangi havaalanını ana üs, hangilerini ana üsse<br />

bağlanan diğer havaalanları olarak belirlemelerine<br />

neden olmuştur.<br />

Topla dağıt sisteminde merkez havaalanı olarak<br />

kullanılan havaalanlarından diğer merkez<br />

havaalanlarına ve kendine bağlantısı olan daha küçük<br />

havaalanlarına uçuş hizmeti sağlanır. Bazı<br />

havaalanları sadece bir havayolu işletmesi tarafından<br />

ana üs olarak kullanılırken, bazıları iki yada daha fazla<br />

havayolu işletmesi tarafından ana üs olarak<br />

kullanılabilir[5]. Ana üs olarak belirlenmiş<br />

havaalanları, topla dağıt sistemine göre merkez<br />

havaalanı olarak kullanılmalarına karşın, topla dağıt<br />

sisteminde merkez havaalanı olarak belirlenmiş<br />

havaalanlarının hepsi bir havayolu işletmesi tarafından<br />

ana üs olarak kullanılmayabilir. Örneğin FAA’nın<br />

havaalanı sınıflamasında büyük merkez havaalanı<br />

olarak tanımlanan Kansas City havaalanı herhangi bir<br />

havayolu işletmesi tarafından ana üs olarak<br />

kullanılmamaktadır[6].<br />

Ana üsler, topla dağıt sistemindeki merkez<br />

havaalanlarında gösterilen faaliyetlere ek olarak,<br />

havayolu işletmelerinin yönetim, bakım vb.<br />

faaliyetlerinin de yer aldığı havaalanlarıdır. Havayolu<br />

işletmeleri genellikle topla dağıt sisteminin bir yada<br />

birkaç havaalanını kendilerine ana üs olarak seçerek<br />

organizasyonlarını buralarda yoğunlaştırırlar. Bunun<br />

nedeni, dinamik bir yapısı olan havayolu endüstrisinde<br />

her an karşılaşılan değişikliklere, yönetimin<br />

müdahalesinin en kısa zamanda ve doğru olarak<br />

yapılabilme gereksinimini karşılamaktır. Ayrıca<br />

Uluslar Arası <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Kuralları ve bağlı<br />

bulunulan otoritenin yasal zorunlulukları gereği<br />

havayolu işletmeleri bir havaalanını ana üs olarak<br />

belirlemelidir.<br />

IV. ANA ÜS SEÇİM KRİTERLERİ<br />

Havayolu işletmeleri ana üs seçiminde, ilk çıkış<br />

noktalarından varış noktasına gidecek iş sınıfı<br />

yolcuların yoğun olduğu bir çevrede, pazarın<br />

gerektirdiği bütün noktalara uçuş yapabilecek bir<br />

konumda ve tercihen yakınlarda bir başka havayolu<br />

işletmesinin baskın olarak kullandığı başka bir merkez<br />

havaalanı olmamasına dikkat etmelidir[4].<br />

Havayolu işletmelerinin ana üs seçimi için göz önünde<br />

bulundurmaları gereken kriterlerin sayısı, içeriği ve<br />

önem dereceleri farklı durumlar için değişim<br />

göstermekle birlikte, yapılan pazar araştırmaları<br />

sonucu elde edilen veriler doğrultusunda, havayolu<br />

işletmesi ana üs belirleme ihtiyacı duyarsa, ana üs<br />

olarak seçeceği havaalanında aşağıdaki kriterleri göz<br />

önüne almalıdır.<br />

●Coğrafi Merkez Özelliği: Havayolu işletmesinin<br />

ana üs olarak seçeceği havaalanının, hizmet sunacağı<br />

pazarın ortasında olması gereklidir. Böylece uçuş<br />

zamanı ve maliyet en az düzeyde tutulacaktır.<br />

Coğrafik bir merkezde etkin bir ana üs oluşturmanın<br />

ana nedeni pazarı korumaktır. Etkili bir ana üs,<br />

merkezi ve ara yer olma özelliklerine sahip olmalıdır.<br />

Merkezilik yerel pazarlara doğrudan uçuşlar<br />

düzenlenmesi, ara yer özelliği de coğrafi olarak arada<br />

bulunup trafiğin bağlantı yerini oluşturmasıdır. Trafiği<br />

bağlamak, bir noktayı diğer bir noktaya bağlamaktan<br />

daha az karlı olduğundan, kazançlı bir ana üs<br />

oluşturmak için, ilk çıkış noktasından varış noktasına<br />

yapılan uçuşlar ile trafiği bağlama özelliğinin eşit bir<br />

dengede olması teoride ideal olandır. Yolcu<br />

potansiyelinin yoğun olduğu hatlarda ilk çıkış ve varış<br />

noktasına yapılan doğrudan uçuşlar, ana üssün<br />

bulunduğu şehirdeki iş sınıfı yolcunun yolculuk<br />

frekansını arttıracaktır. Sonuç olarak iyi bir ana üs,<br />

doğrudan ve bağlantı uçuşlarının gerçekleşeceği ana<br />

trafik akışına sahip coğrafi noktada ve yoğun nüfusun<br />

bulunduğu bölgede olmalıdır[7].<br />

●Havaalanının Fiziksel Yeterliliği: Havaalanının<br />

hava ve yer tarafının fiziksel özellikleri dalgalar<br />

halinde gelen uçak ve yolcu sayısına yeterli hizmeti<br />

verebilecek nitelikte olmalıdır. Koordinasyonlu bir<br />

şekilde ayarlanan uçuş dalgalarında uçaklara ve<br />

yolculara sağlanacak hizmetin aksaksız yürümesi<br />

yerde geçen zamanı en aza indirecektir[7]. Ana üs<br />

olarak seçilecek havaalanının hava sahası özellikleri,<br />

kullanılan seyrüsefer yardımcıları ve yaklaşma<br />

ışıkları, pist, taksi yolları, apron, terminal binası, uçak<br />

park sahaları, yangın ekipmanları, yakıt ikmal araçları,<br />

bakım ve yer hizmetleri ekipmanları, sağlık, gümrük,<br />

meteoroloji, havacılık bilgi hizmetleri gibi uçuş destek<br />

birimleri seçim sırasında göz önünde bulundurulması<br />

274

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

gereken unsurlardır. Bir uçağın uçuşa hazırlanması ve<br />

uçuşun gecikme yaşanmadan, uçuş emniyetini<br />

aksatmadan gerçekleştirilebilmesi için havaalanının<br />

fiziki kapasitesinin ve teknik imkanlarının iyi olması<br />

çok önemlidir. Bütün bunların yanı sıra bu teknolojiyi<br />

kullanan ve yöneten insan gücünün eğitimli ve işini iyi<br />

yapan kişiler olması da operasyonun en emniyetli ve<br />

ekonomik bir şekilde gerçekleşmesine etki eden en<br />

önemli faktördür. Fiziki kapasite ve iş gücünden<br />

kaynaklanan tüm aksaklıklar havayolu işletmesinin<br />

maliyetlerini artıracaktır.<br />

●Havaalanının Ekonomik Özellikleri: Ana üs<br />

olarak seçilecek havaalanının ekonomik özellikleri;<br />

hava ve kara tarafının fiziksel özelliklerinin uçak<br />

ekonomisine etkileri, alınan hizmetlerin ücretlerinin<br />

maliyete etkileri olmak üzere iki başlık altında<br />

incelenebilir. Her iki konu havayolu işletmesinin<br />

kazancını etkileyen faktörlerdir. Havaalanı ile uçak<br />

arasında sıkı bir bağ vardır. Uçak, bir uçuşta, kalkış ve<br />

iniş olmak üzere iki kez yerle temas etmektedir.<br />

Düşük hızlarda gerçekleşen bu temas, uçuşun en kritik<br />

anı olup bazı riskler içermektedir. Kalkış, iniş,<br />

tırmanma, alçalma sahalarındaki manialar ile pistin<br />

uzunluğu ve deniz seviyesinden yüksekliği uçak<br />

performansını ve uçuş emniyetini etkileyen en önemli<br />

faktörlerdir. İniş kalkış sahalarındaki manialar,<br />

pist,taksi yolu, apron gibi kullanım alanlarının<br />

boyutları ve yüzey kaplama dayanıklılığı, yer hizmeti<br />

sağlayan ekipmanların yetersizliği gibi bir çok faktör<br />

uçak performansı ve ekonomisi üzerinde etkili<br />

olmaktadır. Ana üs olarak seçilecek havaalanında,<br />

yapılacak uçuşların çokluğu göz önüne alındığında,<br />

havaalanının fiziki yapısının bu tür kazanç kaybına<br />

neden olmaması havayolu işletmesi açısından çok<br />

önemlidir. Bu durumda havaalanının fiziki yapısı, bir<br />

anlamda onun havayolu işletmelerinin kazancına<br />

yaptığı etki açısından, ekonomik bir anlam<br />

kazanmaktadır. Ana üs olarak seçilecek havaalanının<br />

kendine has ekonomik özellikleri, havayolu<br />

işletmesinin kazancını etkileyen diğer önemli bir<br />

faktördür. Avrupa’da havaalanı gelirlerinin % 56’sını<br />

havacılık gelirleri oluşturmaktadır. Bu gelir hava yolu<br />

işletmelerinden elde edilmektedir[8]. A.B.D.havayolu<br />

işletmelerinin maliyetlerinin % 21’sini yakıt, konma<br />

konaklama, ikram malzemesi harcamaları<br />

oluşturmaktadır[4]. Uçuş sayısının fazlalığı göz önüne<br />

alındığında, ana üs olarak seçilecek havaalanından<br />

alınan tüm hizmetlerin, havayolu işletmesinin<br />

maliyetlerine etkisi oldukça fazla olmaktadır. Bu<br />

hizmetlerin ücretlerinde olacak indirimler, havayolu<br />

işletmesinin kazancını arttıracaktır.<br />

●Havaalanı ve Çevresinin Meteorolojik Özellikleri:<br />

Uçak performansını ve uçuş şartlarını etkileyen en<br />

önemli faktörlerden bir tanesi meteorolojidir. Rüzgar,<br />

görüş mesafesi, yağış şekilleri, sıcaklık, buzlanma gibi<br />

meteorolojik olgular ile hem uçak performansı hem de<br />

havaalanı arasında çok sıkı bir ilişki vardır. Rüzgar,<br />

yağış şeklinin havaalanı yüzeyinde birikmesi, sıcaklık<br />

iniş ve kalkış anında uçak performansını doğrudan<br />

etkileyerek yük taşıma kapasitesinde azalmaya,<br />

dolayısıyla işletmenin gelir kaybına neden olacaktır.<br />

Buzlanma şartlarının oluşması da uçak ve pist<br />

yüzeyinde önleyici ve giderici işlemlerin yapılması<br />

sırasında zaman kaybı ve aksaklıklara neden<br />

olmaktadır. Ayrıca sıcaklık, yağış ve görüşün yarattığı<br />

olumsuz meteorolojik olayların uçuş şartlarını<br />

zorlaştırması, iniş ve kalkışlarda seyrüsefer<br />

yardımcılarına olan ihtiyacı artırmaktadır.<br />

●Çevresel Faktörler: Havaalanları içinde<br />

bulundukları çevreye sosyal ve ekonomik açıdan<br />

büyük canlılık getirmelerine rağmen, gürültü, katısıvı-gaz<br />

atıkları ile yarattıkları kirlilik nedeniyle<br />

toplumun tepkisiyle karşılaşmaktadırlar. Hava<br />

taşımacılığı yolu ile dünya genelinde her yıl ortalama<br />

750 milyon ton yakıt yakılarak atmosfere karışmakta<br />

ve ozon tabakasına zarar vermektedir. Bölgesel<br />

anlamda ise, bir havaalanı çevresine gürültü ve hava<br />

kirliliği yaratıp, sıvı ve katı atıklar bırakarak doğal<br />

çevreyi ve insan sağlığını tehdit etmektedir[9].<br />

Havaalanlarının çevre kirliliğine yol açan etkilerinin<br />

ortadan kaldırılması ve özellikle gürültünün insan<br />

sağlığını tehdit eden bir unsur olarak görülmesi<br />

üzerine çeşitli çalışmalar başlatılmıştır. ICAO’nun<br />

koyduğu standartlar doğrultusunda ülkeler, havaalanı<br />

civarında özellikle gürültü kontrolünü arttırarak<br />

belirlenmiş gürültü limitlerinin üstünde ses çıkaran<br />

uçakların bu havaalanlarına iniş kalkışlarını<br />

kısıtlanmıştır. Havaalanlarının çalışma saatleri de<br />

belirlenerek gece çevreye gürültü rahatsızlılığı<br />

vermemek için, belirli bir saatten sonra acil yardım<br />

uçuşları dışında kalan trafiklerin havaalanlarını<br />

kullanımı durdurulmuştur. Ana üs olarak seçilecek<br />

havaalanının çevresel faktörlerden doğan<br />

kısıtlamalarının olup olmadığı iyi değerlendirilmelidir.<br />

●Yerleşim Yerleri ile Bağlantılar: Hızlı kentleşme<br />

sonucu yollar oldukça kalabalıklaşmıştır. Havaalanına<br />

gelmek için yolcular çok büyük zorluklarla<br />

karşılaşmaktadır. Jet uçaklarının kullanılmaya<br />

başlamasından sonra kazanılan zamanın, bütünüyle<br />

yada bir bölümünün terminal işlemleri ve havaalanına<br />

gidiş, geliş sürelerinin fazlalaşmasıyla yok olduğu<br />

görülmektedir. Bu durumda havaalanının yerleşim<br />

yeri ile bağlantısının zayıf olması havaalanına gidiş<br />

geliş sürelerinin uçuş süresinden fazla olduğu kısa<br />

mesafe uçuşları için büyük bir dezavantaj<br />

yaratmaktadır. Havaalanı ile yerleşim yerleri arasında<br />

ulaşım özel araç, taksi, belediye otobüsü veya hafif<br />

raylı sistem gibi çeşitli şekillerde sağlanmaktadır. Ana<br />

üs olarak seçilecek havaalanının yerleşim yeri ile olan<br />

bağlantıları çok iyi analiz edilmeli, işletmenin yolcu<br />

potansiyeline uygun modellerin olup olmadığı<br />

belirlenmelidir. Havaalanına gidiş ve gelişin nerede<br />

275

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

başlayıp nerede biteceği kesin olarak belirlenemez,<br />

ancak havaalanına geliş, yolcunun terminal binasına<br />

vardığı zaman olarak düşünülmektedir. Yolcunun,<br />

terminale gelmek üzere kalktığı noktadan, terminal<br />

işlemlerine başlamasına kadar geçen süre içinde hiçbir<br />

problemle karşılaşmadan, ihtiyaçlarının karşılanması<br />

durumunda, havaalanı ile yerleşim yeri arasında iyi bir<br />

bağlantı sistemi kurulmuş olur[10].<br />

●Diğer Ulaşım Türlerine Yakınlık: Havaalanının<br />

çevresindeki karayolu, demiryolu, denizyolu gibi<br />

diğer ulaşım türlerinin bulunması hem avantaj, hem de<br />

dezavantaj olarak ortaya çıkmaktadır. Çevredeki diğer<br />

ulaşım türlerinin yarattığı yük ve yolcu potansiyeli<br />

havayolu işletmeleri açısından avantaj olarak<br />

değerlendirilebilir. Ayrıca hava taşımacılığının diğer<br />

taşımacılık türleri ile desteklenmesi pazar payının<br />

artmasına neden olabilir. Diğer ulaşım türlerinin<br />

müşteriler tarafından öncelikli olarak tercih edilmesi<br />

ise havayolu işletmesinin pazar kaybına neden<br />

olacaktır. Özellikle hızlı trenler kısa ve bazı orta<br />

mesafelerde havayolu taşımacılığının rakibi<br />

olmuşlardır. Ana üs olarak seçilecek havaalanının<br />

diğer ulaşım türleri ile bağlantısı iyi analiz edilmelidir.<br />

Diğer ulaşım türleri ile havaalanı arasında ilişki ve<br />

bağlantı türlerinin nasıl olduğu, diğer ulaşım türlerinin<br />

havaalanı yolcu yada kargo potansiyelini nasıl<br />

etkilediği, mevcut ulaşım türlerinin kapasiteleri ve<br />

akış yönlerinin, havayolu işletmesini destekleyici<br />

nitelikte kullanılıp kullanılmayacağı belirlenmelidir<br />

[11].<br />

●Havaalanının Sahiplik ve Yönetim Şekli: :<br />

Yapımlarındaki yüksek maliyet ve üstündeki<br />

faaliyetlerin yönetilmesinde uyulması gereken<br />

standartlar, kullanılan yüksek teknolojiler, verdiği<br />

hizmetin önemi ve ekonomik güç olma gibi nedenlerle<br />

fiziksel ve ekonomik açıdan bugünkü şeklini alan<br />

havaalanları, işlevleri nedeniyle sosyal, ekonomik,<br />

siyasi, kültürel ve stratejik öneme ve özelliklere<br />

sahiptirler. Bu nedenle sahiplik ve yönetim açısından<br />

ülkeden ülkeye, hatta aynı ülke içinde havaalanından<br />

havaalanına farklılıklar gösterirler. Bu farklı sahiplik<br />

ve yönetim yapıları havayolu işletmelerinin de<br />

işletme ve yönetim faaliyetlerini önemli ölçüde etkiler.<br />

Bu nedenle havaalanının sahiplik ve yönetim şekli ana<br />

üs seçiminde önemli bir faktör olarak ortaya çıkar.<br />

Mülkiyeti ve yönetimi kamuya ait havaalanları,<br />

mülkiyeti kamuya ait işletimi özerk bir kuruluşa ait<br />

havaalanları, kamu ve özel teşebbüs ortak mülkiyet ve<br />

işletimindeki havaalanları, özel mülkiyete sahip<br />

havaalanları olmak üzere dört farklı sahiplik ve<br />

yönetim yapısından söz etmek mümkündür[12].<br />

V. ANA ÜS SEÇİM KARAR AŞAMALARI<br />

Ana üs seçim karar aşamalarının başlangıcı ve en<br />

önemli bölümü pazar araştırmasıdır. Hizmet türünün<br />

belirlenmesi ana üs olmaya aday havaalanlarının<br />

özelliklerinin neler olması gerektiği konusunda ön<br />

verileri oluşturur. Bu veriler doğrultusunda, ana üs<br />

adayı havaalanlarına, ana üs seçim kriterleri<br />

uygulanarak bilgiler toplanır. Havayolu işletmesi ana<br />

üs adayı havaalanları içinden işletmenin amacına,<br />

vizyonuna, misyonuna ve politikalarına uygun<br />

havaalanını ana üs olarak belirler.<br />

●Pazar analizi: Stratejik planlama için pazar analizi<br />

yapmak çok önemlidir. Pazarla ilgili bilgiler çeşitli<br />

kaynaklardan sağlanabilir, ancak pazarda bulunan<br />

kişilerle görüşmelerin yapılarak birincil kaynaklardan<br />

bilgilerin toplanması daha doğru sonuçlar doğurur. Bir<br />

pazar analizi yaparken pazarın geçmişi araştırılır,<br />

pazar içindeki güçler analiz edilir, rekabet yapısı<br />

incelenir, gerekli kaynaklar ve kullanılabilirlikleri<br />

değerlendirilir, pazar eğilimleri araştırılır, pazar<br />

fırsatları belirlenir, pazar tehditleri incelenir ve<br />

gelecekteki değişiklikler tahmin edilir[13].<br />

●Hizmet türünün belirlenmesi: Araştırmalar sonucu<br />

pazarın hangi hizmet türüne ihtiyaç duyduğu<br />

belirlenir. Pazar, yolcu pazarı ise; iş amaçlı, turizm<br />

amaçlı ya da diğer amaçlarla havayolunu tercih eden<br />

yolcuların özellikleri değerlendirilir. Pazar, kargo<br />

pazarı ise; kargonun tipi, akış yönü gibi bilgiler<br />

değerlendirilir. Pazar hem yolcu, hem kargo pazarı<br />

olarak karma bir özelliğe de sahip olabilir. Oluşacak<br />

uçuş ağlarının, bölgesel, kıtasal ve küresel nitelikleri<br />

belirlenir.Bu değerlendirmeler sonucu, elde edilen<br />

bilgiler doğrultusunda, havayolu işletmesi, vereceği<br />

hizmet türünü, vereceği hizmet türüne uygun uçak<br />

tipini ve onun düzenlenmesini, tarifelerini ve işletme<br />

stratejilerini oluşturur.<br />

●Ana Üs Olmaya Uygun Meydanların<br />

Belirlenmesi ve Değerlendirilmesi: Bir ana üssün<br />

etkili olabilmesi; coğrafi merkez olmasına, pek çok<br />

varış noktası için bağlantı oluşturabilmesine,<br />

havaalanı sistem kapasitesinin üstünlüğüne<br />

bağlıdır[5]. Kargo taşımacılığı ve yolcu taşımacılığı<br />

birbirinden farklı özellikler gösterir. Bu nedenle,<br />

havaalanının fiziksel özelliklerinin, verilecek hizmet<br />

türüne uygun olması gereklidir. Yerleşim yerlerine<br />

uzak olarak seçilen üssün, ulaşım kolaylıklarına sahip<br />

olup olmaması onun işlerliğini etkileyecektir[6].<br />

Trafik akışının yoğun olduğu havaalanlarından<br />

birisinin, ana üs olarak belirlenmesi, iş hacminin<br />

genişlemesine etkili olur. Pazarın içinde, coğrafi<br />

merkezde yada buna çok yakın yerlerde bulunan<br />

havaalanları ana üs seçim kriterlerine göre<br />

değerlendirmeye alınır.<br />

●Ana Üs Seçimi: Ana üs seçim kriterleri, öncelikleri<br />

açısından gruplandırılmak istenirse, havaalanının<br />

pazarın merkezinde bulunması, havaalanı hava ve yer<br />

tarafının fiziksel özelliklerinin havayolu işletmesinin<br />

filosundaki uçak tipine ve yapılan operasyona uygun<br />

276

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

olması en önemli kriterler olarak ortaya çıkmaktadır.<br />

Coğrafik merkez olma özelliği taşımayan bir<br />

havaalanının diğer tüm özellikleri olumlu olsa bile bir<br />

anlam ifade etmeyecektir. Örneğin, ülkemizde fiziksel<br />

açıdan bakıldığında Boeing 747 büyüklüğünde bir<br />

uçağın operasyonuna uygun bir çok havaalanı<br />

olmasına rağmen bu havaalanları hiç<br />

kullanılmamaktadır. Diğer bir açıdan bakıldığında<br />

pazarın merkezinde bulunan bir havaalanının, fiziksel<br />

özellikleri havayolu işletmesinin filosundaki uçak<br />

tipine ve yapılan operasyona uygun değilse, bu<br />

havaalanı da ana üs olarak tercih edilmeyecektir.<br />

Çevresel ve meteorolojik faktörler, ekonomik<br />

özellikler ve yönetim şekilleri, yerleşim yerlerine<br />

bağlantılar ve diğer ulaşım türlerine yakınlık ikinci<br />

sıradaki öncelikler olarak görülmektedir. Bütün bu<br />

değerlendirmeler göz önüne alındığında, havayolu<br />

pazarının merkezinde bulunan, fiziksel özellikleri<br />

uçak performansını ve ekonomisini en az etkileyen, en<br />

iyi yolcu konforunu sağlayan, havaalanı hava ve kara<br />

tarafında sunulan hizmet ücretleri en ekonomik olan,<br />

istikrarlı ve güvenli bir yönetimi bulunan, işletme<br />

faaliyetlerini en az kısıtlayan çevresel ve meteorolojik<br />

faktörlere sahip havaalanı ana üs olarak tercih edilir.<br />

Her zaman bütün bu özellikler yan yana gelmeyebilir.<br />

Bu durumda havayolu işletmesi, olumsuz yönde<br />

kazancını en az etkileyecek özelliği göz ardı edebilir.<br />

Hatta bazen çeşitli stratejik yada politik nedenlerle<br />

işletme, kazancının kabul edilebilir makul bir<br />

miktarından vazgeçerek, sadece pazar içinde var<br />

olabilmek için bazı kriterleri dikkate almayabilir.<br />

VI. SONUÇ<br />

Yoğun rekabetin yaşandığı hava taşımacılığı<br />

sektöründe özellikle A.B.D. ve hava taşımacılığı<br />

gelişmiş olan bazı Avrupa ülkelerinde havayolu<br />

işletmeleri için ana üs seçimi , pazar paylarını ve<br />

pazardaki güçlerini koruyabilmelerine, diğer havayolu<br />

işletmelerine karşı üstünlük sağlayabilmelerine<br />

yardımcı olacak önemli bir unsur olarak ortaya<br />

çıkmaktadır. Bu nedenle işletmeler ayrıntılı bir pazar<br />

analizi yaparak ve sözü geçen ana üs seçim kriterlerini<br />

göz önünde bulundurarak ana üs olmaya uygun<br />

havaalanlarını belirlemektedirler.<br />

Ana üs seçim kriterleri için kesin hatları ile<br />

tanımlanmış bir seçim kriterleri grubu yoktur. Farklı<br />

durumlarda, farklı ülkelerde, hatta bir ülkenin farklı<br />

bölgelerinde seçim kriterlerinin sayısının ve önem<br />

derecelerinin değişebileceğini söylemek mümkündür.<br />

Örneğin ağırlıklı olarak turizm amaçlı taşımacılık<br />

yapan bir havayolu işletmesinin bir havaalanını sadece<br />

turizmin yoğun yaşandığı bir şehirde olması<br />

dolayısıyla tercih etmesi mümkündür.<br />

Türkiye hava taşımacılığı gelişmekte olan ülkelerden<br />

biridir. 2002 yılında taşınan yaklaşık 33.6 milyon<br />

yolcunun % 92’lik bölümü sadece altı havaalanında<br />

gerçekleşmiştir[14]. Bu nedenle havayolu işletmeleri<br />

için ana üs seçimi önemli bir unsur olarak<br />

görünmemektedir. Ancak dünyada hava taşımacılığı<br />

gelişmiş ülkelerde olduğu gibi Türkiye’de de bölgesel<br />

hava taşımacılığının belirli bir süreç dahilinde<br />

başlayacağı ve hızla gelişeceğini söylemek tahmini<br />

zor bir durum değildir. Bu sayede Türkiye’de atıl<br />

durumda olan veya kapasitesinin çok altında bir<br />

trafiğe hizmet veren azımsanmayacak sayıdaki<br />

havaalanları daha aktif olarak kullanılabilecek, hava<br />

taşımacılığındaki gelişime paralel olarak oluşacak<br />

bölgesel hava taşımacılığındaki büyüme ve havayolu<br />

işletmesi sayısındaki artış ana üs seçimini havayolu<br />

işletmeleri için önemli bir kavram olarak ortaya<br />

çıkaracaktır.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] P. Hanlon, Global Airlines: Competition in a<br />

Transnational Industry, Second Edition, London:<br />

Routledge, pp. 83, 1999.<br />

[2] R.M. Kane, Air Transportation, Thirteenth<br />

Edition. USA:Kendall/ Hunt Publishing Company,<br />

pp.144, 1999.<br />

[3] R. Doganis, Flying off Course, 2 nd Edition,<br />

London: Routledge, pp. 263, 1985<br />

[4] P. S. Dempsey, Laurence E. Gesell, Airline<br />

Management: Strategies for the 21st Century, USA:<br />

Coast Aire Publications, 1997.<br />

[5] N. Ashford, H.P.M. Stanton, C. A. More, Airport<br />

Operation, 2nd edition, USA,R.R. Donnelley & Sons<br />

Company, pp. 55-57, 1997.<br />

[6] P. H. Wright, N. J. Ashford, Transportation<br />

Engineering Planing and Design, Fourth Edition,<br />

U.S.A. JhonWiley&Sons, Inc., 1998.<br />

[7] B. Graham, Geography And Air Transport, New<br />

York: John Wiley & Sons, pp. 114-117, 1995.<br />

[8] R.Doganis, The Airport Business, London<br />

Reutledge Publishing Company, pp.55 1996.<br />

[9] V. Korul,. Havaalanlarının çevre ile ilişkilerinin<br />

yönetimi ve Türkiye’de Uluslar arası Trafiğe Açık<br />

Havaalanlarında Çevre Kirliliği Uygulamalarının<br />

Analizi, Yayınlanmamış Doktora Tezi. Anadolu<br />

<strong>Üniversitesi</strong> Sosyal Bilimler Enstitüsü, pp.81, 2001.<br />

[10] N. Ashford, P. H. Wright, Airport Engineering,.<br />

Third Edition, USA: Braun- Brumfield, Inc. pp. 418-<br />

430, 1992.<br />

[11] D. Hans- Liudger and L. Peter, Flying the Flag,<br />

London: Macmillan Press LTD, pp. 45, 1998.<br />

[12] K. Oyman, .Havaalanları Yönetim Modeli ve<br />

İşleyiş Sistemleri, Yayınlanmamış Doktora Tezi.<br />

Anadolu <strong>Üniversitesi</strong> Sosyal Bilimler Enstitüsü,<br />

pp. 95-100, 1998.<br />

[13] J. R.Smith , P. A.Golden, Airline A Strategic<br />

Management Simulation, Fourth Edition, USA:<br />

Pearson Education, Inc., pp. 67 2002.<br />

[14] DHMİ İstatistik Yıllığı, pp. 119, 2002.<br />

277

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

HAVAYOLU İŞLETMELERİNDE RİSK YÖNETİMİ BİLGİ SİSTEMİ<br />

Ayşe KÜÇÜK YILMAZ 1 Ergün KAYA 1<br />

e-posta: akucukyilmaz@anadolu.edu.tr e-posta: ergunk@anadolu.edu.tr<br />

1<br />

Anadolu <strong>Üniversitesi</strong>, SHYO, 26470 Eskişehir<br />

ÖZET<br />

Riskle mücadele havacılığın varoluşundan bu yana<br />

hep vardır. Bu mücadelenin “risk yönetimi”ne<br />

dönüşmesi ise oldukça yenidir. Risk yönetiminin<br />

amacı, riskle ilgili olarak yapılan tüm belirleme,<br />

sınıflandırma-sıralama, analiz ve yönetim<br />

faaliyetlerinin belirli bir sistem temeline<br />

dayandırılması ve riskten korunma faaliyetlerinin<br />

sürekliliğinin sağlanmasıdır.<br />

Risk yönetiminin düzenli, sürekli, etkin ve bağımsız bir<br />

şekilde uygulanabilmesi için, risk yönetimi bilgi<br />

sistemince desteklenmesi gerekir. Risk yönetimi bilgi<br />

sisteminin insan, donanım, yazılım, iletişim araçları<br />

ve raporlar gibi unsurları vardır. Bu unsurlardan<br />

yararlanarak risk yönetimi verileri; risk<br />

değerlendirme kartı, risk bilgi çizelge ve formları gibi<br />

araçlarla toplanır, risk yönetimi bilgi işleme<br />

sürecinden geçirilerek raporlara ve veri tabanına<br />

gerekli bilgiler oluşturulur. Havayollarında etkin bir<br />

risk yönetimi bilgi sisteminin varlığı, belirsizliği<br />

azaltır ve isabetli karar vermeyi kolaylaştırır.<br />

I. GİRİŞ<br />

Bilindiği üzere, havacılık faaliyetlerinin hemen her<br />

boyutu yoğun risk tehdidi altındadır. Gerek uzun<br />

vadeli ve yapısal kararlar gerekse günlük faaliyetlerin<br />

yürütülmesi ile ilgili kararlar nedeniyle havayolu<br />

işletmeleri, sürekli belirsizliğin hakim olduğu, çok<br />

küçük ihmal ve dikkatsizliklerin çok trajik sonuçlar<br />

doğurabildiği hassas bir zeminde faaliyetlerini<br />

sürdürmek durumundadır. Belki de sırf bu faaliyet<br />

ortamı nedeniyle, geçmişte pek çok havayolu<br />

işletmesinin büyük umutlarla kurulup çok kısa sürede<br />

büyüdüğü halde, bir anda ortadan kaybolduğu<br />

söylenebilir.<br />

Risk, hayatın her anında varlığı hissedilen, fakat çoğu<br />

zaman sözkonusu şeyin risk oluşturup<br />

oluşturmadığının önceden fark edilemediği, muğlak<br />

bir kavramdır. Hatta bazı riskler açıkça görülse bile,<br />

insanlar sözkonusu “riskleri yok sayma” ya da onun<br />

“olumsuz sonuçları ile karşılaşmamayı dileme”<br />

eğilimindedirler. Oysa işletmeciliğin her alanında risk<br />

vardır; bizatihi işletmeciliğin (girişimin) hareket<br />

noktası risk almaktır ve işletmenin başarısı bir<br />

anlamda riskleri yönetmekten geçer.<br />

<strong>Havacılık</strong> faaliyetleri ile ilgili risk yönetimi<br />

çalışmalarının I. Dünya Savaşı sonlarında başladığı,<br />

İkinci Dünya Savaşı sonlarında hızlandığı<br />

görülmektedir. 1960’lı yıllara gelindiğinde insan<br />

faktörü ile ilgili çalışmalar öne çıkmış ve veri<br />

tabanları oluşturulmaya başlanmıştır. 1980’lerde<br />

nükleer konular başta olmak üzere risk analizi<br />

çalışmaları yaygınlaşmıştır. Bu tarihten günümüze<br />

kadar olan süreçte ise, risk yönetimi konuları tüm<br />

üretim ve hizmet alanlarında yaygın olarak ilgi alanı<br />

olmaya devam edegelmiştir. Kısacası risk yönetimi<br />

son 30 yılda hızla gelişen bir konudur.<br />

Günümüzde, hata ve hileleri önleme konusunda<br />

gerekli bilincin oluşması ve birikimin artmasıyla risk<br />

yönetimi, doğal bir uygulama haline gelmiştir.<br />

Ülkemizde havacılık alanında risk yönetimi<br />

uygulamalarının gelişmesi, <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong><br />

Otoritesinin kurumsal yapısı ve gücü ile yakından<br />

ilgili olup, havayolu işletmelerinin çağdaş yönetim<br />

anlayışına ve uluslararası rekabet olanaklarına sahip<br />

olmaları, kuşkusuz bu gelişmeyi hızlandıracaktır.<br />

II. RİSK YÖNETİMİ VE BİLGİ SİSTEMİ<br />

İLİŞKİSİ<br />

A) Risk Kavramı ve Risk Yönetimi:<br />

Hiç şüphe yok ki risk çok geniş bir kavram olup, farklı<br />

yönlerden tanımlanabilmektedir. En genel anlamıyla<br />

risk, faaliyetin planlandığı gibi gerçekleşmeme<br />

olasılığı ya da beklenmeyen durumlarla karşılaşma<br />

olasılığı şeklinde ifade edilebilir. Havayolu açısından<br />

ele alındığında risk, yolcunun ve/veya yükün (posta<br />

dahil) bir havaalanından diğerine planlandığı şekilde<br />

ve zamanında ulaştırılamaması olasılığıdır. Bilinen<br />

şudur ki, risk genellikle gelecekle ilgili belirsizliğin<br />

ifadesi olup, çoğu zaman bir zarara uğrama olasılığını<br />

gösterir. Ancak risk denildiğinde neden<br />

bahsedildiğinin açıkça ortaya konulabilmesi ve risk<br />

konusunun daha somut verilerle irdelenebilmesi için<br />

risklerin sınıflandırılmasında yarar vardır.<br />

Farklı yaklaşımlar olmakla birlikte, genel olarak risk<br />

türlerini üç ana başlık[1] altında toplayabiliriz. Bunlar;<br />

• Finansal riskler,<br />

278

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

• Pazar riskleri,<br />

• Faaliyet (operasyon) riskleridir.<br />

Genel nedenlerden (sistematik) veya işletmeye özel<br />

durumlardan (sistematik olmayan) kaynaklanan, etkisi<br />

ve şiddeti farklı şekillerde kendini gösteren bu riskleri<br />

çok çeşitli ayrıntıda incelemek mümkündür. Finansal<br />

riskler, risk yönetimi denilince ilk akla gelen ve en<br />

gelişmiş risk yönetim uygulamalarının konusunu<br />

oluşturan risk türüdür. Genel olarak işletme değerinin<br />

düşmesi ve nakit akışlarındaki olumsuzluklar finansal<br />

risk yönetiminin odaklandığı konulardır. Pazar riski,<br />

müşteri odaklı olup, pazardaki dalgalanmalara bağlı<br />

risklerdir. Faaliyet riski ise işin yürütülmesi ile ilgili<br />

risklerdir. Konuya havacılık emniyeti açısından<br />

bakıldığında denilebilir ki, havacılık faaliyetlerinin<br />

sürekliliğini ve gelişmesini en çok tehdit eden bu tür<br />

riskler olagelmiştir. Çünkü havacılık kazalarında ölüm<br />

riski oranı oldukça yüksektir ve bu durum, dünyanın<br />

neresinde olursa olsun insanların ilgisini çekmektedir.<br />

Örneğin 1991-2000 yılları arasında gerçekleşen 23<br />

büyük kazada 4.440 kişinin ölmüş olması[2] havayolu<br />

ile yolculuğun “hayati bir risk almak” şeklinde<br />

algılanması için yeterli bir sebep olarak gösterilebilir.<br />

Bu nedenle havayollarında risk yönetimi çok yönlü<br />

olarak ele alınması gereken bir konudur.<br />

Riskten tümüyle kurtulmak hatta onları tümüyle<br />

öngörmek (kestirmek) genellikle mümkün olmadığına,<br />

buna karşılık faaliyetleri olabildiğince bilinçli ve<br />

sistemli bir zeminde yürütmek gerektiğine göre, risk<br />

almak ve riski yönetmeye çabalamak bir<br />

zorunluluktur. Risk yönetimi, kaynakların<br />

korunmasını sağlayan ve kayıpları en aza indiren<br />

politika ve uygulamaların hayata geçirilmesi[3]<br />

olarak tanımlanabilir. <strong>Havacılık</strong>ta risk yönetimi,<br />

emniyeti etkileyen tüm faaliyetlerin en üst düzeyde<br />

emniyetle gerçekleştirilmesi ve bunun sürekliliğinin<br />

sağlanması için, tüm risklerin havacılık standartları<br />

çerçevesinde belirlenmesi, önlenmesi, kontrol altında<br />

tutulması ve ortadan kaldırılması faaliyetleridir.<br />

Risk yönetiminin etkin bir şekilde uygulanabilmesi<br />

için, işletme işlevleriyle bütünleşmiş sistematik bir<br />

yaklaşım gereklidir. Böyle bir yaklaşım risk<br />

yönetimini işletme ile bir bütün olarak ele almayı ve<br />

bunun unsurlarını belirlemeyi gerektirir. Risk<br />

yönetiminin unsurları şöyle sıralanabilir[4];<br />

- Risk yönetimi için uygun insan unsuru istihdam<br />

edilmeli, yetkilendirilmeli ve eğitilmelidir.<br />

- Risk yönetimini gerçekleştirmeye yeterli finansal ve<br />

diğer kaynaklar tahsis edilmelidir.<br />

- İşletmenin risk profili belirlenmeli, olası riskleri<br />

tanımlanmalıdır.<br />

- Risk yönetimi uygulama politika, yöntem ve<br />

yönergeleri oluşturulmalıdır.<br />

- Risk yönetimi bilgi sistemi geliştirilip,<br />

uygulanmalıdır.<br />

Risk yönetimi bir takım çalışmasını ve uzmanlığı<br />

gerektirir. Dolayısıyla risk yönetimi, işletmenin üst<br />

yönetimine bağlı olarak örgütlenen, işletme<br />

yönetiminin dikkatini belli noktalarda toplaması ve<br />

gerekli önlemleri alması hususunda öneriler getiren,<br />

raporlar hazırlayan sürekli bir birimdir. Yönetimin iki<br />

ucunda (yöneten/yönetilen) insan unsuru öne çıktığına<br />

göre, risk yönetiminde de insan unsuru önde gelir.<br />

Risk yönetiminin amacına uygun olarak eğitimli,<br />

yetenekli, deneyimli ve sağlam kişilik özelliklerine<br />

sahip insan gücünün işletmeye kazandırılması risk<br />

yönetiminin başarısı için atılacak ilk adımdır. Risk<br />

yönetiminin başarısı ve risk yönetimi bilgi sisteminin<br />

işlevselliği, tamamen insan unsuruna bağlıdır. Gerek<br />

sisteme veri girişi gerekse sürecin uygulanması ve<br />

çıktıların yorumlanması insan etkisi altındadır.<br />

Sistemin doğru ve güvenilir bilgi üretmesi, sisteme<br />

erişimin hem fiziksel hem de teknolojik olarak yetkili<br />

personelle sınırlandırılmasını gerektirir. Risk yönetimi<br />

bir kez uygulanıp tamamlanan bir süreç değil,<br />

süreklilik isteyen bir iştir. Buna uygun yetkilendirme<br />

ve eğitimin sürekli izlenmesi ve değerlendirilmesi,<br />

yenilenmesi ve geliştirilmesi gerekir. Sistemde yer<br />

alan insan unsurunun önemi, havacılık emniyetinin<br />

unsurlarını basit bir şekilde ifade eden SHEL<br />

modelinde [5] de açıkça ortaya konulmuştur.<br />

Risk yönetimi, işletmenin faaliyet konusu, büyüklüğü<br />

ve içinde bulunduğu sektörün yapısı ile uyumlu bir<br />

kaynak tahsisini gerektirir. İlk kez risk yönetimi<br />

sisteminin oluşturulması ile ilgili olarak, bir proje<br />

dahilinde gerçekleştirilen fiziksel, teknolojik, insan<br />

kaynağı ve finansal öğelere ilişkin yatırım maliyeti<br />

yüksek olabilir. Bunun yapılıp yapılamayacağına<br />

işletme olanakları ve işletmenin gelecekte olmak<br />

istediği yere göre karar verilecektir. Bir kez bu<br />

maliyete katlanıldıktan sonra, uygulama maliyeti çok<br />

düşük düzeyde kalacak ve risklere hazırlıklı olarak<br />

korunmanın yararı çok daha yüksek olacaktır.<br />

İşletmede risk yönetimi kararı verilmeden önce<br />

işletmenin risk profili belirlenmeli, buna göre risk<br />

yönetimi gereksinimi saptanmalıdır. Riskleri<br />

belirleme, önleme, kontrol altında tutma, etkisiz hale<br />

getirme ya da gözardı etme ile ilgili uygulama yol ve<br />

yöntemleri açıkça belirlenmeli ve yönergelerle<br />

personel aydınlatılmalıdır. Risk yönetiminin<br />

uygulanabilmesi ve uygulama başarısının<br />

izlenebilmesi için risk yönetiminin sinir sistemi olan,<br />

risk yönetimi bilgi sisteminin kurulup işletilmesi<br />

gerekir.<br />

B) Risk Yönetimi ve Bilgi Sistemi:<br />

Herhangi bir şeyin yönetiminden bahsedebilmek için<br />

sahip olunması gereken temel unsur bilgidir. Bilgi,<br />

herhangi bir konu hakkında bilinenler ya da daha<br />

anlaşılır bir ifade ile, belirli bir amacı gerçekleştirmek<br />

üzere bir araya getirilmiş verilerin işlenerek karar<br />

279

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

almaya elverişli hale dönüştürülmüş sonuçlarıdır.<br />

Verileri toplama, belirli işlemlerden geçirerek bilgiye<br />

dönüştürme, elde edilen bilgiyi saklama ve gerekli<br />

yerlere iletme işlevlerini gerçekleştiren yapı, bilgi<br />

sistemi olarak adlandırılır. Bilgi sistemleri de<br />

amaçlarına, konularına, bilgi üretme düzeylerine, vb.<br />

özelliklerine göre farklı yönlerden ele alınabilir.<br />

Ancak genel olarak bilgi sistemleri; insan, donanım,<br />

yazılım, belge ve raporlar gibi iletişim araçlarından<br />

oluşan başlıca dört temel unsuru içerir.<br />

Şekil 1’de görüldüğü gibi bilgi sistemi; insan,<br />

donanım gibi unsurları kullanarak verileri işletme<br />

içinden ve/veya dışından toplar, kaydeder,<br />

sınıflandırır, vb. bir dizi işlemden geçirerek, onları<br />

işletme içinde ve/veya dışında çeşitli karar alıcılara<br />

yararlı olacak özet bilgilere, raporlara dönüştürür.<br />

Şekil 1. Bilgi Sisteminin Genel Yapısı<br />

Daha sonra bu bilgileri, çeşitli iletişim kanallarını ve<br />

araçlarını kullanarak ilgililere iletir ve aslına uygun<br />

olarak saklamak veya ileride tekrar kullanmak üzere<br />

Veri Tabanı’nda depolar. Böylece bilgi sistemi<br />

yönetimin her düzeyine ve işletmenin tüm<br />

faaliyetlerine ilişkin belirsizlik (risk) alanını<br />

daraltarak, karar almayı kolaylaştırıcı bir işlevi yerine<br />

getirir. Denilebilir ki amaca uygun tasarlanmış ve<br />

işlevsel olarak çalıştırılan bir bilgi sistemi, risk<br />

karanlığında yol almaya çalışan yöneticinin yolunu<br />

aydınlatan ışık gibidir.<br />

Günümüzde bütün yönetim sistemlerinin ayrılmaz bir<br />

parçası olan ve çoğu zaman yöneticinin temel<br />

işlevlerini dahi üstlenen bilgi sistemi, kuşkusuz risk<br />

yönetiminin de en önemli unsurudur. Havayolu<br />

işletmeleri ileri teknolojinin kullanıldığı, pazar<br />

koşullarının ve müşteri taleplerinin hızlı değiştiği, çok<br />

dinamik ve karmaşık bir çevrede faaliyet<br />

göstermektedir. Bu ortam yönetime, karar almada hızlı<br />

ve esnek davranabilme yeteneğini sağlayacak<br />

sistemlerin desteğini gerektirmektedir.<br />

Bu bağlamda risk yönetimi bilgi sistemi, çeşitli<br />

yönetim düzeylerine doğru, zamanlı ve ilgili kararların<br />

alınmasında gerekli bilgiyi sağlayan bir sistem olarak<br />

ortaya çıkmaktadır.<br />

III. RİSK YÖNETİMİ BİLGİ SİSTEMİNİN<br />

İŞLEYİŞİ<br />

<strong>Havacılık</strong> faaliyetlerinin toplum gözünde değerinin<br />

yükseltilebilmesi ve havayoluna talebin artırılabilmesi<br />

için risklerin azaltılması ve kontrol altında tutulmaya<br />

çalışılması gerektiği açıktır. Bunun sağlanabilmesi<br />

için işletme bazında risklerin doğru tanımlanması, iyi<br />

ölçülmesi, izlenmesi, etkisini ortadan kaldıracak<br />

kararların alınması, yani risklerin etkin yönetilmesi<br />

gerekmektedir. Risk yönetiminin başarıya ulaşması,<br />

karar vermede yol gösterici özelliğe sahip, ekonomik<br />

ve istatistik modellerle desteklenmiş, doğru ve<br />

güvenilir bilgilere bağlıdır. Bu bilginin kaynağı ise,<br />

diğer yönetim bilgi sistemleri ile kolayca<br />

bütünleştirilebilen[6], daha doğru bir ifade ile onların<br />

içinde yer alan risk yönetimi bilgi sistemidir.<br />

Risk yönetimi bilgi sistemi, risk yönetiminin<br />

konusuna giren verileri toplayan, bunları kayıt,<br />

sınıflandırma, sıralama, analiz etme gibi aşamalardan<br />

geçirerek işleyen ve işletme faaliyetlerinin<br />

yürütülmesinde, kaynakların etkin ve verimli<br />

kullanılmasında yararlı olacak bilgilere, raporlara<br />

dönüştüren bir bilgi sistemidir.<br />

Şekil 2’de görüldüğü gibi Risk Yönetimi Bilgi<br />

Sisteminde, verinin bilgiye dönüşmesi; tüm verilerin<br />

280

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

toplandığı ve ayıklandığı geçici dosyalardan aktarılan,<br />

süzülmüş verilerin tekrar değerlendirilerek<br />

doğrulandığı ara dosyalardan geçirilerek, raporlanmak<br />

üzere depolandığı sürekli dosyalarda biriktirilmesiyle<br />

Şekil 2. Risk Yönetimi Bilgi Sisteminde Bilgi İşleme<br />

üç aşamada gerçekleştirilir. Geçici veri tabanında “risk<br />

değerlendirme kartı”, “risk bilgi çizelgesi” ve “risk<br />

izleme formu” gibi dosyaların oluşturulması ile elde<br />

edilen verilerden, burada gerekli analiz ve<br />

değerlendirmeler yapıldıktan sonra, raporlamaya değer<br />

bulunanlar ara veri tabanına aktarılır. Ara veri<br />

tabanında tekrar incelenerek, raporlamaya uygun hale<br />

getirilen veriler, sürekli veri tabanına (uygulamada<br />

RYBS olarak da adlandırılmaktadır) aktarılır. Sürekli<br />

veri tabanında veriler, genellikle standart formlar<br />

şeklinde oluşturulan raporlara ya da yönetimin<br />

talebine uygun özel raporlara dönüştürülerek gerekli<br />

yerlere iletilir. Risk yönetimi biriminin, bilgi<br />

sisteminden elde ettiği raporlara dayanarak işletme<br />

yönetimi; riskten kaçınma, riski kontrol altına alma ya<br />

da riski hafifletme, risk alma veya riski transfer etme<br />

(riskten kaçınma) yollarından birisini uygulamaya<br />

karar verir. Sözkonusu rapor örnekleri ile birlikte,<br />

önceki aşamalarda işlenerek raporlanmak üzere<br />

sistemde toplanan veriler de ayrıca dosyalanarak<br />

saklanır. Yeni raporların elde edilmesi, bilgi<br />

güncellenmesi, düzeltme ve eklemeler gibi nedenlerle<br />

geribildirim yoluyla tekrar sürecin başına ya da ara<br />

veritabanına dönülerek gerekli işlemlerin yapılması<br />

sağlanır. Sistemin iç organizasyonunun sağlanması ve<br />

diğer yönetim bilgi sistemleri ile entegrasyon, veri<br />

tabanı yönetim sistemi ile gerçekleştirilir. Sistemin<br />

işlerliğini sağlayan, genellikle içeriği ve şekli<br />

serbestçe belirlenen belge, form ve raporların bazıları<br />

aşağıda kısaca açıklanmıştır. <strong>Havacılık</strong> otorite ve<br />

organizasyonlarının hazırladığı rehber dokümanlar bu<br />

belgelerin geliştirilmesinde yol gösterici olmaktadır.<br />

A) Risk Bilgi Çizelgesi:<br />

Risk yönetimi dokümantasyonunda risk yönetimi<br />

sürecinin başından sonuna kadar her bir riskin<br />

ayrıntılarıyla belgelenmesi için Risk Bilgi Çizelgesi<br />

kullanılmaktadır. Risk bilgi çizelgeleri işletmenin risk<br />

yönetim planına uygun olarak gerekli ayrıntıda<br />

hazırlanmakta olup, tanımlanmış olan risklerin her biri<br />

öncelikle risk bilgi çizelgesi üzerine kaydedilmektedir.<br />

B) Risk Değerlendirme Kartı:<br />

Risk yönetimi bilgi sistemine bilgi girişinde kullanılan<br />

risk değerlendirme kartı, risklerin sıklığı ve şiddetine<br />

dayalı olarak tehlikelerin seviyesini belirlemek için<br />

sınıflama kolaylığı sağlamaktadır. Riskler seviyelerine<br />

göre numaralandırılır ve bu kart yardımıyla risk<br />

kategorileri belirlenir. Risklerin gerçekleşme olasılığı<br />

ve sonuçların önemi saptanır. Bunlar risk yönetim<br />

ekibine risklerin sonuçları ile ilgili yorum yapma<br />

fırsatı vermektedir.<br />

Şekil 3. Risk Değerlendirme Kartı<br />

Riske ait olasılık ve sonuç seviyeleri belirlendikten<br />

sonra, değerlendirme kılavuzu kullanılarak riskin<br />

seviyesi elde edilir. Buna göre; YÜKSEK-Önemli<br />

program bozulması olur. Acil olarak yönetimin<br />

harekete geçmesi gerekir. ORTA-Orta şiddette<br />

bozulma, makul yönetim faaliyeti gereklidir. DÜŞÜK-<br />

Minimum etki sözkonusudur[7].<br />

C) Risk İzleme Formu:<br />

Risk izleme formu riskin belirlendiği anda raporunun<br />

tutulması için hazırlanan formdur. Risk bilgi<br />

281

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

formunda risk alanı ifadesi, olasılık ve sıklığı, risk<br />

alanındaki önemli riskler, riskin açıklaması ve riske<br />

karşı yapılacak faaliyetlerin yazıldığı bölümler yer<br />

almaktadır.<br />

D) Raporlar:<br />

Risk yönetimi aktivitelerinin değerlendirilebilmesi<br />

için uygun raporlama mekanizmasının geliştirilmesi,<br />

yönetim başta olmak üzere işletmenin tüm faaliyet<br />

birimlerine gerekli geribildirimi sağlamaktadır.<br />

Raporlama araçları ile hem başarılar hem de hatalar<br />

belgelendirilmektedir. Bu da kaynakların kullanım<br />

verimliliğini ve personel performansının izlenmesini<br />

mümkün kılmaktadır. Risk Yönetimi bilgi sisteminden<br />

elde edilen bilgilerle üst yönetime ve işletmenin diğer<br />

birimlerine gerekli raporlar hazırlanmaktadır. Bu<br />

yönüyle risk yönetimi bilgi sistemi, yönetim işlevine<br />

destek olan bir sistemdir.<br />

IV. TÜRKİYE’DE RİSK YÖNETİMİ<br />

UYGULAMALARI<br />

Türkiye’de sivil havacılığın tarihçesi bir anlamda<br />

THY ile özdeş tutulmaktadır. THY’nin kurumsal<br />

yapısı ve finansal kaynak sağlama olanakları, risk<br />

yönetimi konusunda gerekli duyarlılığın<br />

gösterilmemesinin bir gerekçesi gibi görünmektedir.<br />

Oysa dünyadaki gelişme seyrine paralel olarak askeri<br />

havacılıkta gerek stratejik gerekse operasyonel açıdan<br />

risk yönetimi ile ilgili çok daha sistematik çalışmalar<br />

yapılmaktadır. İlgi alanımıza uygun olarak hava<br />

taşımacılığı sistemi içinde risk yönetiminin<br />

uygulanabilirliğine ve uygulanmasına baktığımızda,<br />

özellikle 1980’lerin ortalarından itibaren 20’den fazla<br />

özel havayolu işletmesinin kurulup çeşitli nedenlerle<br />

ortadan kaybolduğu bir sektörde “risk yönetimi”nin<br />

çok önemli bir gereklilik olduğu ortaya çıkmaktadır.<br />

Ülkemizdeki uygulamalara ilişkin olarak yapılan bir<br />

araştırmayla[4] da tespit edildiği üzere genel olarak<br />

tüm havacılık örgütlerinde risk yönetiminin gerekliliği<br />

kabul edilmekle birlikte, konuya ilişkin çalışmalar risk<br />

yönetiminin henüz ilgili örgütte uygulanabilirliğinin<br />

araştırılması aşamasındadır.<br />

Örneğin; MNG ve Freebird havayolu işletmelerinde<br />

risk yönetimi bilgi sistemi uygulamaları, ICAO Kaza<br />

Önleme Manueli Doc 9422, FSF, FSDs ve JAR-OPS<br />

dokümanları temel alınarak gerçekleştirilmektedir.<br />

Adı geçen işletmelerde risk yönetimi bilgi sistemini<br />

kapsayan kaza önleme ve uçuş emniyet programları,<br />

risk yönetimini destekleyen anlayışla; özellikle<br />

operasyonlarda tüm personel tarafından risklerin<br />

algılanmasını ve farkında olmayı sağlamayı ve<br />

bunun sürekliliğini amaçlamaktadır. Risk yönetiminin<br />

önemli unsuru olan risk yönetimi bilgi sistemi de kaza<br />

önleme ve uçuş emniyet programı çerçevesinde<br />

uygulanmaktadır. Uçuş emniyetine dair riskler, risk<br />

bilgi ve izleme formlarıyla veri tabanına<br />

aktarılmaktadır. Veri tabanı ile riskler kayıt altına<br />

alınarak kullanılabilir bilgiler elde edilmektedir. Veri<br />

tabanı sürekli güncellenerek bilgilerin güvenilirliği<br />

sağlanmaktadır. Bu bilgiler kaza ve kırım raporları ile<br />

karşılaştırılmaktadır. Böylece değerlendirmeler yolu<br />

ile emniyet eksiklikleri ve zayıf noktalar<br />

belirlenmektedir. Elde edilen sonuçlar gerekli düzeyde<br />

tüm işletmede paylaşılarak risk yönetimi bilgi<br />

sisteminin önemli bir gereği olan işletme içi iletişim<br />

ve geribildirim sağlanmaktadır. Bunun sonucu olarak<br />

işletmenin tümünü kapsayacak şekilde risk ve<br />

emniyet kültürü oluşturulma çalışmaları<br />

desteklenmekte ve geliştirilmektedir.<br />

5. SONUÇ<br />

Risk yönetimi, işletme faaliyetlerini etkileyebilecek<br />

risklerin belirlenmesi, değerlendirilmesi, riski kontrol<br />

edecek alternatiflerin saptanması, risk yönetimi<br />

uygulamasına yönelik kararların verilmesi ve risk<br />

süresince izleme, kontrol, raporlama ve geribildirim<br />

yapılması gibi unsurları kapsayan riskle ilgili sürecin<br />

genel adıdır. Bu fonksiyonun yerine getirilebilmesi<br />

için Risk Yönetiminin sistematik biçimde yönetim<br />

işlevleriyle uyumlu şekilde uygulanması<br />

gerekmektedir. Risk yönetimi bilgi sistemi etkin risk<br />

yönetimi uygulaması için en önemli unsurdur.<br />

Bilindiği üzere havacılık, kurallara bağlı bir sektördür.<br />

Ancak havayolu işletmelerinin politika ve prosedürleri<br />

sadece havacılık kurallarından ibaret değildir.<br />

İşletmelerin yönetim biçimi ve öncelikleri birbirinden<br />

farklıdır. İşletmeler bu farklı yaklaşım ve uygulamalar<br />

ile rekabet üstünlüğü elde etmektedir. Ayrıca<br />

işletmeye ait kuralların, prosedürlerin gerekçelerinin<br />

ve sonuçlarının çalışanlarına eğitim yoluyla verilmesi<br />

de önem taşımaktadır. Ülkemizde havacılıkta risk<br />

yönetimi uygulamalarına dair usul ve esasları içeren<br />

bir düzenleme henüz bulunmamaktadır. Bu konudaki<br />

görev, standart belirleyici ve uygulamayı denetleyici<br />

görevi nedeniyle, öncelikle <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Otoritesine<br />

düşmektedir.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] http://www.tanjuargun.com/yazılar.htm, iletişim<br />

adresli internet sayfası (12.04.2003).<br />

[2] http://infoplease.com/ipa, internet sayfası, Ekim<br />

2002.<br />

[3] A. F. Osborne, Acquisition and Program Risk<br />

Management Guidance, Volume 1, Department of<br />

Transportation, FAA, November 1996 / July 2001.<br />

[4] A. Küçük Yılmaz, <strong>Havacılık</strong>ta Emniyet Açısından<br />

Risk Yönetimi ve <strong>Havacılık</strong> Örgütlerinden<br />

Uygulama Örnekleri, Y.L. Tezi, Ağustos 2003.<br />

[5] FSF, Flight Safety Digest, May-June 2002.<br />

[6] http://crm.nasa.gov/knowledge/process.html,<br />

NASA CRM Resource Cent.: The Risk<br />

Management Process, Last Revised: 11.02.2003.<br />

[7] K.L. McFadden, Risk Modelling Methodology for<br />

Analizing Airline Safety Issues, 2002.<br />

282

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

SIK UÇAN YOLCU PROGRAMLARININ (FFP) ETİK AÇIDAN<br />

DEĞERLENDİRİLMESİ<br />

Özlem ATALIK¹<br />

e-posta: oatalik@anadolu.edu.tr<br />

¹Anadolu <strong>Üniversitesi</strong> <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu Eskişehir<br />

ÖZET<br />

Havayolu işletmelerinin müşteriler bağlılık yaratmak<br />

amacıyla kullandıkları en önemli araçlardan birisi<br />

“Sık Uçan Yolcu Programları” (Frequent Flyer<br />

Programme-FFP) dır. 2000’li yıllarda havayolu<br />

işletmeleri tarafından uygulanan sık uçan yolcu<br />

programına sahip olmak, isteğe bağlı olmaktan daha<br />

çok bir zorunluluk halini almıştır. Zira bu<br />

programların müşteriye, mil karşılığı verilen<br />

ödüllerden daha fazla değer ifade ettiği, müşterilerin<br />

işletmeye bağlı müşteri haline gelmesinde büyük rol<br />

oynadığı ve işletmelerin bu programları uygulamadığı<br />

sürece pazardaki paylarının azalacağı<br />

düşünülmektedir. Bu çalışmada, havayolu sektöründe<br />

bu denli büyük önem taşıyan programların, yeni bir<br />

yüzü olarak karşımıza çıkan etik yönü çeşitli boyutları<br />

ile, ilgili literatürde yer alan ve ulaşılabilen tüm<br />

kaynaklar kullanılarak incelenmeye çalışılmıştır.<br />

I. GİRİŞ<br />

Sık uçan yolcu programları, havayolu işletmelerinin<br />

kendilerini tercih etmelerinin karşılığı olarak<br />

yolcularına, ödüllendirme yoluyla geri dönen ve<br />

yolcuları daha fazla mil puanı biriktirmeye teşvik eden<br />

bir modeldir. Satın alınan her bilet için yolcu, seyahat<br />

ettiği mesafeye ve satın almış olduğu bilet tipine göre<br />

mil puanları elde etmekte ve bu mil puanlarıyla<br />

ücretsiz veya indirimli bilet, uçuş sınıfı yükseltme,<br />

hızlı rezervasyon ve yer seçimi, özel salonlar, otel<br />

konaklamaları, araba kiralama hizmetleri gibi bir çok<br />

hizmetten yararlanabilmektedir.<br />

Ödüllendirmeye yönelik olarak hazırlanan sık uçan<br />

yolcu programları 1981 yılında, American Airlines<br />

tarafından ilk kez tanıtıldığında, havayolu sektöründe<br />

ve sektör dışında faaliyet gösteren bir çok işletmenin<br />

farklı biçimlerde tepkilerine hedef olmuştur. Bazıları<br />

bu programları bir pazarlama hilesi veya müşteriyi<br />

etkileyerek tekrar satın alması yolunda bir rüşvet[1]<br />

veya boş koltukları ücretsiz biletler biçiminde vererek<br />

iş amaçlı yolcuları etkileyen akıllıca tasarlanmış bir<br />

plan olarak[2] değerlendirmiş olsa bile, kısa sürede<br />

tüm dünyada ve hemen hemen tüm havayolu<br />

işletmeleri tarafından uygulanmaya konulmuştur.<br />

Yaşanan yoğun rekabet ortamı ve sık uçan yolcu<br />

programlarının dünyadaki gelişimi sektörde<br />

faaliyetlerini sürdüren bir çok havayolu işletmesi gibi<br />

Türk Hava Yollarını da (THY) bu uygulamalara<br />

yöneltmiştir. Bu doğrultuda THY 1989 yılında<br />

“Frequent Flyer Program” adıyla yolculara yönelik,<br />

1991 yılında ise “Company Club” adıyla işletmelere<br />

yönelik ilk özel yolcu programları ile sık uçan yolcu<br />

programı uygulamalarına başlamıştır. Programların<br />

başlamasından kısa bir süre sonra her iki programda<br />

da üyelerin isteklerine bağlı olarak çeşitli değişiklikler<br />

yapılmış, program adları da “Mileage Club” ve<br />

“Corporate Club” olarak değiştirilmiştir. 1993 yılına<br />

gelindiğinde ise THY, bir diğer özel yolcu programı<br />

olan “Courtesy Card” programını uygulamaya<br />

koymuştur. 1998 yılında sözü geçen her üç program<br />

da uygulamadan kaldırılarak “Qualiflyer” grubu ile<br />

ortak olarak sık uçan yolcu programlarını sürdürmeye<br />

başlamış ancak 2000 yılında “Qualiflyer”<br />

programından ayrılarak, kendi özel yolcu programı<br />

olan Miles&Miles programını uygulamaya<br />

başlamıştır. Türkiye’de yer alan tek sık uçan yolcu<br />

programı olan Miles &Miles kapsamında programın<br />

kötü kullanımından kaynaklanan etik sorunlar<br />

yaşanmaması nedeniyle[3] konu, çalışmanın<br />

bütününde yurtdışı uygulamaları açısından ele<br />

alınmıştır.<br />

Havayolu işletmelerinin özellikle iş amaçlı uçan<br />

yolcuları etkilemek amacıyla uyguladıkları sık uçan<br />

yolcu programları, bazı durumlarda hem bilet ücretini<br />

ödeyen işletmeler hem de havayolu işletmeleri<br />

açısından çeşitli kötü kullanım problemlerini de<br />

beraberinde getirmektedir. Konu ile ilgili yapılan<br />

çeşitli araştırmalar sık uçan yolcu programlarının<br />

kötüye kullanımından kaynaklanan yıllık israfın<br />

milyarlarca ABD doları olduğunu göstermektedir. Bu<br />

kapsamda sık uçan yolcu programı üyelerinin<br />

tavırlarının yasal veya etik açıdan uygun olup<br />

olmadığı önemli bir tartışma konusunu<br />

oluşturmaktadır. Hiç bir standardın tek başına neyin<br />

doğru neyin yanlış olduğunu belirleyememesi<br />

nedeniyle, sık uçan yolcu programlarıyla ilgili bazı<br />

temel konular, yasal, etik ve yararcı (sağladığı<br />

faydalar) standartlar açısından ele alınmalıdır. Bu<br />

çalışmada öncelikle sık uçan yolcu programları,<br />

ardından programlarla ilgili 5 temel konu yasal, etik<br />

değerler ve sağladığı yarar açısından irdelenmiştir. [3]<br />

283

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

II. SIK UÇAN YOLCU PROGRAMLARININ<br />

ETİK AÇIDAN DEĞERLENDİRİLMESİ<br />

Sık uçan yolcu programlarının etik bir uygulama olup<br />

olmadığının değerlendirilmesinde öncelikle,<br />

programların yasal olup olmadıkları araştırılmalıdır.<br />

Programların tasarlanma ve uygulanma biçimine göre<br />

yasal bir uygulama olup olmadığı konusunda ABD’de<br />

50 eyalette yapılan araştırmada, programların<br />

yasallıkla çelişen hiç bir durumuna rastlanılmamıştır.<br />

Ancak, programlar yasal olarak değerlendirilmiş olsa<br />

bile, yasal olma durumu etik olma için yeterli bir<br />

koşul olarak görülmemekte ve bir davranışın etik<br />

olabilmesi için, hem yasal hem de etik olarak kabul<br />

edilebilir olması gerektiği de unutulmamalıdır[4].<br />

Sık uçan yolcu programlarının etik açıdan<br />

değerlendirilmesinde programların “özellikle sık uçan<br />

iş amaçlı yolcuların, sık ve sürekli satın alımlarını<br />

teşvik etmek” amacı önem taşımaktadır. Bu kapsamda<br />

bir davranışın etik olup olmadığının belirlenebilmesi<br />

için, fayda sağlayanlar açısından elde edilen karın<br />

maliyeti geçmesi gerekliliği savunulmakta ve bu<br />

durumun sık uçan yolcu programlarında yolculara<br />

sunulan sınıf yükseltme ve ücretsiz bilet<br />

uygulamalarının çok doğru olmadığı düşünülmektedir.<br />

Zira işletmeler ekstra havayolu seyahatlerine yıllık 6<br />

milyar ABD dolarından daha fazla harcamaktadır.<br />

Havayolu işletmeleri açısından ise, ödül olarak verilen<br />

koltukların, önemli bir oranda satılabilme olasılığı<br />

olan koltuklardan oluşması nedeniyle, havayolu<br />

işletmeleri sık uçan yolcu programları için yılda 1<br />

milyar ABD dolarından daha fazla maliyete<br />

katlanmaktadır. Yönetim maliyetleri ve ücretini<br />

ödeyecek olan yolcuların çıkarılması sonucu oluşan<br />

gelir kaybıyla, sık uçan yolcu programları havayolu<br />

işletmelerine oldukça yüksek maliyetler<br />

yaratmaktadır. Bu tür maliyetlerin ortadan kaldırılması<br />

durumunda, bilet ücretlerin %10 ile %15 oranında<br />

düşeceği iddia edilmektedir. Bu nedenle etik açıdan<br />

ele alındığında sık uçan yolcu programları yararcı<br />

bakış açısı altında hem bilet ücretini ödeyen işletmeler<br />

hem de havayolu işletmeleri için etik olarak<br />

değerlendirilmemektedir[4].<br />

A. İş Amaçlı Seyahatler Sonucunda Kazanılan<br />

Ödüllerin Kişisel Kullanımı: Bir işletmenin iş amaçlı<br />

olarak yapılan seyahatler sonucu kazanılan ödüller<br />

için bir personele yaptırımda bulunması ile ilgili hiç<br />

bir yasal düzenleme bulunmamaktadır. Bu kapsamda<br />

işletmeler gerekli kılmadığı sürece, işletme adına<br />

yapılan seyahatlerden kazanılan program ödüllerinin,<br />

personel tarafından kullanılmasının etik olduğu<br />

savunulmaktadır. Ancak ücreti personel tarafından<br />

ödenen iş seyahatindeki mil puanları işletme<br />

tarafından toplanır ise, o zaman etik bir sorun ortaya<br />

çıkmış olacaktır[4].<br />

B. Program Ödüllerine El Konulması: 1981<br />

yılından itibaren iş amaçlı olarak yapılan seyahatler<br />

sonucu kazanılan sık uçan yolcu programı ödüllerine,<br />

işletme tarafından el konulması oldukça nadir bir<br />

durum olarak görülmekteydi. Ancak 90’lı yılların<br />

sonlarına doğru bazı büyük işletmeler program<br />

ödüllerini sahiplenmeye ve özellikle personelinin elde<br />

ettiği ücretsiz biletleri daha sonraki zamanlarda<br />

yapılacak iş amaçlı yolculuklar için kullanmaları<br />

koşulunu uygulamaya başlamışlardır. Bu durum etik<br />

açıdan değerlendirildiğinde, işletmelerin kendisinin<br />

olan birşeyi almasında etik olmayan bir yön<br />

bulunmamaktadır[4]. Bununla birlikte 1987 yılında<br />

yapılan bir çalışma sonucunda, çalışanlar tarafından<br />

toplanan program ödüllerinin işletme tarafından<br />

kullanılması veya paylaşılması uygulamasına,<br />

çalışanların büyük tepkiler gösterdikleri belirlenmiştir.<br />

Bu tepkilerin en önemli nedeni arasında; iş amaçlı<br />

seyahatlerin sıradan ve çekici olmaması, bu tür<br />

seyahatlerden bıkmış iş adamlarının yaşadıkları bazı<br />

sorunlar veya evden uzakta kaybettikleri zaman için<br />

ödülleri, bir karşılık olarak görmeleri sayılmaktadır.<br />

Bu nedenle bu ödüllere işletmeler tarafından el<br />

konulması, personelin verimliliği ve motivasyonunun<br />

azalmasına neden olacaktır[5]. Fayda maliyet<br />

hesapları altında bu uygulama, iş amaçlı olarak sık<br />

seyahat etmek zorunda olan personelin 2/3’sinin<br />

motivasyonunu arttırdığı da gözönüne alındığında[2],<br />

ödüllerin sahipliğinin düşük personel morali ve<br />

verimliliği maliyetine neden olacağı için, etik olarak<br />

değerlendirilmemektedir.<br />

C. Programların Kötüye Kullanımı: Sık uçan yolcu<br />

programları aynı havayolu ile sürekli seyahat etme<br />

isteği yanında, yolcuları çoğu kez uzun mesafeler ve<br />

yüksek fiyatlı sınıflarda seyahat ederek mil puanları<br />

toplamak amacıyla da teşvik etmektedir. Bu kapsamda<br />

sık uçan bazı yolcuların, sahip olacakları mil<br />

puanlarını arttırmak amacıyla gereksiz seyahatler, otel<br />

konaklaması, pahalı araba kiralamalar ve aktarmalı<br />

hatları seçerek kendilerine verilen imkanları kötüye<br />

kullandıkları görülmektedir[5]. Bu konuda, 1985<br />

yılında yapılan bir araştırma sonucunda, sık uçan<br />

yolcuların %25’lik bölümünün mil puanlarını<br />

arttırmak amacıyla gereksiz seyahatlere yöneldiği,<br />

uçağa hiç binmediği halde bilet aldıkları veya<br />

gidileceği noktaya direkt uçuş yerine aktarmalı uçuş<br />

planı yaptığı belirlenmiştir[1]. Programlarının kötü<br />

kullanımından kaynaklanan israfın tahmini olarak<br />

değeri, işletmelerin yıllık seyahat giderlerinin %8’ine<br />

ulaşmaktadır[7]. İşletmelerin kötü kullanımlar<br />

sonucunda oluşan maliyetlerini belirlemek amacıyla<br />

yapılan bir çalışma sonucunda kötü kullanım<br />

maliyetleri; yüksek ücretler %57, gereksiz seyahatler<br />

%16, aktarmalı uçuşlarda harcanan personel zamanı<br />

%14, pahalı otel konaklamaları %3, pahalı araba<br />

kiralamaları %2, gereksiz kiralanan arabalar %1, diğer<br />

%7 biçiminde sıralanmaktadır[6].<br />

284

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

1993 yılında, 506 işletme yöneticisi üzerinde yapılan<br />

araştırma sonuçlarına göre ise, işletme yöneticilerinin<br />

%70’i sık uçan yolcu programlarının, işletmelerinde iş<br />

amaçlı seyahat maliyetlerini arttırdığını düşündüğünü<br />

göstermektedir. [7]. Birçok işletme, çalışanlarının<br />

millerini arttırmak amacıyla yüksek ücretli biletler<br />

alamayacağını, önerilmeyen bir havayolunu<br />

seçemeyeceğini, belirlenmiş rota dışında herhangi bir<br />

rota seçemeyeceğini ve kendine uygun seyahat<br />

planları yapamayacağını vurgulamaktadır. Eğer<br />

herhangi bir çalışan, mil puanları toplamak veya<br />

artırmak için gereksiz seyahatler düzenliyor, yüksek<br />

ücretler ödeyip belirlediği bir otele rezervasyon<br />

yaptırıyor ise, işletmeye verdiği zarardan dolayı<br />

yapmış olduğu davranışlar etik dışı olarak<br />

değerlendirilmektedir. Sık uçan yolcu programları<br />

kapsamında, çalışanlar tarafından gereksiz seyahatler<br />

başta olmak üzere çeşitli yollarla sadece milleri<br />

arttırmak amacıyla yaptıkları her türlü davranış,<br />

işletmenin verimlilik, zaman kaybı ve gereksiz<br />

maliyetlere katlanmasına neden olduğu için, etik dışı<br />

olarak değerlendirilmektedir[4].Bu konuda yapılmış<br />

olan çeşitli araştırmalar sonucunda sık uçan yolcu<br />

programlarının kötü kullanımından kaynaklanan yıllık<br />

israfın 1985 yılında, 4.5 milyar ABD doları, 1997<br />

yılında ise 6.3 milyar ABD doları olduğunu ortaya<br />

koymuşlardır. Bu göstergelere göre iş amaçlı<br />

seyahatlerden hava yolculuğuna harcanan her 7<br />

dolardan 1 doları, sık uçan yolcu programlarının kötü<br />

kullanımından dolayı israf edilmektedir[2].<br />

D. Program Ödüllerinin Satılması: Seyahat<br />

ödüllerinin yasal olarak satımının yasak olmasına ve<br />

havayolu işletmelerinin bu duruma şiddetle tepki<br />

göstererek bu konuda birçok uyarılar yapmasına<br />

rağmen, ödüllerin satılması durdurulamamaktadır. Bir<br />

sık uçan yolcu programından elde edilen ödül<br />

kuponlarının bir başkasına satılması, yapılan<br />

anlaşmaların kötüye kullanılmış olması nedeniyle etik<br />

dışı bir davranış olarak değerlendirilmektedir.<br />

Bununla birlikte fayda-maliyet çerçevesinde<br />

değerlendirildiğinde, uçuş ödüllerinin bu biçimde<br />

kullanımının etik olarak değerlendirilmesi mümkün<br />

olmaktadır. Satan yolcular, simsarlar ve alan yolcular<br />

arasındaki işlem, tarafların istekleri doğrultusunda<br />

serbest girişime dayanmaktadır. Bu duruma neden<br />

olan en önemli unsur olarak havayolu işletmelerinin<br />

yolculara mil kullanımı için belirli süreleri vermesi<br />

oluşturmaktadır. Yolcu elde ettiği mil kuponlarını<br />

satmaz ise mil ödülleri kullanılmaz bir hale gelecek ve<br />

bu ödül kuponlarının kendisine hiç bir getirisi<br />

olmayacaktır. Bu durum satın alan yolcular açısından<br />

ele alındığında ise onlar da normal fiyat yerine daha<br />

düşük fiyatlarla istedikleri bileti elde edeceklerdir.<br />

Hem mil ödüllerini satan kişiler hem alıcılar hem de<br />

simsarlar ekonomik olarak bu işten kendilerine kar<br />

sağlamaktadırlar. Serbest girişim yanlıları tarafların<br />

istekleri doğrultusunda ortaya çıkan bu tür işlemlerin,<br />

her birine yarar sağladığını ve dolayısıyla yarar<br />

sağlayan temellere uygun olduğunu<br />

savunmaktadırlar[4].<br />

Ödül kuponlarının satılması konusunda 625 yolcu ile<br />

yapılan karşılıklı görüşmeler sonucunda, yalnızca<br />

%30’undan daha az bir bölümün, ödül kuponlarının<br />

satılmasını, etik dışı bir davranış olarak<br />

değerlendirdikleri belirlenmiştir[8]. 1986 yılında, sık<br />

uçan bazı yolcuların %60’a varan indirimlerle, ödül<br />

biletlerini kupon simsarlarına sattıkları ve bu biletlerin<br />

mil değerinin yaklaşık 80 milyon ABD doları<br />

olduğu[1], 2001 yılında satılan mil puanlarının<br />

değerinin ise, yaklaşık 10 milyar ABD doları olduğu<br />

tahmin edilmektedir. Diğer yandan, 2002 yılından<br />

itibaren ABD’de havayolu işletmelerinin mil<br />

hesaplarını tamamlamak isteyen müşterilerine 2-9 cent<br />

karşılığında 1 mil satmaya başlamış oldukları da<br />

görülmektedir[9].<br />

E. Vergiden Kaçma: Sık uçan yolcu programları<br />

kapsamında ödüllerin vergilendirilmesi de önemli bir<br />

konuyu oluşturmaktadır. Özellikle bu ödüllerin<br />

yolcular tarafında ücret ödemeden elde edilmesi<br />

nedeniyle, birçok hükümet bunların ücretsiz ek gelir<br />

olarak vergilendirilmesini onaylamakla birlikte,<br />

vergilendirmenin de birçok sorunu beraberinde<br />

getireceği düşünülmektedir. Öncelikle vergi<br />

yetkililerinin kişisel seyahatlerle iş amaçlı seyahatleri<br />

birbirinden ayırmanın yollarını bulmaları<br />

gerekmektedir. Bununla birlikte sık uçuşlardan elde<br />

edilen puanlar ile bu puanların ödüller biçiminde<br />

kullanılmasının birbirinden farklı uygulamalar olması<br />

nedeniyle de vergilendirilecek gelirin ölçülmesi birçok<br />

yönetimsel sorun oluşturacaktır. Programlar üzerinde<br />

sınırlamalar uygulandığında, geri ödemesi yapılmamış<br />

ödüllerin ne zaman ve nasıl ödeneceği, işletmelerin<br />

elde ettikleri kar oranında ne gibi değişimler meydana<br />

geleceği, uygulanacak ücretlerin ne olacağı gibi birçok<br />

yeni sorun ortaya çıkacak, vergi sistemlerinin yeniden<br />

düzenlenmelerini gerekli olacaktır.<br />

Diğer yandan ödüllerin vergilendirilmesinde işbirliği<br />

içinde olan havayolu işletmelerinin ülkelerindeki vergi<br />

sistemlerinin uyum seviyeleri ve farklı ülkelerden olan<br />

yolcuların çeşitli ödüller elde etmesi durumlarının<br />

değerlendirilmesi birçok düzensizliği ve çarpıklığı da<br />

beraberinde getirecektir[9]. Bununla birlikte, vergi<br />

bildirim formunda işletme adına yapılan seyahatlerde,<br />

çalışanlar tarafından kazanılan ödüllerin belirtilmesi<br />

ve ödülleri 600 doları aşan yolcuların<br />

vergilendirilmesinin gerekliliği nedeniyle, işletmeler<br />

özenli kayıtlar tutmak zorunda kalacaklardır. Bu<br />

durum da işletmelerin yönetim maliyetlerini oldukça<br />

yükseltecektir.<br />

285

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Kuponların para değerinde olması nedeniyle, sık uçan<br />

yolcuların elde ettikleri ödüllerin vergiye dahil olup<br />

olmaması da önemli bir konuyu oluşturmaktadır. The<br />

Internal Revenue Service tarafından sık uçuş<br />

ödüllerinin vergilendirilmesi, değerlendirilmesi ve<br />

bildirilmesiyle ilgili öngörülen kurallar gözden<br />

geçirilmekle birlikte, bu konuda henüz kesin bir<br />

yönetmelik hazırlanmamıştır. Halihazırda varolan<br />

kanunda, (IRS Code’un 61.Bölüm (a)), brüt kazancın<br />

hangi kaynaktan olursa olsun gelir anlamında olduğu<br />

belirtilmektedir. Bu sık uçuş ödüllerinin iş amaçlı<br />

uçan yolcuların, vergiye tabi değersiz (önemsiz) ek<br />

karları olarak ve iş amaçlı olmayanlar tarafından<br />

karşılıksız ödüller olarak belirtilmesi gerektiği<br />

anlamına gelmektedir. Bununla birlikte program<br />

üyelerinin mil ödüllerini tekrar satmalarından dolayı,<br />

etik açıdan ödüllerinin değerinde vergilerini ödemeleri<br />

gerekmektedir. Diğer yandan bu ödüllerin<br />

vergilendirilmesi konusunda kanunların zorlayıcı<br />

olmaması gözönüne alınarak bir değerlendirme<br />

yapıldığında, kanunların teknik olarak kötü kullanımı<br />

nedeniyle bu davranış, etik dışı olarak<br />

değerlendirilebilmektedir.<br />

Sık uçuş karlarının bildirilmesinin yüksek maliyeti ve<br />

devam edecek olan vergi kaçırma planlarının ortadan<br />

kaldırılmasının zorluğu, gelir dağılımıyla birlikte<br />

herhangi bir toplumsal karı fazlasıyla aşmaktadır. Bu<br />

nedenle sık uçuş ödüllerine vergi ödenmemesi yararcı<br />

bakış açısından etik olarak değerlendirilmektedir[1].<br />

III. İŞLETMELERİN PROGRAM ÖDÜLLERİNE<br />

YÖNELİK TUTUM VE KONTROLLERİ<br />

İşletmeler sık uçan yolcu programlarının kötüye<br />

kullanılmasını önlemek amacıyla çeşitli kontrollere<br />

başvurmaktadırlar. Bu çalışma kapsamında öncelikle<br />

sık uçan yolcu program maliyetlerinin, işletmelerin<br />

seyahat giderleri arasındaki yerine değinilmektedir.<br />

1987 yılında, 204 işletme yöneticisi ile yapılan bir<br />

çalışma sonuçları, işletme yöneticilerinin %80’inin sık<br />

uçan yolcu programlarının yüksek seyahat<br />

maliyetlerine neden olduğunu düşündüklerini ortaya<br />

koymuştur[6]. Bu kapsamda Amerika ve<br />

Avustralya’da faaliyet gösteren işletmelere seyahat<br />

yönetiminde karşılaştıkları en önemli sorunların ne<br />

olduğu sorulduğunda Amerikan işletmelerinden;<br />

seyahat maliyetleri %41, düzensiz ücretler %24, uçuş<br />

tarifesi değişiklikleri %18, diğer %13, seyahat<br />

planlarındaki değişikler %3, sık uçan yolcu<br />

programları %0 şeklinde bir sıralama elde<br />

edilmiştir[2]. Araştırma kapsamında hiçbir Amerikan<br />

şirketinin sık uçan yolcu programlarını en büyük<br />

seyahat yönetimi sorunu olarak görmemeleri dikkat<br />

çeken bir diğer unsurdur. Avustralyalı şirketler için<br />

ise;[11] seyahat maliyetleri %44, ayırtılmış uçuşlar<br />

%35, uçuş tarifelerindeki değişiklikler %17, düzensiz<br />

ücretler %15, diğer %12, sık uçan yolcu programları<br />

%10, seyahat planlarındaki değişiklikler %9 biçimde<br />

sıralanmaktadır. Araştırma kapsamında, Avustralyalı<br />

şirketler sık uçan yolcu programlarını bir yönetim<br />

sorunu olarak görmekle birlikte araştırmalar bir bütün<br />

olarak değerlendirildiğinde; sık uçan yolcu<br />

programlarının ne Amerikan ne de Avustralya<br />

şirketlerinde bir seyahat yönetim sorunu olarak<br />

görülmemektedir[6].<br />

İşletmelerin program ödülleri üzerindeki kontrolleri<br />

konusunda yapılan araştırmada seyahat yöneticilerinin<br />

%38’i sık uçuş ödüllerinin işletmeye ait olduğunu<br />

ifade etmekle birlikte, %27’sinin ödüller üzerinde<br />

resmi bir politikaya sahip olarak düzenlemeler yaptığı<br />

ve sadece %17’sinin personelin ödüllerinin<br />

kullanımını kontrol ettikleri saptanmıştır. Konu ile<br />

ilgili olarak ABD’de yapılan bir diğer çalışmada ise,<br />

işletmelerin % 37’sinin personelin seyahat ödüllerini<br />

almalarına izin vermediği, %45’inin çeşitli koşullar<br />

altında bu uygulamaya izin verdiği ve % 18’inin ise<br />

hiçbir biçimde kontrolü sağlayamadığı<br />

belirlenmiştir[2]. İşletme araştırmaları kapsamında<br />

Avustralya’da ise 124 şirketin %23’lük bölümü sık<br />

uçan yolcu programları ödüllerine el koyduklarını<br />

ifade ederken, % 51’lik bölümü programlar<br />

çerçevesinde personelin kendi seyahatlerini<br />

düzenlemelerine izin verdikleri, % 36’sının bazı<br />

şartlar dahilinde bunu onayladıkları ve sadece %<br />

13’lük bölümün hiçbir kontrol uygulamadığı ortaya<br />

konulmuştur[1].<br />

İşletmelerin program ödülleri üzerindeki kontrolleri<br />

kapsamında yapılan yolcu araştırmaları sonuçlarına<br />

göre ise, Amerikalı iş amaçlı yolcuların %48’lik<br />

bölümü, sık uçan yolcu programları çerçevesinde<br />

şirketlerinin kendi seyahatlerini düzenlemeleri<br />

konusunda izin vermediğini, %52’lik bölümü, bazı<br />

şartlar dahilinde buna izin verildiğini belirtirken,<br />

kontrol olmadan herhangi bir uygulamanın olmadığını<br />

hiç bir çalışan söylememiştir. Avustralya’da yapılan<br />

yolcu araştırmalarında ise, iş amaçlı yolcuların<br />

%20’lik bölümü şirketlerinin kendilerinin seyahat<br />

programlarını onaylamadıklarını, %31’lik bölümün<br />

bunu bazı şartlar altında onayladıklarını ve %49 gibi<br />

büyük bir bölümü ise, kendi düzenlemelerinin<br />

onaylandığını belirtmişlerdir[11].<br />

Bu konuda en önemli araştırmalardan birisi ABD’de,<br />

1986 yılında, National Passenger Traffic Association<br />

tarafından işletme yöneticilerine uygulanan<br />

çalışmadır[6]. Bu çalışma sonucunda işletmelerinin<br />

seyahatlerden sorumlu yöneticileri, yıllık havayolu<br />

seyahat maliyetlerinin 4 milyar dolardan fazla olma<br />

nedeninin sık uçan yolcu programları olduğunu ve<br />

programların amaca uygun olmayan uçuş tarifeleri<br />

veya dolaylı rotalar yüzünden boşa harcanan personel<br />

zamanı ve maliyetle sonuçlandığını düşünmektedirler.<br />

Bu konuda işletmelerin %55’lik bölümü personel<br />

seyahat planlarını önceden gözden geçirmesine<br />

rağmen, yalnızca %38’i bu gözden geçirme sonucunda<br />

286

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

başarılı olduklarına inanmaktadır[11]. İşletmelerin<br />

%24’lük bölümü, çalışanların iş seyahatlerinde<br />

kazandıkları puanları iş amaçlı diğer seyahatlerde<br />

kullanmalarını önerirken, bu öneriyi uygulamaya<br />

koyan işletmelerin sadece %17’si gerekli etkiyi<br />

sağlayabildiklerine inanmaktadırlar. İşletmelerin<br />

%18’lik bölümü çalışanların tüm sık uçuş ödüllerini<br />

işletme yararına dönüştürmesini önerirken, bu<br />

önerinin uygulama sonucunda %19 oranında başarı<br />

elde edilmiştir [10]<br />

Bu sonuçlardan da anlaşılacağı gibi işletmeler, iş<br />

amaçlı seyahatlerde personelleri tarafından kazanılan<br />

sık uçan yolcu gelirlerinin kullanımını kontrol etmekte<br />

veya denetlemekte çok zorlanmaktadırlar. Çalışma<br />

kapsamında programı üzerindeki işletme politikasının,<br />

işletmenin büyüklüğü ile ilgili olduğunu ve yıllık<br />

geliri fazla olan işletmelerin daha sınırlayıcı<br />

politikalara sahip olduğu görülmektedir[2,4].<br />

IV. SONUÇ<br />

Sık uçan yolcu programları, havayolu işletmeleri<br />

arasında en önemli rekabet araçlarından birisi olarak<br />

değerlendirilmektedir. Havayolu işletmeleri ve<br />

yolcular açısından büyük önem taşımasının yanı sıra,<br />

yolcuların havayolu tercihlerini yüksek oranda<br />

etkileyen bu tür programların kötüye kullanımından<br />

dolayı bir çok işletme yüksek seyahat maliyetleri ile<br />

karşı karşıya kalmaktadır. Konu ile ilgili yapılan<br />

çeşitli araştırmalar işletmelerin gereksiz seyahatler,<br />

otel konaklamaları, pahalı araba kiralamalar ve<br />

aktarmalı hatların seçimi sonucunda oluşan kötü<br />

kullanım ve etik olmayan uygulamalar sonucu oldukça<br />

yüksek miktarlarda seyahat giderlerine katlandıklarını<br />

ve bu durumdan olumsuz yönde etkilendiklerini<br />

göstermektedir. Sık uçan yolcu programlarının kötüye<br />

kullanımını önlemek amacıyla işletmeler tarafından<br />

gösterilen çaba ve kontrolün de kötüye kullanımları<br />

durduramadığı görülmektedir.<br />

Sık uçan yolcu programlarının kötüye kullanım<br />

sorunlarının ortadan kaldırılması konusunda; havayolu<br />

işletmelerinin kazanılan millerin geçerlilik süresinin<br />

uzatılması, işletmelerin ödüllerin sahipliği üzerindeki<br />

kontrollerini arttırmaları, işletme için yapılacak her<br />

türlü seyahatte rota ve yönlerini işletmenin<br />

seyahatlerin yönetiminden sorumlu birimi tarafından<br />

yapılmasının büyük önem taşıdığı düşünülmektedir.<br />

Gerek işletmelerin gerekse havayolu işletmelerinin<br />

kötüye kullanımları ortadan kaldırmak amacıyla<br />

yapacakları etik ilke ve değerlerin saptanmasına<br />

yönelik çalışmaların ve bu anlamda havayolu<br />

işletmeleri arasında ortak değer ölçütlerinin<br />

belirlenmesinin, sık uçan yolcu programlarının<br />

amacına uygun kullanımını daha etkin kılacağı<br />

öngörülmektedir.<br />

Tüm bunların yanı sıra artık daha iyi anlaşılmaktadır<br />

ki; sık uçan yolcu programların etik boyutlarıyla da<br />

uygulamadaki yerinin değerlendirilmesi ve gerekli<br />

ilkesel düzenlemelerin yapılması kaçınılmazdır.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] Rex S. Toh, C. Patrick Fleenor ve David W.<br />

Arnesen, “Frequent-Flier Games: The Problem of<br />

Employee Abuse”, Academy Management<br />

Executive, Vol: 7, No: 1, 1993<br />

[2] Rex S. Toh ve Michael Y. Hu, “Frequent Flyer<br />

Programs: Passenger Attributes and Attitudes”,<br />

Transportation Journal, Winter, 1988<br />

[3] Özlem Atalık, “Havayolu İşletmelerinde Bir<br />

Müşteri Bağlılık Yaratma Aracı Olarak Sık Uçan<br />

Yolcu Programları ve THY Araştırması”,<br />

Yayınlanmamış Doktora Tezi, 2003<br />

[4] Arnesen, David, Patrick C. Fleenor and Rex Toh,<br />

“The Ethical Dimensions of Airline Frequent<br />

Flyer Programmes”, Business Horizons 4 (1), 47 -<br />

56., 1997<br />

[5] Michael Y. Hu, Rex S. Toh ve Stephen Strand,<br />

“Frequent-Flier Programs: Problems and Pitfalls”,<br />

Business Horizons, Vol: 31, July-Agust, 1988<br />

[6] Frederic J. Stephenson ve Richard J. Fox,<br />

“Corporate Attitudes Toward Frequent-Flier<br />

Programs”, Transportation Journal, Vol: 27, No:<br />

1, 1987<br />

[7] Frederic H. Stephenson ve Richard J. Fox,<br />

“Critism of Frequent-Flier Plans by Large and<br />

Small Corporations”, The Logistic And<br />

Transportation Review, September, 1993<br />

[8] Richard H. Deane, “Ethical Consideration In<br />

Frequent Flier Programs”, Journal of Business<br />

Ethics, No: 7, 1988<br />

[9] ----------, “Ücretsiz Biletin Hacmi 500 Milyar<br />

Doları Aştı”, Sabah Gazetesi, , s.11, 11.05.2002<br />

[10] Pat Hanlon, Global Airlines: Competition in a<br />

Transnational Industry. İkinci Basım. Oxford:<br />

Butterworth-Heinemann, 1999<br />

[11] Rex Toh, William G. Browne ve Michael Y. Hu,<br />

“Frequent-Flier Programs: A Comparative Study<br />

of The American and Australian Experiences”,<br />

Logistic And Transportation Review, Vol: 32,<br />

No: 2, 1996<br />

287

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

HAVAYOLLARINDA E-TİCARET İŞLEMLERİ VE<br />

MUHASEBELEŞTİRİLMESİ<br />

Yard.Doç.Dr. Ergün KAYA*<br />

Arş.Gör. Ferhan KUYUCAK*<br />

e-posta: ergunk@anadolu.edu.tr<br />

e-posta: fkuyucak@anadolu.edu.tr<br />

*Anadolu <strong>Üniversitesi</strong> - SHYO - <strong>Sivil</strong> Hava Ulaştırma İşletmeciliği Bölümü - ESKİŞEHİR<br />

ÖZET<br />

E-ticaret genel olarak bilgisayar ağları, internet ve<br />

diğer sayısal teknolojiler kullanılarak mal ve hizmet<br />

alım-satımının elektronik ortamda yapılması<br />

sürecidir. Havayollarında hizmet satışı yönüyle bu<br />

süreç, rezervasyon, biletleme ve tahsilat işlemlerinin<br />

tümüyle veya bir kısmının elektronik ortamda<br />

gerçekleştirilmesi şeklinde işler.<br />

Bu çalışmada, havayollarında e-ticaret işlemleri<br />

yalnızca yolcu taşımacılığı kapsamında; rezervasyon,<br />

bilet satış ve tahsilat yönleriyle ele alınmıştır. Bu<br />

süreçteki işlemlerin muhasebeleştirilmesi ise, bilet<br />

satış hasılatının elde edilmesi sürecindeki mali<br />

işlemlerin muhasebe kayıt ortamına aktarılması ve bu<br />

konudaki yasal düzenlemeler açısından incelenmiştir.<br />

I.GİRİŞ<br />

Elektronik ticaret (e-ticaret) teriminin bazen tüm<br />

elektronik araçlarla bazen de yalnızca internet<br />

üzerinden yapılan ticari işlemler için kullanıldığı<br />

görülür. E-ticarette kullanılan araçların bir kısmı<br />

eskiden beri bilinmekle birlikte, e-ticaretin bir kavram<br />

olarak ele alınması, tanımlanması, düzenlenmesi ve<br />

insanların e-ticaret olgusunu yaşamaya başlaması,<br />

internetin yaygın olarak kullanılmaya başlaması ile<br />

gerçekleşmiştir.<br />

E-ticaret, “mal ve hizmetlerin üretim, tanıtım, satış,<br />

dağıtım, sigorta ve ödeme işlemlerinin bilgisayar<br />

üzerinden yapılması”[1] şeklinde tanımlanmaktadır.<br />

Aslında e-ticaret iş yapmanın bir yoludur. Onu<br />

diğerlerinden farklı kılan, alış-verişin ve diğer ticari<br />

işlemlerin daha çok INTERnational NETwork<br />

üzerinden ve World Wide Web yardımıyla yapılıyor<br />

olmasıdır denilebilir. Bazı uzmanlara göre, e-iş (ebusiness)<br />

bir amaç, e-ticaret (e-commerce) bu amaca<br />

ulaşma yoludur. Bir başka deyişle e-ticaret buzdağının<br />

görünen kısmıdır [2].<br />

E-ticaretin araçları, ticareti ve iletişimi kolaylaştıran;<br />

sabit ve mobil telefonlar, faks, televizyon, bilgisayar,<br />

elektronik veri değişimi (EVD), elektronik fon<br />

transfer (EFT) ve ödeme sistemleri, intranet ve<br />

internet gibi araçlardır. Bu ve benzeri araçlardan<br />

yararlanarak; işletmeden işletmeye<br />

(işletmelerarası:B2B), işletmeiçi (B1B), işletmeden<br />

müşteriye (B2C), ve müşteriden müşteriye<br />

(tüketicilerarası:C2C) elektronik ticaret<br />

uygulamalarının yapıldığı görülmektedir. Geleneksel<br />

ticaret kavramı anlayışına pek uygun olmamakla<br />

birlikte, elektronik araçlarla yaygın olarak internet<br />

üzerinden veri değişimi ve iş yapma biçimlerinin<br />

bireylerarası (P2P), bireyden devlete (P2G), devletten<br />

tüketiciye (G2C), devletten işletmeye (G2B) ya da<br />

işletmeden devlete (B2G) akış yönüne göre farklı<br />

adlarla sınıflandırıldığı görülmektedir. Son dönemde<br />

işletmelerin umut bağladığı bu kapsamdaki yeni<br />

uygulamalardan birisi de kablosuz (mobil) ticaret (mticaret)<br />

tir.<br />

E-ticaret ile ilgili kavramlar ve araçlar iç içe geçmiş<br />

durumdadır. Bu nedenle e-ticaretin nerede başlayıp<br />

nerede sona erdiğini tespit etmek çoğu zaman<br />

mümkün olmaz. Yapısı gereği, e-ticaret hacminin<br />

doğru olarak ölçülmesi de oldukça zordur. Ancak<br />

gelişme hızını gösteren bazı çarpıcı veriler elde<br />

edilebilir. Örneğin, ABD’de yapılan bir araştırmada,<br />

2001-2006 döneminde B2B ticaretinin, işletmelerarası<br />

toplam ticaret hacminin %4’ünden %36’sına<br />

ulaşacağı, bir başka deyişle B2B ticaret hacminin bu<br />

dönemde $466 milyardan $5.4 trilyona yükseleceği<br />

öngörülmektedir. E-ticaret kapsamında 2002’de<br />

yaklaşık $72-$78 milyar B2C, $800 milyar B2B geliri<br />

elde edilmiştir. 2003 itibariyle 70 milyonu ABD’de<br />

olmak üzere dünya genelinde 170 milyon online<br />

müşteri olduğu tahmin edilmektedir[3].<br />

Günümüzün iletişim sistemlerinin, bilgi trafiğinin ve<br />

ticaretin omurgasını oluşturan internet, keşfedildiği<br />

1969 yılından bu yana en hızlı gelişim gösteren<br />

araçtır. Özellikle 1990’lı yılların ortalarından itibaren<br />

kişisel bilgisayarların yaygınlaşması, güvenliği<br />

sağlayıcı gelişmeler, işletmelerin ve hükümetlerin<br />

altyapı yatırımlarını hızlandırması, hukuki<br />

düzenlemeler, sınırsız erişim ve çok düşük maliyetle iş<br />

yapma avantajı sağlaması, eğitim ve bilgi birikimi gibi<br />

gelişmeler, interneti ticaretin ve günlük yaşamın çok<br />

önemli bir parçası haline getirmiştir. Böylece e-ticaret<br />

uygulamaları, işletmelerarası yoğunluktan işletmeden<br />

müşteriye doğru olan pazar payını hızla artırmaya<br />

başlamıştır. Yapılan araştırmalar internet kullanımının<br />

ve e-ticaret hacminin 2004’te de hızlı bir şekilde<br />

artacağı yönündedir[4]. 2002 yılı sonunda Avrupalı<br />

288

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

internet kullanıcılarının %37’sinin online alışveriş<br />

yaptığı belirlenmiştir. 2008 yılında bu oranın %60’a<br />

ulaşması beklenmektedir[5]. Türk şirketlerinin ise<br />

halihazırda %22’sinin e-ticaret yaptığı, bunun içinde<br />

bilişim sektörü ile Telekom A.Ş.’nin en büyük paya<br />

sahip olduğu görülmektedir[6].<br />

Türkiye’deki “elektronik ticaret ağının” kurulması ve<br />

e-ticaretin yaygınlaştırılması amacıyla Bilim ve<br />

Teknoloji <strong>Yüksek</strong> Kurulunun 25.08.1997 tarihli kararı<br />

sonucu Dış Ticaret Müsteşarlığı bünyesinde ETKK<br />

kurulmuş ve bu Kurul’a bağlı olarak 16.02.1998’de<br />

hukuk, teknik ve finans çalışma grupları<br />

oluşturulmuştur. Sekreterya işleri ise TÜBİTAK’a<br />

bırakılmıştır[7]. Haziran 2001’den itibaren ETKK,<br />

araştırma raporlarını sunarak misyonunu tamamlamış<br />

ve Başbakanlığın koordinasyonunda “e-Dönüşüm<br />

Türkiye” için kamu, özel sektör ve sivil toplum<br />

örgütlerinin katılımıyla çalışma grupları oluşturularak<br />

e-ticaret çalışmaları hızlandırılmıştır. Bu kapsamında,<br />

hukuki altyapının oluşturulması için önemli bir adım<br />

atılmış ve e-ticarette güvenliği sağlayıcı en önemli<br />

unsur olan Elektronik İmza Kanunu[8]<br />

yayımlanmıştır.<br />

II. HAVAYOLLARINDA E-TİCARET<br />

A. Kavram ve Gelişim<br />

Bilindiği üzere havayolu işletmeleri, yolcuları ve yükü<br />

(kargo+posta+bagaj) bir havaalanından başka bir<br />

havaalanına havadan taşıyan işletmelerdir. Ulaştırma<br />

sistemleri içinde en yenisi olan havayolu ile<br />

taşımacılık, halen düşük bir paya sahip olmakla<br />

birlikte hızla gelişmektedir. Ticari faaliyetin gereği<br />

olarak havayolu işletmeleri, faaliyetlerini<br />

sürdürebilmek ve sağlam bir mali yapıya sahip<br />

olabilmek için gelir elde etmek zorundadırlar. Gelir<br />

elde etmenin yolu ise, müşteriye ulaşmak ve satış<br />

yapmaktan geçer. Geleneksel olarak havayolu<br />

işletmeleri, satışlarını doğrudan kendi bilet satış<br />

ofislerinde veya çağrı merkezlerinde yapabildikleri<br />

gibi seyahat acenteleri ve tur şirketleri aracılığıyla da<br />

yapabilmektedirler. Bu durum Şekil 1’de<br />

özetlenmiştir. Şekilde görüldüğü üzere, havayollarının<br />

dolaylı dağıtım kanalları; geleneksel seyahat<br />

acenteleri, online seyahat acenteleri, tur operatörleri<br />

ve diğer aracılardan oluşur. Doğrudan dağıtım<br />

kanalları ise; havayolunun bilet satış ofisleri, çağrı<br />

merkezleri, web sitesi, işletmenin seyahat<br />

yöneticisi/intranet ve havayolu portalıdır[9].<br />

Önceleri seyahat acenteleri, havayolu ile müşteri<br />

arasında en önemli köprüyü oluşturmakta ve bunun<br />

karşılığında havayollarınca yüksek acente<br />

komisyonları ödenmekteydi. 1960’ların sonlarından<br />

itibaren geliştirilen bilgisayarlı rezervasyon sistemleri<br />

(Computerized Reservation Systems – CRS) ve daha<br />

sonraları küresel dağıtım sistemleri (Global<br />

Distribution Systems – GDS) havayollarıyla seyahat<br />

acenteleri arasındaki bilgi alışverişinin temel aracı<br />

durumuna geldi[10]. Böylece GDS üzerinden tarifeli<br />

uçuşlar, otel rezervasyonları ve araç kiralama gibi<br />

işlemler rahatlıkla izlenebilirken, aynı zamanda gelir<br />

yönetimi sistemlerinin entegrasyonu ile havayollarının<br />

gelirlerini artırma ve maliyetlerini düşürme fırsatları<br />

ortaya<br />

çıktı<br />

SEYAHAT ACENTESİ<br />

CRS / GDS<br />

MÜŞTERİ<br />

HAVAYOLU<br />

• HAVAYOLUNUN<br />

BİLET SATIŞ OFİSİ<br />

• ÇAĞRI MERKEZİ<br />

Şekil 1. Havayollarında Geleneksel Dağıtım Kanalları<br />

. Bu durum havayollarının bilgisayarlaşmasını ve<br />

küreselleşmesini de sağladı[11]. Özellikle 1980’li<br />

yıllardan itibaren havayollarının doğrudan satış<br />

faaliyetlerine yöneldiği; kendi bilet satış ofisleri<br />

yanında, çağrı merkezleri aracılığıyla ve son dönemde<br />

de havayolu adına oluşturulan web sitelerinden<br />

satışların hızla arttığı görülmektedir.<br />

Geleneksel şekliyle havayolu taşımacılığı en hızlı ve<br />

emniyetli ulaşım modu olarak bilinmesine rağmen<br />

pahalı bir seçenek olarak görülür. Bu noktada ortaya<br />

çıkan bir yenilik olarak e-ticaret uygulamaları,<br />

havayollarının hızına hız katan, buna karşılık olumsuz<br />

faktör olarak maliyeti azaltan önemli bir doping<br />

unsuru olmaktadır. Havayolu işletmeleri bu olanaktan<br />

yararlanabilmek ve müşteri memnuniyetini ve buna<br />

bağlı olarak da kârlarını artırabilmek için, e-ticaret<br />

altyapısına yatırım yapmak ve e-ticaret uygulamalarını<br />

yaygınlaştırmak durumundadırlar. Çünkü, kârı<br />

artırmanın en kısa yolu müşteriye en uygun zamanda,<br />

en hızlı ve güvenilir şekilde ulaşmaktır. E-ticaret bu<br />

ortamı sağlar.<br />

B. Havayollarında E-Ticaret Uygulamaları<br />

Aslında e-ticaret havayolları için yeni bir uygulama<br />

sayılmaz. Çünkü 1970’lerden itibaren CRS’lerle<br />

başlayıp GDS’lerle devam eden bilgisayar temelli<br />

289

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

elektronik araçlarla bilet satış yanında FFP ve CRM<br />

uygulamaları da veri değişim ağları ile<br />

yürütülmektedir. Ancak 1990’larda bilgi ve iletişim<br />

teknolojilerindeki hızlı gelişme havayollarına da yeni<br />

fırsatlar sağlamıştır. Bunun görünen yüzü ; 1) internet<br />

yoluyla satış ve dağıtım, 2) elektronik<br />

biletlemedir[12]. E-ticaretin bu yeni araçları ile<br />

havayollarına yepyeni bir elektronik pazar doğmuştur.<br />

Havayolları 1990’ların başından itibaren, önce<br />

GDS’lerdeki hisselerini satarak, onları bağımsız<br />

işletmeler haline getirmiş, daha sonra kendi web<br />

sitelerini kurmak ya da Orbitz, Expedia, Travelocity,<br />

Priceline, Otopenia gibi ortak bilet satış siteleri<br />

oluşturmak suretiyle seyahat acentelerini yavaş yavaş<br />

devreden çıkarmaya başlamışlardır. Bununla birlikte<br />

özellikle yüksek gelirli iş amaçlı trafiğin önemli bir<br />

kısmı GDS’leri kullandığından, havayolu<br />

rezervasyonlarının halen %60’a yakınının GDS’ler<br />

üzerinden yapıldığı söylenebilir. Yaşanan gelişmelere<br />

paralel olarak havayolları, seyahat acentelerine<br />

ödedikleri komisyon oranlarını zamanla azaltmışlar,<br />

buna karşılık acenteler de müşterilerinden biletleme<br />

ücreti almaya başlamışlardır. GDS’ler ise satış<br />

miktarına bağlı olarak acentelere teşvik ödemelerini<br />

artırma yoluna gitmişlerdir. Bu zincirleme etkileşimin<br />

sonunda, yapılan araştırmaya göre ABD’li büyük<br />

havayolu işletmeleri 1999-2002 döneminde dağıtım<br />

maliyetlerini yaklaşık %25 oranında azaltmayı<br />

başarmışlardır[13]. Öte yandan Orbitz gibi ortak<br />

siteler müşterilere çok daha fazla seçenek<br />

sunabilmekte, aynı zamanda GDS’lere de<br />

bağlanabilmektedirler. Ancak bu tür sitelerden<br />

rezervasyonların yaklaşık %80’i GDS’lere<br />

bağlanmadan gerçekleştirilmektedir[14]. İnternet<br />

aracılığıyla seyahat satışında havayolu en büyük paya<br />

sahiptir. İşlem maliyetinde %15-20 oranında sağladığı<br />

tasarruf[15] ile havayolları e-ticaretin uygulandığı en<br />

ekonomik alanlardan birisidir.<br />

Havayollarında e-ticaretin tam anlamıyla<br />

uygulanabilmesi için elektronik biletin<br />

düzenlenebilmesi gerekir. Bu amaçla yolcuya bilet<br />

numarasının gösterildiği bir makbuz ya da kupon<br />

verilir. Bilet, havayolu işletmesinin sisteminde, bilet<br />

numarası şeklinde görülür. Fazla bagaj ve diğer<br />

ödemeler için diğer makbuzlar kullanılır. Eğer uçuşun<br />

tüm bacakları ve uçuşta görev alacak tüm<br />

havayollarının sistemleri e-bilet düzenlemeye uygun<br />

ise e-bilet düzenlenir, değilse yolculuğun tümü için<br />

basılı bir bilet hazırlanır. E-bilette taraflar; yolcu,<br />

seyahat acentesi, sistem sağlayıcısı (CRS/GDS), yer<br />

hizmetleri işletmesi (check-in, boarding) ve havayolu<br />

işletmesi olarak belirlenebilir. Havayolu işletmesi, bu<br />

süreçte onaylayıcı, pazarlayıcı ya da işletici<br />

fonksiyonlarından birini üstlenebileceği gibi bunların<br />

hepsini birlikte de yapabilir. Üzerinde “onaylayan<br />

(validating) taşıyıcı” adı verilen havayolunun seri<br />

numarası ile ilk kez düzenlenen bilet “kullanıma açık”<br />

işaretiyle bir veri tabanına yüklenir. Bilet üzerinde<br />

taşıyıcı olarak kayıtlı bulunan havayoluna “pazarlayan<br />

(marketing) taşıyıcı”, fiilen uçuşu yapan havayoluna<br />

da “işletici (operating) taşıyıcı” adı verilir. E-ticaret<br />

uygulamaları, IATA e-ticaret yönergesi ve havayolları<br />

arasındaki ikili anlaşmalar çerçevesinde yürütülür[16].<br />

Kuşkusuz e-bilet, e-ticaretin havayolları açısından en<br />

önemli araçlarından birisidir. Ancak havayollarında e-<br />

ticaret uygulamalarını e-bilet işlemlerinden ibaret<br />

görmemek gerekir. Çünkü e-ticaret kavramı<br />

çerçevesinde; hasılat işlemleri olarak ifade<br />

edebileceğimiz satış ve tahsilat sürecinin herhangi bir<br />

aşamasında veya bu sürecin tümünde yapılan<br />

işlemlerin elektronik araçlarla yürütülmesi<br />

durumunda, bu işlemlerin genel olarak e-ticaret<br />

kapsamında değerlendirilmesinde yarar vardır.<br />

Aslında e-ticaret havayolu hizmetinin akış yönünü<br />

değiştirmemekte, yalnızca havayolu işletmesi ile<br />

müşteriyi elektronik ve soğuk bir ortamda da olsa<br />

yakınlaştırmakta ve hizmet ve bilgi alışverişi için<br />

seçenekleri artırmaktadır. Bu durum Şekil 2’de basitçe<br />

gösterilmeye çalışılmıştır. Şekilde görüldüğü üzere,<br />

müşterinin havayolu hizmetine ulaşma yolları<br />

çeşitlenmekte ve kısalmaktadır.<br />

Bilet Ücreti<br />

* Airline.com<br />

Bilet Ücreti<br />

Servis<br />

Ücreti<br />

* Havayolu İşbirliği Siteleri<br />

Ücret ve Komisyonlar<br />

Bilet Ücreti<br />

Bilet<br />

Ücreti<br />

* Geleneksel<br />

Seyahat Acenteleri<br />

* Online<br />

Seyahat Acenteleri<br />

Üyelik Ücreti<br />

Teşvik<br />

Ödemeleri<br />

GDS<br />

Rezervasyon<br />

Ücreti<br />

Servis<br />

Ücreti<br />

* Online Siteler<br />

Satış Primleri<br />

Şekil 2. Havayolu Taşımacılığında Mevcut Dağıtım Kanalları<br />

290

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

E-ticaret yönüyle öne çıkan doğrudan dağıtım<br />

seçenekleri; havayolunun kendi web sitesi ve işbirliği<br />

yaptığı siteler aracılığıyla, günün her anında, dünyanın<br />

her yerine, tercih edilen uçuş ağı üzerinden, istenilen<br />

havayolu işletmesi ile daha az maliyetle uçma ve<br />

gidilecek yer, havaalanının planı, diğer hizmet<br />

sağlayıcılar, vb. hakkında daha fazla bilgilenme<br />

olanağı sunmaktadır.<br />

Böylece e-ticaret; [17]<br />

• dağıtım maliyetlerinde tasarruf,<br />

• hizmete doğrudan erişim,<br />

• pazar gücü,<br />

• dinamik ve pazar odaklı fiyatlama olanakları<br />

sağlamaktadır.<br />

IATA’nın 1996’da yaptırdığı araştırmada, havayolu<br />

dağıtım maliyetlerinin %43’ünün acentelere ve diğer<br />

havayollarına ödenen komisyonlardan oluştuğu tespit<br />

edilmiştir. Bu komisyonlar, aynı zamanda toplam<br />

işletme maliyetlerinin %7-8’ini oluşturmaktadır[12].<br />

Örneğin ABD’de faaliyet gösteren havayolu<br />

işletmelerinin web satışlarının, seyahat acentesi ve<br />

GDS yoluyla satışlara oranla dört kat daha az<br />

maliyetli olduğu ileri sürülmektedir[18].<br />

Havayollarında e-ticaret uygulamalarının en çok<br />

Southwest, JetBlue, easyJet, Ryanair gibi düşük<br />

maliyetli taşıyıcıların işine yaradığı söylenebilir[2].<br />

Örneğin 1996 başında internet üzerinden bilet satışına<br />

başlayan Southwest’in acente yoluyla bilet satış<br />

maliyeti bilet başına $10 iken, web sitesinden satışın<br />

maliyeti yalnızca $1 olarak gerçekleşmiştir[19].<br />

Çünkü basılı bir biletin ortalama maliyeti $7-9 iken,<br />

elektronik biletin maliyeti yalnızca $2<br />

civarındadır[16].<br />

E-ticaretin havayollarına getirdiği en önemli avantaj,<br />

dağıtım ve biletleme maliyetlerinde tasarruf olmakla<br />

birlikte, müşteri ile yolcu arasındaki zaman, mekan ve<br />

aracı engellerinin kalkmış olması da önemli<br />

kolaylıklar sağlar. Ayrıca havayollarının pazarı<br />

kontrol etmesi, talep kestirimlerini daha sağlıklı<br />

yapabilmesi ve fiyatlamada daha esnek davranabilme<br />

kolaylıkları e-ticaretin cazibesini artıran diğer<br />

unsurlardır.<br />

Bütün olumlu yanlarına rağmen; her ne kadar<br />

interaktif dahi olsa temel iletişim unsuru olarak<br />

insanın devreden çıkması ve makinelerin soğuk yüzü<br />

ile karşılaşılması, bilgisayar fobileri, kişisel bilgilerin<br />

korunması ve kredi kartları ile ilgili güvenlik soruları<br />

ve dünyanın pek çok yerinde karşılaşılan altyapı<br />

sorunları e-ticaretin hızını yavaşlatan faktörlerden<br />

bazılarıdır. Havayolları açısından bakıldığında ise,<br />

pazar gücünün havayolu işletmesinden müşteri lehine<br />

kayması ve seyahat acenteleri ile ilişkilerin<br />

kötüleşmesi önemli tehlikelerden birkaçı olarak<br />

karşımıza çıkmaktadır. Öte yandan seyahat<br />

acentelerinin de web hizmetlerini çeşitlendirmesi bu<br />

alandaki varlıklarının bir süre daha devam edeceğini<br />

göstermektedir.<br />

THY’nin uygulamalarına baktığımızda, sınırlı bir<br />

yolcu grubuna hitap etmekle birlikte kendi web<br />

sitesinde; E@sy Check-in, Online Bilet, tarife<br />

görüntüleme, Miles&Miles hizmetleri, kayıp bagaj<br />

takibi, kalkış ve varış bilgileri gibi olanakların<br />

sunulduğu görülmektedir. THY, 1995 yılından beri<br />

GDS (Galileo) aracılığıyla seyahat acentelerine<br />

bağlanmaktadır. TL cinsinden bilet ücret hanelerinin<br />

yetersiz kalması nedeniyle, muhasebe sistemlerine TL<br />

cinsinden aktarmaların yapılabilmesi için uçuş<br />

muhasebesi yazılımı (TRACES), rezervasyon ve yolcu<br />

hizmetleri yazılımı (TROYA) yeniden düzenlenerek<br />

2002 yılında tekrar kullanıma sunulmuştur[20].<br />

III. HAVAYOLLARINDA E-TİCARET<br />

İŞLEMLERİNİN MUHASEBELEŞTİRİLMESİ<br />

A. Muhasebenin İşlevi<br />

Bilindiği gibi işletme yönetimi, işletme varlıklarına<br />

uygun yatırımlar yapabilmek, onların ekonomik<br />

değerlerini belirleyebilmek, onları uygun ve güvenli<br />

bir ortamda faaliyetlerde kullanılmaya hazır şekilde<br />

tutmak, verimli bir şekilde çalıştırmak, gerektiğinde<br />

elden çıkarmak, onların finansmanını (özkaynaklarla<br />

ve/veya borçlanarak) sağlamak, işletme faaliyetlerini<br />

planlamak, örgütlemek, yöneltmek ve kontrol etmek,<br />

çalışanlarına uygun ve tatminkâr ücretlendirmeyi<br />

yapmak, müşteri beklentilerini karşılayacak ve yeni<br />

müşterileri işletmeye çekecek uygun kalitede hizmeti<br />

uygun maliyetle üretmek ve bütün bunları ve daha<br />

başka unsurları da kapsayacak şekilde “işletmenin<br />

sürekliliğini sağlayacak en uygun fiyatla” pazara<br />

sunmak durumundadır. İşletme yönetimi bu ve benzeri<br />

görevlerini yerine getirebilmek için doğru, zamanlı ve<br />

ilgili bilgilere gereksinim duyar. İşletmenin bir<br />

anlamda dışarıya yansıyan görüntüsünü oluşturan bu<br />

bilgilerin önemli bir kısmı; işletmenin her<br />

noktasında gerçekleşen işlemlerin mali yönünü<br />

gösteren bilgiler muhasebe bilgi sistemince üretilir<br />

ve bu bilgiler başta işletme yönetiminin kararlarına<br />

temel oluştururken, yönetimin izin verdiği ölçüde ve<br />

yasalar çerçevesinde, işletme ile ilgilenen diğer<br />

taraflarla da paylaşılır. Böylece işletme dışındakiler,<br />

elde ettikleri bilgilere dayanarak işletme ile ilişki<br />

kurar, ilişkilerini devam ettirir ya da sona erdirirler.<br />

Havayolu hizmetinin gerçekleştirilmesi sürecinde<br />

muhasebenin varlığı pek hissedilmez ve bu süreç daha<br />

çok bir pazarlama, hatta bir dağıtım işlevinin yerine<br />

getirilmesi şeklinde algılanır. Gerçekte havayolu<br />

hizmetinin sunumunda yapılması gerekli işlemlerin<br />

yalnızca bir bölümünü oluşturan “hasılat; satış ve<br />

tahsilat” işlemlerinin önemli bir boyutu pazarlama<br />

işlevi kapsamında gerçekleştirilir. Ancak<br />

çalışmamızda, havayolu hizmetlerinin yolcu<br />

taşımacılığı işlemlerini yalnızca bilet satışı ve bilet<br />

bedellerinin tahsil edilmesi yönüyle süreci basit bir<br />

kesitte ele almış olsak bile, bu süreçte gerçekleşen<br />

291

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

mali işlemlerin; ilk hareket noktasından itibaren<br />

sürekli olarak ve her bir işlem aşaması itibariyle<br />

ayrıntılı şekilde izlenmesinin zorunlu olduğu görülür.<br />

Bu faaliyetleri ölçme ve herkesin anlayabileceği bir<br />

dille: PARA değeriyle ifade etme, faaliyetlerin<br />

sonucunu; kâr veya zarar şeklinde bir başarı<br />

değerleme ölçütüne dönüştürme işlevlerini tarafsız bir<br />

şekilde yerine getirecek olan birim muhasebedir.<br />

İşletmede satış ve tahsilat süreci, başından sonuna<br />

kadar mali sonuç doğuran en önemli işlemler dizisidir.<br />

Dolayısıyla diğer mali işlemler gibi bunların da<br />

gerçekleştikler yer, zaman, taraflar, tutar ve miktar<br />

yönleriyle kaydedilmesi, sınıflandırılması,<br />

özetlenmesi ve ilgili taraflara uygun raporlar şeklinde<br />

iletilmesi gerekir.<br />

B. Havayollarında Elektronik Satış ve Tahsilat<br />

İşlemlerinin Muhasebeleştirilmesi<br />

Havayollarında e-ticaret işlemlerinin belirlenmesi ve<br />

gerçekleştirilen eylemlere ait verilerin, muhasebe<br />

kayıt ortamına uyumlaştırılmış elektronik araçlarla<br />

aktarılması gerekir. Bu, bilgi ve iletişim<br />

teknolojilerindeki gelişmelerin muhasebeye yansıması<br />

şeklinde olmaktadır. Muhasebe kayıt ve raporlama<br />

süreci, faaliyet akışlarına göre şekilleneceğinden,<br />

yolcu bileti satışı ve bilet fiyatının tahsili için<br />

yapılması gerekli işlemler, muhasebeleştirmenin de<br />

işlem adımları olacaktır.<br />

Daha önce açıklandığı üzere, müşteriler havayollarına<br />

farklı kanallardan ulaşabilmektedir. Buna göre sürecin<br />

ilk hareket noktası müşteri olmaktadır. Akış şöyle<br />

özetlenebilir:<br />

Siparişin Alınması Rezervasyon<br />

Bilet Satışı Tahsilat Uçuş<br />

Genel olarak hasılat işlemlerinde akış; siparişin<br />

alınması, malların hazırlanması ve müşteriye<br />

gönderilmesi (sevk işlemleri), faturalama ve satış<br />

bedellerinin tahsil edilmesi şeklinde<br />

gerçekleşmektedir. Buna göre tahsilat, malın<br />

teslimine veya hizmetin ifasına bağlı olarak sürecin<br />

sonunda yer almaktadır. Oysa havayolu hizmetinin<br />

sunumunda, hizmet taahhüdüne karşılık (istisnalar<br />

dışında) tahsilatın, sürecin ortalarında ve hizmetin<br />

ifasından önce peşin olarak yapıldığı görülmektedir.<br />

Seyahatten vazgeçilmesi ya da uçuş olanağının<br />

ortadan kalkması gibi nedenlerle ortaya çıkabilecek<br />

iade ve iptaller ise, uluslararası havacılık kuralları ve<br />

havayolu işletmesinin beyan ettiği taahhütler<br />

çerçevesinde yapılır.<br />

Satış hasılatının muhasebeleştirilmesi için, gelirin<br />

gerçekleşmiş (tahakkuk etmiş) olması yani işin<br />

gereğinin yerine getirilmiş olması; uçuşun yapılmış<br />

olması gerekir. Bu nedenle gerek doğrudan havayolu<br />

işletmesine ulaşarak, gerekse aracılar<br />

(acenteler)vasıtasıyla rezervasyonun yapılmış olması<br />

iki taraf (havayolu işletmesi ve müşteri) arasında uçuş<br />

hizmeti sözleşmesinin ilk aşamasının gerçekleştiğini<br />

gösterir.<br />

Ancak mali olay, biletin (kağıda basılmış yolcu bileti<br />

veya elektronik biletlemede yolcu makbuzu ya da bilet<br />

numarası) müşteriye (yolcuya) veya onun adına işlem<br />

yapan yetkiliye teslim edildiği noktada doğar.<br />

Dolayısıyla bu noktada havayolu işletmesi, taşıma<br />

yükümlülüğü altına girmiş olur, buna karşılık<br />

müşteriden ya da aracıdan alacaklı duruma gelir ya da<br />

peşin tahsil edilmiş bir avansın sahibi olur. Bu bilginin<br />

muhasebe kayıtlarında görünmesi sağlanır ve bu bilgi,<br />

taahhüt yerine getirilinceye kadar geçici bir dosyada<br />

tutulur. Uçak havalandığında uçağın kalkış zamanı<br />

sisteme girilir girilmez gelir doğmuş olur. Uçak<br />

kalkmadığı sürece o uçuş için gelir kaydı<br />

yapılmaz[21].<br />

Bilet üzerindeki işlemler; havaalanı kontrolü, check-in<br />

yapıldı, ücreti iade edildi, geçersiz sayıldı, değiştirildi,<br />

yeniden düzenlendi, uçtu/kullanıldı vb. sözkonusu veri<br />

tabanında adım adım izlenir. Bilet üzerindeki<br />

uçtu/kullanıldı bilgisi işlendikten sonra, satış<br />

hasılatı fiilen gerçekleşmiş olur ve buna bağlı olarak<br />

“Satışlar Hesabı”na alacak, buna karşılık tahsilat,<br />

avans veya alacak hesaplarına ya da daha önce açılmış<br />

olan geçici hesaplara borç kaydı vermek suretiyle<br />

gelirler muhasebeleştirilmiş olur. Dolaylı satışta,<br />

acentelerin, GDS’lerin ve diğer havayollarının<br />

komisyonları düşüldükten sonra net tutar, havayolu<br />

işletmesinin hesabına işlendiğinde, herhangi bir geri<br />

ödeme işlemi yapılmaz. Ancak gelir ve giderlerin ayrı<br />

izlenmesi ve giderlerin (komisyon, vb.) satışların<br />

maliyetine yüklenebilmesi için, ayrı bir hesapta<br />

(Hizmet Üretim Maliyeti) borç kaydıyla gösterilmesi<br />

gerekir. Satışlar Hesabına kaydedilen tutardan giderler<br />

düşüldükten sonra kalan net tahsilat tutarı da (Kasa,<br />

Bankalar gibi) tahsilat şekline uygun bir hesaba borç<br />

kaydedilir. Çek cirosu, havale, EFT, kredi kartı gibi<br />

araçlarla yapılan ödemeler ise Bankalar ve Alacak<br />

hesapları ile ilişkilendirilerek izlenir.<br />

Uçuşun baştan sona tek bir havayolu tarafından<br />

gerçekleştirilmesi durumunda genellikle basit bir akış<br />

vardır. Ancak, acente aracılığıyla satış, kod paylaşımı<br />

ve işbirliği durumlarında bilet üzerinden uçuş boyunca<br />

hangi havayolunun ne kadar pay alacağını belirlemek<br />

ve izlemek önemli bir sorundur. Bu paylaşım ve<br />

hesaplaşma, IATA protokolüne göre Standard Traffic<br />

Documents (STD) üzerinde, Billing and Settlement<br />

Plan (BSP) vasıtasıyla belli merkezlerde<br />

gerçekleştirilir. Charter’larda ise süreç daha yalın ve<br />

kısadır. Ülkemizde de uluslararası uçuşlara ilişkin<br />

tahsilat ve hesaplaşma işlemleri IATA kontrolünde<br />

BSP sistemine uygun olarak İstanbul merkezli bir<br />

kuruluş tarafından yürütülmektedir.<br />

Satış hasılatına ilişkin bilgiler, işletme içinde üretilen<br />

satış raporlarıyla ve gelir tablosu ile satışların maliyeti<br />

tablosunda, maliyet bilgileri ile karşılaştırmalı olarak<br />

ilgili taraflara sunulur.<br />

292

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

IV. SONUÇ<br />

Dünya genelinde henüz yeni yapılandırılmaya<br />

çalışılan e-ticaret, günümüzde hızla yükselen ve<br />

gelecekte ticaret kavramını bütünüyle kapsaması<br />

beklenen ticari uygulamaların yeni görüntüsüdür.<br />

Şimdilik tüm ekonomik, sosyal, kültürel, siyasi, vb.<br />

oluşumların önüne “e” sembolü getirilerek ifade<br />

edilmeye çalışılan bu yeni yapılanmanın hukuki,<br />

teknik, finansal, vb. tüm yönleriyle kavranılması,<br />

düzenlenmesi ve hayata geçirilmesi bir zorunluluktur.<br />

İleri teknoloji, hız, kalite, emniyet-güvenlik ve maliyet<br />

gibi faktörlerle öne çıkan ve çağdaş yaşamda önemli<br />

bir yapıtaşı olarak yerini alan havayolu taşımacılığı; e-<br />

ticaret uygulamaları ile sınırsız, kesintisiz, aracısız ve<br />

maliyetsiz (çok düşük maliyetli) hizmet verme<br />

fırsatları yakalamaktadır. Havayolları e-ticaret<br />

uygulamaları sayesinde, en önemli özelliklerinden<br />

birisi olan “pahalı” olma özelliğini dikkat çekici bir<br />

şekilde azaltma, belki de tümüyle ortadan kaldırma<br />

olanağına kavuşmaktadır.<br />

Türkiye, e-ticaret altyapısı bakımından yeterli<br />

teknolojik olanağa sahip birkaç ülke arasında<br />

gösterilmektedir. E-ticarette hızlı ve güvenli ödeme<br />

ortamının oluşturulması bakımından ülkemizde<br />

Merkez Bankası ve diğer bankalar arasında EFT ve<br />

gerçek zamanlı hesap mutabakatı (Real Time Gross<br />

Settlement) sisteminin mevcut olması, önemli bir<br />

altyapı avantajı sağlamaktadır[15]. İletişim sistemleri<br />

ve finans sektörü yönüyle hazır görünen bu altyapının<br />

harekete geçirilmesi; bu amaçla hukuki<br />

düzenlemelerin yapılması, elektronik ödeme<br />

araçlarının ve kişisel bilgisayar kullanımının<br />

yaygınlaştırılması, internet güvenliğini sağlayıcı<br />

ortamın oluşturulması, elektronik belge, kayıt ve rapor<br />

düzeninin kurulması gerekmektedir. Bilindiği üzere e-<br />

ticaretin önündeki en önemli teknik sorunlardan birisi,<br />

internet üzerindeki bilgi güvenliğinin sağlanması ve<br />

güvenli ödemenin yapılabilmesidir. Kimlik<br />

kanıtlanması, bilgi bütünlüğünün sağlanması,<br />

gizliliğin korunması ve yapılan anlaşmanın inkar<br />

edilememesi güvenlik araçları kapsamında ele alınan<br />

konulardır. Bunların sağlanmasında en önemli<br />

araçlardan birisi, kriptografi teknikleriyle biri açık,<br />

diğeri gizli sayı dizisi şeklinde oluşturulan sayısal<br />

imzadır.<br />

Ticaret ve vergi mevzuatımızda, işletmelerin tutmak<br />

zorunda olduğu muhasebe defterleri ve kayıt düzeni<br />

ile ilgili hükümler yer almaktadır. Ancak mali<br />

işlemlerin ispatlanabilmesi için, yazılı belgeye<br />

dayandırılması gerekmektedir. Kayıtların bilgisayar<br />

ortamında tutulması durumunda da kayıt<br />

dökümlerinin, mali tabloların, beyannamelerin<br />

bilgisayar çıktısı şeklinde kağıda dökülmesi<br />

sözkonusudur. VUK’un ilgili (175, 256, 257, mük.<br />

242) maddelerinde değişiklikler yapılmak suretiyle,<br />

“elektronik ortamda defter tutma, belge düzenleme,<br />

bilgi ve belgeleri iletme ve denetleme” konularında<br />

düzenleme yapma yetkisi Maliye Bakanlığına<br />

verilmiştir[22]. Diğer yandan e-ticaretin küresel<br />

özelliği nedeniyle, internet üzerinde doğan gelirin<br />

vergilendirilmesi hakkına sahip olan tarafın<br />

belirlenmesi ve vergilendirme yöntemi ile ilgili<br />

zorluklar sözkonusudur. E-ticaret uygulamalarında<br />

karşılaşılan sorunların çözümü için uluslararası<br />

işbirliği ile düzenlemelerin yapılması zorunludur.<br />

Havayolları, doğası gereği faaliyetlerini uluslararası<br />

düzenlemeler çerçevesinde yürütmek zorundadır. Mali<br />

sorunların bu çerçevede ele alınması havayolları<br />

açısından da çözüm olacaktır. Maliye Bakanlığı<br />

elindeki yetkiyi kullanarak, muhasebe ve vergi<br />

konularına giren e-ticaret uygulamalarını<br />

şekillendirecek çalışmaları biran önce<br />

sonuçlandırmalıdır.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] http://www.e-ticaret.gov.tr/tanım/tanım.htm<br />

[2] W. S. Davis, J. Benamati, E-Commerce Basics,<br />

Addison Wesley, 2003, p.8.<br />

[3] K. C. Loudon, C. G. Traver, E-Commerce,<br />

Addison Wesley, 2004, p.33&706.<br />

[4] eOneNet.com Forecasts Top 10 Internet Trends in<br />

2004. http://www.prsbox.co.uk/Detailed/11727.html<br />

[5] http://www.jup.com Jupiter Research Center,<br />

European Internet Commerce Forecasts, 2002-2008.<br />

(27.02.2004)<br />

[6] M. Şahin, Yönetim Bilgi Sistemi, Eskişehir, 2003,<br />

s.181.<br />

[7] http://www.e-ticaret.gov.tr/etk/tarihce.htm<br />

[8] Kanun No. 5070, Kabul Tarihi:15.01.2004,<br />

R.G.T:23.01.2004, S:25355.<br />

[9] S. Klein, Web Impact on the Distribution Structure<br />

for Flight Tickets, Information and Communication<br />

Technologies in Tourism, Ed. K. W. Wöber, Springer<br />

Computer Science, 2002, p.220.<br />

[10] F. Alamdari, Regional Development in Airlines<br />

and Travel Agents Relationship,, Journal of Air<br />

Transport Management, Vol.8, pp.339-348, 2002.<br />

[11] Z.Shon, F. Chen, Y. Chang, Airline E-<br />

Commerce: The Revolution in Ticketing Channels,<br />

Journal of Air Transport Management, Vol.9, pp.325-<br />

331, 2003.<br />

[12] R. Doganis, Flying off Course, Routledge, 2002,<br />

p.113-114.<br />

[13] Airline Ticketing: Impact of Changes in the<br />

Airline Ticket Distribution Industry, US GAO Report<br />

To Congressional Requesters, July 2003.<br />

[14] http://www.orbitz.com (27.02.1004)<br />

[15] http://www.kobinet.org.tr/eticaret/ekutuphane/<br />

005a3.html<br />

[16] D. McEwen, E-Ticket Seminar Notes,<br />

http://www.iata.org/agenthome/industrydocuments/ind<br />

ex (15 Şubat 2004)<br />

[17] R. Doganis, The Airline Business in the<br />

Twenty-first Century, Routledge, 2002, p.166-171.<br />

[18] D. Jarach, The Digitalisation of Market<br />

Relationships in the Airline Business: the Impact and<br />

293

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Prospects of E-Business, Journal of Air Transport<br />

Management, Vol.8, pp.115-120, 2002.<br />

[19] J.A. O’Brien, Management Information<br />

Systems, McGraw-Hill, Irwin Int.Ed. 2002, p.23.<br />

[20] http://www.thy.com.tr (15 Şubat 2004)<br />

[21] A. F. Borthick, J. E. Kiger, Designing Audit<br />

Procedures when Evidence is Electronic: The Case of<br />

E-Ticket Travel Revenue, Vol. 18, No.3, August<br />

2003.<br />

[22] Topluca Türk Vergi Kanunları, Yaklaşım<br />

Yayınları, Nisan 2002.<br />

294

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

TARIMSAL SAVAŞTA KULLANILAN UÇAKLARDA KOROZYON<br />

Bülent EKER 1 Ayşegül AKDOĞAN 2<br />

e-posta:bulek@tu.tzf.edu.tr<br />

e-posta:akdogan@yildiz.edu.tr<br />

1 Trakya <strong>Üniversitesi</strong> Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü,50100-TEKİRDAĞ<br />

2 Yıldız Teknik <strong>Üniversitesi</strong> Makine Fakültesi Makine Mühendislik Bölümü 34539-İSTANBUL<br />

ÖZET<br />

Bir taraftan teknoloji gelişirken ,diğer taraftan bu<br />

teknolojiye uyarlanmış malzemelerin kullanım alanı<br />

da hızla artmaktadır.Yeni malzemeler aslında tabiatta<br />

saf halde bulunan malzemelerin ya değişik<br />

formasyonları yada diğer malzemelerin birlikte<br />

oluşumudur.Hal böyle iken uçak yapımında kullanılan<br />

yapı malzemelerinin en uygun şekilleri hem can hem<br />

de uçuş emniyetini arttırmaktadır Bunun için<br />

malzemelerde uygun şekiller aranırken birtakım<br />

özellikler istenmektedir.Bu özelliklerin içinde<br />

korozyon direnci en ön sıralarda yer almaktadır.Bu<br />

direnç çeşitli faktörlere bağlı olması tarımsal savaş<br />

uçaklarında ayrı bir acıdan değerlendirmeyi<br />

gerektirmektedir.Bu bildiride tarımsal savaş<br />

uçaklarında korozyonun incelenmesi yapılmıştır.<br />

I. GİRİŞ<br />

Her sektörde olduğu gibi özellikle metal malzemenin<br />

yoğun olarak kullanıldığı uçak endüstrisinde de<br />

korozyon sorunu güncelliğini her geçen gün<br />

arttırmaktadır.Temelinde kimyasal etkileşimin olduğu<br />

korozyon olayı hem insan güvenliğini hem de uçuş<br />

güvenliğini etkileyen parametreler içersinde ön<br />

sıralarda yer almaktadır.Bu sorunun giderilmesinde<br />

korozyon direnci yüksek kaplamalara ve rutin<br />

bakımlara güvenilmektedir.Bunun yanında uçağın<br />

kullanım amacıda korozyonun oluşumunda değişik<br />

etkilerle karşımıza çıkabilmektedir.Nitekim tarımsal<br />

savaş uçakları kullanım hataları dışında yapısal<br />

hatalarda en fazla karşılaşılan sorun olarak korozyon<br />

karşımıza çıkmaktadır.<br />

Bilindiği gibi tarımsal savaş uçakları diğer uçaklarda<br />

olduğu gibi yapıca hafif ,dayanıklı ve korozyona<br />

dirençli metal ve alaşımlarından<br />

yapılmaktadırlar.Genelde bakıldığında bu uçaklarda<br />

metal olarak;<br />

• Alüminyum,<br />

• Çelik,<br />

• Titanyum,<br />

• Magnezyum<br />

• Bakır<br />

ve bunların farklı alaşımları kullanılmaktadır.<br />

Metaller bulundukları ortamın elementleri ile<br />

reaksiyona girerek, önce iyonik hale ve ondan sonra<br />

ortamdaki başka elementlerle birleşerek "bileşik"<br />

haline dönmeye çalışırlar. Bir başka deyişle kimyasal<br />

değişime uğrarlar ve bozunurlar.Sonuçta metal veya<br />

alaşımının fiziksel, kimyasal, mekanik veya<br />

elektriksel özelliği istenmeyen değişikliklere uğrar.<br />

İşte korozyon, hem metal veya alaşımın bozunma<br />

reaksiyonuna, hem de bu reaksiyonun neden olduğu<br />

zarara verilen ad olarak karşımıza çıkar.<br />

Öte yandan uçak yapımında kullanılan metaller<br />

doğada saf olarak değil, bileşikler şeklindeki maden<br />

cevherleri olarak bulunur. Metaller ancak<br />

bileşiklerinin saflaştırılması ile kullanılabilirler. Saf<br />

metaller esas itibariyle alaşımlara göre daha az<br />

dayanıma sahiptirler. Alaşım elementleri hafif<br />

ağırlıktaki havacılık metallerine göre genellikle daha<br />

az korozyona aktiftir.Oysa hafif metaller nispeten<br />

aktiftirler, diğer yapısal amaçlar için kullanılan<br />

metallere göre daha kolay korozyona uğrarlar.Birde<br />

bunun yanında korozyon olayı metallerin yüzeyinde<br />

başlaması düşünüldüğünde, eğer önlem alınmazsa<br />

metalin iç kısımlarına doğru ilerler.<br />

Genelde korozyon ürünleri korozyona uğrayan yüzey<br />

üzerinde toz şeklinde kendini gösterir. Bu korozyon<br />

ürünlerinden oluşan film eğer çözelti ile metal<br />

arasında bir engel oluşturursa korozyonun daha fazla<br />

ilerlemesi engellenir. Eğer oluşan film yüzeye sıkı<br />

yapışmıyorsa elektrolit kolaylıkla deliklerden içeriye<br />

geçerek korozyonu devam ettirir. Bu şekilde ortaya<br />

çıkacak hasar yüzeyde görünenden çok daha büyük<br />

olacaktır<br />

İşte gerek ana yapı malzemeleri gerekse bulunduğu<br />

ortamlar korozyon oluşumunda etkili olabileceği<br />

düşünülmelidir.Amaç can güvenliğini sağlayarak<br />

uçuş emniyeti içersinde tarımsal savaş<br />

uygulamalarının gerçekleştirilmesi olmalıdır.<br />

II. TARIMSAL SAVAŞ UÇAKLARINDA<br />

KOROZYONA ETKİ YAPAN FAKTÖRLER<br />

Diğer uçaklardaki gibi tarımsal savaş uçaklarında da<br />

korozyona etki eden başlıca faktörler ;<br />

• Malzeme seçimi,<br />

295

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

sayılabilir.<br />

• Parça boyutu,<br />

• Coğrafi yerleşim,<br />

• Isıl işlem,<br />

• Elektrolit,<br />

• Mikrobiyolojik organizmalar,<br />

• Mekanik gerilmeler,<br />

<strong>Havacılık</strong> sektöründe her alanda olduğu gibi tarımsal<br />

savaş uçaklarının yapım malzemelerinde de korozif<br />

ortamda çalışmayı düşünülerek korozyona az meyilli<br />

yada hiç etkilenmeyen metal ve alaşımlarından<br />

yararlanılması esastır.Uçağı oluşturan yapıda farklı<br />

farklı metaller kullanılması korozyonun bu metaller<br />

arasındaki hızı her bir metalin aktivitesine bağlı<br />

olmaktadır.Aktiviteler arası ne kadar büyüklük farkı<br />

olursa korozyon o kadar hızlı oluşacaktır .<br />

Uçak yapı malzemeleri içersinde en fazla<br />

rastladığımız alüminyum, korozyona karşı oldukça<br />

direnci yüksek bir metaldir.Saf halinde kullanımında<br />

oldukça korozyon direnci yüksek olmasına rağmen<br />

alaşım halinde bu dirençte azalma oluşmaktadır.<br />

Genelde alüminyum için alaşım elementleri olarak<br />

bakır, silisyum, demir, manganez,krom ve çinko<br />

kullanılabilmektedir. Korozyon direncindeki düşüş her<br />

iki yüze saf alüminyum kaplanarak artırıla bilinir.<br />

Böyle bir alüminyum alaşımına ALCLAD adı<br />

verilmektedir.<br />

Öte yandan alüminyum ve alaşımlarının yüzeylerinde<br />

oksit film hafif korozyon ortamlarında koruyucu<br />

özellik içerdiği bilinmektedir.Genelde alüminyumun<br />

korozyona uğraması ile oluşan ürün beyaz-gri renkte<br />

toz bir madde halinde gözükür.Çoğu zaman rutin<br />

bakımlarda bu madde mekanik parlatma yada<br />

fırçalama yolu ile giderilmeye çalışılır.Bunun yanında<br />

diğer metal parçalarla birlikte alüminyumun<br />

kullanılması galvanik korozyonu çıkarır. Çünkü<br />

alüminyum ve alaşımları diğer metallere oranla anodik<br />

özellik göstermektedir.Yine alüminyum ve<br />

alaşımlarında çukurcuk,taneler arası korozyon ve<br />

gerilmeli korozyon çatlaması en sık rastlanan<br />

korozyon tipleri olarak karşımıza çıkmaktadır.Buna ek<br />

olarak tarımsal savaş uçaklarında kullanılan<br />

alüminyum ve alaşımlarında çatlak korozyonu da<br />

karşımıza çıkabilmektedir [2].<br />

Diğer bir uçak yapım malzemesi çeliktir.Yapıca<br />

içersinde farklı oranlarda demir ve karbon<br />

bulunmaktadır. Ancak korozyon direncini arttırmak,<br />

sertlik ve mukavemetlik özelliklerini iyileştirmek<br />

amacıyla başka alaşım elementlerinin de çelik<br />

bünyesine dahil edildiği bilinmektedir.Böylece çelik<br />

alaşımları korozif ortamlarda adi çelikten daha pasif<br />

yapan bir oksit tabakası ile korozyona direnci<br />

arttırılmış olmaktadır.<br />

Uygulamaya bakıldığında paslanmaz çelik olarak<br />

adlandırılan çelikler korozyon direnci en üstün olan<br />

çeliklerdir.Bunun dışındaki tüm çelik malzemeler<br />

özellikle aşırı nemin hakim durumda olduğu ve<br />

tarımsal savaş ilaçlarının etkileri sonucu korozyona<br />

uğrama riski artar.Renkleri önce siyah ve daha sonra<br />

kırmızı renkli pas haline alırlar ve uçuş emniyetini<br />

riske sokan koşulun oluşmasına yol açarlar.İşte<br />

genelde rutin ve genel bakımlarda pas oluşan çelik<br />

yüzeyler temizlenerek koruyucu boya ve kaplamalarla<br />

korozyon direnci arttırılmaya çalışılır.<br />

Bazı uçaklarda mukavemet/ağırlık oranı ,fazla<br />

korozyon direnci ve ısıya karşı gösterdiği direnç<br />

açısından titanyum ve alaşımları<br />

kullanılmaktadır.Alaşımlar içersinde alüminyum ve<br />

mangenez,kalay vb. tercih edilmektedir.Titanyum ve<br />

alaşımları özellikle hava ile temas sonucu yüzeye çok<br />

sıkı bağlanan oksit film tabakaları sonucu yüksek<br />

korozyon direnci kazanmaktadırlar.Isının farklı oluşu<br />

farklı yüzey renklerinin meydana gelmesine yol<br />

açmaktadır.Mavi oksit tabaka 370-425 o C,pembe oksit<br />

tabaka 425-510 o C,gri ve siyah oksit tabaka 540 o C de<br />

oluşurlar.Bu oksit tabakalar koruyucu özellik<br />

taşıdıklarından rutin ve genel bakımlarda asla<br />

temizlenmemelidir.Öte yandan titanyum alaşımları<br />

tarımsal savaş ilaçlarının içersinde bulunan klörür<br />

etkisi ile gerilmeli korozyona uğrayarak çatlamaların<br />

oluşmasına yol açabileceği unutulmamalıdır.<br />

Magnezyum mukavemet,hafif ağırlık,şok ve titreşim<br />

dirençleri nedeniyle uçak yapım malzemelerinde<br />

kullanımı oldukça yaygın malzemelerdir.Ancak yanıcı<br />

olması ve korozyona çabuk uğraması dezavantajlı<br />

yönünü oluşturmaktadır.Eğer koruyucu bir kaplama<br />

yüzeye uygulanmamış ise korozif etki sonucu<br />

yüzeyde beyaz renkli kümecikler yada noktalar<br />

şeklinde korozyon ürünleri oluşur.Doğal yolda<br />

yüzeyde oluşan oksit karbonat filmi korozif olmayan<br />

ortamlarda bile korozyonu durdurucu etkisi olmadığı<br />

bilinmelidir.Bu amaçla korozyona karşı yapılacak tek<br />

uygulamanın yüzey kaplama olduğu<br />

unutulmamalıdır.Ancak bununda etkisi yeterli<br />

değildir.<br />

Bakır ve alaşımları da diğer metallere oranla<br />

uçaklarda daha sınırlı ve özellikle elektriki<br />

bağlantılarda,tarımsal savaş uçaklarında sıvı ilaçlama<br />

pompalarında,radyatör vb. kullanılan<br />

metallerdendir.Saf halde iken çok iyi korozyon<br />

direncine sahip olan bu metal korozyona uğradığında<br />

sadece lekelenme ve kararma şeklinde bir yapı<br />

göstermekte,korozyonun artışı ile özellikle eğer ortam<br />

nemli ve tarımsal savaş ilaç artıklarının kalması söz<br />

konusu ise bakır malzemede mavi yada mavi yeşil<br />

korozyon ürünlerinin oluşmasına yol açar.Bakır ve<br />

alaşımları daha katodik olduklarından beraberinde<br />

296

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

bulundukları metale korozyon etkisi yapacağı<br />

unutulmamalıdır.En fazla kullanılan bakır alaşımı<br />

pirinç ve bronzdur. Öte yandan nikel ve krom<br />

uçaklarda kaplamalarda kullanılan metallerdendir.Bu<br />

iki metalde sürekli oksit kaplaması<br />

oluşturur.Yüzeyleri çok iyi parlatılsa bile kendisini ve<br />

kapladığı metali korozyona karşı korur.Krom<br />

kaplamaların bünyelerinde çatlaklar olabilmektedir.Bu<br />

çatlaklar alttaki metale kadar uzamış durumda ise<br />

korozyonu arttırıcı etki yapabilirler.Uçaklarda<br />

kullanılan diğer metaller içersinde gümüş,platin ve<br />

altını görmekteyiz.Bu metaller korozyon dirençleri<br />

yüksek olup sadece gümüş kükürtün bulunduğu<br />

ortamda kararma şeklinde kendini gösterir [4].<br />

Bilindiği gibi kalın kesitli metal parçalara üretim<br />

esnasında sıcak işlem uygulanmışsa, bu parçaların<br />

korozyona uğrama ihtimali yükselir. Kesit büyüklüğü<br />

metal parçanın yapısal özelliğine ve üstleneceği<br />

göreve göre tasarlanır.İşte korozyonun yapacağı<br />

etkiyi önlemek amacıyla metalin kesit büyüklüğünün<br />

değiştirilmesi genellikle bu nedenle tercih edilmez.<br />

Birbirine temas edecek şekilde iki farklı metal birlikte<br />

kullanıldığında metallerden aktif olanı ince kesitli ise<br />

korozyon hızlı ve hasarlı olarak gerçekleşir. Eğer aktif<br />

olan metal kalın kesitli ise korozyon yavaş ve az<br />

hasarlı gerçekleşir. Bu durumda iki metal arasında<br />

polimer malzemeler kullanılarak yalıtım gerekebilir.<br />

Aksi halde anot durumundaki metal kullanılmaz hale<br />

gelecektir.<br />

Tarımsal ilaçlama sırasında uçaktan atılan ilacın etkisi<br />

ile ilaç karışımında bol miktarda bulunan tuz yüklü<br />

hava ile birleşerek kısa sürede metaller üzerinde<br />

şiddetli bir korozyon oluşmasına neden olur. Bu<br />

bölgelerde etkin bir koruyucu bakım işlemi<br />

uygulanması gerekir. Özellikle sulu bölgelerdeki<br />

araziler üzerinde alçak uçuş yapan tarımsal savaş<br />

uçakları kısa sürede korozyona maruz kalmaması için<br />

uçuş sonrası yıkama yapılarak uçağın üzerindeki tuz<br />

ve nem birikintilerinin giderilmesi gerekir [3].<br />

<strong>Yüksek</strong> sıcaklık ve nemin oluştuğu zamanlarda<br />

yapılan tarımsal savaş uygulamalarında metal<br />

yüzeyleri yaygın olarak korozyon etkisi altında kalır.<br />

İlaçlama zamanının seçimi de tarımsal savaş<br />

uçaklarında korozyonun oluşup oluşmaması üzerinde<br />

etkili olduğu bilinmelidir.Ayrıca alçak irtifadan uçan<br />

uçağın yarattığı etki ile kum ve toprakların uçak<br />

üzerinde erozyon tipi korozyonun oluşmasına yol<br />

açtığı unutulmamalıdır.<br />

Öte yandan çürüyen ölü mikrobiyolojik organizma<br />

parçaları ve canlı organizmaların yapmış oldukları asit<br />

salgıları nemin etkisi ile korozyonun oluşmasına<br />

neden olur. Tarımsal savaş uçaklarınının yakıt ve ilaç<br />

depolarında önemli sorunlar meydana getirebilirler.<br />

Bunlar sadece yakıta ve ilaca karışmakla ve<br />

göstergeleri yanıltmakla kalmayıp, yakıt ve ilaç<br />

depolarının korozyona maruz kalmasına da neden<br />

olmaktadırlar. Bunlar yakıt depo içerisindeki su ile<br />

yakıtın birleşme noktalarında bulunur. Su yakıttan ağır<br />

olduğu için, su tabakası alttadır. Bu durumda yakıt<br />

hattı tıkanabilir ve yakıt deposunun metal yüzeyinin<br />

koruyucu kaplaması mikrobiyolojik organizmalar<br />

tarafından zedelendiği zaman korozyona uğrar.İlaç<br />

depolarında ise çoğunlukla iyi temizlenme<br />

olmadığında kalan ilaç artıklarının kuruması ile<br />

mikroorganizmaların çoğalacağı ortam<br />

oluşabilmektedir.<br />

III. TARIMSAL SAVAŞ UÇAKLARINDA<br />

GÖRÜLEN KOROZYON TÜRLERİ<br />

Tarımsal savaş uçaklarında görülen korozyon<br />

çoğunlukla uçak parçalarının yüzeyleri ile tarımsal<br />

savaş atım düzenlerinde görülmektedir.Genelde<br />

görülen korozyon tipleri;<br />

1. Tekdüze yüzey korozyonu<br />

2. Galvanik korozyon<br />

3. Oyuklaşma korozyonu<br />

4. Tanecikler arası korozyon<br />

5. Pullanma korozyonu<br />

6. Aralık korozyonu<br />

7. Gerilmeli korozyon çatlaması<br />

8. Hidrojen gevrekliği<br />

9. Yorulma korozyonu<br />

10. Kurtçuk korozyonu<br />

11. Aşınma korozyonu<br />

12. <strong>Yüksek</strong> sıcaklık korozyonu,<br />

şeklindedir [5, 6].<br />

Tekdüze yüzey korozyonunda; yüzeyin matlaşması ve<br />

dağlanması şeklinde ortaya çıkar. Devam etmesiyle<br />

yüzey pürüzlü hale gelir.Yüzeyde sürekli hareket<br />

vardır. Anot ve katot bölgeleri ufaktır. <strong>Yüksek</strong><br />

sıcaklık korozyonu ile karıştırılmamalıdır. Özellikle<br />

magnezyum gövde yüzeyleri ile çubuk ve yataklarda<br />

görülür.<br />

Galvanik korozyon; farklı metaller ile iletken bir<br />

çözelti ile teması sonucu ortaya çıkar. Nem ve<br />

kirlilikle olasılığı artar. <strong>Yüksek</strong> aktivite farklılıkları<br />

olan metaller bir arada kullanılması zorunlu ise<br />

anodik olan izole edilmelidir.Bu tip korozyon çelik<br />

tutturucular ve alüminyum gövde parçalarında<br />

rastlanılır (Şekil 1).<br />

Yüzeyde beyaz veya gri toz çökelti şeklinde bulunur,<br />

temizlendiğinde yüzeyde küçük oyukluklar görülür.<br />

Küçük aktif anotların ve büyük pasif katotların bir<br />

araya gelmesi oyuklaşma korozyonuna yol açar.<br />

297

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

magnezyum parçalarda görülür. Özellikle kanadın alt<br />

panelinde ve ana rotor palinde rastlanılır (Şekil 4).<br />

Şekil 1. Galvanik korozyon<br />

Elektrolit konsantrasyonunun bölgeden bölgeye<br />

farklılık göstermesi durumunda aralık korozyonu<br />

ortaya çıkar. Aralık içerisindeki elektrolit hemen<br />

aralık dışındaki bölgeye göre daha az oksijen ve daha<br />

fazla metal iyonu içerir.Konsantrasyon farklılığından<br />

dolayı korozyon meydana gelir. Metal yüzeyi yabancı<br />

bir madde ile kaplandığı zaman yine bu tür korozyon<br />

oluşması söz konusudur.<br />

Gerilmeli korozyon çatlaması, sabit çekme gerilmesi<br />

ve korozyonun birlikte etkisi sonucu metalin taneler<br />

arası yada taneler boyunca çatlamasıdır.Bütün<br />

metaller gerilmeli korozyon çatlamasının meydana<br />

gelmediği bir sınır gerilme değerine sahiptirler. Bu<br />

gerilme değerinin altında çatlama meydana gelmez<br />

(Şekil 5).<br />

Şekil 2. Oyuklaşma korozyonu<br />

Özellikle hidrolik silindirler ve kanat menteşe<br />

yataklarında görülür (Şekil 2).<br />

Tanecikler arası korozyon;metalin tane sınırlarında<br />

meydana gelen korozyondur. Tane sınırları genellikle<br />

taneye göre daha anodiktir ve daha kolay korozyona<br />

uğrarlar. Korozif çökelti ile temas halinde tane<br />

sınırlarında çok hızlı oluşur (Şekil 3).<br />

Şekil 5. Gerilmeli korozyon çatlaması<br />

<strong>Yüksek</strong> mukavemetli çelikler, alüminyum alaşımları<br />

ve bazı paslanmaz çelikler çeşitli asidik banyolara<br />

daldırıldıklarında metal yüzeyinde meydana gelen<br />

katodik reaksiyon sonucu hidrojen gazı açığa çıkar.<br />

Hidrojen metale nüfuz ederek tane sınırlarında birikir<br />

ve malzemeyi zayıflatır. Eğer parça yük altında veya<br />

üretimden gelen kalıcı gerilmeler içeriyorsa bu<br />

gerilmeleri kaldıramaz ve ani olarak hasara uğrar<br />

(Şekil 6).<br />

Şekil 3. Tanecikler arası korozyon<br />

Pullanma korozyonu;taneler arası korozyonun çok<br />

daha ilerlemiş türüdür. Korozyon ürünlerinin hacimce<br />

büyük olması nedeniyle tane sınırları etraflarına<br />

kuvvet uygularlar. Metal yüzeye yakın alanlarda<br />

taneler kalkabilir.Haddeleme, dövme vb. İşlemle<br />

şekillendirilmiş yüksek mukavemetli alüminyum ve<br />

Şekil 4. Pullanma korozyonu<br />

Şekil 6. Hidrojen gevreği<br />

Korozyonlu yorulma, çevrimli gerilme ve korozyonun<br />

müşterek etkisi ile meydana gelen ve gerilmeli<br />

korozyon çatlamasına benzeyen bir hasardır.<br />

Korozyonlu yorulma hasarı iki aşamada meydana gelir<br />

.Birinci aşamada;korozyon ve alternatif gerilmelerin<br />

birlikte etkisi sonucu metal oyuklanma ve oyuk<br />

bölgesinde çatlak oluşumu ile hasar oluşur ikinci<br />

298

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

aşamada ise doğrusal yorulma moduna göre çatlağın<br />

ilerlemesi gerçekleşir.<br />

Yorulma korozyonu;korozyonlu yorulma nedeniyle<br />

parçanın kırılması limit yorulma gerilmesinin çok<br />

altında ve inanılmayacak derecede küçük korozyon<br />

şiddetinde meydana gelebilir (Şekil 7).<br />

Şekil 7. Yorulma korozyonu<br />

Bu tür korozyon aralık korozyonunun özel bir şeklidir<br />

ve yüzeyleri organik kaplamalı metallerde meydana<br />

gelir. Boya filmin altında oluşan ince tel şeklindeki<br />

korozyon ürünleri sayesinde tanınır. Filiform<br />

korozyon havadaki nem miktarının % 78 ile % 90<br />

arasında ve yüzeyin hafifçe asidik olduğu durumlarda<br />

meydana gelir.Tarımsal savaş ilaçlarının etkisi ilede<br />

bu tip korozyon artar.Yine bu korozyon çelikler,<br />

magnezyum ve alüminyum yüzeylerinde ve bazı<br />

bölgelerde çok ciddi boyutlarda olmaktadır. Özellikle<br />

uçak gövdelerinde, çelik tutturucuların etrafında ve<br />

pylon tanklarında görülür (Şekil 8).<br />

Şekil 8. Kurtçuk korozyonu<br />

Aşınma korozyonu; yüzey aşınması ile birlikte<br />

meydana gelir. Korozif ortamda birbirlerine sıkıca<br />

bağlanmış yüzeyler ve yüksek basınç altında kalan<br />

parçalarda titreme sonucu gelen hareketler ile oluşur.<br />

Korozyon bölgesinde görülen pürüzlü yüzey<br />

çukurcukları, korozyonlu metalin kopuk ve çentikleri<br />

açık belirtileridir. Ortamdaki korozyon ürünleri<br />

yüzeyin aşınmasını artırır ve korozyona uğrayacak<br />

yeni yüzeylerin ortaya çıkmasına neden olurlar.<br />

Toplam etki aşınma veya korozyonun tek başına<br />

meydana getireceği etkilerin toplamından daha<br />

fazladır (Şekil 9).<br />

Şekil 9. Aşınma korozyonu<br />

Öte yandan ortam yeteri kadar sıcaklığa ulaştığında<br />

metaller ortamdaki gazlar ile reaksiyona girerek<br />

yüzeylerinde oksit tabakası oluşur. Ortamda bulunan<br />

kirleticiler örneğin klorürler ve sülfatlar metalik<br />

oksitlerin erime sıcaklığını düşürerek ve<br />

buharlaşmasını teşvik ederek sıcak korozyonu<br />

hızlandırabilir. Seramik kaplamalar bu tip korozyonu<br />

azaltabilir. Türbin motor kompresörlerinde ve sıcak<br />

bölümlerde görülen korozyon bu tür korozyona<br />

örnektir.<br />

IV. SONUÇ<br />

Tarımsal savaş uçaklarında gerek uçak yapım<br />

malzemesi gerekse tarımsal savaş işleminin doğası ve<br />

ortam koşulları ile oluşan korozyon,<br />

görünümü,dayanıklılığı,malzeme ömrünü, insan<br />

güvenliğini,emniyeti ve maliyeti etkilediğinden son<br />

derece önemlidir.Bunun için rutin ve genel<br />

bakımlarda,<br />

kontrollerde,temizleme<br />

işlemlerinde,yağlama ve koruyucu bakım<br />

işlemlerinde, gerek korozyonlu alanın temizlenmesi<br />

gerekse korozyona dayanıklı malzemeler ile<br />

kaplanması can ve uçuş emniyetini mutlaka<br />

arttıracaktır.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] Anonymous, Metal Handbook, Vol. 13,<br />

Corrosion, USA, 1987.<br />

[2] A. Akdoğan, Uçak Endüstrisinde Kullanılan<br />

Metal ve Metal Dışı Malzemeler ve Bu<br />

Malzemelerin Muayene Yöntemleri, III.<br />

<strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, Kayseri, 2000.<br />

[3] B. Eker, E. Yüksel, Tarım Makinalarında<br />

Korozyonun Malzeme Üzerindeki Etkilerinin<br />

Araştırılması, Makine Tek, Sayı:70, pp. 26-29,<br />

İstanbul, 2003.<br />

[4] M. SEZGİN, http://meltingpot.fortunecity.com<br />

[5] S. Özer, Uçaklarda Oluşan Korozyon ve<br />

Korunma Yöntemleri, YTÜ, İstanbul (Danışman:<br />

A. Akdoğan), 2002.<br />

[6] S. Üneri, Korozyon ve Önlenmesi, Korozyon<br />

Derneği Yayınları, Ankara, 1998.<br />

299

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

GAZ TÜRBİNLİ MOTOR BREMZE BİNASI<br />

Mustafa ÖZEN¹<br />

e-posta: mozen@anadolu.edu.tr<br />

Hidayet AYDEMİR²<br />

e-posta: haydemir@anadolu.edu.tr<br />

Ünal KAZANCI³<br />

e-posta: ukazanci@anadolu.edu.tr<br />

¹Anadolu <strong>Üniversitesi</strong>, <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu, 26470, Eskişehir<br />

²Anadolu <strong>Üniversitesi</strong>, <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu, 26470, Eskişehir<br />

³Anadolu <strong>Üniversitesi</strong>, <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu, 26470, Eskişehir<br />

ÖZET<br />

Kısmen veya tamamen revizyona uğramış bir gaz<br />

türbinli uçak motoru ya da yeni üretilmiş bir gaz<br />

türbinli uçak motoru, uçuşa verilmeden önce test<br />

edilmesi gereklidir. Revizyonu tamamlanmış olan gaz<br />

türbinli uçak motoru yetkili bakım personeli<br />

tarafından bremzelerde test edilir. Bütün imalat<br />

şirketleri ürettikleri motor tiplerini kullanıcılara<br />

pazarlamadan önce test odalarında denerler. Eğer<br />

test edilen motor tipinin birinde arıza tespit edilirse, o<br />

motor tipine ait tüm motorlar revize edilerek<br />

geliştirilir. Bu test işlemleri istenilen çalışma<br />

parametrelerini ölçmek için dizayn edilmiş ve gerekli<br />

ekipmanlarla donatılmış bremze’lerde<br />

gerçekleştirilir. Büyük modern motor tipleri<br />

beraberinde modern test ölçüm ekipmanlarını<br />

gerektirir. Bu gelişmiş motor tiplerini test edebilmek<br />

için yüksek mach sayılarını ve yüksek irtifa koşullarını<br />

sağlayacak test binalarını inşa etmek gerekir. Bu<br />

çalışmada genel bir bremze tanıtılması ve bremzelerin<br />

havacılıktaki önemi vurgulanmak istenmiştir.<br />

I.GİRİŞ<br />

Bremzeler, motor üretici firmalar ve yetkili bakım<br />

personeli için büyük kolaylıklar ve ekonomik<br />

kazanımlar sağlar. Bununla birlikte tüm uçak motor<br />

tipleri için bremze’ler kullanılmayabilir. Pistonlu uçak<br />

motorlarının test yeri olarak uçağın kendisi kullanılır.<br />

Pistonlu uçak motoru uçağa monte edilir ve uçak<br />

üzerindeki göstergeler ile motorun testi yapılır. Fakat<br />

gaz türbinli uçak motorlarında bu şekilde bir<br />

uygulama mümkün değildir. Bunun birkaç önemli<br />

sebebi vardır. Birincisi; uçak üzerindeki göstergeler ile<br />

yapacağımız test, bremze’lerde yapılması gereken test<br />

seviyesinde değildir. İkincisi; motorda test esnasında<br />

bulunan bir arıza sonucu motorun tekrar sökülmesi<br />

gerekebilir, gaz türbinli motorlarının uçaktan sökülüp<br />

tekrar montaj edilmesinin adam saat işçiliği ve<br />

maliyeti pistonlu tip uçak motorlarına göre çok<br />

yüksektir. Bu nedenlerle revize edilen bir gaz türbinli<br />

uçak motorunun uçağa monte edilmeden önce gerekli<br />

testlerinin yapılarak kullanıma hazır olup olmadığı<br />

tespit edilmelidir. Bu yüzden test binalarına yani<br />

bremze’lere ihtiyaç duyulur.<br />

Bremze’ler; genelde betondan yapılmış, üstü açık veya<br />

kapalı tipleri olan, kontrol ve motor odası bulunan<br />

yapılardır. Çoğu bremze’de gürültüyü önlemek için<br />

giriş bacasına yerleştirilen susturucular ve egzoz<br />

kısmında soğutma amaçlı kullanılan su püskürtme<br />

donanımı mevcuttur. Modern bremze’lerde gösterge<br />

parametrelerini otomatik olarak kaydeden ve okunan<br />

değerleri standart hava şartlarına göre doğrulayan<br />

bilgisayar donanımı da mevcuttur[1].<br />

II. UÇAK MOTORLARINDA TESTİN ÖNEMİ<br />

Hava yolu şirketlerinin karşılaşabilecekleri en büyük<br />

kayıp, şirket bünyesinde faaliyet gösteren uçaklarının<br />

kaza yapmasıdır. Bu kazaların maddi kayıpları çok<br />

büyük olduğu gibi beraberinde getirdiği prestij kaybı<br />

da şirketin geleceğini kötü yönde etkilemektedir. Bu<br />

ve buna benzer tehlikeleri ortadan kaldırmak amacıyla<br />

uçakların bakımdan geçirilmesi şarttır. İşte bu bakım<br />

ünitelerinde uygulanan bakım işlemlerinin çoğunu test<br />

işlemleri oluşturmaktadır[2].<br />

Uçak motorlarının test işlemleri bakım esnasında ve<br />

revizyon sonunda çeşitli yöntemlerle<br />

uygulanmaktadır. Birçok kompanent ve sistemin bir<br />

arada kullanıldığı uçak motorlarının, sistem ve<br />

kompanentlerine uygulanacak test işleminin çeşidi ve<br />

etkilediği alanlar çok iyi bilinmelidir. Birbirleri ile<br />

çeşitli şekillerde bağlantılı olan bu yapılarda meydana<br />

gelebilecek en ufak bir hata, motorun bütününe<br />

yayılacak ve istenmeyen sonuçları doğuracaktır. Bu ve<br />

buna benzer tehlikeleri ortadan kaldırmak için test<br />

işlemleri; zamanında, eksiksiz ve etkilediği bütün<br />

sistemler düşünülerek gerçekleştirilmelidir.<br />

Motor testinin öncelikli amacı; motor, motor parçaları,<br />

aksesuarları ve sistemlerin çalışmaları hakkında<br />

yapılacak operasyon çeşidine göre önceden bilgi<br />

300

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

sahibi olmaktır. Bir başka deyişle, bakım için ayrılmış<br />

motorun kötü hava şartlarında, spesifik arıza<br />

durumlarında ve uçuşa engel oluşturabilecek diğer<br />

olumsuz şartlarda, motor performansının garanti<br />

edileceği minimum değerlerin tespitidir. Özellikle<br />

yüksek performanslı askeri uçak motorlarının ve<br />

içerdikleri gelişmiş teknolojik parçaların testi son<br />

derece önemlidir ve geniş kapsamlı test uygulaması<br />

zorunludur[2]. Uçak motorlarına çeşitli test yöntemleri<br />

uygulanmaktadır. İlerleyen bölümlerde bremze’de<br />

yapılan performans testi anlatılacaktır. Genel olarak<br />

performans testinin amacı, motoru sıfır hata ile çalışır<br />

durumda görmek ve uçağa bu şekilde göndermektir.<br />

III. BREMZE TANITIMI<br />

Bremze’de genel olarak iki çeşit motor testi yapılır.<br />

Birincisi revizyondan sonra motorun uçuşa<br />

verilmesinden önce yapılan performans testidir.<br />

İkincisi ise motor üretici firmalarının yaptıkları<br />

geliştirme testleridir (development test)[1].<br />

Geliştirme testlerinde motorun performans değerleri<br />

pratik olarak belli olmadığı için performans<br />

testlerinden bazı farkları vardır. Bu testlerde, motor<br />

test odasında irtifa şartları sağlanır. Böylece istenilen<br />

irtifa şartları oluşturularak motorun o irtifadaki<br />

performans değerleri belirlenir. Bu değerlerin<br />

belirlenmesinde performans testlerinde yapılan<br />

ölçümlerden çok daha fazla ölçüm yapılır. Performans<br />

testlerinde elde edilen verilerle birçok sistem hakkında<br />

değerlendirme yapılırken, geliştirme testlerinde her<br />

sistem için bir ölçüm hatta birden fazla noktada<br />

yapılan ölçümlerle sonuca gidilir. Kısaca geliştirme<br />

testlerinde irtifa şartları oluşturularak çok detaylı<br />

ölçümler yapılıp motorun teorik ile pratik performansı<br />

arasındaki oran tespit edilir.<br />

Performans testlerinde amaç, revizyon sonrasında<br />

motorun, üretici firmanın belirlediği performans<br />

değerlerine gelip gelmediğinin tespit edilip motoru<br />

sıfır hata ile uçuşa gönderebilmektir. Performans<br />

testlerinde test odasında irtifa şartları oluşturulmaz.<br />

Ölçüm sistemleri ile yapılan ölçümler veri toplama<br />

sistemi tarafından (data acquisition system) bazı<br />

hesaplama yöntemleri ile hesaplanarak değerlendirilir.<br />

Hesaplama yöntemlerinde standart gün koşulları ve<br />

deniz seviyesi faktörleri kullanılır. Hava koşulları ve<br />

test binasının deniz seviyesine göre yüksekliğine bağlı<br />

olarak gözlenen performans değerleri, standart gün<br />

koşulları ve deniz seviyesi faktörleri dikkate alınarak<br />

veri toplama sistemi (DAS) tarafından hesaplanır[1].<br />

Hesaplanan bu veriler ile motorun performansı ve<br />

varsa sorunlu sistem veya parçaların tespiti yapılır.<br />

IV. TEST TESİSLERİ<br />

Test binasının kuruluşu aşamasında dikkat edilen ilk<br />

faktör, tesisin kurulacağı yerin hakim rüzgar yönüdür.<br />

Tesis, hiçbir şekilde egzoz bacasından çıkan gazların,<br />

rüzgar ile tekrar egzoz bacasına yönlendirilecek<br />

şekilde yapılmaz. Bu yüzden tesisin kurulacağı<br />

bölgenin rüzgar durumu hakkında edinilen raporlar<br />

doğrultusunda, bremze binasının yerleşim şekli<br />

planlanır[1].<br />

Şekil 1. Bremze binası<br />

Test binası genellikle betondan yapılmış bir yapıdır.<br />

Motorun testi süresince test odası çok yüksek vakuma<br />

maruz kalmaktadır. Bu yüzden tesis bu kuvvetlere<br />

karşı yeterli mukavemette olacak şekilde dizayn edilir.<br />

Ayrıca motor testi esnasında oluşabilecek en olumsuz<br />

durumlar da göz önünde bulundurulur. Bu olumsuz<br />

şartlar içine motorun test esnasında yanmasından,<br />

motorun kırım geçirmesine kadar olan tehlikeli<br />

olayları sayabiliriz. İşte tüm bu tehlikeli olaylar<br />

dikkate alınarak test binası dizayn edilir.<br />

Test Tesis Gereksinimleri<br />

• Motor test odası<br />

• Kontrol odası<br />

• Motor hazırlama odası<br />

• Ana giriş kapısı<br />

• Test odası ve kontrol odasında yeterli<br />

aydınlatma sistemi<br />

• Test odası ses izolasyonlu ve giriş ısıtıcılı<br />

hava emiş bacası<br />

• Test odası ses izolasyonlu egzoz bacası<br />

• Ofis alanları<br />

• Yangın önleme sistemi<br />

• Yedek parçaların, takımların ve test<br />

ekipmanlarının depolanması için depolama<br />

alanı<br />

• Test edilen motor için yeterli servis sistemleri<br />

( yağ, yakıt, hava, su )<br />

• Tepki standı ( thrust stand )<br />

• Motor test adaptörü<br />

• Raylı motor taşıma sistemi ve motor taşıma<br />

arabaları<br />

Motor Test Odası<br />

Bu oda motorun çalıştırılarak testinin yapıldığı odadır.<br />

Motor hazırlama odasında hazırlanan motor, raylı<br />

motor taşıma sistemleri ile test odasına alınır. Motor<br />

test odası motora hava girişini sağlayacak bir emiş<br />

bacası ve motordan çıkan gazların atılmasını<br />

sağlayacak şekilde dizayn edilmiştir. Test esnasında<br />

301

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

gözlem penceresinden veya kapalı devre televizyon<br />

sisteminden motorun iyi bir şekilde gözlenebilmesi<br />

için test odası yeterli ışık şiddettin de aydınlatılır.<br />

Motorun çalışması esnasında yüksek gürültü<br />

oluşacağından motor test odasının ses izolasyonu<br />

yapılır. Ayrıca bu odada olası bir yangına karşı yangın<br />

önleme sistemi bulunmaktadır.<br />

sıcaklığı limitlerin altında olduğunda hava giriş<br />

ısıtıcısı devreye girer. Bu ısıtma sistemi, hava emiş<br />

bacası içine yerleştirilmiştir. Ortam havasının bremze<br />

içine emilmesi esnasında yüksek miktarda ses<br />

oluşmaktadır. Bu sesin izolasyonu için hava emiş<br />

bacası içine galvanize çelikten yapılan ayırıcı paneller<br />

yerleştirilir. Bu paneller içine paketlenmiş cam yünler<br />

yerleştirilir.<br />

Egzoz Sistemi<br />

Egzoz sistemi içine bir fan yerleştirilerek test<br />

odasındaki hava dışarı atılır. Bu fan yüksek sıcaklık<br />

çalışma koşullarına göre dizayn edilmiştir. Egzoz<br />

sistemindeki gürültünün izolasyonu paslanmaz<br />

çelikten yapılmış, egzoz bacası içindeki paketlenmiş<br />

yüksek sıcaklık ses absorbe fiber camlarından, yanmış<br />

gazların egzoz fanı ile dışarı atılması şeklinde<br />

gerçekleştirilir.<br />

Şekil 2. Motor test odası<br />

Kontrol Odası<br />

Kontrol odası, test motorunun çalıştırılması ve test<br />

süresince gerekli motor kumandalarının verildiği,<br />

kontrol sistemlerini içeren bir odadır. Kontrol odası,<br />

test odasının bitişiğinde olup bazı bremze’lerde test<br />

motorunun çalışmasının gözlenmesi için gözlem<br />

penceresine sahiptir. Gelişmiş bremze’lerde test<br />

motorunun çalışması kapalı devre televizyon sistemi<br />

(CCTV) ile takip edilir. Test süresince elde edilen tüm<br />

ölçüm parametreleri kontrol odasında bulunan<br />

bilgisayar sistemleri ile kaydedilir.<br />

Tank Odası<br />

Tank odası, bazı yardımcı ekipmanların bulunduğu<br />

odadır. Bu ekipmanlar yakıt tankı, yağ tankı ve hava<br />

start sistemi gibi bazı yardımcı ünitelerdir[3].<br />

Ana Giriş Kapısı<br />

Ana giriş kapısı, motor hazırlama odasını motor test<br />

odasına bağlayan kapıdır. Bu kapının ses izolasyonu<br />

yapılmıştır. Ses izolasyonlu kapı, test motoru tam<br />

güçte çalıştırılırken motor hazırlama odasındaki ses 75<br />

desibeli geçmeyecek şekilde izole edilmiş olması<br />

gerekir.<br />

Aydınlatma Sistemi<br />

Motor test odasının aydınlatması test motorunun tüm<br />

parçalarının net bir şekilde görülebilmesi için yeteri<br />

kadar ışık şiddetli ve dağılımlı olması gerekir.<br />

Bunun haricinde kontrol odası ve diğer bremze<br />

alanları yeterli aydınlatma sistemleri ile donatılmış<br />

olması gerekir.<br />

Ses İzolasyonlu ve Giriş Isıtıcılı Hava Emiş Bacası<br />

Hava emiş bacasından alına havanın kullanılabilmesi<br />

için belli bir sıcaklık aralığında olması gerekir. Hava<br />

Yakıt Sistemi<br />

Yakıt sistemi motora bir bağlantı şaftıyla yakıt<br />

tankından yakıt sağlar. 1,5 inçlik paslanmaz çelikten<br />

imal edilmiş şaftta yakıt filtre edilerek ve<br />

basınçlandırılarak motora gerekli yakıt sağlanır[4].<br />

Yangın Önleme Sistemi<br />

Bu sistemde manuel olarak kontrol edilen su tankları<br />

kullanılır. Yanıcı maddelerin bulunduğu tank odasında<br />

su boru hatları döşenerek herhangi bir yangın<br />

olayında, kontrol odasından kumanda edilerek, su<br />

boru hatlarından su fışkırtmak koşuluyla yangın<br />

önlenir.<br />

Ayrıca sistem test odasında daha kapsamlı su boru<br />

hatları döşenerek motorda meydana gelebilecek olası<br />

bir yangına karşı önlem alınmıştır. Yangın önleme<br />

sistemi, duman sensörleri vasıtasıyla olası bir yangını<br />

belirler ve kontrol odasındaki kullanıcıları sesli ve<br />

görsel olarak uyarır. Sistem bu uyarının haricinde<br />

herhangi bir söndürme işlemi yapmaz. Su püskürtme<br />

sistemi operatör tarafından devreye sokulabilir.<br />

Tepki Standı (Thrust Stand)<br />

Tepki standı motorun test esnasında maruz kaldığı<br />

yükleri karşılayan ana destek ünitesidir. Tepki standı<br />

iki ana yataktan oluşur. Ağır ve gittikçe incelen birinci<br />

yatak motorda beklenmeyen yükleri taşır. Bu yükler<br />

çok yönlü kuvvetler olan titreşim kuvvetleridir. Diğer<br />

yatak ise motorun dikey ve yatay dengesini sağlar,<br />

yani bu yatak motorun ağırlığından kaynaklanan yükü<br />

ve motorun tepki kuvvetinden doğan yükü karşılar.<br />

Yağlama Sistemi<br />

Yağlama sistemi motora test esnasında gerekli yağı<br />

sağlar, sonrasında yağın tekrar depoya dönmesini<br />

sağlar. Sistem elemanları; valfler, regülatörler, yağ<br />

ölçüm elemanları ve switch ’lerden oluşur.<br />

302

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Motor Adaptörü<br />

Motor adaptörü motordan çıkan tüm bağlantı<br />

kablolarını ilgili sistemlere bağlayan ünitedir. Manuel<br />

olarak kontrol edilen bir buton vasıtasıyla bağlantı<br />

sağlanır veya bağlantı kesilir. Motor adaptörü tepki<br />

standı içinde yer alır.<br />

Motor Hazırlama Odası<br />

Motor hazırlama odası, motorların test için<br />

hazırlanması ve test sonrası bakımı için kullanılan bir<br />

odadır.<br />

Hava Start Sistemi<br />

Hava start sistemi motorun çalıştırılması için gerekli<br />

havayı üreten ünitedir. Hava start sistemi tank<br />

odasında bulunur.<br />

V. BİR TURBOJET MOTORUN TEST İŞLEMİ<br />

Motor, revizyondan sonra bakım ünitesinden<br />

geldiğinde motor hazırlama odasına alınır. Motor<br />

geldikten sonra motor dokümanları kontrol edilir.<br />

Dokümanlarda bir eksiklik varsa motorun geldiği<br />

kısımdan eksik dokümanlar istenir. Genel olarak gözle<br />

kontrol yapılır. Tüm ölçüm sistemlerinin<br />

kalibrasyonları tamamsa, teknisyenler motora çeşitli<br />

aksesuarlar takarak motorun veri toplama sistemi<br />

(DAS) ile bağlantıya hazır konuma getirirler. Motor<br />

üzerine takılan aksesuarlar ve kablolar motor yapısını<br />

ve motorun işlevselliğini etkilememelidir. Bu hazırlık<br />

işlemleri tamamlandıktan sonra motor test odasına<br />

alınır.<br />

titreşim, tepki kuvveti ve yakıt tüketimidir. Bu<br />

parametre değerleri referans değerlerle<br />

karşılaştırılarak motorun değerlendirmesi yapılır[1].<br />

Test süresince ölçülen bazı basınç parametreleri<br />

şunlardır:<br />

• Yakıt giriş basıncı<br />

• Yağlama sistemi basıncı<br />

• Starter hava basıncı<br />

• Su basıncı<br />

• Ana yakıt pompa basıncı<br />

• Art yanma pompa basıncı<br />

• Çevre hava basıncı<br />

• Türbin basıncı veya motor basınç oranı<br />

• Türbin soğutma havası basıncı<br />

• Yakıt püskürtme nozullarındaki basınç<br />

Test süresince ölçülen bazı sıcaklık parametreleri<br />

şunlardır:<br />

• Çevre hava sıcaklığı<br />

• Egzoz gaz sıcaklığı ( EGT )<br />

• Yakıt giriş sıcaklığı<br />

• Yağ giriş sıcaklığı<br />

• Dönüş yağ sıcaklığı<br />

• Kompresör giriş sıcaklığı<br />

• Starter hava sıcaklığı<br />

• Motordan süzülen yağın haznedeki sıcaklık<br />

değeri<br />

Test süresince ölçülen bazı titreşim parametreleri<br />

şunlardır:<br />

• Kompresör yüzeylerindeki titreşim<br />

• Türbin yüzeylerindeki titreşim<br />

Ayrıca test süresince değişik motor devirlerinde<br />

ölçülen tepki değerleri ve yakıt tüketimi parametreleri<br />

önemli test parametreleridir<br />

Şekil 3. Motor hazırlama odası<br />

Test odasında tepki standı ve motor adaptörü birbiri<br />

ile kilitlenir. Motor kontrol odasından kumanda<br />

edilerek çalıştırılır ve test işlemi başlatılır. Motor test<br />

süresince kapalı devre kamera sistemi (CCTV) ile<br />

görsel olarak izlenir. Bilgisayar sistemi tüm motor<br />

parametrelerini referans parametreler ile karşılaştırır<br />

ve görüntüler. Çıkan veriler referans limitlerin dışında<br />

ise motor veya ilgili kompanentler bakıma<br />

gönderilir[1].<br />

Motor Test Parametreleri<br />

Test edilen motordan test süresince beş ana parametre<br />

değerleri toplanır. Bu değerler; sıcaklık, basınç,<br />

VI. KONTROL ve GÖSTERGE SİSTEMİ<br />

Test odasının ve motorun kontrolü, monitörde test<br />

parametrelerinin gösterilebilmesi için gerekli tüm<br />

ekipman ve cihazlara sahip olan sisteme kontrol ve<br />

gösterge sistemi denir. Sistem kurulurken yüksek<br />

doğruluk, yeniliğe geçişte esneklik ve güvenilirlik<br />

kriterleri göz önünde bulundurulmuştur.<br />

VII. VERİ TOPLAMA SİSTEMİ (DATA<br />

ACQUISITION SYSTEM)<br />

Veri toplama sistemi test sonuçlarını deniz seviyesi ve<br />

standart gün koşullarına göre düzenleyen, test<br />

sonuçlarını referans değerler ile karşılaştıran ve testin<br />

doğruluk hassasiyetini arttıran sistem bütünüdür.<br />

VIII. SONUÇ<br />

Bremzeler sayesinde motoru sıfır hata ile çalışır<br />

durumda görmek ve uçağa bu şekilde gönderebilmek<br />

mümkündür. Böylece; kısmen veya tamamen<br />

303

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

revizyona uğramış bir uçak motoru ya da yeni<br />

üretilmiş bir uçak motoru, uçuşa verilmeden önce test<br />

edilmesi ile karşılaşılabilecek pek çok sorun<br />

engellenmiş olur.<br />

Bremzelerin bakım maliyetlerinin düşürülmesine<br />

büyük katkıları olmaktadır. Revizyon sonu test edilen<br />

motor sorunsuz olarak uçağa gönderilerek, motorun<br />

uçağa monte edilmesinden sonra herhangi bir motor<br />

arızası ile karşılaşılma riski minimum düzeye<br />

indirilmiş olur.<br />

Böylelikle uçağa monte edilmiş motorun herhangi bir<br />

arıza nedeni ile tekrar uçaktan sökülmesine gerek<br />

kalmamış olur. Ayrıca geliştirme testleri<br />

(development test) motor üreticilerine büyük<br />

kolaylıklar ve ekonomik faydalar sağlamaktadır.<br />

Yapılan geliştirme testleri sayesinde motorun teorik<br />

olarak hesaplanan performans değerlerinin<br />

uygulamadaki performans değerleri ile<br />

karşılaştırılması sağlanmış olur. Test uçuşlarından<br />

önce yapılan iyileştirmeler ile de ekonomik kazançlar<br />

sağlanır.<br />

Bremzeler ile ekonomik kazançların yanında<br />

havacılıkta çok önemli olan; uçuş emniyeti ve<br />

zamandan kazanç sağlanmış olur. Tüm bu kazanımlar<br />

düşünüldüğünde bremzelerin havacılıktaki önemi daha<br />

iyi anlaşılmış olur.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] TEI Test Cell Müdürü Müh. Mete Uysal ile<br />

yapılan söyleşiden.<br />

[2] Agard – Ls 132 D.M. Rudnitski " Performance<br />

Devivation of Turbojets and Turbofans From Test in<br />

Sea Level Test Cell " 1984.<br />

[3] TEI Turbojet Test Cell Şartnamesi.<br />

[4] ASE Operators and Maintenance Technical<br />

Manual.<br />

304

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

HELİKOPTER TİTREŞİMLERİNİN LOKAL DİNAMİK MODELLEME YÖNTEMİ İLE ANALİZİ<br />

O.Hilmi KOÇAL 1 Hüseyin TAŞÇI 2<br />

e-posta: kocal@uludag.edu.tr e-posta: hustasci@mynet.com<br />

1<br />

Uludağ <strong>Üniversitesi</strong>, Mühendislik Mimarlık Fakültesi Elektronik Müh. Bölümü, 16100,Görükle, Bursa<br />

2 Kara <strong>Havacılık</strong> <strong>Okulu</strong>, Teknik Konular Kurulu. 06377, Güvercinlik, Ankara<br />

ÖZET<br />

Helikopterlerin gövde ve motor titreşimlerinin analizi<br />

ve takip edilmesi, pahalı ve riskli olan bu hava<br />

araçlarının uçuş emniyetinin sağlanabilmesinde<br />

önemli bir yer tutmaktadır. Uygun ve zamanında<br />

yapılan titreşim analizleri, helikopter üzerinde<br />

oluşabilecek bir çok arızanın önceden tespit edilmesi<br />

ve önlenmesini sağlayabilir. Bu çalışmada, Helikopter<br />

motor ve gövde titreşimlerinin lokal dinamik<br />

modelleme (LDM) yöntemi kullanılarak analiz<br />

edilmesi ve elde edilen sonuçlarının sistemin sıhhat<br />

takibinde kullanılmasının esasları sunulmuştur.<br />

Titreşim verileri gerçek helikopter (UH1-H)<br />

uçuşlarından elde edilmiştir. Çalışmada, Lokal<br />

Dinamik Modelleme Yöntemi algoritması kullanılarak<br />

hazırlanan MATLAB yazılımının, takip edilen<br />

sistemdeki arızayı başarı ile belirlediği gösterilmiştir.<br />

I. GİRİŞ<br />

Günümüzde titreşim, makine ve cihazların kullanım<br />

sürelerini olumsuz etkileyen önemli bir faktör<br />

olmuştur. Özellikle makineleşme süreci ile birlikte<br />

kullanılan cihazların oluşturduğu sarsıntılar, buna<br />

maruz kalan insan üzerindeki mekanik etki ve sebep<br />

oldukları gürültü ile hem insan hem de kullanılan<br />

cihazın sağlığını olumsuz etkilemektedir. Makinelerin<br />

oluşturduğu sarsıntılara maruz kalan insanlarda<br />

değişik sağlık problemleri ortaya çıkmaktadır. <strong>Yüksek</strong><br />

titreşim seviyelerinin, makineler üzeride de olumsuz<br />

etkileri vardır. Makinelerin sağlıklarını bozar,<br />

kullanım ömürlerini ve emniyetini azaltır.<br />

II. TİTREŞİM<br />

Makineler nadir olarak herhangi bir işaret ver-meden<br />

bozulur. Aslında arıza işaretleri makine veya ilgili<br />

sistem kullanılamaz hale gelmeden uzunca bir süre<br />

önce artarak mevcudiyetini gösterir. Bu işaretler, yağ<br />

analizleri, titreşim analizleri vb. metotlarla tespit<br />

edilerek makineler arıza yapmadan önlem alınabilir.<br />

Şekil.1’de bir makinenin imalatından itibaren kullanım<br />

süresinin sonuna kadar geçen sürede ölçülen<br />

titreşim değerleri gösterilmektedir[1]. Planlanan bir<br />

sürenin öncesinde tamir görmesi için makinenin müsaade<br />

edilen titreşim düzeyi tecrübe ile belirlenebilir.<br />

Titreşim Düzeyi<br />

Yeni<br />

Makine<br />

Normal<br />

Çalışma<br />

Periyodu<br />

Planlı<br />

Bakım<br />

Bakım<br />

Gerekli<br />

Arıza<br />

Bakım<br />

Zaman<br />

Şekil. 1 Tipik bir makinenin zamana göre titreşim<br />

seviyesinin değişimi<br />

Her bir makinenin kendisine has tipik bir titreşim<br />

düzeyi ve frekans spektrumu vardır. Makinenin<br />

normal çalışma konumundaki frekans spektrumu, o<br />

makine için bir referans “’özellik” olarak kullanılabilir.<br />

Makinenin daha sonra yapılacak olan analizleri,<br />

mevcut referans özellikler ile mukayese edilebilir.<br />

Böylelikle arızaların seviyesi ve hangi kaynaktan<br />

olduğu belirlenmiş olur. Bu çalışmada sistemin normal<br />

olduğu zamanlarda bu özellik vektörlerini çıkarmak<br />

için frekans spektrumu yerine, zaman bölgesinde<br />

‘Kendinden Örgütlemeli Haritalar ile Lokal Dinamik<br />

Modelleme’ (LDM) [2] yöntemi kullanılacaktır.<br />

Titreşim veri alma işlemlerinde, Chadwick-<br />

Helmut firması yapımı “8500-C Vibrex Analyze”<br />

cihazının 7310 parça numaralı ön yükselteçli hız<br />

ölçme dönüştürücü elemanı “velocimeter”ler kullanılmıştır.<br />

Dönüştürücü çıkışındaki 13.4 [mV] RMS değer<br />

1.0 [IPS]’e (Inch Per Second) titreşim değerine<br />

karşılık gelmektedir [3].<br />

III. LOKAL DİNAMİK MODELLEME<br />

Lokal dinamik modelleme yönteminde, yeniden inşa<br />

uzayı lokal bölgelere ayrılmıştır. Zaman serisi<br />

üzerindeki birbirine benzer bölgeler yeniden inşa<br />

uzayındaki komşu olan noktalar (hücreler) olarak<br />

yerleşirler. Zaman serisi üzerinde birbirlerine benzer<br />

bölgeler ne kadar çoksa yeniden inşa uzayındaki lokal<br />

komşuluk bölgelerinin üye sayısı da o kadar fazla<br />

olacaktır. Zaman serisinin tamamı yeniden inşa<br />

uzayında yerleştirildikten sonra, Lokal Komşuluk<br />

bölgeleri zaman serisinin ortak özelliklerinin<br />

toplandığı kümeler haline gelecektir. Şekil 2’de<br />

görüldüğü gibi zaman serilerinde oldukça uzak<br />

305

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

bölgelerde yer alan benzer bölgeler yeniden inşa<br />

uzayında birbirlerine yakın noktalar alabilmektedirler.<br />

Şekil 2 Yeniden inşa uzayındaki lokal komşuluk ile<br />

zaman serisi benzer bölgelerinin ilişkisi<br />

Buradaki zorluk yeniden inşa uzayındaki yörüngenin<br />

(lokal komşuluk bölgelerinin) kümelere ayrılmasıdır<br />

(merkez noktaların bulunması ve yarıçaplarının<br />

belirlenmesi). Genelde düzgün dağılım<br />

kümelenmelerinden faydalanılmaktadır [4]. Bununla<br />

birlikte deneysel olarakta tespit edilebilir.<br />

Bu çalışmada helikopter titreşimlerinin analizinde<br />

Jose C. Principe ve arkadaşlarının 1998 yılında<br />

yayımlanan “Local Dynamic Modeling with Self-<br />

Organizing Maps and Applications to Nonlinear<br />

System Identification and Control” [2] (Bu çalışmada<br />

bahsedilen yöntem makaledeki teoreme dayanmış ve<br />

“LDM” diye kısaltılmıştır) adlı makalelerinde<br />

geliştirdikleri yöntem kullanılmıştır. Bu yöntem,<br />

yukarıda anlatılan lokal dinamik modelleme<br />

yöntemine ek olarak Kohonen’in geliştirdiği Self<br />

Organizing Maps (SOM) [5] (Kendinden örgütlemeli<br />

haritalar) metodunuda içerir. Bu yöntemde, yeniden<br />

inşa uzayında tahmini başlangıç noktaları seçilir.<br />

Özelikleri çıkarılmak istenen zaman dizisi, zaman<br />

boyutunda kesintiye uğratılmış ve birbiri üzerine<br />

bindirilmiş vektörler dizisi şekline çevrilir. Örneğin,<br />

elde edilecek vektörü on elemanlı seçersek;<br />

V n<br />

= x( n : n + 9)<br />

(1)<br />

Eşitlik (1)’i uygulayarak zaman serisindeki dizinin<br />

eleman sayısının 10 eksiği kadar vektör dizisi elde<br />

ederiz. Burada x ( n)<br />

zaman serisini V<br />

n<br />

vektör<br />

dizisini temsil etmektedir. Yukarındaki eşitliği açarsak<br />

elde edeceğimiz vektörler aşağıda gösterilmiştir<br />

V<br />

1<br />

= x( 1:10) V2<br />

= x( 2:11) V3<br />

= x( 3:12) V4<br />

= x( 4:13) ...<br />

Elde edilen bu vektör dizisi, ilk vektörden başlamak<br />

üzere seçilen başlangıç vektörleri ile karşılaştırılır.<br />

Kendine en yakın başlangıç vektörünü, kendine<br />

yaklaştırır. Böylelikle başlangıç vektörünün yeri<br />

değişmiş olur. İkinci vektörde de aynı işlem tekrar<br />

edilir. Yöntemin matematiksel ifadesi eşitlik (2)’dedir.<br />

⎧ wi<br />

( n) + η ( V( n) −wi<br />

( n)<br />

) i = i<br />

wi<br />

( n+<br />

1)<br />

= ⎨<br />

⎩wi<br />

( n)<br />

diger<br />

0<br />

( 2)<br />

Başlangıç vektörlerinin yaklaşma katsayısı η dir ve<br />

1 olarak alınabilir. k başlangıç vektörüne bağlanma<br />

k<br />

sayısıdır. Bağlanma sayısı arttıkça η değeri düşeceği<br />

için başlangıç vektörlerinin sonraki vektörlere<br />

yaklaşma oranı azalır. Buda sistemin kararlılığını<br />

sağlar. Burada w i<br />

( n)<br />

Başlangıç vektörlerini (yeniden<br />

inşa uzayındaki başlangıç lokal komşuluk serilerini),<br />

V ( n)<br />

zaman serisinden yukarıdaki yöntem ile elde<br />

edilen vektörü, n zaman serisinden elde edilen<br />

0<br />

vektörün ve özellik vektörünün indisini, i = i<br />

bağlanılan başlangıç vektörünün indisini ifade eder.<br />

Eşitlik 2’de görüldüğü üzere; i indisli başlangıç<br />

vektörüne, zaman serisinden elde ettiğimiz vektör<br />

bağlanacaksa iki vektör arasındaki fark alınıp<br />

V n − w n yakınsama katsayısı η ile çarpılıp<br />

( ( )<br />

i( ))<br />

başlangıç vektörün w i<br />

( n)<br />

adımdaki w ( 1)<br />

’e eklenip bir sonraki<br />

i<br />

n + başlangıç vektörünün değeri<br />

tespit edilir. Örnek olarak başlangıç vektör sayısını<br />

sekiz adet alırsak V ( n)<br />

vektörümüz sadece<br />

kendisine Öklid mesafesi olarak en yakın olan<br />

başlangıç vektörüne bağlanacağı için diğer yedi adet<br />

başlangıç vektörü bir sonraki basamağa bir önceki<br />

durumları ile devam etmektedirler. Bu çalışmada,<br />

LDM yöntemi bir vektör nicemleme algoritması<br />

olarak kullanılmıştır. Zaman boyutunda çok uzun olan<br />

titreşim sinyalleri alınmış, birbiri üzerine bindirmeli<br />

olacak şekilde küçük parçalara bölünmüş, elde edilen<br />

vektör dizisi LDM yöntemi ile nicemlenerek uzun<br />

zaman serisinin özelliklerini en az hata ile taşıyan<br />

Özellik Vektörleri elde edilmiştir. Elde edilen özellik<br />

vektörleri de analizi yapılacak titreşim sinyallerinin<br />

kontrol edilmesinde kullanılmıştır. LDM yöntemi ile<br />

titreşim analizinde işlem akışı şöyledir. Öncelikle<br />

helikopterden titreşim değerlerinin limit içinde olduğu<br />

zamandaki sinyallerinin alınması gerekmektedir.<br />

Alınan bu zaman dizisindeki sinyaller vektör serilerine<br />

çevrilir. Bu vektörlerden LDM algoritması<br />

kullanılarak özellik vektörleri elde edilir. Elde edilen<br />

özellik vektörleri de analizi yapılacak titreşim<br />

sinyallerini ile karşılaştırılarak sistemin kontrol<br />

edilmesinde kullanılır.<br />

IV. HELİKOPTER TİTREŞİMLERİNİN LOKAL<br />

DİNAMİK MODELLEME YÖNTEMİ İLE<br />

İNCELENMESİ.<br />

LDM ile titreşim analizi için hava aracı olarak<br />

Amerikan Bell firması yapımı tek motorlu UH1-H<br />

helikopterleri kullanılmıştır. Helikoptere teknik el<br />

kitapları gereği her 150 uçuş saatinde kapsamlı bir<br />

306

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

bakım yapılır ve titreşim değerleri ölçülür [6]. UH1-H<br />

helikopteri ana rotor sistemi temel olarak iki eksende<br />

titreşim oluşturur. Bunlar dikey ve yatay sarsıntılardır.<br />

Yöntemin temel uygulaması gereği helikopterin yatay<br />

ve dikey sarsıntıları limit içinde iken ( 0.2 [IPS]<br />

altında [7] ) helikopter ile değişik uçuş şartlarında 20<br />

dakika uçuş yapılarak titreşim sinyalleri bilgisayara<br />

kayıt edilmiştir. Sinyaller bilgisayara kayıt edilirken<br />

örnekleme frekansının seçiminde, ilgili sistemlerin<br />

dönü hızları dikkate alınarak en yüksek titreşim<br />

bileşeninin dört katı bir frekans seçilmiştir. Örnekleme<br />

frekansları ana rotor için 50 [Hz], kuyruk rotoru için<br />

200 [Hz], motor içinde 11 [KHz] dir. Titreşim<br />

işaretlerini örneklerken girişi kaiser (β=7) window<br />

fonksiyonu ile filtrelemek, istenmeyen frekanslarda<br />

yaklaşık -60 [dB]’lik bir bastırma sağlamıştır.<br />

Helikopterin sistem titreşimlerinin limit dahinde<br />

olduğu 8500-C Vibrex analiz cihazı ile teyit edilmiştir.<br />

Daha sonra ilgili sistemlerden helikopterin özellik<br />

vektörlerini çıkarmak için değişik uçuş şartlarında<br />

uçularak titreşim verileri toplanmıştır. Elde edilen bu<br />

sinyallerin LDM yöntemi ile nicemlenerek ilgili<br />

sisteminin titreşim özellik vektörleri elde edilmiştir.<br />

Elde edilen özellik vektörleri kullanılarak, aynı<br />

helikopterden daha sonraki bir zamanda alınan<br />

titreşim sinyallerinin incelemesi yapılmıştır. İnceleme<br />

sonucunda, sonradan alınan titreşim sinyalleri, özellik<br />

vektörlerine büyük bir benzerlik göstererek en az hata<br />

ile bağlanmışlardır. Bu sonuç incelenen ana rotor<br />

sistemi titreşim değerlerinin normal olduğunu<br />

göstermiştir. Uygulanan yöntemin Helikopterdeki<br />

artan ana rotor titreşim seviyesini (muhtemel arızalı)<br />

tespit edebilmesi için ana rotorun yatay ve dikey<br />

balansı bilerek bozularak titreşim değerleri limit<br />

değerlerin üç katına (0.6[IPS]) çıkarılmıştır. Limit<br />

değerlerin üç katı olduğu durumda alınan titreşim<br />

sinyallerinin özellik vektörlerine bağlanma (Benzeme)<br />

oranı ortalama % 36 olarak gerçekleşmiştir. İlerleyen<br />

denemelerde titreşim değerleri limit değerin beş katına<br />

kadar artırılarak 1.0 [IPS]’e çıkarılmıştır. Helikopterin<br />

ana rotor sistemi bu titreşim seviyesinde iken alınan<br />

sinyallerin özellik vektörlerine bağlanma oranı<br />

%13’lere kadar düşmüştür. Elde edilen bu veriler<br />

ışığında limitinin iki katı bir titreşim değerinde<br />

sistemin mürettebatı ikaz etmesi için gerekli olan eşik<br />

değeri olarak, sistemden alınan işaretlerin özellik<br />

vektörlerine bağlanma oranının 10 saniye süresince<br />

%50’nin altına düşmesi esas alınmıştır. Ana rotor<br />

dikey titreşim sinyalinin iki saniyelik bölümü Şekil<br />

3’de gösterilmiştir.<br />

Şekil. 3 UH1-H Helikopterinin 2 saniyelik limit dahili<br />

ana rotor dikey titreşim sinyalleri.<br />

Şekil 3’de dalga formunun daha iyi görülebilmesi için<br />

iki saniyelik bölümü verilen titreşim sinyali toplam<br />

20 dakikalık bir uzunluğa sahiptir. Sinyal 50 [Hz] de<br />

örneklenmiştir. Bu durumda zaman serisindeki<br />

titreşim sinyalinin toplam eleman sayısı 120.000’dir.<br />

Yukarıda anlatılan yöntem ile zamanda kesintiye<br />

uğratılmış ve birbiri üzerine bindirilmiş 20 elemanlı<br />

vektörlere bölündüğünde LDM yöntemi ile<br />

nicelenecek vektör sayısı 119.980 adet olacaktır.<br />

(Vektör boyutunun seçilmesindeki en önemli etken,<br />

incelenen titreşim sinyalinin temel frekanstaki titreşim<br />

işaretinin bir periyodunun mümkün olduğu kadar bir<br />

bütün olarak seçilen vektör dizilerinde temsil<br />

edilebilmesidir. Değişik vektör boyutlarında yapılan<br />

çalışmaların sonucunda; 20 elamanlı vektör dizilerinin<br />

ana rotordaki dikey titreşim sinyallerinin özelliklerini<br />

çıkarmada optimum bir sonuç verdiği gözlenmiştir.)<br />

Üretilen bu vektör dizisinin, 150 adet başlangıç<br />

vektör sayısı ile LDM yöntemi kullanılarak<br />

nicelenmesi sonucunda 81 adet özellik vektörü elde<br />

edilmiştir. 81 Adet özellik vektöründen bir tanesi<br />

Şekil 4’de gösterilmiştir. Orijinal sinyalde titreşim<br />

seviyesini gösteren dikey eksen, vektör gösteriminde<br />

de titreşim seviyesini göstermektedir. Yatay eksen<br />

vektörün elemanlarını (N) ifade etmektedir.<br />

[IPS]<br />

0.3<br />

0.2<br />

0.1<br />

0<br />

-0.1<br />

-0.2<br />

-0.3<br />

-0.4<br />

-0.5<br />

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20<br />

N<br />

.<br />

Şekil. 4 Ana rotor dikey titreşimi özellik vektörü<br />

307

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Helikopterin dikey titreşim seviyesini kontrol etmek<br />

maksadıyla başka bir uçuşta sinyaller bilgisayara<br />

kaydedilmiştir. Alına bu sinyaller daha önce anlatılan<br />

metot ile titreşim vektörlerine çevrilmiştir. Titreşim<br />

vektörlerinin özellik vektörleri ile karşılaştırılması<br />

sonucunda her bir titreşim vektörü en az hata ile bir<br />

özellik vektörüne bağlanmıştır. Hatanın matematiksel<br />

tanımı Eşitlik 3’de verilmiştir. Burada Hata n’nci<br />

titreşim vektörünü temsil eden v (n)<br />

ile en az hata ile<br />

bağlanılan i indisli özelik vektörü wi<br />

arasındaki L<br />

2<br />

normudur.<br />

E = v( n)<br />

− w i<br />

(3)<br />

Titreşim vektörleri ile özellik vektörleri arasındaki bu<br />

hata değerleri, titreşim durumu incelenen sistemin<br />

sağlamlığı hakkında bir fikir oluşturabilecek bilgiyi<br />

içermektedir. Hataların belirli bir eşik seviyesi<br />

üzerinde kalan bölümü özellik vektörlerine<br />

bağlanmadı kabul edilirse, belirli bir süredeki<br />

bağlanan vektör sayısının yüzdesi Bağlanma Oranı ile<br />

tanımlanabilir. Bu Bağlanma Oranıda sistemin sıhhat<br />

durumunun birebir göstergesi olarak kabul edilebilir.<br />

Mevcut veriler ışığında helikopterden bir dakikalık<br />

uçuş sonunda alınan titreşim vektörleri özellik<br />

vektörleri ile karşılaştırıldığında elde edilen hata<br />

grafiği Şekil 5’te sunulmuştur. Burada dikey eksen<br />

Eşitlik 3’de tanımı yapılan hata, yatay eksen ise<br />

kontrol edilen titreşim vektör sayısı (N)’i<br />

göstermektedir. 50 [Hz] örnekleme frekansında bir<br />

dakika sürede 3.000 adet vektör elde edilir. Bu<br />

çalışmada bağlanma eşik değeri (en fazla kabul<br />

edilebilir hata seviyesi) olarak 0.7 seçilmiştir. Bu<br />

seviye grafik üzerinde kırmızı çizgi ile belirtilmiştir.<br />

Çizginin üzerinde kalan vektörler bağlanmadı olarak<br />

kabul edilmişlerdir. Titreşim seviyesi limitler içinde<br />

olan helikopterden alınan sinyaller analiz edildiğinde<br />

Bağlanma Oranı %95 olarak hesaplanmıştır.<br />

HATA<br />

1.5<br />

1.4<br />

1.3<br />

1.2<br />

1.1<br />

1<br />

0.9<br />

0.8<br />

0.7<br />

0.6<br />

0.5<br />

0.4<br />

0.3<br />

0.2<br />

0.1<br />

0<br />

0 500 1000 1500 2000 2500 3000<br />

VEKTÖR (N)<br />

Şekil. 5 Sağlam Helikopterin dikey titreşim analizi<br />

sonucu tespit edilen hata grafiği<br />

Çalışmanın ilerleyen bölümlerinde helikopter ana<br />

rotor ayarları değiştirilerek limitin üç katı seviyede bir<br />

titreşim yaratılmıştır. Kaydedilen titreşim sinyalleri<br />

helikopterin sağlam olduğu durumda çıkarılan özellik<br />

vektörleri ile karşılaştırılarak analiz yapıldığında,<br />

Bağlanma Oranının %36’lara düştüğü tespit edilmiştir.<br />

Elde edilen Bağlanma Oranı %50’nin altına indiği<br />

için ilgili sistemi arızalı olarak tanımlayabiliriz. Bu<br />

bağlanma seviyelerinde titreşim değerinin<br />

büyüklüğünden dolayı mürettebatında ikaz<br />

edilmesinin uçuş emniyeti açısından uygun olacağı<br />

değerlendirilmektedir. Şekil 6’da limit değerin üç katı<br />

bir orana (0.6 [IPS] ) sahip ana rotor dikey titreşiminin<br />

hata grafiği görülmektedir. Eksenler ve büyüklükler<br />

Şekil 5’te sunulduğu gibidir.<br />

HATA<br />

1.1<br />

1<br />

0.9<br />

0.8<br />

0.7<br />

0.6<br />

0.5<br />

0.4<br />

0.3<br />

0 500 1000 1500 2000 2500 3000<br />

VEKTÖR (N)<br />

Şekil. 6 0.6 [IPS] titreşim seviyesindeki helikopterin<br />

dikey titreşim analizi sonucu tespit edilen hata grafiği.<br />

Bir sonraki aşamada dikey titreşim değerleri biraz<br />

daha artırılarak seviyesi 1.0 [IPS]’e çıkarılmıştır.<br />

Bunun sonucunda alınan titreşim vektörlerinin sağlam<br />

helikopterden çıkarılan özellik vektörlerine Bağlanma<br />

Oranı %13’lere düşmüştür. Bu düşük Bağlanma Oranı<br />

arızanın giderek arttığını ve LDM yöntemi<br />

kullanılarak yapılan analiz yönteminin kullanışlı<br />

olabileceğini ispatlamaktadır. Şekil 7’de titreşim<br />

vektörlerinin hata grafiği görülmektedir. Eksenler ve<br />

büyüklükler Şekil 5’te sunulduğu gibidir.<br />

HATA<br />

1.3<br />

1.2<br />

1.1<br />

1<br />

0.9<br />

0.8<br />

0.7<br />

0.6<br />

0.5<br />

0 500 1000 1500 2000 2500 3000<br />

VEKTÖR<br />

Şekil.7 1.0 [IPS] titreşim seviyesindeki helikopterin<br />

dikey titreşim analizi sonucu tespit edilen hata grafiği.<br />

308

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Aynı işlemler ana rotor yatay ve kuyruk rotor<br />

titreşimleri içinde yapılmış ve doğruluğu teyit<br />

edilmiştir. Sadece, türbinli motor titreşimlerinin<br />

kontrol edilmesinde metodun hatalı motoru tespit<br />

ettiğini deneyebilmek için motorun titreşim değerleri<br />

değiştirilememiştir. Bu sebeple özellik vektörleri<br />

çıkarılıp sağlam motorlar üzerinde denenmiştir. Eşik<br />

değeri de rotor sisteminden elde edilen tecrübeler<br />

ışığında tahmini olarak belirlenmiştir.<br />

V. SONUÇ<br />

Tespit edilip önlenemeyen aşırı bir titreşim, ilgili<br />

sistemin ve tüm hava aracının mürettebatı ve yolcuları<br />

ile birlikte kaybına sebep verir. Özellikle<br />

helikopterlerde hareketli ve dönen parçaların çokluğu<br />

ve karmaşıklığı, titreşimin analizini ve önlenmesini,<br />

hava aracının emniyetli bir uçuş gerçekleştirmesi için<br />

daha önemli kılmaktadır. Bunun sonucunda basit,<br />

güvenilir, hızlı ve en önemlisi sürekli yapılan bir<br />

titreşim analizi helikopterdeki bir çok problemin daha<br />

oluşmadan tespit edilmesini ve önlenmesini<br />

sağlayabilir. Frekans bölgesinde yapılan titreşim<br />

analizleri, karmaşık matematiksel işlemler<br />

gerektirmekte ve genellikle sadece ilgilenilen dönü<br />

frekansındaki bileşen ile işlem yapılmaktadır. Buna<br />

karşılık LDM yöntemi ile zaman bölgesinde yapılan<br />

titreşim analizi, daha basit ve titreşime sebep olan<br />

bütün bileşenleri de incelediği için helikopter<br />

sistemlerinin titreşim sıhhat takibinde kullanışlı ve<br />

ucuz maliyetli bir çözüm olarak değerlendirilmektedir.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] BİLGİÇ, E., E.SADIKHOV. 1994. Gürültü ve<br />

Titreşim. U, M. Enstitüsü. Gebze, KOCAELİ. s.6.52<br />

[2] J.C.Principe, L.Wang, M.Motter, "Local Dynamic<br />

Modelling with Self-Organizing Maps and<br />

Applications to Nonlinear System Identification and<br />

Control", Pro. IEEE, Vol.86,No.11,November, 1998.<br />

[3] Teknik El Kitabı 10902-2 Chadwick-Helmut<br />

8500-C+ Vibrex Analyze USA p.34 January-1993<br />

[4] H.D.Abarbanel, R.Brown,L.S.Tsimring, "The<br />

Analysis of O. Chaotic Data in Physical Systems",<br />

Rev. Mod. Phys., Vol.65., No.4 pp.1331, 1993.<br />

[5] Kohonen, T., “The self-organizing map,”<br />

Proceedings of the IEEE, Vol. 78, No. 9, 1990.<br />

[6] UH1-H Helikopter Teknik Manuel TM 55-1520-<br />

210-PM ve Kara Kuvvtetleri FORM-UH1-103C<br />

[7] UH1-H Helikopteri Teknik El Kitabı TM 55-<br />

1520-23-1 Bölüm 5<br />

309

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

SERVOPNÖMATİK POZİSYONLAMA SİSTEMİ VE BİR UYGULAMA<br />

Mustafa SOYLAK<br />

soylakm@erciyes.edu.tr<br />

<strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> YO., <strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong>, Kayseri, TÜRKİYE<br />

Tel-Fax: 0 352 4375744<br />

ÖZET<br />

Servopnömatik sistemler sınırlı sayıda çalışma<br />

yapılmış konulardan birisidir. Bu makalede oransal<br />

valfler kullanılarak nümerik kontrollü kontrol<br />

mekanizması ile servopnömatik pozisyonlama sistemi<br />

incelenmiş ve bir uygulama yapılmıştır. Bu<br />

uygulamada servopnömatik sistem komponentleri<br />

bazında incelenmiş ve temel parametreler<br />

tanımlanmıştır.<br />

II.SERVOPNÖMATİK SİSTEMLERİN GENEL<br />

YAPISI VE SİSTEM EKİPMANLARI<br />

I.GİRİŞ<br />

Servopnömatik sistemlerdeki temel amaç, pnömatik<br />

sislindirler kullanarak istenen pozisyona ulaşırken,<br />

zaman kaybının azaltılması ve konum hassasiyetinin<br />

maksimum düzeyde tutulmasıdır. Hidrolik sistemlerin<br />

yerine pnömatik bir servo sistemin tercih edilmesi<br />

belirli gereksinimlere bağlıdır. Bunların en başında ve<br />

en önemlisi, pnömatik servo sistemlerin hidrolik<br />

sistemlerde elde edilemeyecek hızlarda çalışma<br />

imkanı vermesidir. Bununla birlikte düşük kuvvet<br />

gereksinimi olan uygulamalarda servopnömatik<br />

sistemlerin kullanılması daha avantajlıdır. Pnömatik<br />

sistemler; temiz çalışma koşulları, düşük maliyetleri,<br />

bakım işlemlerinin kolaylığı sebebi ile tercih<br />

edilmektedirler [2]. Endüstride kullanımı çok yaygın<br />

olmasına karşın pnömatik sistemler konusunda<br />

oldukça sınırlı sayıda çalışma yapılmıştır [1].<br />

Pnömatik sistemler; kompresörler, sensörler, valfler,<br />

kontrol elemanları ve değişik uygulamalar için<br />

geliştirilen pnömatik silindirlerden oluşmaktadırlar.<br />

Genel uygulamalarda açık/kapalı mantığı ile çalışan<br />

selenoid valfler kullanılmaktadır. Çok hassas konum<br />

ayarı istenen çalışmalarda ise oransal pnömatik sistem<br />

elemanları kullanılması ve servopnömatik<br />

uygulamaların geliştirilmesi gerekir. Valflerin<br />

kumandası için kullanılan kontrol kartları ve sistemde<br />

kullanılan pnömatik silindirlerin konumunun bilinmesi<br />

için gerekli lineer potansiyometre gibi konum<br />

belirleyici ekipmanlara ihtiyaç duyulur.<br />

Şekil1. Servopnömatik Sistem Ekipmanları ve<br />

Uygulama Şeması<br />

Servopnömatik uygulamalarda genel olarak şu<br />

ekipmanlar kullanılır;<br />

*Silindirler; Piston milli veya piston milsiz silindirler<br />

kullanılır, bu komponentlerin birçok çeşidi<br />

bulunmaktadır.<br />

*Konum algılayıcılar; Piston silindirinin konumunun<br />

tanımlı hale gelmesi için kullanılır. Bu komponentler<br />

dijital encoderlar veya analog sensörler kullanılmak<br />

sureti ile kullanılmaktadırlar.<br />

*Geri besleme ünitesi; Sistemlerde dijital encoderlar<br />

kullanılması durumunda, dijital olarak alınan<br />

değerlerin konum değerlerine çevrilmesi için<br />

kullanılır.<br />

*Limit switchleri; Pnömatik silindirler üzerine adapte<br />

edilmiş olan bu ekipmanlar sayesinde mevcut<br />

silindirlerin çalışma aralığı tanımlı hale getirilir.<br />

310

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

*Kontroll valfleri; Birçok çeşidi olan bu valfler sistem<br />

gereksinimleri ve ekonomik kriterler göz önünde<br />

tutulmak sureti ile seçilirler. Açık/kapalı çalışan<br />

valfler veya oransal kontrol valfler bu amaca yönelik<br />

olarak kullanılırlar.<br />

*Güç amplifikatörü; Valflerin hareketi için gerekli<br />

olan gücün temini ve düzenlenmesi için kullanılırlar.<br />

Bazı sistemlerde valfler kendi üzerlerinde bu sisteme<br />

sahiptirler.<br />

*Basınçlı hava; Genel kullanım amaçlı olarak 5-6 Bar<br />

basınca sahip olan, sistem güvenliği açısından 10 Bar<br />

basıncın üzerine çıkılması tavsiye edilmeyen bir<br />

basınçlı hava kaynağına ihtiyaç vardır. Bu amaç için<br />

merkezi bir kompresörden yararlanılabileceği gibi, her<br />

sistem kendi basınçlı hava kaynağına da sahip olabilir.<br />

*Elektriksel güç kaynağı; Sistemin ihtiyacı olan<br />

elektriksel gücün temini için kullanılır. Sistemde<br />

kullanılan valfler, sensörler ve diğer komponentler güç<br />

kaynağının özelliklerini de belirler.<br />

*Sistem kontrol ünitesi güç amplifikatörü; Sistemden<br />

gelen konum bilgilerinin değerlendirilmesi ve gerekli<br />

olan pozisyon, işlem gibi verilerin tanımlanması için<br />

kullanılır [1].<br />

III. UYGULAMA<br />

Servopnömatik sistem Devlet Planlama Teşkilatı<br />

(D.P.T) tarafından desteklenen ve <strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong><br />

<strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu bünyesinde bulunan<br />

“ İleri Teknoloji Mekatronik Ar-Ge Laboratuarı” ‘nda<br />

gerçekleştirilmiş bir uygulama üzerinde<br />

incelenecektir. Bu sistem, servopnömatik<br />

pozisyonlamanın kullanıldığı sistemlerin temel ilke ve<br />

uygulama alanlarının tanımlanması için hazırlanan bir<br />

prototip asithane ön hazırlık ünitesi uygulamasıdır.<br />

Sistem ilerleyen kısımlarda TRANSPORT1 (Şekil2.)<br />

ismi ile anılacaktır. Bu sistemin benzeri uygulamaların<br />

hava aracı üretim ve bakım-onarım çalışmalarında<br />

kullanımı da mümkündür. Hassas pnömatik<br />

konumlama yaptırılarak tanımlı pozisyonlarda, istenen<br />

süreler<br />

kadar durulması ve aynı hassasiyet içinde sistemin<br />

sürekli olarak çalışması hedeflenmektedir. Piston<br />

milsiz silindir ile lineer potansiyometre arasındaki<br />

bağlantı yapılan aparat ile gerçekleştirilmiştir. Bu<br />

sayede konum tespiti yapılmaktadır. Dikeyde hareket<br />

eden ve kızaklamalı pnömatik silindire monte edilmiş<br />

olan tutucu ile asithane de işlem görecek olan<br />

parçaların tutma ve taşıma işlemleri yapılmaktadır.<br />

P0, P1, P2, P3, P4 sistemde tanımlı pozisyon<br />

noktalarıdır. P1, P2 ve P3 pozisyonlarında, farklı<br />

kimyasal maddeler içinde malzeme bekletilmektedir<br />

ve bu bekleme süreleri T1, T2, T3 ile ifade<br />

edilmektedir. P4’ te ise işlemleri biten ürün sistemden<br />

uzaklaştırılmaktadır.Şekil3.‘te TRANSPORT1 sistemi<br />

iş akış planı gösterilmektedir. Burada farklı<br />

malzemelerin işlem basamakları farklı renklerle<br />

tanımlanmıştır.<br />

Şekil2. TRANSPORT1 Sistemi<br />

Şekil3. TRANSPORT1 Sisteminin İş Akış Planı<br />

Bu sistemde kullanılan sistem komponentleri şu<br />

şekildedir;<br />

• 5/3 Oransal Yön Kontrol Valfi:<br />

Şekil4. 5/3 Oransal Yön Kontrol Valfi<br />

Ana görünümü ve kesiti görülen oransal valf,<br />

pnömatik sistemlerin pozisyonlanmasında kullanılmak<br />

için uygun bir yapıya sahiptir. Oransal yön kontrol<br />

valfi, analog yapıya sahip elektrik sinyal girişini<br />

uygun başlangıç kesit alanında çıkış sinyaline<br />

dönüştürür. Yarım nominal voltaj değerinde, örneğin;<br />

5 Volt değerinde valf bu değeri pnömatik orta<br />

pozisyon olarak kabul eder. 5 Volt’ un altında ve<br />

üstünde olan voltajlarda valf çıkışlarından birinin<br />

yolunu uygulanan voltaj değerine göre belirli bir<br />

oranda açar. Valfin kontrol ağzının kapalı olmasından<br />

dolayı ufak sızıntılardan başka hava sızıntısı olmaz.<br />

0V ve 10 V değerlerinden bir tanesini valf son<br />

311

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

pozisyon olarak kabul eder. Bir dalma bobin armatürü<br />

sürücüsü direkt olarak pnömatik bobin üzerinde<br />

hareket eder. Valfin hareketi bir elektromekanik<br />

transduser gibidir. Entegre elektronik kontrolü valfbobin<br />

hareketi içindir. Kendine has dinamik ve statik<br />

olumlu özellikleri vardır. Bunlar;<br />

• Düşük histerisis ( %0,3’ ten daha azdır)<br />

• Düşük tesir süresi (5 ms.)<br />

• <strong>Yüksek</strong> frekans (max. 100Hz.), şeklinde<br />

sıralanabilir.<br />

Şekil7. Piston Milsiz Silindir ve Lineer<br />

Potansiyometre<br />

Şekil5. Oransal Valfin Debi-Voltaj Değişim<br />

Karakteristiği<br />

Piston milsiz silindirler (Şekil 7.) piston mili<br />

olmaksızın çalışma imkanı sağladıkları için çalışma<br />

alanı sıkıntısı duyulan yerlerde tercihe dilmektedirler.<br />

Aynı zamanda konum ölçümünde kullanılan lineer<br />

potansiyometrelerin montajı açısından da kolaylıklar<br />

sağlamaktadırlar.<br />

Sistemde kullanılan lineer potansiyometre, doğrudan<br />

uzunluk ve mesafe ölçümü işlemini yerine getirir.<br />

Mesafe ölçüm sistemi mutlak uzunlukları verir. Bu<br />

sistem silindirin yan yüzeyi boyunca bağlanmıştır. Bu<br />

sistemlerde aranılan özellikler; sarsıntı, sıcaklı<br />

değişimi ve elektriksel gürültülerden an az düzeyde<br />

etkilenmeleridir. Aynı amaca uygun olarak dijital<br />

mesafe ölçüm sistemi de kullanılabilmektedir [3].<br />

*Sistem kontrol ünitesi (SPC100) ve Program<br />

geliştirme yazılımı (PISA):<br />

Şekil6. Oransal Valf Genlik Oranı-Frekans<br />

Karakteristiği<br />

Sistemin teknik özellikleri ise şu şekildedir;<br />

Ortalama boru çapı<br />

Nominal basınç değeri<br />

Max. İşletme basıncı<br />

Giriş direnci<br />

Analog voltaj ayarı<br />

Pnömatik orta<br />

pozisyon nominal<br />

değeri<br />

Ortam sıcaklık değeri<br />

6 mm.<br />

6 Bar<br />

10 Bar<br />

70 kΩ<br />

0 ile +10 V DC<br />

+5 V DC<br />

5 °C – 40 °C ( yoğuşma<br />

olmaksızın)<br />

*Piston milsiz silindir ve analog ölçüm sistemi:<br />

Şekil8. SPC100 Ünitesi (FESTO<br />

SPC100 kumanda ünitesi (Şekil 8.), nümerik kontrol<br />

esasına göre çalışır. Nümerik kontrol (NC) tabanlı<br />

kumanda sistemi sayesinde oransal valfin tahrik<br />

edilmesi bir dizi kod vasıtası ile sağlanır, hareket<br />

pozisyonlarının, sistemin üzerinde taşıyacağı<br />

ağırlıkların, durma ve kalkma ivme değerlerinin,<br />

konumlar arası hareket hızlarının tanımlanması<br />

mümkündür. Ayrıca, birden fazla program yapabilme<br />

ve gerekli durumlarda farklı programların<br />

kullanılabilmesi imkanı sağlar ve birden fazla<br />

servopnömatik sistemin eş zamanlı çalışmasına imkan<br />

verir. Programlama kolaylığı açısından PISA programı<br />

tercih edilmiştir. Çok fazla uygulama içermeyen<br />

312

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

programlar cihaz üzerinden manual olarak ta<br />

gerçekleştirilebilmektedir.<br />

IV. SONUÇ<br />

Bu makalede servopnömatik pozisyonlama<br />

sistemlerinin temel yapıları ve bu yapılar üzerine bina<br />

edilen bir uygulama anlatılmıştır. Servopnömatik<br />

sistemlerin gerekliliği ve pnömatik sistemlerin servo<br />

uygulamalarda tercih edilme kriterleri açıklanmıştır.<br />

Hemen hemen birçok otomasyon uygulamasında<br />

karşımıza çıkmakta olan pnömatik uygulamalar, her<br />

geçen gün, her yeni araştırma ile yeni boyutlar<br />

kazanmaktadır. Bu çalışmaların sonucunda, hızlı ve<br />

temiz çalışma imkanı sağlayan pnömatik<br />

uygulamaların, en hassas çalışma sistemlerine sahip<br />

olan servo uygulamalarda kullanımı havacılık ve<br />

otomotiv sektörleri başta olmak üzere tüm sektörlerde<br />

yaygınlaşacaktır.<br />

Referanslar<br />

1. J. Pu, P.R. Moore, C. B. Wong, Smart Components-<br />

Based Servo Pneumatic Actuation Systems,<br />

Microprocessors and Microsystems,<br />

24(2000), 113-119<br />

2. J. Wang, J. Pu, P. Moore, A practical Control<br />

Strategy For Servo-Pneumatic Actuation<br />

Systems, Control Engineering Practice,<br />

7(1999), 1483-1488<br />

3. Festo Katalog (2000), http://festo.com<br />

313

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

UÇAK BAKIMINDA YAYGIN OLARAK KULLANILAN HASARSIZ<br />

KONTROL YÖNTEMLERİ<br />

Haşim KAFALI 1 Akile TANATMIŞ 1<br />

e-posta:hkafali@anadolu.edu.tr e-posta: atanatmi@anadolu.edu.tr<br />

1<br />

Anadolu <strong>Üniversitesi</strong>, <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Y.O, Uçak Gövde Motor Bakım Bölümü, 26470, Eskişehir<br />

ÖZET<br />

Bir uçağa hizmet ömrü boyunca uygulanan bakımlar,<br />

programlı ve programsız bakımlar olarak iki temel<br />

gruba ayrılırlar. Belirli bir hizmet sürecini<br />

tamamlayan bir uçağa, üretici firma tarafından bakım<br />

el kitaplarında belirlenen bakım prosedürlerinin<br />

uygulanması, programlı bakımlar ile<br />

gerçekleştirilmektedir. Bunlar işletmelerin önceden<br />

yaptıkları plan ve programlar çerçevesinde<br />

yürütülebilen bakımlardır. Ancak oluşan arızaların<br />

giderilmesi amacıyla ivedi olarak uygulanması<br />

gereken, uygulanmadığında emniyetli bir uçuşun<br />

mümkün olmayacağı, programsız bakımlar da<br />

gerekebilmektedir. Bir uçak için programsız bakım<br />

süresinin toplam uçuş süresine oranının minimum<br />

olması istenir. Programlı bakımlarda hasarsız kontrol<br />

yöntemlerinin uygulanması, programsız bakımların<br />

gerekliliğini azaltabilir. Gerek programlı gerekse<br />

programsız bakımlarda, hasarsız kontrol yöntemleri<br />

sağladıkları üstünlükler nedeniyle tercih edilmektedir.<br />

I. GİRİŞ<br />

Hasarsız kontrol yöntemleri, herhangi bir malzemenin<br />

bileşimi, geometrisi, imalat ve yapı hataları hakkında<br />

bilgi edinmek amacıyla, yapının fiziksel ve<br />

fonksiyonel özelliklerine zarar verecek herhangi bir<br />

hasar oluşturmadan uygulanan muayenelerdir.<br />

Uçak yapılarının, bileşenlerinin emniyetli ve<br />

mukavemetli olarak hizmet verebilmeleri, bakım<br />

süreçlerinde hasarsız kontrol yöntemlerinin<br />

uygulanabilmesi ile mümkün olmaktadır. Hasarsız<br />

kontrol teknolojilerinin bu alanda uygulanması ile<br />

maliyet verimliliği de sağlanmaktadır. Gelişen uçak<br />

tasarım ve üretim teknolojileri, bakım prosedürlerinin<br />

de bu gelişime uyumlu olarak değişmesini<br />

gerektirmektedir. Uçak bakımında yaygın bir kullanım<br />

alanına sahip olan hasarsız kontrol teknolojilerindeki<br />

gelişmelerin izlenmesi ve uygulanması, bu nedenle<br />

büyük bir önem taşımaktadır. Ayrıca hasarsız kontrol<br />

yöntemlerinin güvenilirliğinin arttırılması, uygulama<br />

sürelerinin kısaltılması bakımından da gelişen<br />

teknolojinin izlenmesi gerekmektedir.<br />

Bu çalışmada havacılıkta yaygın olarak kullanılan<br />

hasarsız kontrol yöntemlerinden sıvı penetrant,<br />

manyetik parçacık kontrol yöntemi, radyografi,<br />

ultrasonik test tekniği, akustik emisyon ve termografi<br />

yöntemleri hakkında bilgi verilerek avantaj ve<br />

dezavantajlarından bahsedilmiştir. Daha maliyetli ve<br />

geliştirme aşamalarında oldukları için bu çalışmada<br />

shearografi, holografi, kimyasal spektroskopi gibi<br />

tekniklere yer verilmemiştir.<br />

II. SIVI PENETRANT KONTROL YÖNTEMİ<br />

Sıvı penetrant kontrolü, devamlılık içerisinde,<br />

süreksizlikleri tesbit etmek için kullanılan bir<br />

yöntemdir. Bir malzemenin yapısal bütünlüğünün<br />

bozulma nedeni, süreksizlik olarak tanımlanan<br />

tabakalaşmalar, çatlaklar, dövme katlanmaları,<br />

dikişler, yabancı madde kalıntıları ve gözeneklerdir<br />

[1].<br />

Sıvı penetrant kontrol yöntemi, aşırı derecede<br />

gözenekler içermeyen her metalik malzemeye<br />

(alüminyum, magnezyum, titanyum, demir, bakır,<br />

pirinç ve bronz gibi...) ve metalik olmayan<br />

malzemelere (seramik, cam, plastik) uygulanabilir.<br />

Süreksizliklerin tespitinde sıvı penetrant kontrol<br />

yöntemi, yüzeye açık süreksizliklerin tespiti için<br />

kullanılır. Çünkü süreksizliğe ulaşarak nüfuziyeti<br />

sağlanan penetrant sıvısı yüzeye çekilerek belirti<br />

oluşturacaktır [2]. Yüzey altında kalan süreksizlik,<br />

penetrant sıvısı ulaşamayacağı için tesbit edilemez.<br />

Sıvı penetrant kontrol yöntemi ile tespit edilebilen<br />

süreksizliklerden bazıları şunlardır: Metalik olmayan<br />

kalıntılar, gözenekler, metalik olmayan kalıntı izleri,<br />

dikişler, dövme katlanmaları, ısıl işlem çatlakları,<br />

dövme patlama ve çatlakları, soğuk yırtılma, çekme<br />

çatlakları, hava boşlukları, taşlama çatlakları, yorulma<br />

çatlakları [1,2].<br />

Sıvı penetrant yönteminin avantaj ve dezavantajları ise<br />

şunlardır:<br />

Avantajlar:<br />

1. Yüzeye açık süreksizliklerde kesin ve doğru<br />

sonuçlar vermesi.<br />

314

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

2. Uygulanan işlem sonrası parça yada<br />

malzemeye zarar verilmez.<br />

Dezavantajları:<br />

1. Gözenekli yapılarda uygulama güçlükleri.<br />

2. Tekniğin sadece yüzeye açık uygulamalarda<br />

kullanılması; dolayısıyla yüzey altı<br />

süreksizliklerin tespit edilememesi.<br />

3. Tekniğin uygulanmadan önce ön temizliğe ve<br />

uygulama sonrası tekrar yüzey temizliğine<br />

ihtiyaç duyulması.<br />

4. Nüfuziyet süresi boyunca beklenme<br />

zorunluluğu.<br />

III. MANYETİK PARÇACIK KONTROL<br />

YÖNTEMİNİN TANIMI<br />

Manyetik parçacık kontrolü, yüksek mıknatıslanma<br />

özelliğine sahip malzemelerin yüzeyinde veya yüzeye<br />

yakın kısımlarında oluşan kusurları belirlemek için<br />

uygulanan bir hasarsız kontrol yöntemidir.<br />

Manyetik parçacık kontrol materyali olan parçacıklar,<br />

ferromanyetik materyallerden özel imal edilmiş olup,<br />

akı kaçağına doğru çekilerek parçacık birikintisi<br />

oluştururlar [1,3]. Bu birikinti oluşumu bir süreksizlik<br />

belirtisidir. Manyetik parçacık işleminde kullanılan<br />

parçacıklar genellikle demir ve demir oksit<br />

karışımından meydana gelir.<br />

Manyetik parçacık kontrol yönteminin avantaj ve<br />

dezavantajları şunlardır:<br />

Avantajlar:<br />

1. Uygulama prosedürünün kolay ve karmaşık<br />

olmaması.<br />

2. Kullanılan test cihazlarının basit, ucuz ve<br />

portatif olmaları. Yapılan uygulamaların<br />

maliyetinin düşük olması.<br />

Dezavantajları:<br />

1. Tekniğin mıknatıslanabilen malzemelere<br />

uygulanabilmesi.<br />

2. Test parçası üzerinde oluşacak manyetik alan<br />

çizgilerinin yönlerinin doğru ve uygun olma<br />

zorunluluğu.<br />

3. Süreksizliğin tam olarak derinliğinin tespit<br />

edilememesi.<br />

IV. RADYOGRAFİ<br />

Birinci Dünya Savaşı esnasında 1895 yılında Rontgen<br />

tarafından keşfedilen radyasyon onun tabiri ile x-<br />

ışınları uçakların pervanelerinde çatlak kontrolü için<br />

kullanılmıştır. O yıllardan bu yana x ve gamma<br />

ışınları genişleyen bir oranla değişik uygulama<br />

alanları bulmuştur.<br />

A. Nötron Radyografisi<br />

Adından da anlaşılacağı üzere nötron radyografisi<br />

nötronların (atom çekirdeği içindeki elektrik yükü<br />

taşımayan atomik parçacıklar) akışını kullanırlar. X ve<br />

gamma ışınlarının emilimi, inceleme altındaki<br />

Şekil 1. Radyografik işlemin prensibinin gösterimi [4]<br />

malzemenin atom numarasının arttırılması ile<br />

çoğaltılır. Bu durum hidrojen içeren malzemeler<br />

tarafından kolayca emilen nötronlar için geçerli<br />

değildir ve yüksek atom numaralı malzemeler daha az<br />

miktarda emilim yaparlar [4].<br />

Önceden de bahsedildiği üzere, nötronlar x-ışını<br />

filmini etkilemezler. Bu yüzden böyle bir film<br />

kullanılacağında, filmle direkt teması olan bir görüntü<br />

ekranı kullanılmaktadır. Bu ekran nötronlar tarafından<br />

uyarıldığında, filmin duyarlı olduğu ışınımı<br />

(radyasyonu) yayar. Böyle bir otomatik radyografi<br />

tekniğinde görüntü ekranı nötronlara maruz kalır ve<br />

daha sonra hemen arkaya yerleştirilmiş olan filmde<br />

radyografik görüntü sağlar.<br />

Değişik tipte nötron kaynakları bulunmaktadır.<br />

Bunlardan birisi belki de en yaygını, reaktörün içine<br />

doğru uzanan bir bölmede nötron elde edilen nükleer<br />

reaktörlerdir. Kullanılmadan önce yavaşlatılması<br />

(hafifletilmesi) gereken, yüksek hızlı nötronlar üreten<br />

elektronik kaynaklarda bulunmaktadır. Son olarak<br />

radyografide kullanılmadan önce yavaşlatılması<br />

(hafifletilmesi) gereken hızlı nötronlar üreten, izotop<br />

kaynakları bulunmaktadır (örneğin kaliforniyum 252)<br />

[4,5].<br />

Radyografi yönteminin avantaj ve dezavantajları<br />

şunlardır:<br />

Avantajları:<br />

1. Yüzey ve yüzey altı süreksizliklerin<br />

yapılabilmesi.<br />

2. Sonuçların kalıcı olarak kaydedilebilmeleri.<br />

3. Uygulama prosedürünün basit olması.<br />

4. Küçük hata ve süreksizliklerin tespit<br />

edilebilmesi.<br />

5. Geniş uygulama alanı.<br />

Dezavantajlar:<br />

1. Test cihazlarının pahalı olması.<br />

2. Uygulamaların maliyetli olması.<br />

3. Test süresinin uzun olması.<br />

4. Test yüzeyi ve karşı yüzeyin açık olması<br />

gerekliliği.<br />

315

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

5. Emniyet açısından risklerin ve tehlikelerin<br />

bulunması.<br />

V. ULTRASONİK KONTROL YÖNTEMİ<br />

Ultrasonik dalgalar mekanik dalgalar olup, bir prop<br />

sisteminden test parçası içine yayılırlar. Fiziksel<br />

olarak insan kulağının işitebileceği maksimum ses<br />

frekans şiddeti olan 20 kHz üzerindeki seslere<br />

“Ultrasonik Ses” ismi verilmektedir [4].<br />

Ultrasonik test cihazında elektriksel olarak üretilen<br />

yüksek frekanslı sinyaller, genel olarak piezoelektrik<br />

sinyallerden yapılan proplar aracılığıyla malzeme<br />

içine “ultrasonik dalgalar” olarak gönderilir. Maddesel<br />

ortamda doğrusal olarak yayılan bu dalgaların önüne<br />

malzeme içindeki herhangi bir süreksizliğin çıkması<br />

halinde dalgalar yansıyarak yön değiştirir. Bu yön<br />

değiştiren dalgalar ya aynı yada farklı bir propla<br />

algılanarak tekrar elektrik sinyallerine çevrilir ve<br />

ultrasonik cihaz ekranında görüntü haline<br />

dönüştürülür. Ultrasonik test cihazı ekranındaki<br />

sinyaller, deneyimli bir gözlemci tarafından<br />

yorumlanarak, sinyalin oluşmasına neden olan<br />

süreksizliğin boyu ve bulunduğu konum tespit edilir.<br />

Ultrasonik dalgalar parça içinde ilerlerken ara<br />

yüzeyler ile farklı akustik empedanslarla karşılaşırlar<br />

(yoğunluk ve akustik hız). Malzeme içindeki akustik<br />

empedans uyumsuzluğu, ultrasonik dalgalarda enerji<br />

kaybına karşılık gelen yansımalara neden olur. Bu<br />

farklılık nedeniyle yansımaların sebebi, parçanın<br />

üretim aşamasında gördüğü işlemler ve servis ömrü<br />

boyunca oluşan süreksizlikler ile ilgilidir. Bunlara<br />

örnek olarak döküm parçalarda sıklıkla karşılaşılan<br />

çekme boşlukları, cüruflar ve kalıntılar, kaynaklı<br />

parçalarda görülen kaynak dikişindeki kaynamama<br />

problemi, kesim ve delik hataları, korozyon<br />

oluşumları, ısıl işlemlerden kaynaklanan hatalar,<br />

parçanın servis sırasında gördüğü hasarlar, yüzeysel<br />

bozukluklar ve yorulma olayı verilebilir [4,5,6,7].<br />

B. Direkt-İletim Sistemi<br />

Ultrasonik kontrollerde daha az sıklıkla kullanılan<br />

sistem ise direkt-iletim sistemidir. Direkt-iletim<br />

sistemi iki adet dönüştürücü kullanımını<br />

gerektirmektedir. Dönüştürücülerden bir tanesi verici<br />

olarak materyal yüzeyine konarken diğer dönüştürücü<br />

ise alıcı olarak materyal tabanına yerleştirilerek<br />

kullanılır [4,6]. Darbe-yankı sistemindeki gibi<br />

materyal içinden kısa darbeler halinde ultrasonik<br />

dalgalar geçirilir. Ancak bazen sürekli dalgalarda<br />

kullanılır.<br />

Darbe-yankı sistemine benzer olmayan bu sistemde,<br />

yankının verici dönüştürücüye geri dönmesi işlemi<br />

kullanılmaz, böylece bir çatlak veya süreksizliğin<br />

derinliği tespit edilemez. Alıcı dönüştürücü, materyal<br />

içinden direkt (veya dolaylı) olarak geçen ses<br />

dalgalarını toplayabilmek için verici dönüştürücü<br />

göre ayarlanır.<br />

Direkt iletim sisteminde materyal içindeki<br />

süreksizlikler alınan enerjinin yükseltisindeki<br />

değişikliklere bağlı olarak değerlendirilir.<br />

Yükseltideki sönümlenme, ses denetiminde<br />

zayıflamaya neden olan olası bir süreksizliği gösterir.<br />

Ancak süreksizliğin derinliğine ait herhangi bir<br />

gösterge ve bulgu elde edilemez.<br />

Hasarsız kontrol yöntemlerinde iki temel ultrasonik<br />

test sistemi kullanılmaktadır. Bunlar darbe-yankı ve<br />

direkt-iletim metotlarıdır.<br />

A. Darbe Yankı Sistemi<br />

Ultrasonik kontrollerde en yaygın olarak kullanılan<br />

metottur. Bu metot da test parçasının içinden kısa eşit<br />

aralıklı darbeler şeklindeki ultrasonik dalgalar<br />

gönderilir. Bu darbeler yolları üzerindeki boşluklardan<br />

veya çarptıkları malzemelerin sınırlarından yansırlar.<br />

Algılanan yansıma veya yankılar daha sonra katot<br />

ışını tüpü üzerinde gösterilirler. Katot ışını tüpü,<br />

materyal içindeki ilerleme zamanına ve yansımanın<br />

genişliğine ait yaklaşık bilgileri verir. Tek bir<br />

dönüştürücü (transducer) hem alıcı hem de verici<br />

olarak kullanıldığı gibi bazen iki dönüştürücü birisi<br />

verici diğeri ise alıcı olmak üzere kullanılabilir [4].<br />

Şekil 2. Ultrasonik test düzeneği [7]<br />

Ultrasonik kontrol yönteminin avantaj ve<br />

dezavantajları şunlardır:<br />

Avantajları:<br />

1. Uygulamaların düşük maliyetli olması.<br />

2. Portatif cihazların bulunması.<br />

3. Küçük hasar ve süreksizliklere duyarlı<br />

olması.<br />

4. Geniş yüzeylerin kısa sürede, doğru olarak<br />

taranabilmesi.<br />

316

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Dezavantajlar:<br />

1. Çok pahalı test cihazlarına gereksinim<br />

olması.<br />

2. Sonuçların karışık olası ve yorumlayıcı<br />

personelin deneyimli ve bilgi-becerisinin iyi<br />

olması gerekliliği.<br />

3. Değerlendirmeler için bilgisayar ortamında<br />

değerlendirmelerin yapılması.<br />

4. Kumplaj denilen test parçası ile test cihazı<br />

arasındaki yüzeyde kullanılan bir ara ortama<br />

ihtiyaç duyulması.<br />

5. Test yüzeyi ve karşı yüzeyin açık olma<br />

gerekliliği.<br />

VI. AKUSTİK EMİSYON<br />

(SALIM, RADYASYON)<br />

Akustik emisyon tekniğiyle yüzey altındaki<br />

süreksizliklerin tespiti, yüzey değerlendirmeleri ve<br />

kapama bağlantılarının yapışma (yapışıklık-bağlılık)<br />

kontrolleri yapılabilmektedir. Kompozitleri<br />

incelemeye yönelik yapılan akustik emisyon tekniğini<br />

içeren laboratuar çalışmalarının çoğu kompozitlerde<br />

bulunan bozulmaların, çözülmelerin ve<br />

hasarlanmaların yorumlanmalarını, ayırt edilmeleri ve<br />

takip edilmeleri hedeflemektedirler. Ayrıca korozyon<br />

ve korozyon gerilme etkileri de bu teknikle ele alınıp<br />

incelenmektedir [4].<br />

Akustik emisyon, malzeme bilimcilerin, malzemelerin<br />

bozulmalarından, çözülmelerinden ve<br />

hasarlanmalarından kaynaklanan düşük seviyedeki<br />

sonik veya utrasonik sinyalleri dinlemeyi (algılamayı)<br />

sağlayan “stethoscope” larına benzetilebilir. Metot; bir<br />

inceleme tekniği olarak, malzemelerin mekanik<br />

özelliklerinin anlamasına yardımcı olmak için,<br />

yapıların ve komponentlerin yapısal dayanımını<br />

değerlendiren bir hasarsız kontrol tekniği olarak veya<br />

bir kalite kontrol metodu olarak, birçok alanda<br />

kullanılabilir.<br />

Malzemelerin sistematik olarak incelenmelerini<br />

sağlamak için akustik emisyon faaliyetlerinin<br />

inceleme, değerlendirme ve analiz etme niteliklerini<br />

içeren tam anlamdaki bir teknoloji 1950’li yıllarda<br />

gelişmeye başlamıştır. Aslında bu yıllarda akustik<br />

emisyonun babası olarak kabul edilen, Munih Teknik<br />

<strong>Yüksek</strong>okulu’nda çalışan Josef Kaiser’in bazı<br />

laboratuar çalışmaları bulunmaktadır. Bundan sonraki<br />

30 yıl için akustik emisyon, bir laboratuar çalışması<br />

almaktan çıkıp, endüstriyel bir hasarsız kontrol<br />

tekniğine hızla dönüşmüştür. Önceleri metot metaller<br />

üzerine yoğunlaşmıştır; fakat sonradan teknik daha<br />

geniş uygulamalara yönelmiş ve kompozitleri,<br />

seramikleri, plastikleri görüntüleme alanlarında<br />

gelişmiştir [4,5].<br />

Avantajları:<br />

1. Kullanılan ekipmanın ucuz olması.<br />

2. Portatif cihazların kullanılabilmesi.<br />

3. Geniş yüzeylerin kısa sürede kontrol<br />

edilebilmesi.<br />

4. Küçük hata ve süreksizliklere duyarlı bir<br />

yöntem olması.<br />

Dezavantajlar:<br />

1. Karışık sonuçlar içermesi ve dolayısıyla<br />

sonuçların yorumlanmasının deneyim ve yeterli<br />

bilgi-beceri gerektirmesi.<br />

2. Değerlendirmeler için bilgisayar ortamında<br />

özel programlara ihtiyaç duyulması.<br />

VII. TERMOGRAFİ<br />

Uçuş emniyeti ve ekonomik nedenlerden dolayı,<br />

herhangi bir riske neden olmadan uçakların servis<br />

ömürlerinin arttırılması günümüzde üzerinde<br />

yoğunlaşılan bir konu haline gelmiştir. Uygulanılan<br />

yanlış perçinleme yöntemleri, yorulma ve korozyon<br />

gibi faktörler uçakların yapısal dayanımı ve<br />

dolayısıyla da yapının servis ömrünü kısaltacaktır.<br />

Günümüzde hasarları en kısa sürede ve doğru olarak<br />

belirleyecek yeni Hasarsız Kontrol Yöntemleri’ne<br />

ihtiyaç duyulmaktadır. Termografi bu yeni<br />

tekniklerden biridir ve uçak komponentlerindeki<br />

süreksizliklerin hızlı ve güvenilir bir şekilde tespitini<br />

sağlar.<br />

Termografi, kızılötesi kamerayla yüzeyde gözlenen<br />

sıcaklık değişikliklerinin izlenmesi yoluyla, yüzey altı<br />

süreksizliklerin bulunmasını sağlar. Termografi<br />

yöntemi ile parçanın hasarlı yüzeyinde oluşan sıcaklık<br />

farkları yardımıyla çatlakların yeri tespit edilir. Isı<br />

parçaya uygulanır, sonra film veya enfraruj kamera<br />

kullanılarak sıcaklık farkları adım adım ölçülür.<br />

Termografi yönteminin uygulanabilmesi için, test<br />

numunesinin termik öz iletkenlik bilgilerinin bilinmesi<br />

gerekir [8,9].<br />

Termal kontrolün temel prensibi; test parçasından<br />

veya test parçasına doğru ısı akışı sağlandığında<br />

oluşan yüzey sıcaklığının haritasını veya ölçümünü<br />

içerir. Bir yüzeydeki ısıl farklılıklar veya zamanla<br />

yüzey ısısındaki değişimler ısı akımının yönüyle<br />

ilişkilidir ve kusurların tespitinde veya test parçasının<br />

ısıl karakteristiklerinin belirlenmesinde kullanılır.<br />

Bu kontrol genel olarak şu şekilde özetlenebilir:<br />

Malzeme içinde yüksek güçte bir aydınlatma ile<br />

oluşturulan ısı dalgaları yayılır. Bu ısı enerjisi yüzeyde<br />

geniş bir alana düzgün bir biçimde yayılır. Daha sonra<br />

malzeme içinde sıcaklık basamakları oluşturur. Buna<br />

termal dalgalar denilebilir. Malzeme içinde herhangi<br />

bir düzensizlik mevcut ise ısı dalgaları bu bölgelere<br />

geldiğinde saçılır veya yansır. Saçılmanın derinliğine<br />

bağlı olarak bir zaman gecikmesi oluşur. Bu gecikme<br />

sonucu yüzeyde yerel soğumalar meydana gelir.<br />

Yüzey sıcaklık dağılımı ile malzemenin iç yapısı<br />

belirlendiği gibi yerel soğumalar ile de hata derinliği<br />

tespit edilebilir. Bu sistemlerde malzemenin iç<br />

317

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

yapısının görüntüsü termal kameralar ile<br />

kaydedilip,veriler bilgisayar ile değerlendirilebilir.<br />

Ayrıca bu sistemlerde fotoğraf görüntüsü elde etmek<br />

de mümkündür [8,9].<br />

Termografi izotermlerin (eş ısı eğrisi) haritasıdır.<br />

Isıya duyarlı malzemeler ve araçlar sıcaklık<br />

değişimlerindeki düzensizlikleri tespit etmek için<br />

kullanılırlar. Bu gibi düzensizliklerin sebebi yapısal<br />

hatalardır. Termografi özellikle tabakalı yapıların<br />

kontrolü için uygundur. Tabaka içerisindeki ısı<br />

iletimini yapıdaki çatlaklar etkiler ve düzensiz bir<br />

yüzey sıcaklık profili ortaya çıkar. Tespit edilen tipik<br />

hatalar bağlantısız alanlar, darbe almış hücreler,<br />

çekirdeğin yüzeyden ayrılması ve bal peteği yapılarda<br />

hücreler arasında nemin bulunup, bulunmamasıdır.<br />

Şekil 3. Termografi Düzeneği [9]<br />

Termografi Yönteminin Avantaj ve Dezavantajları<br />

Her bir tahribatsız muayene yönteminin kendine özgü<br />

avantaj ve dezavantajları vardır. Termografinin<br />

avantaj ve dezavantajları şunlardır[8]:<br />

Avantajları:<br />

1. Hızlı gözlem (test) oranı.<br />

2. Temas olmaması.<br />

3. Güvenlik (yüksek güçle harici uyarıcılar<br />

kullanılmasına rağmen zararlı radyasyon<br />

içermez).<br />

4. Sonuçlar kolayca yorumlanabilir.<br />

Dezavantajlar:<br />

1. Geniş bir yüzeye, kısa sürede, büyük<br />

miktardaki enerjiyi eşit olarak yayma<br />

zorluğu.<br />

2. Termal görüntünün bozulmasına termal<br />

kayıpların etkisi.<br />

3. Malzemelerin (ekipmanın) maliyeti.<br />

4. Sadece termal özelliklerin değiştiği<br />

parçaların incelenebilme durumu<br />

VIII. SONUÇ<br />

<strong>Havacılık</strong>ta bakım maliyetlerinin azaltılması ve uçuş<br />

emniyetinin sağlanması için günümüzde hasarsız<br />

kontrol yöntemlerinin önemi daha da artmıştır. Uçak<br />

elemanlarının kullanım süreçlerinde oluşabilecek<br />

kırılma veya hata mekanikleri incelenerek, bu<br />

hataların başlangıç anında minimum boyutta iken<br />

doğru ve tam olarak belirlenmesi gerekmektedir.<br />

Bunun gerçekleştirilmesi, bakım süreçlerinde hasarsız<br />

kontrol yöntemlerinin uygulanması ile mümkündür.<br />

Uygun hasarsız kontrol yönteminin veya yöntemler<br />

grubunun seçilmesi ile uçak yapısındaki süreksizlikler<br />

belirlenebilmektedir. Ancak uygulayıcı personelin<br />

bilgi birikimi ve deneyimi, sonuçların doğruluğunu<br />

etkileyen önemli bir faktördür. Tüm bakım<br />

yöntemlerinde olduğu gibi hasarsız kontrol<br />

yöntemlerinde de uygulayıcı personelin dikkati, bilgi<br />

birikimi ve tecrübesi ön plana çıkmaktadır.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] Nondestructive Testing, Liquid PENETRANT<br />

General Dynamics 1997.<br />

[2] TO 33B-1-1 Nondestructive Inspection Methods,<br />

1998.<br />

[3] ASNT Nondetructive Testing Handbook.<br />

[4] John Summerscales, Nondestructive Testing Of<br />

Fibre- Reinforced Plastics Composites, Vol. 1,<br />

pp. 1-104, 1987<br />

[5] Y. Bar-Cohen, In-Service NDE of Aerospace<br />

Structures – Emerging Technolojies and<br />

Chalanges at the End of the 2 nd Millenium,<br />

http://www.ndt.net/article/v04n09/bcohen/bchohe<br />

n.htm, 20.09.2002, 27pp.<br />

[6] H. Tretout, Review of Advanced Ultrasonic<br />

Techniques For Aerospace Structures, 10pp<br />

http://www.ndt.net/article/ecndt98/aero/046/046.h<br />

tm, 16.07.2002<br />

[7] 1 nci Hv. İkm. Bkm. Mrk. K. lığı Üretim Grup<br />

Komutanlığı, Ultrasonik Kontrol Eğitim Kitabı,<br />

pp 1-32.<br />

[8] X. Maldague, Applications of Infrared<br />

Thermography in Nondestructive Evaluation,<br />

Electricak and Computing Enginering Dept.,<br />

Université Laval, Quebec City, G1K 7P4,Canada,<br />

http://www.gel.ulaval.ca/~maldagx/r_1123.pdf,<br />

23pp.<br />

[9] D. Wu, Th. Zweschper, A. Salerno, and G. Busse,<br />

Lock-in Thermography for Nondestructive<br />

Evaluation of Aerospace Structures, Institut für<br />

Kunststoffprüung und Kunststoffkunde<br />

Universitat Stuttgart Pfaffenwaldring, 32 D-<br />

70569, Stuttgart – Vaihingen, Germany,<br />

http://www.ndt.net/article/ecndt98/aero/018/018.h<br />

tm- 21k, 9p.<br />

318

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

TÜRKİYE’DE HAVAARACI BAKIMINA GENEL BAKIŞ<br />

Hatice KÜÇÜKÖNAL 1 Ahmet KIRAN 2<br />

e-posta : hkucukon@anadolu.edu.tr<br />

e-posta : ahmetkiran@anadolu.edu.tr<br />

1<br />

Anadolu <strong>Üniversitesi</strong> <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu <strong>Sivil</strong> Hava Ulaştırma İşletmeciliği Bölümü, 26470,<br />

Eskişehir<br />

2 Anadolu <strong>Üniversitesi</strong> <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu Kalite Yönetim Bölümü, 26470, Eskişehir<br />

ÖZET<br />

Türkiye’de havaaracı bakımında önde gelen<br />

kuruluşlar; THY, özel havayolu şirketlerinin bakım<br />

merkezleri, özel şahıslara ait bakım merkezleri ve<br />

Anadolu <strong>Üniversitesi</strong> SHYO Havaaracı Bakım<br />

Merkezi’dir. Havaaracı Bakım Kuruluşları için<br />

verilen JAR-145 standardı, Avrupa içerisinde yüksek<br />

güvenlik standartlarına sahip, ortak bir mevzuatın<br />

kullanıldığı, kaliteli bir bakımın yapılmasını<br />

sağlamaktır.<br />

Özellikle son iki yıl içinde sivil ve silahlı kuvvetlere<br />

bağlı olan bir çok bakım kuruluşu JAR-145 bakım<br />

yetkisi almıştır. Havaaracı bakımı için nitelikli<br />

personel istihdamında sıkıntı yaşanmamaktadır.<br />

Özellikle üniversitelerden, teknik meslek liselerinden,<br />

silahlı kuvvetlerden, TEI ve TAI’den nitelikli bakım<br />

personeli temin edilebilmektedir. İTÜ Uçak<br />

Mühendisliği ve ODTÜ <strong>Havacılık</strong> Mühendisliği’nde<br />

mühendis, Anadolu, <strong>Erciyes</strong> ve Mustafa Kemal<br />

Üniversitelerinde teknik personel eğitimleri<br />

verilmektedir.<br />

I. GİRİŞ<br />

Son yıllarda sivil ve silahlı kuvvetlere bağlı bakım<br />

kuruluşlarının JAR-145 bakım yetkisi almasıyla<br />

birlikte sivil havaaracı ve parçalarına bakım<br />

yapabilme mümkün olmuştur. Bu şekilde yurtdışına<br />

ödenen döviz miktarında önemli bir tasarruf<br />

sağlanmıştır.<br />

JAR-145 Bakım Yetkisini alan askeri bakım<br />

kuruluşları; 1.Hava İkmal Bakım Merkezi, 2.Hava<br />

İkmal Bakım Merkezi ve 5.Ana Bakım Merkezi<br />

Komutanlığı’dır. 1.HİBM bakım yetkileri; 5700 kg<br />

altındaki uçaklar, 400 HP altındaki pistonlu motorlar,<br />

GE CT7 gaz türbinli motor bakım yetkisidir. 2.HİBM<br />

bakım yetkileri; 5700 kg altındaki uçaklar, 400 HP<br />

altındaki pistonlu motorlar, Pratt&Whitney 1340<br />

motor bakım yetkisidir. 5.Ana Bakım Merkezi<br />

Komutanlığı bakım yetkileri; Agusta Bell<br />

204/205/206/212/Sikorsky S70 (Helikopter),<br />

Rolls&Royce 250 C-20/C-30/GE CT7-2A, 2D, 2D1,<br />

Honeywell T5309, 5311A, 5313A, 5313B gaz türbinli<br />

motor bakım yetkisidir. Aynı zamanda bu kuruluşların<br />

tümü NDT Hasarsız Çatlak Testi yetkisine sahiptir.[1]<br />

JAR-145 Bakım yetkileri; (A1): 5700 kg üzerindeki<br />

uçaklar ve hava gemileri, (A2): 5700 kg altındaki<br />

uçaklar ve hava gemileri, (A3): Helikopterler, (B1):<br />

Gaz Türbinli motorlar, (B2): Pistonlu motorlar, (B3):<br />

APU, (C1-C20): Komponentler, (D1): NDT Hasarsız<br />

Çatlak Testi kategorilerinden oluşmaktadır.[2]<br />

Bu çalışmada; Türkiye’deki havaaracı bakım<br />

hizmetlerinin mevcut durumu incelenecek ve bölgede<br />

etkin bir Havaaracı Bakım Merkezi olabilmek için<br />

hedefler ortaya konarak, bu hedeflere ulaşabilmek için<br />

yapılması gerekenler sunulacaktır.<br />

II. PLAN VE PROGRAMLARA UYUM DÜZEYİ<br />

Türkiye’de havaaracı bakımı merkezleri için yapılan<br />

en önemli plan ortak bir havaaracı bakım merkezi<br />

kurulmasıdır. Bu planının en kısa süre içerisinde<br />

uygulamaya geçirilmesi bakım için yurt dışına ödenen<br />

döviz miktarında önemli bir azalma meydana<br />

getirecek ve havayollarının bu bakım merkezinden<br />

ortak yararlanmasıyla bakım maliyetleri azalacaktır.<br />

Havayollarında bakım giderlerinin toplam maliyetler<br />

içerisinde %15 - %30 bir payı bulunmaktadır. Bu<br />

oranın azaltılabilmesi havayolu işletmelerinin elde<br />

ettiği kârı önemli ölçüde arttıracaktır. [3]<br />

İşletmelerin kârlarını arttırması ülkemizin ve havayolu<br />

işletmelerinin uzun vadeli yatırım ve planlarında<br />

istikrarın sağlanması için önemlidir.<br />

III. GÜÇLÜ VE ZAYIF YÖNLERİN ANALİZİ<br />

Türkiye’nin havaaracı bakımında en güçlü olduğu<br />

yönlerden biri kalifiye havaaracı bakım personeline<br />

sahip olmasıdır. <strong>Sivil</strong> ve askeri kaynaklardan yeterli<br />

ve nitelikli insan kaynağı sağlanabilmektedir.<br />

Türkiye’de yeterli sivil ve askeri bakım merkezleri<br />

bulunmaktadır. Bu merkezlerde hemen hemen her<br />

türlü bakım yapılabilmektedir. Bu merkezler az<br />

319

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

miktarda yatırımla günümüz teknolojisiyle bakım<br />

yapabilecek düzeydedir.<br />

Türkiye jeopolitik yapısı nedeniyle Balkanlar,<br />

Ortadoğu ve Türk Cumhuriyetlerine çok yakındır. Bu<br />

durum Türkiye’ye önemli bir avantaj getirmektedir.<br />

Balkanlar, Ortadoğu ve Türk Cumhuriyetleri’nden<br />

birçok havaaracı bakım için Avrupa’ya gitmektedir.<br />

Bu havaaraçlarının bakımının Türkiye’de yapılması<br />

Türkiye için önemli bir pazardır.<br />

Son yıllarda silahlı kuvvetlere bağlı olan bakım<br />

kuruluşlarının JAR-145 bakım yetkisi almasıyla<br />

birlikte sivil havaaracı ve parçalarına bakım<br />

yapabilmesi mümkün olmuştur. Bu şekilde yurtdışına<br />

ödenen döviz miktarında önemli bir tasarruf<br />

sağlanmıştır.<br />

Türkiye’nin havaaracı bakımında en zayıf yönlerinden<br />

biri ağırlıkları 5700 kg ile 35000 kg arasında değişen<br />

iş amaçlı jet uçaklarına bakım hizmeti verebilecek bir<br />

bakım merkezinin bulunmamasıdır. Bu uçakların<br />

büyük bakımları yurtdışında yapılmaktadır. Bu<br />

uçaklara yönelik bir bakım merkezinin kurulması<br />

yurtdışına ödenen döviz miktarında önemli bir azalma<br />

meydana getirecek ve bu para Türkiye ekonomisinin<br />

gelişiminde olumlu bir etki yaratacaktır.<br />

Diğer bir zayıf nokta ise özellikle sivil bakım<br />

kuruluşları içerisinde helikopterlerin büyük bakımına<br />

yönelik bakım merkezi bulunmamaktadır. Buna<br />

karşılık silahlı kuvvetler helikopterlerinin her türlü<br />

bakımını yapabilmektedir. Bu konuda silahlı kuvvetler<br />

ile ortak bir çalışmanın yapılması yararlı olacaktır.<br />

IV. AMAÇLAR VE STRATEJİLER<br />

Türkiye; yetişmiş insan gücüyle, sahip olduğu<br />

havacılık eğitim kuruluşlarıyla, özel şirketlerin ve<br />

THY’nin yardımıyla, Ortadoğu, Balkanlar ve Türk<br />

Cumhuriyetleri’nin “Havaaracı Bakım Merkezi”<br />

olmalıdır.<br />

Havaaracı bakımına önem verilip teknolojik bilgi<br />

birikimi sağlanarak havaaracı imalatının<br />

gerçekleştirilmesi için altyapı oluşturulmalıdır. [4]<br />

V. HEDEF VE İLKELER<br />

Havaaracı bakımında temel hedef ve ilke havaaracının<br />

emniyet, güvenirlilik ve uçuşa hazır olma durumundan<br />

ödün verilmeden bakım maliyetlerini azaltmak ve<br />

verimliliğin arttırılması için optimum noktasının<br />

bulunmasıdır. Havaaraçlarına gereğinden fazla<br />

bakımın yapılması havaaracının tasarımında belirlenen<br />

güvenirliliğini arttırmayacaktır.<br />

Bir bakım işletmesi maliyetleri azaltmak için üç<br />

önemli etkeni kontrol etmek zorundadır. Bunlar;<br />

bakım işçilik maliyetleri, kullanılan malzeme ve<br />

düşük verimliliktir.<br />

VI. STRATEJİK AMAÇ VE HEDEFLERİ<br />

GERÇEKLEŞTİRECEK FAALİYETLERİN<br />

BELİRLENMESİ<br />

Yukarıda verilen hedef ve amaçların gerçekleştirilmesi<br />

için öncelikle silahlı kuvvetler ve sivil kuruluşlar<br />

arasındaki işbirliği ve koordinasyon arttırılmalıdır.<br />

Silahlı kuvvetler bağlı çok iyi bakım hizmeti verilen<br />

bakım kuruluşları mevcuttur. Bu kuruluşlarda sivil<br />

havaaraçlarına bakım hizmetleri verilebilir. Bazı<br />

bakım olanakları sivil bakım kuruluşlarında yokken<br />

silahlı kuvvetlerde bulunabilmektedir.<br />

Havaaracı bakım merkezi kurmak isteyen özel şahıs<br />

ve kuruluşlara devlet tarafından destek sağlanması<br />

önemlidir. Örneğin; bakım tesisi için yer verilmesi,<br />

vergi indirimi örnek verilebilir.<br />

VII. SONUÇ VE DEĞERLENDİRME<br />

Sonuç olarak Türkiye havaaracı bakımı için yeterli<br />

altyapıya ve kalifiye personele sahiptir. Özellikle<br />

Ortadoğu, Balkanlar ve Türk Cumhuriyetleri’ne<br />

yönelik bir bakım politikası oluşturulmalıdır.<br />

Havaaracı bakımında sıfır hata, emniyet, güvenirlik,<br />

etkinlik ve verimliliğe önem verilerek olası rekabet<br />

içinde avantaj elde edilmesi yararlı olacaktır.<br />

Düzeltici bakım faaliyetleri yerine önleyici bakım<br />

faaliyetlerine önem verilmesi bakım maliyetlerinin<br />

azaltılması için önem taşımaktadır. Önleyici bakım;<br />

ülkenin sivil havacılık otoritesi ve havaaracı ve<br />

havaaracı elemanlarını üreten firmalar tarafından<br />

belirlenmiş standartlar kapsamında, belirlenen aralık<br />

ve zamanlarda bakım işlemlerinin yapılarak, daha<br />

sonradan oluşabilecek olası arıza ve hasarları<br />

önlemeye yönelik bakımdır. Düzeltici bakım, bir<br />

parçanın bilinen veya tahmin edilen arızasının<br />

düzeltilerek beklenen durumuna geri getirmek için<br />

yapılan bakım faaliyeti olarak tanımlanmaktadır.<br />

Örneğin TMMOB Makine Mühendisleri Odası<br />

Eskişehir Şubesi’nin 10 Mayıs 2003 tarihinde<br />

Eskişehir Osmangazi <strong>Üniversitesi</strong>’nde düzenlemiş<br />

olduğu II. Ulusal Uçak, <strong>Havacılık</strong> ve Uzay<br />

Mühendisliği Kurultayı’nda, havacılıkla ilgili<br />

sorunların ülke sorunlarıyla iç içe olduğu ve bu<br />

sorunların ana kaynağının ülkenin kararlılıkla<br />

uygulanan bir bilim, teknoloji ve sanayi politikası<br />

olmayışı, öngörü çalışmaları ve planlama yapılmayışı<br />

ve koordinasyonsuz çalışmalar olduğu sonucuna<br />

ulaşılmıştır. [5]<br />

Havaaracı bakımı ile ilgili diğer önemli sonuçlar ise<br />

şunlardır:<br />

1. Önleyici bakım, yönetim perspektifindeki<br />

mühendislik yapılanması, verimlilik ve<br />

320

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

güvenlik açısından önemli katkılar<br />

oluşturmaktadır. Oysa, 80’li yıllardan sonra<br />

ortaya çıkan özel havayollarında mühendislik<br />

bölümleri dokümantasyon ağırlıklı<br />

çalışmakta, bakım programlarının<br />

hazırlanması ve geliştirilmesi, bakım<br />

planlama ve kontrol, üretici firma,<br />

modifikasyon ve kontrol mühendislik<br />

evreleri, uçuşa elverişlilik direktifleri,<br />

zorunlu havacılık direktifleri takibi, bakım<br />

kaydı gibi işlevlerini yerine getirmektedirler.<br />

Ancak, uçuş güvenliği bakımından önleyici<br />

bakım yönetimi yöntemlerinin uygulanması<br />

ve giderek geliştirilmesi şarttır. Ayrıca bu<br />

şirketlerdeki mühendislerin rutin işlerin yanı<br />

sıra, mesleki potansiyellerini harekete<br />

geçirecek ve katma değer sağlayacak<br />

çalışmalara yönlendirilmeleri gerekmektedir.<br />

2. Sportif havacılığın faaliyet alanlarının<br />

genişletilmesi, sportif havacılık<br />

teçhizatlarının ve araçlarının bakım ve<br />

kontrolünün belli periyotlarda yapılmasının<br />

kurumsallaşması havacılık sanayisine katkı<br />

sağlayacaktır. Bu alandaki gelişmelerin<br />

sektörü canlandıracağı, birçok alanda da<br />

istihdam olanakları yaratacağı şüphesizdir.<br />

3. Türkiye’nin kaynaklarının, ister askeri ister<br />

sivil olsun, verimli kullanılması bakımından,<br />

kurumlar arasında eşgüdüm sağlanmalıdır.<br />

Değişik kurumların benzer alanlarda faaliyet<br />

göstermeleri sonucu atıl yatırım oluşması<br />

engellenmelidir.<br />

4. Türkiye’de emekleme çağında olan havacılık<br />

sektörünün gelişmesi için “uzun dönemli<br />

çalışma”, “iyi yetişmiş ve deneyimli çalışan”,<br />

“istihdamda kararlılık” gibi unsurlara önem<br />

veren istihdam politikaları yaşama<br />

geçirilmeli, sektör çalışanlarının sık sık iş<br />

değiştirmelerinin önüne geçilmeli ve çalışma<br />

koşulları iyileştirilmelidir.<br />

Mühendisliği Kurultayı 10 Mayıs 2003,<br />

Osmangazi <strong>Üniversitesi</strong>, Sonuç Raporu, Eskişehir<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] A. Aras, Ulaştırma Bakanlığı, <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong><br />

Genel Müdürlüğü, JAR-145 Uzmanı/Bakım<br />

Denetçisi, 13.04.2004<br />

[2] JAA. JAR-145 Aircraft Maintenance<br />

Organization. Amendment 5. Global Engineering<br />

Documents. Colorado, U.S.A: 2003<br />

[3] C.H. Friend, Aircraft Maintenance Management.<br />

Second Edition. Addison Wesley, Longman<br />

Limited. London: 1997<br />

[4] A. Aras, Ulaştırma Bakanlığı, <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong><br />

Genel Müdürlüğü, JAR Standartları<br />

Uzmanı/Denetçi, <strong>Havacılık</strong>ta JAR Standartları ve<br />

Kalite konulu görüşme, Eskişehir:18 Temmuz<br />

2003<br />

[5] TMMOB Makine Mühendisleri Odası Eskişehir<br />

Şubesi, II. Ulusal Uçak, <strong>Havacılık</strong> ve Uzay<br />

321

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

HAVAARACI BAKIM KURULUŞLARINDA<br />

TOPLAM KALİTE YÖNETİMİ UYGULAMALARININ<br />

DEĞERLENDİRİLMESİ<br />

Ahmet KIRAN 1 Hatice KÜÇÜKÖNAL 2<br />

e-posta : ahmetkiran@anadolu.edu.tr<br />

e-posta : hkucukon@anadolu.edu.tr<br />

1<br />

Anadolu <strong>Üniversitesi</strong> <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu Kalite Yönetim Bölümü, 26470, Eskişehir<br />

2 Anadolu <strong>Üniversitesi</strong> <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu <strong>Sivil</strong> Hava Ulaştırma İşletmeciliği Bölümü, 26470,<br />

Eskişehir<br />

ÖZET<br />

<strong>Havacılık</strong> sektöründe özellikle A.B.D’de 1978 yılında<br />

yaşanan serbestleşme hareketi ve 1990’dan sonra<br />

Avrupa’da hız kazanan Avrupa Birliği üçüncü<br />

liberalleşme paketinin tamamlanmasından sonra<br />

kalite ile ilgili ihtiyaçlar artış göstermektedir.<br />

Korumacılığın doğal olarak azaltılması, gümrük<br />

duvarlarının, bilgide ve parada sınırların ortadan<br />

kalkması işletmeleri strateji belirlemeye ve sistem<br />

oluşturmaya yöneltmiştir.<br />

Havaaracı bakımında etkinlik ve verimliliğin<br />

arttırılması, bakımların sıfır hata ile<br />

tamamlanabilmesi, yönetimin ve personelin kaliteye<br />

inanması maliyetleri azaltan bir etkiye sahip<br />

olmaktadır. Maliyetlerin azaltılabilmesi, mümkün olan<br />

en az hatanın yapılabilmesi ve toplum üzerindeki<br />

saygınlığın arttırılabilmesi, kaliteye inanmak, iç ve dış<br />

müşteriyi memnun etmek rekabet için<br />

vazgeçilemeyecek unsurları oluşturmaktadır. Toplam<br />

Kalite Yönetimi içinde bu unsurların tümü yer almakta<br />

ve TKY’nin rekabet içinde vazgeçilmez bir yeri<br />

bulunmaktadır. TKY’nin yalnızca ürün sektöründe<br />

değil hizmet sektöründe de uygulanması<br />

gerekmektedir. TKY insan odaklı bir yaklaşımdır.<br />

Hizmet sektörü insan-yoğun bir yapıdadır. Bu nedenle<br />

hizmet sektöründe TKY uygulamasının daha olumlu<br />

sonuçlar vereceği ve buradan toplumun kalitesine<br />

kadar ineceği varsayılmaktadır.<br />

I. GİRİŞ<br />

Havaaracı bakım faaliyetlerinin havayolu işletmesi<br />

içinde önemli bir yeri bulunmaktadır. Bakım;<br />

emniyetli bir uçuş, havaaracının güvenilirliği ve uçuşa<br />

hazır olması için en önemli faktördür. Aynı zamanda<br />

havayolu işletmesinin toplum üzerindeki saygınlığını<br />

etkileyen yönü bulunmaktadır. Bir havayolu<br />

işletmesine ait havaaraçlarının sık aralıklarla<br />

arızalanması, teknik nedenlerle kalkışın gecikmesi,<br />

uçuş sırasında bazı teknik nedenli aksaklıkların<br />

yaşanması gibi olaylar havayolu işletmesinin imaj ve<br />

saygınlığını olumsuz yönde etkilemektedir.<br />

Havaaracı bakımının en önemli amaçları; uçuş<br />

emniyetini, havaaracının güvenirliliğini arttırmak,<br />

havaaracının uçuşa hazır olmasını sağlamak, bakım<br />

hatalarını sıfıra veya en aza indirmek ve bakım<br />

maliyetlerini azaltmaktır. Bununla birlikte uçuş<br />

emniyetini ve havaaracının güvenirliliğini arttırırken<br />

bakım maliyetlerini azaltmak iki zıt yönlü amacı<br />

tanımlamaktadır. Maliyetleri azaltmanın en etkin<br />

yöntemi, etkinlik ve verimliliğin arttırılması ve<br />

bakımların sıfır hata ile tamamlanabilmesidir. Aynı<br />

zamanda kalitesizliğin getirdiği maliyetler toplam<br />

maliyeti yükselten etkenlerdendir.<br />

Uçuş emniyetini ve havaaracının güvenirliliğini<br />

arttırırken bakım maliyetlerini azaltmak için kalite<br />

odaklı bir yönetim modelinin uygulanması zıt yönlü<br />

bu iki amacın gerçekleştirilmesinde olumlu bir etki<br />

yaratacaktır. Kalite odaklı bir yönetim modeli<br />

oluşturmak için kaliteye inanmak, üst yönetimin<br />

liderliği, iç ve dış müşteriyi memnun etmek,<br />

yönetimde ve günlük rutin işlerde takım çalışması<br />

yapmak ve sürekli gelişmeyi hedeflemek<br />

gerekmektedir.<br />

Bu çalışmanın amacı; bir havayolu işletmesinin<br />

imajını doğrudan etkileyen, uçuş emniyeti ve<br />

kalitesinin ve Toplam Kalite Yönetimi’nin önemini<br />

ortaya koyarak Toplam Kalite Yönetimi<br />

uygulamalarından örnekler vermektir.<br />

322

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

II. HAVAARACI BAKIM FAALİYETLERİ<br />

Havaaracı bakımının temel amacı havaaracının<br />

emniyet, güvenirlilik ve uçuşa hazır olma durumundan<br />

ödün verilmeden bakım maliyetlerini azaltmak ve<br />

verimliliğin arttırılması için optimum noktasının<br />

bulunmasıdır.<br />

Havaaracı bakımı; havaaracı ve havaaracı parçalarını<br />

yenilemek veya çalışabilir durumda tutmak için<br />

servis, onarım, değişiklik, revizyon, kontrol ve durum<br />

tespiti yapmak gibi işlemlerden oluşan faaliyetlerdir.<br />

Havaaracı bakımlarının yapıldığı yere ve içeriğine<br />

bağlı olarak hat ve ana bakım olmak üzere ikiye<br />

ayrılmaktadır. [1]<br />

Hat Bakım terimi, havaaracının/havaaracı parçasının,<br />

ülkenin sivil havacılık otoritesi tarafından onaylanmış<br />

standartlara göre onarım ve hasar giderimlerinin<br />

yapılmasını ifade etmektedir. Ana Bakım terimi,<br />

havaaracının hangar ve atölye mekanlarında<br />

onaylanmış standartlara göre büyük bakım (overhaul),<br />

onarım, parça değiştirme veya hasar giderimlerinin<br />

birlikte veya ayrı yapılmasını ifade etmektedir. [2]<br />

Bakım faaliyetleri amacı itibariyle önleyici ve<br />

düzeltici bakım olmak üzere ikiye ayrılmaktadır.<br />

Önleyici bakım; ülkenin sivil havacılık otoritesi ve<br />

havaaracı ve havaaracı elemanlarını üreten firmalar<br />

tarafından belirlenmiş standartlar kapsamında,<br />

belirlenen aralık ve zamanlarda bakım işlemlerinin<br />

yapılarak, daha sonradan oluşabilecek olası arıza ve<br />

hasarları önlemeye yönelik bakımdır. Düzeltici bakım,<br />

bir parçanın bilinen veya tahmin edilen arızasının<br />

düzeltilerek beklenen durumuna geri getirmek için<br />

yapılan bakım faaliyeti olarak tanımlanmaktadır.<br />

Bir bakım işletmesi maliyetleri azaltmak için üç<br />

önemli etkeni kontrol etmek zorundadır. Bunlar:<br />

Bakım işçilik maliyetleri, kullanılan malzeme ve<br />

düşük verimliliktir. [3]<br />

Bir havaaracının güvenirliliği tasarım aşamasında<br />

belirlenir. Bu aşamada havaaracının güvenirliliği<br />

%100’dür. Tasarım aşamasında bakım maliyetleri ise<br />

%95 oranında belirlenmektedir. Bir havaaracına<br />

gereğinden fazla bakım yapılması havaaracının<br />

tasarım aşamasında belirlenen güvenilirliğini<br />

arttırmayacaktır. Tasarım aşamasında havaaracının<br />

bakım maliyetleri %95 oranında belirlendiği için<br />

havayolu işletmeleri bakım maliyetlerini %5 oranında<br />

azaltma şansına sahip olabileceklerdir. [4]<br />

Standart ekipmanlarla donatılmış bir Boeing 737<br />

uçağının fabrika çıkış fiyatı 45 milyon Amerikan<br />

Dolarıdır. Uçağın 20 yıllık uçuş ömrü içerisinde<br />

bakım maliyetlerinin toplamı uçağın fabrika çıkış<br />

fiyatına eşittir. Bakım maliyetlerinin %5 azaltıldığı<br />

varsayılırsa bir uçak için kazanç: 45.000.000x %5 =<br />

2.250.000 Amerikan Doları olacaktır.<br />

THY’nin envanterinde 42 adet Boeing 737 uçağı<br />

bulunmaktadır. Aynı şekilde THY’nin bakım<br />

maliyetlerini %5 azalttığı varsayılırsa (20 yıl<br />

içerisinde) : 42 x 2.250.000 = 94.500.000 Amerikan<br />

Doları kazanç sağlamış olacaktır. Bu kazanç yaklaşık<br />

iki adet yeni Boeing 737 uçağının fiyatına eşittir.<br />

III. TOPLAM KALİTE YÖNETİMİ<br />

Toplam Kalite Yönetimi (TKY), bir işletme veya<br />

organizasyonun kalite merkezli bir yaklaşımla tüm<br />

paydaşlarının katılımı ve uzun süreli müşteri<br />

memnuniyeti hedefini amaçlayarak, elde edilen tüm<br />

faydalardan işletmenin paydaşlarının ve toplumun<br />

yararlandırılmasını amaçlayan bir yönetim<br />

yaklaşımıdır. [5]<br />

Toplam; herkesin katılımı, kalite; müşteri gereksinim<br />

ve beklentilerinin tam olarak karşılanması, yönetim;<br />

kaliteli ürün veya hizmet için bütün koşulların<br />

sağlanması anlamını taşımaktadır. Toplam Kalite<br />

Yönetimi’ni diğer yönetim yaklaşımlarından ayıran<br />

dört temel değer bulunmaktadır. Bunlar;<br />

• Üst Yönetimin Liderliği<br />

• Müşteri Odaklılık<br />

• Sürekli Gelişme (Kaizen)<br />

• Tam Katılım’dır.<br />

Kalite ve kalite kontrol kavramı ilk önce A.B.D’de<br />

silah ve savunma sanayi ürünleri endüstrisinde, askeri<br />

hükümet tarafından silah ve savunma sanayi<br />

ürünlerinin sürekli kaliteli olarak üretilebilmesi<br />

amacıyla ortaya çıkarılmıştır. Bu kavram önce MIL-<br />

Q-5923 standardında tanımlanmış ve daha sonra bu<br />

standart yerini MIL-Q-958S standardına bırakmıştır.<br />

Kalite izleme sistemi ise AMC (Air Material<br />

Command : <strong>Havacılık</strong>ta Kullanılan Malzeme<br />

Hükümleri) el <strong>kitabı</strong>nın 74-1 numaralı bölümünde<br />

tanımlanmıştır.<br />

Üst yönetimin kalite sistemini şu şekilde oluşturması<br />

önerilmektedir:<br />

1. Vizyon, Misyon ve Stratejinin Belirlenmesi<br />

(Kalıcı ve sürekli olması)<br />

2. Girişimcilik (Üst yönetim tarafından verilen<br />

taahhütler ve “Kurum Kültürü” kavramının<br />

oluşturulması)<br />

3. Müşteri Memnuniyeti (Donanım, yazılım,<br />

insan faktörü, dokunulabilir ve dokunulamaz<br />

kavramların belirlenmesi)<br />

4. Kalite Güvence<br />

5. Tedarikçilerle Uyum<br />

6. Yönetimin Sorumluluğu (Üst ve orta kademe<br />

yönetici kadrosunun belirlenmesi)<br />

7. Çalışanların Katılımı<br />

8. Eğitim ve Öğretim<br />

323

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

9. Sürekli Gelişme (Kaizen)<br />

10. Bilimsel ve Sistematik Bir Süreç Sisteminin<br />

Oluşturulması.<br />

TKY içinde kontrol kavramı, sonuçları değil, süreçleri<br />

kontrol etme anlamını taşımaktadır. Burada anahtar<br />

faktör etkinlik ve verimliliktir. Üst yönetim bu iki<br />

faktörü değerlendirmelidir.<br />

IV. HAVAARACI BAKIM KURULUŞLARINDA<br />

TKY FAALİYETLERİNİN BAŞLATILMASI<br />

Toplam Kalite Yönetimi faaliyetlerinin başlatılması<br />

için yapılması gerekli olanlar aşağıda verilmiştir:<br />

1. Standartların hazırlanması (Havaaracı bakım<br />

kuruluşlarında standartlar ulusal veya<br />

uluslararası sivil havacılık otoriteleri<br />

tarafından belirlenmiştir. JAR-145, FAR-145,<br />

AQAP gibi).<br />

2. Üst yönetim politikasının ve<br />

organizasyonunun belirlenmesi:<br />

3. İç ve dış müşteriler için kalite güvence<br />

uygulamaları.<br />

4. Kalitenin üst yönetim tarafından<br />

değerlendirilmesi.<br />

5. İstatistiksel yöntemlerin kullanılması.<br />

6. Eğitim ve öğretim faaliyetlerinin yerine<br />

getirilmesi.<br />

7. Kalite çemberi faaliyetlerinin başlatılması.<br />

8. Toplam Kalite ile faaliyetlerde bulunan<br />

dernek ve kuruluşlara danışılması.<br />

Havaaracı bakımında günlük rutin işler şu şekilde<br />

sıralanabilir: Bakım Dokümantasyonunun Kullanımı<br />

ve Tamamlanması, Teknik Kayıtların Kontrolü, Hat<br />

Bakım Esnasında Ortaya Çıkan Hasarların/Arızaların<br />

Giderilmesi, Hava Aracı/Hava Aracı Parçaları İçin<br />

Bakım Çıkışının Yapılması, Bilgisayarlarda Tutulan<br />

Bakım Kayıt Sistemlerinin Kontrolü, Kritik<br />

Görevlerin Kontrolü, Motor Çalıştırma, Hava Aracı<br />

Çekme (Towing), Görev Devir Teslimi, Havaaracı ve<br />

Parçalarının Hat Bakım Kontrolü, Servis/Yakıt<br />

Verme/Buz Çözme. [6]<br />

V. KALİTE GÜVENCE UYGULAMALARI<br />

Kalite Güvence; bir ürün veya hizmetin kalite<br />

beklentilerini sağlaması için, Kalite Yönetim Sistemi<br />

çerçevesinde planlanan tüm faaliyetlerin sistematik<br />

olarak uygulanmasıdır. [7]<br />

Özellikle havaaracı bakımı alanında oluşturulan veya<br />

kullanılan kalite güvence standartları ise şunlardan<br />

oluşmaktadır:<br />

• JAR-145 (Joint Aviation Requirements)<br />

• FAR-145 (Federal Aviation Regulations)<br />

• FAR-Part 43 (Federal Aviation Regulations)<br />

• AQAP (Allied Quality Assurance Publications:<br />

Birleşik Kalite Güvence Yayınları)<br />

• ISO 9000<br />

Üst yönetimin kalite değerlendirmesi veya<br />

denetlemelerinin aşağıdaki sorulara yanıt vermesi<br />

amaçlanmaktadır:<br />

• Politika ve hedefler BKAD’da belirtilen vizyon,<br />

misyon ve kalite politikası ile uyumlu mu <br />

• Bakım kuruluşunun kalitesi, havaaraçlarına bakım<br />

yaptığı müşterilerinin memnun olmasını<br />

sağlayabiliyor mu <br />

• Bakım kuruluşunun kalitesi, değişiklere ve<br />

hedeflere uyum sağlayabiliyor mu <br />

• Kaliteye bağlı olarak maliyetler düşüyor mu <br />

• Bakım kuruluşundaki bölümler arasında işbirliği<br />

ve uyum yeterli mi <br />

• Topluma karşı görevler yerine getirilebiliyor mu <br />

Avrupa Birleşik <strong>Havacılık</strong> Otoritesi’nin (JAA)<br />

yayınladığı standartlar Ortak <strong>Havacılık</strong> Kuralları<br />

(JAR: Joint Aviation Requirements) olarak<br />

isimlendirilmiştir. Bu doğrultuda havaaracı bakım<br />

merkezleri için JAR-145 standartları geliştirilmiştir.<br />

Bir havaaracı bakım kuruluşunun yaptığı bakımın<br />

Avrupa Birleşik <strong>Havacılık</strong> Otoritesi üyelerince kabul<br />

edilmesi için, “JAR-145 Bakım Kuruluşu Onay<br />

Sertifikası” na sahip olması gerekmektedir. Türkiye 4<br />

Nisan 2001 tarihinde JAA’ ye tam üye olduğu için<br />

sivil havacılık bakım kuruluşları JAR-145<br />

standartlarına göre belgelendirilmektedir.<br />

JAR-145.65 Bakım Yöntemleri ve Kalite Sistemi<br />

bölümünde bakım yöntemleri ve kalite sistemi aşağıda<br />

verilmiştir:<br />

• JAR-145 onaylı bakım kuruluşu JAR-145.70<br />

BKAD (MOE) bölümü ile uyumlu olarak bir<br />

kalite politikası oluşturmak zorundadır.<br />

• Havaaracı ve havaaracı parçalarının JAR<br />

• Bakım kuruluşu, doğrudan sorumlu müdüre<br />

bağlı ve bakım faaliyetlerinden bağımsız bir<br />

kalite sistemi kurmak zorundadır. Kalite<br />

sistemi şunları içermelidir; bağımsız<br />

denetimler yapmak, havaaracı ve havaaracı<br />

parçalarının uçuşa elverişliliğini<br />

denetleyebilmek ve izleyebilmek.<br />

• Bazı alanlar özel uzmanlık gerektirmektedir.<br />

Hasarsız çatlak testi (NDT), kaynak ve<br />

kalibrasyon bunlara örnek verilebilir. Bu<br />

işleri yapan personelin kalifiye ve sertifikalı<br />

olması gerekmektedir. Bakım kuruluşu bu<br />

işlerin denetimini de kapsayan bir kalite<br />

sistemi kurmak zorundadır.<br />

• Bakım yöntemleri her personelin<br />

anlayabileceği şekilde oluşturulmalı ve bir<br />

bakım personeli kimseye ihtiyaç duymadan<br />

bu görevleri yerine getirilebilmelidir. Bu<br />

durum tekrar eden arızaların en aza<br />

indirilmesi ve arızaların oluşmadan<br />

önlenmesi için önemlidir.<br />

324

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

• Oluşturulan kalite, kalite güvence sistemi ve<br />

bakım yöntemlerinin tümü BKAD içerisinde<br />

açıklanmış ve sivil havacılık otoritesi<br />

tarafından onaylanmış olmalıdır.<br />

VI. HAVAARACI BAKIM KURULUŞLARINDA<br />

TKY UYGULAMALARINA İLİŞKİN İKİ<br />

UYGULAMANIN İNCELENMESİ<br />

Havaaracı bakım kuruluşlarında TKY uygulamaları<br />

için yapılan bu araştırmada iki havaaracı bakım<br />

kuruluşu örneklem olarak seçilmiştir. Birinci<br />

örneklem Türk Havayolları (THY) Havaaracı Bakım<br />

Kuruluşu, ikinci örneklem ise Anadolu <strong>Üniversitesi</strong><br />

<strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu (A.Ü. SHYO) Bakım<br />

Kuruluşu’dur.<br />

Bu araştırma ve çalışmanın amacı, Türkiye’de faaliyet<br />

gösteren havaaracı bakım kuruluşlarında Toplam<br />

Kalite Yönetimi’ne (TKY) verilen önemin<br />

belirlenerek, üçüncü bölümde açıklanan TKY’nin<br />

uygulanabilmesi için gerekli olan koşulların sağlanıp<br />

sağlanamadığının araştırılması ve<br />

değerlendirilmesidir.<br />

Örneklem olarak seçilen her iki havaaracı bakım<br />

kuruluşunda, belirlenen amaç doğrultusunda aşağıda<br />

belirtilen soruların yanıtları araştırılmıştır:<br />

• Havaaracı bakım kuruluşlarında TKY<br />

uygulanmakta mıdır <br />

• Eğer uygulanıyorsa niçin uygulanmak<br />

istenmektedir <br />

• TKY’ de üst yönetimin liderlik rolü ve önemi<br />

nedir <br />

• Müşterilerin ve çalışanların (iç ve dış<br />

müşteri) memnuniyeti için yapılan çalışmalar<br />

nelerdir <br />

• Yönetimde ve günlük rutin işlerde takım<br />

çalışması yapılmakta mıdır <br />

• Havaaracı bakım kuruluşlarında sürekli<br />

gelişmenin önemi nedir ve sürekli gelişme<br />

için neler yapılmaktadır <br />

Konuyla ilgili yapılan çalışmalar sırasında, Anadolu<br />

<strong>Üniversitesi</strong> <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu Bakım<br />

Kalite Yönetim Bölümü ve Türk Havayolları (Teknik)<br />

Kalite Güvence Başkanlığı üst düzey yöneticileri ile<br />

bir soru formu kullanılarak görüşmeler yapılmıştır.<br />

THY Havaaracı Bakım Kuruluşu<br />

JAR-145 standartlarına göre, 500’den daha fazla<br />

personeli bulunan bakım kuruluşları büyük ölçekli<br />

bakım kuruluşu, 10-500 arasında personeli bulunan<br />

bakım kuruluşları orta ölçekli bakım kuruluşu, 10’dan<br />

daha az personeli bulunan bakım kuruluşları küçük<br />

ölçekli bakım kuruluşu olarak tanımlanmaktadır. Türk<br />

Havayolları Bakım Kuruluşu/Merkezi’nde bakımla<br />

ilgili çalışan personel sayısı 2260 kişidir. 695 bakım<br />

teknisyeni bulunmakta ve 632 teknisyene onaylayıcı<br />

personel yetkisi verilmiştir. THY Bakım Kuruluşu<br />

“Büyük Ölçekli Bakım Kuruluşu” kapsamı içinde yer<br />

almaktadır. Aynı zamanda JAR-145 bakım yetkisi<br />

kapsamı açısından, THY Bakım Kuruluşu 5700 Kg ve<br />

üzeri uçakların bakımı için yetkili bir bakım<br />

kuruluşudur.<br />

Türk Havayolları Bakım Kuruluşu/Merkezi İstanbul<br />

Atatürk Havaalanı’nda çok amaçlı olarak donatılmış 2<br />

adet hangara sahiptir. Birinci hangar 51.000<br />

metrekare, ikinci hangar ise 80.000 metrekare alanda<br />

kurulmuştur.<br />

THY Bakım Merkezi’nin kalite politikası şu şekilde<br />

belirlenmiştir:<br />

• Uçak ve uçak parçalarının bakımı konusunda,<br />

yurt içinde ve yurt dışında bilinen, güvenilen<br />

ve tercih edilen bir kuruluş olmak.<br />

• THY filosundaki uçakların ve bakım hizmeti<br />

verilen müşteri uçaklarının uçuş<br />

emniyetlerini, uçak bakımı ile ilgili<br />

konularda en üst düzeye çıkarmak.<br />

• Uçakların uçuşunun teknik nedenlerle<br />

aksamasına meydan vermemek.<br />

• Herhangi bir hizmet süreci içinde uçakta<br />

teknik nedenli müşteri memnuniyetsizliğini<br />

önlemek.<br />

• Çalışanların iş ile ilgili olarak sürekli<br />

gelişmelerini sağlamak.<br />

A.Ü. SHYO Havaaracı Bakım Kuruluşu<br />

Anadolu <strong>Üniversitesi</strong> <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu<br />

Bakım Kuruluşu’nda bakımla ilgili çalışan personel<br />

sayısı 47 kişidir. 45 bakım teknisyeni bulunmakta ve<br />

38 teknisyene onaylayıcı personel yetkisi verilmiştir.<br />

JAR-145 standartlarına göre, A.Ü. SHYO Havaaracı<br />

Bakım Kuruluşu orta ölçekli bakım kuruluşu kapsamı<br />

içinde yer almaktadır.<br />

JAR-145 bakım yetkisi kapsamı açısından, A.Ü.<br />

SHYO Bakım Kuruluşu 5700 Kg’a kadar olan<br />

uçakların ve 400 HP’a (beygirgücüne) kadar olan<br />

pistonlu motorların bakımı için yetkili bir bakım<br />

kuruluşudur. Aynı zamanda gaz türbinli motor<br />

sınıfında yer alan turboprop ve turboşaft motor yetkisi<br />

de bulunmaktadır.<br />

Anadolu <strong>Üniversitesi</strong> <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu<br />

Bakım Kuruluşu Eskişehir Anadolu <strong>Üniversitesi</strong> İki<br />

Eylül Kampüsü Anadolu Havaalanı’nda 2 adet bakım<br />

hangarına sahiptir. Birinci hangar 1728 metrekare,<br />

ikinci hangar ise 2.000 metrekare alanda kurulmuştur.<br />

Anadolu <strong>Üniversitesi</strong> <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu<br />

Hava Aracı Bakım Kuruluşunda uygulanan bakım ve<br />

kalite politikasının amacı; JAR / JAR-OPS 1<br />

standartları en alt seviye olarak kabul edilerek, uçuş ve<br />

bakım emniyetini en üst seviyeye çıkarmaktır. Kalite<br />

325

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

sisteminin ilk amacı hatanın tespit edilmesi değil,<br />

hatanın oluşmasını engellemektir.<br />

VII. ARAŞTIRMA SONUÇLARI<br />

Havaaracı bakım kuruluşlarında, TKY’ye geçişi<br />

kolaylaştırılacak olan standartlar belirlenmiştir. Bu<br />

standartlara örnek; JAR-145, FAR-145, AQAP, MIL-<br />

Q-958S ve AMC standartları verilebilir. <strong>Havacılık</strong><br />

alanındaki standartlar endüstri alanındaki<br />

standartlardan önce hazırlanmıştır ve havacılık<br />

standartları endüstri standartlarına temel teşkil<br />

etmiştir. Örneğin kalite izleme sistemine yer verilen<br />

ilk standart; AMC (Air Material Command :<br />

<strong>Havacılık</strong>ta Kullanılan Malzeme Hükümleri )<br />

standardıdır ve kalite izleme sistemi 74-1 numaralı<br />

bölümünde tanımlanmıştır.<br />

Havaaracı bakım kuruluşlarında, kalite politikası ve<br />

bakım organizasyonu JAR-145 standartlarına göre<br />

belirlenmiş ve BKAD’da açıklanmış durumdadır.<br />

Kalite politikasının sorumlu müdür (üst yönetim)<br />

tarafından belirlenmesi ve uygulanacağına dair<br />

taahhüdü istenmektedir. Kalite politikası ve bakım<br />

organizasyonunun tam olarak belirlenmesi, kalite<br />

sisteminin oluşturulması ve doğrudan üst yönetime<br />

bağlı olması TKY’nin sistem yaklaşımıyla ötüşmekte<br />

ve TKY’ye geçişi kolaylaştırmaktadır.<br />

İç ve dış müşteriler için oluşturulan bir kalite sistemi,<br />

bakım organizasyonunun içinde mevcuttur. Kalite<br />

sistemi; bakım faaliyetlerini, yöntemlerini, tedarikçi<br />

ve taşeron işletmeleri JAR-145 standartlarına göre<br />

denetleyebilecek şekilde yapılandırılmıştır.<br />

Havaaracı bakım kuruluşlarında, kalite izleme,<br />

denetim ve sonuçları kalite bölümü tarafından üst<br />

yönetime rapor halinde sunulmaktadır. Sunulan bu<br />

raporlarla üst yönetimin bakımla ilgili olan tüm<br />

faaliyetler hakkında bilgisi olmakta ve üst yönetim<br />

tarafından gerekli değerlendirme yapılarak önleyici ve<br />

düzeltici faaliyetler yerine getirilebilmektedir.<br />

Bakımlarda istatistiksel yöntemlerin kullanılabilmesi<br />

için bazı nedenler mevcuttur. En önemli neden ise;<br />

JAR-OPS Havaaracı işleticisi veya sahiplerine yönelik<br />

işletme standartlarına göre “Bakım Güvenirlilik<br />

Programı” hazırlanmasının istenmesidir. JAR-OPS<br />

Bakım Alt Bölümü’ne göre (JAR-OPS Subpart M),<br />

havaaracı işleticisi veya sahiplerinin bakım<br />

sorumluluğu bulunmaktadır ve güvenirlilik<br />

programının hazırlanabilmesi için detaylı istatistik<br />

bilgilerine ihtiyaç duyulmaktadır. İkinci neden ise<br />

bakım hatalarının nedeninin tespit edilmesidir. Bakım<br />

hatalarının nedeni tespit edilebilirse düzeltici işlemlere<br />

gerek kalmaksızın bakım hataları önlenebilecektir.<br />

Bunun sonucunda sıfır hata hedefine ulaşılabilecek ve<br />

bakımda etkinlik ve verimlilik artacaktır.<br />

JAR-145 standartlarına göre, bakım personeline en<br />

geç 24 aylık periyot içerisinde mesleki eğitim<br />

tekrarının verilmesi gerekmektedir. Havaaracı bakım<br />

kuruluşları yalnızca mesleki eğitimlerin yeterli<br />

olmasına karşın kalite ve meslek eğitimlerini<br />

vermektedir. Bunun amacı; kalitenin kuruluş içinde<br />

yaygınlaştırılması ve kalitenin herkesin<br />

sorumluluğunda olduğunun inanılmasıdır. TKY insan<br />

odaklı bir yaklaşım olduğu için TKY uygulayan<br />

işletmelerde en değerli varlık insandır ve en fazla<br />

yatırım insana yapılmalıdır. İnsana yapılan her türlü<br />

yatırımın getireceği ek katma değerinin daha fazla<br />

olması beklenmektedir.<br />

Havaaraçlarının, çok sayıda parçanın birleşiminden ve<br />

karmaşık sistemlerden oluştuğu düşünülürse, en<br />

azından havaaracının bakımı veya arızasının<br />

giderilmesi sırasında takım çalışması yapılması<br />

gerektiği ortaya çıkmaktadır. Bazı arızaların<br />

giderilmesi veya bazı bakım süreçleri çok karmaşık<br />

işlemlerden oluşmaktadır. Bu süreçler sırasında<br />

yalnızca mekanik veya elektrik/elektronik<br />

teknisyenlerinin değil, hepsinin birlikte fikir üreterek<br />

sonuca ulaşmaları gerekebilmektedir. Bazı süreçlerde<br />

mühendislik bilgisine ihtiyaç duyulduğu için<br />

mühendislerin de bu süreç içinde yer alması<br />

istenebilmektedir. Takım çalışmasının yapılmasıyla<br />

arızanın tespit edilmesi ve giderilmesi kolaylaşmakta,<br />

bakım süre ve süreçleri azalarak havaaracının yerde<br />

kalış süresi kısalmaktadır.<br />

Türkiye; yetişmiş insan gücüyle, sahip olduğu<br />

havacılık eğitim kuruluşlarıyla, özel şirketlerin ve<br />

THY’nin yardımıyla, Ortadoğu, Balkanlar ve Türk<br />

Cumhuriyetleri’nin “Havaaracı Bakım Merkezi”<br />

olmalıdır.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] E. Bayır, Uçak Bakım Kavramları, Kayseri<br />

Birinci <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>unda sunulan<br />

bildiri, (Kayseri, 13-16 Nisan 1996), s.104<br />

[2] JAR/SHT-145, Bakım Kuruluşunun Kurulması,<br />

Yetkilendirilmesi ve İşletilmesine İlişkin<br />

Kurallar, (Rev.2, Ankara, <strong>Sivil</strong> Havacılılık Genel<br />

Müdürlüğü, 24.04.2001), s.2<br />

[3] C.H. Friend,, Aircraft Maintenance Management,<br />

(Longman Gpoup, Second Edition, 1997,<br />

England), s. 33<br />

[4] www.wmeng.co.uk/wmeng/wmrem/rem.htm<br />

iletişim adresli internet sitesi, 07.11.2002<br />

[5] I. Miyauchi, Quality Management in Japan,<br />

(BZD Yayıncılık, İstanbul, 1999), s.12<br />

[6] JAA, JAR-145 Aircraft Maintenance<br />

Organization, (Amendment 5, Global Engineering<br />

Documents, Colorado, U.S.A, 2003), s. C-3<br />

[7] Ş. Topal, Kalite Yönetimi ve Güvence Sistemleri,<br />

(Y.T.Ü Basın-Yayın Merkezi, İstanbul, 2000), s.<br />

67-69<br />

326

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

UÇAK BAKIMINDA EMNİYET YAKLAŞIMLARI<br />

Müge ARMATLI KAYRAK<br />

mkayrak@anadolu.edu.tr<br />

Anadolu <strong>Üniversitesi</strong> <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu<br />

ÖZET<br />

Bu bildiride, uçak bakımında emniyet yaklaşımları<br />

incelenmiştir. Tarihsel gelişim sürecinde ağırlıklı<br />

olarak kullanılan emniyetli ömür yaklaşımı, yerini<br />

hasar toleransı yaklaşımına bırakmıştır. Uçak bakım<br />

prosedürü, dizayn aşamasında üretici tarafından<br />

hazırlanırken emniyet yaklaşımları ve buna uygun<br />

dizayn şekilleri kurulmaktadır. Dizayn aşamasında,<br />

yapının emniyetli hizmet ömrü ve hasarların gelişim<br />

mekanizmaları öngörülmelidir. Ancak, bakım<br />

süreçlerinde uygulanan kontroller ve karar verme<br />

aşamaları emniyet yaklaşımında büyük yer<br />

tutmaktadır. Modern bakım prosedürlerinde, örneğin,<br />

MSG3’ e göre parçalar büyük oranda yapısal<br />

kontrollere alınırlar. Bu bildiride, kontrol<br />

başlangıçının ve aralığının seçiminde dikkate alınan<br />

kriterler ve NDI uygulamalarının önemi tartışılmıştır.<br />

I. GİRİŞ<br />

<strong>Havacılık</strong>ta emniyet sözcüğünün tanımı, “İnsan<br />

yaşamının ve fonksiyonelliğinin korunması ve uçak<br />

elemanlarındaki hasarların önlenmesinin sağlanması“<br />

olarak verilebilir [1]. Uçak bakımının amacı, emniyetli<br />

hizmet ömrünün sağlanabilmesidir. Emniyet, yapısal<br />

emniyet olarak ele alındığında bir mühendislik<br />

problemidir.<br />

İki farklı emniyet yaklaşımı dikkate alınmaktadır,<br />

bunlar “Emniyetli ömür“ (Safe-life) ve “Hata<br />

emniyeti“ (Fail-safe) yaklaşımlarıdır. Yorulma,<br />

emniyet düşürücü önemli bir problemdir ve emniyet<br />

yaklaşımlarında ağırlıklı olarak dikkate alınmaktadır.<br />

1960 larda askeri ve sivil havacılıkta yaygın olarak<br />

kullanılmış olan “Emniyetli ömür“ yaklaşımında,<br />

belirli bir hizmet ömrünü dolduran parça<br />

değiştirilmektedir. Hizmet ömrü, hasar oluşmadan<br />

önceki bir süreyi ifade eder. Yapı hasar barındırmaz,<br />

detaylı bir hasar analizi ve izleme yoktur. 1964’de<br />

FAR 25 düzenlemesi ile “Hata emniyeti“ yaklaşımına<br />

geçildi [1]. Bu yaklaşımda, yapı hasarları içerebilir<br />

ancak, kalan ömrü emniyetle tamamlar. Bu<br />

yaklaşımda da detaylı kontrol programları yoktur ve<br />

yorulma hasarları dışındaki olumsuz etkiler<br />

düşünülmemiştir. 1978’de FAR 25-45 düzenlemesi ile<br />

“Hasar toleransı“ (Damage tolerance) yaklaşımına<br />

geçilmiştir [2]. Yeni yaklaşımlarda, emniyet ihtiyacı,<br />

iki parametreye dayanmaktadır. Bunlar, dizayn<br />

konsepti ve test edilebilirliğin derecesidir [1]. Askeri<br />

havacılıkta, MIL A-83444 ile 1974’de “Hasar<br />

toleransı“ yaklaşımı uygulanmaya başlanmıştır [2].<br />

Avrupada, JAR 25 ile 1980’de “Hasar toleransı“<br />

yaklaşımına geçilmiştir.<br />

II. DİZAYNDA EMNİYET YAKLAŞIMLARI<br />

Uçak yapısının dizaynı için yükleme koşullarının ve<br />

etki sıklığının çok iyi tanımlanması gerekmektedir.<br />

Statik yükler için emniyet yaklaşımı limit yüklerin ve<br />

maksimum yüklerin tanımı ile elde edilir. Limit<br />

yükler, manevra ve sağnak yükleri, negatif yükler,<br />

iniş-kalkış esnasındaki yükler, flap ve kuyruk yükleri,<br />

taksi hareketleri esnasındaki yükler gibi sınıflara<br />

ayrılarak incelenir. Maksimum yük ise limit yüklerin<br />

1.25-1.5 civarındaki bir “Emniyet katsayısı“ ile<br />

çarpımı sonucu elde edilen, genişletilmiş en son<br />

değerlerdir. Emniyet katsayısı kullanımı, zaman içinde<br />

malzeme özelliklerindeki değişimleri, pilotaj<br />

etkilerini, örneğin sağnaklı havalarda yaptırılan<br />

manevraları, bir değere kadar tolere etmek ve<br />

dolayısıyla emniyeti etkilememek amacını<br />

taşımaktadır. Ayrıca, dinamik yüklerin varlığı ve<br />

yapıya sürekli etkileri sözkonusudur ve bu yüklerin<br />

statik yüklerle bileşimi, uçak yapısının gerçek<br />

yükleme durumunu tanımlayacaktır.<br />

Dizayn aşamasında uygulanan tam ölçekli testlerde,<br />

yapının gerçek yükleri ve gerilme dağılımı<br />

modellemesi, emniyetli hizmet ömrünün belirlenmesi<br />

için gereklidir. Bu testler kritik bölgelerin, kırılma<br />

riski taşıyan ve hasar içeren bölgelerin yerini<br />

belirtmektedir. Ancak uçak yapısının uzun hizmet<br />

ömrü düşünülerek, çalışma ortam koşulları ve bunun<br />

zaman içinde yapı üzerindeki olumsuz etkileri, hasar<br />

mekanizmasına etkileri, araştırılarak yapısal test<br />

sonuçları bu özel durumlarla birleştirilmelidir [3].<br />

Tam ölçekli testler uygulanmadan önce, kritik<br />

bölgeler teorik analizler, malzeme deneyleri ve statik<br />

testlerle belirlenir. Kimi özel ortam etkileri, örmeğin<br />

yakıt tankı içindeki nem, iniş takım dikmelerindeki<br />

hidrolik yağ ortamı gibi, incelenmelidir. Testler<br />

boyunca, hata tespiti ve izlenmesi için tahribatsız<br />

327

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

kontrol yöntemleri (Non-destructive inspection NDI)<br />

iki şekilde uygulanır.<br />

Testlere ara verilerek anlık incelemeler uygulanır.<br />

Ultrasonik veya girdap akımları (Eddy curent), gibi<br />

tekniklerle hata arama gerçekleştirilir.<br />

Sürekli kayıt tekniği ile izleme. Akustik emisyon<br />

tekniği kullanılarak, hasar oluşumu ve gelişimi sürekli<br />

izlenmektedir. Akustik emisyon, malzemenin<br />

yapısındaki lokal değişimlerin yol açtığı elastik dalga<br />

yayınımlarıdır. Kırılma prosesinin oluşumu ve<br />

gelişimi sırasında yayınırlar. Aynı zamanda, akustik<br />

emisyon değişim mekanizmasının analizi, parçanın<br />

durumu ve gelecekteki davranışları hakkında bilgi<br />

vermektedir. Mühendislik arıza arama (diagnostic)<br />

alanında, testler sırasında önemli veriler elde edilir<br />

[4].<br />

Çatlak Boyu<br />

Şekil 1 Kanat kaplamasına ait hata emniyetli<br />

dizayn şekilleri [2]<br />

1. parçada kırılma<br />

2. parçada çatlak<br />

başlangıcı<br />

Dizayn aşamasında emniyetli ömür tahmini ve<br />

hasarların bu süre içindeki davranışlarına ilişkin<br />

öngörüler gereklidir. Emniyetli hizmet ömrünün<br />

uzatılması amacıyla, dizayn aşamasında “Hasar<br />

toleransı“ analizleri 1980 sonrasında büyük önem<br />

kazanmıştır. Hasar toleransı yaklaşımı uygulanabilir<br />

üç yeni yapısal dizayn şekli geliştirilmiştir [1].<br />

1. Çok sayıda yükleme yolunu içeren yapı: Tasarım<br />

tüm yapının kaybını ve hasarların lokalize olmasını<br />

önleyici, segmentler halinde gerçekleştirilmiştir<br />

2. Çatlak durmasını sağlayan yapı: Yapı, hasar<br />

ilerleyerek parçayı kırmadan çok önce, durdurulacak<br />

şekilde tasarlanmıştır.<br />

3. Yavaş çatlak ilerlemesini sağlayan yapı: Hataların<br />

stabil olmayan ilerleme hızları için kritik boyuta<br />

ulaşmalarına izin verilmez.<br />

Yukarıda açıklanmış olan üç farklı hata emniyetli yapı<br />

için, aynı sıralama ile, bir kanat kaplamasına ait<br />

dizayn örnekleri, şekil 1’de verilmiştir. Şekil 2’de ise<br />

her bir dizayn şekli için yorulma çatlak gelişim<br />

diyagramları görülmektedir. Diyagramlarda, her bir<br />

yapının aynı emniyet seviyesine sahip olduğu<br />

görülmektedir [2]. Çatlak başlangıcı olarak, tespit<br />

edilebilir hata boyutu referans alınmıştır.<br />

Emniyetli ömür yaklaşımının etkili olduğu eski<br />

tasarım yapılar veya zorunlu olarak bugünde bu<br />

şekilde üretilen yapılar, tek yükleme hattına sahip<br />

yapılardır.<br />

Çatlak<br />

başlangıcı<br />

1 2<br />

Çevrim Sayısı<br />

Şekil 2 Hata emniyetli dizayn şekilleri için<br />

yorulma diyagramları [2]<br />

3<br />

Kırılma<br />

III. BAKIM YAKLAŞIMLARI İLE EMNİYET<br />

TEMİNİ<br />

Dizayn aşamasında belirlenen emniyetli ömür<br />

yaklaşımı ve bakım prosedürü ile hizmet ömrü<br />

boyunca yapının verimliliği ve fonksiyonelliği<br />

hedeflenmektedir. Modern bakım prosedürlerinde,<br />

“Emniyetli ömür“ prensipleri yerini “Hata emniyeti“<br />

yaklaşımının gelişmiş bir şekli olan “Hasar toleransı“<br />

yaklaşımına bırakmıştır. Özellikle 1980 sonrası<br />

geliştirilerek uygulamaya konulmuş olan “Bakım<br />

yönlendirme klavuzu“ (Maintenance Steering Guide<br />

MSG3), ağırlıklı olarak “Hasar toleransı“ yaklaşımını<br />

içermektedir. Önceki dönemlerde, sadece yorulma<br />

analizine dayalı olan emniyet yaklaşımları<br />

kullanılmıştır. Ancak, korozyon riskinin varlığı<br />

yorulma ömrünü önemli oranda azaltmaktadır. 1950<br />

ve 60’larda kullanılan uçakların çoğunda, korozyon<br />

önemli bir ömür kısıtlayıcı faktör olarak görülmedi ve<br />

bu yıllarda uçaklar teknik yetersizlikleri nedeniyle,<br />

öngörülen sürelerden çok daha önce servisten<br />

kaldırıldılar [5].<br />

MSG3 prosedüründe sadece yorulma hasarları değil<br />

tüm muhtemel hasarların yapıda aynı anda<br />

bulunabilme ihtimali gözönünde bulundurulmaktadır<br />

ve “Hasar toleransı“ yaklaşımıda bu temele<br />

328

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

dayanmaktadır. Şekil 3’de MSG3 prosedürünün<br />

prensip şeması verilmektedir [6]. Akış şemasından da<br />

görüldüğü gibi her parça birinci dereceden önemli<br />

veya değilse, ikinci derecede önemli diğer yapı olarak<br />

sınıflandırılmaktadır. Birinci dereceden önem taşıyan<br />

“Yapısal önem parçaları“ (Structural Significant Item<br />

SSI) listesi oluşturulur ve bu parçalar için “Emniyetli<br />

ömür“ veya “Hasar toleransı“ ayrımları<br />

oluşturulmaktadır. Yapısal önem parçalarının büyük<br />

bir kısmı “Hasar toleransı“ yaklaşımına göre<br />

tasarlanmıştır. İniş takımları gibi az sayıdaki parça ise<br />

“Emniyetli ömür“ prensibine göre listelenir. Ancak,<br />

her iki yaklaşımda da yorulma hasarları dışındaki<br />

diğer hasar türleride daima dikkate alınmaktadır.<br />

Yapısal önem parçalarının analizinde, aşağıda<br />

belirtilen hususlar önem taşımaktadır.<br />

Kaynak veya perçin ile birleştirmeler gibi,<br />

statik bağlantıları içeren bölgeler.<br />

-Ana uçak elemanlarının bağlantı bölgeleri,<br />

kanat-gövde bağlantıları gibi.<br />

-Yapıda kesintiye neden olan kapı ve pencere<br />

cidarları.<br />

-Yorulma gerilmelerinin yoğunlaştığı bölgeler.<br />

-Korozyona açık bölgeler. Gerilmeli korozyon<br />

riski büyük olan veya sıvı kaçakları açısından riskli<br />

elemanlar.<br />

-Kaza risklerine açık bölgeler. Yükleme<br />

kapıları veya bakım çalışmaları esnasında yoğun<br />

kullanılan elemanlar.<br />

Yapısal önem parçaları için yapısal bakım<br />

programlarında, detaylı parça listelerinin ayrıntılı<br />

kontrol analizleri uygulanmaktadır.<br />

İkinci derecede önemli diğer parçalar grubu<br />

için hat bakım (zonal bakım) prosedürü<br />

uygulanmaktadır. Test edilecek parçaların ve kontrol<br />

şekillerinin detaylı bir listesi yoktur. Ancak, tecrübeli<br />

personel tarafından uçak dış yüzeylerinin genel gözle<br />

kontrolü gerçekleştirilir. Uçak çevresel yol<br />

(walkaround) kontrolleri yapılmaktadır.<br />

IV BAKIM EŞİĞİNİN VE ARALIKLARININ<br />

TESPİTİ<br />

Hasar toleransı yaklaşımına göre, tüm hasar türleri<br />

oluşabilir ve yapının bunları barındırmasına izin<br />

verilir. Ancak bu noktada, yapının kalan hizmet<br />

ömrünü emniyetle tamamlayabileceğinin garantisi,<br />

önemli bir emniyet yaklaşımı olarak sağlanmalıdır.<br />

Referans süre kalan ömürdür.<br />

Hata oluşumu ve kritik bir değere ulaşıncaya kadar<br />

geçen süre, hassas olarak belirlenmelidir. Şekil 4’de<br />

verilen grafikde, kontrol eşiği bir NDI yönteminin<br />

kapasitesi ile belirlenecektir [7]. Emniyetli kontrol<br />

aralığı ise kritik hata boyutu ile kontrol eşiği arasında<br />

kalan süredir. Bu toplam sürenin yeterli genişlikte<br />

olması, yani hasar gelişiminin hasar toleransı<br />

yaklaşımına uygun olması önemlidir. Söz konusu<br />

aralık<br />

Şekil 3 MSG3 prosedürünün akış diyagramı [6]<br />

içinde en az üç periyodik bakım yerleştirilebilmelidir.<br />

Emniyet temini açısından bu izleme önemlidir [5].<br />

Uçuş emniyetini sağlamak için bakım konseptinde,<br />

doğru uçuş saati sonunda en etkili ve kapasiteli<br />

metodla kritik bölgelerin kontrolü gerekmektedir. Bu<br />

kontroller sonucunda emniyet temini için farklı<br />

kararlar alınabilir.<br />

-Hatasızlık tespit edilir, NDI bir sonraki<br />

periyod bitiminde tekrar uygulanacaktır.<br />

-Hata tespiti durumunda, hata yerinin ve<br />

boyutunun tespiti, onarım veya parça değişimi<br />

olabildiği gibi herhangi bir müdahale yapılmama<br />

kararı da alınabilir.<br />

Yapının aynı anda çok sayıda hata<br />

barındırması durumu düşünülmelidir. Korozyonun<br />

varlığı yorulma ömrünü azaltmaktadır. Örneğin,<br />

British Aerospace Airbus’ın uçaklarda korozyon<br />

probleminin analizi amacıyla uyguladığı test<br />

programında, uçak kanat kaplama malzemesi olan<br />

yüksek mukavemetli Aluminyum alaşımı (7150-T651)<br />

malzemesinden üretilen test numuneleri kullanılmıştır.<br />

Yapılan yorulma testleri sonucunda korozyonlu<br />

numunelerde, korozyon içermeyen numunelere göre<br />

çatlak başlama periyodunda %60 değerinde bir azalma<br />

tespit edilmiştir [8].<br />

329

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Şekil 4 Yapısal dayanım ve hata boyutunun zamanla değişimi [7]<br />

V. NDI METODLARI İLE EMNİYET TEMİNİ<br />

Modern bakım yaklaşımlarında hata tespiti ve<br />

izlenmesi amacıyla, yapılara hasar verilmeksizin<br />

uygulanabilen NDI metodları kullanılmaktadır. Genel<br />

gözle kontrol veya yaygın olarak kullanılan<br />

ultrasonik, eddy curent, radyografi, penetran sıvı ve<br />

manyetik parçacıklarla kontrol gibi metodlar<br />

uygulanmaktadır. Ayrıca, nötron radyografisi,<br />

holografi, termografi gibi, daha kapasiteli ve maliyetli<br />

olan özel kontrol metodları da kompozit yapıların ve<br />

seramik malzemelerin mikro hasarlarının tespiti için<br />

uygulanmaktadır. MSG3 prosedürüne gore<br />

hasarlar için NDI uygulama şekilleri aşağıda<br />

verilmiştir.<br />

Çevresel yol (walk-around) kontrolü<br />

Genel gözle kontrol, hat bakımda mutlaka uygulanan<br />

bir prosedürdür. Şekil 5’de Airbus A300 uçağına ait<br />

çevresel yol şeması verilmektedir [9].<br />

Şekilde görülen 1-2 ve 8-1 yolu dolaşılarak, radar<br />

konisinin ve gövde dış yüzeylerinin darbe ve diğer<br />

harici hasarlar için gözle kontrolü yapılır. Burun iniş<br />

takımı, lastiklerin durumunun ve akışkan sıvı sızıntısı<br />

kontrolü için incelenir. 2-3 ve 7-8 bölgelerinde,<br />

kanatlardaki yakıt tanklarından sızıntı durumunun ve<br />

kanat hücüm kenarında hasar incelemeleri yapılır.<br />

Türbin fanı rotor palelerinin hasar analizleri yapılır.<br />

Motor tutucularının korozyon hasar kontrolleri sıvı<br />

sızıntısı ve bağlantı elemanlarının sıkılık kontrolleri<br />

gerçekleştirilir. 3-4 ve 6-7 bölgelerinde, kanat firar<br />

kenarı, kanatcıklar, hız frenleri ve flapların hasar<br />

analizleri yapılır. 4-5 ve 5-6 bölgelerinde ise,<br />

gövdenin arka kısmının ve kuyruk yüzeylerinin hasar<br />

ve sıvı sızıntılarına karşı kontrolleri yapılır [10].<br />

Şekil 5 Airbus A300 uçağının çevresel yol<br />

(walk-around) şeması [9]<br />

Yorulma hasarlarının analizi<br />

Yapılarda yorulma hasarı, kendini yüzey çatlakları<br />

olarak gösterir. Mikro boyutta başlar ve zamanla<br />

ilerler. Makro seviyedeki yorulma hasarları gözle<br />

kontrol ile belirlenebilir. Ancak, hasar kaplama veya<br />

boya tabakasının altından başlamış olabilir veya gizli<br />

bir yüzeyde bulunabilir. Bu durumda söküm<br />

gerekmeksizin tespit imkanı sağlayan, ultrasonik<br />

kontrol darbe-yankı metodu ile ve elektriksel<br />

iletkenliği uygun değerde olan aluminyum alaşımları<br />

gibi malzemeler için, girdap akımları ile kontrol tercih<br />

edilebilir. Sözkonusu her iki metod da mikro<br />

çatlakların tespitinde verimlidir. Benzer olarak çelik<br />

parçaların testinde, manyetik geçirgenliğin yeterli<br />

seviyede olduğu tüm alaşımlarda, manyetik<br />

parçacıklarla kontrol kullanılabilir.<br />

330

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Ulaşılabilir yüzeyler için penetran sıvı ile kontrol bir<br />

işlemde, her yönde uzantıya sahip mikro çatlakların<br />

tespitinde en verimli yöntemdir. Optik aletler<br />

kullanılarak söküm gerekmeksizin, özellikle motor<br />

parçaları için, yorulma çatlakları belirlenebilir.<br />

Radyografik kontrol, ancak ışın demeti ile çatlak<br />

uzantısı parallel doğrultulu ise verimli olmaktadır.<br />

Uzantısı bilinmeyen çatlaklar için, parçaya birkaç<br />

farklı yüzeyden çekim işlemi uygulamak<br />

gerekmektedir.<br />

Delik cidarları da yorulma çatlaklarının oluşumu<br />

bakımından riskli bölgelerdir. Bağlantı elemanı takılı<br />

veya sökülmüş durumdaki delik cidarları, özel problar<br />

kullanılarak ultrasonik veya girdap akımları metodları<br />

ile test edilebilirler.<br />

Korozyon analizi<br />

Korozyonda yorulma hasarları gibi genellikle<br />

yüzeyden başlar, yüzey kalitesinin bozulması, renk<br />

değişimi ve gerilmeli korozyonda mikro çatlaklar<br />

şeklinde belirir. Gözle kontrol, makro seviyedeki<br />

korozyonun tespitinde en etkili yöntemdir. Girdap<br />

akımları veya manyetik parçacıklarla kontrol<br />

yöntemleri ile kaplama veya boya tabakası<br />

kaldırılmaksızın iç yapının kontrolü<br />

gerçekleştirilebilir. Ayrıca, aynı yöntemlerle ince<br />

kesitli levhaların görünmeyen yüzeylerindeki hafif<br />

korozyon belirlenebilir. Hafif korozyonun tespitinde<br />

ultrasonik kontrol verimli bir yöntemdir. Radyografik<br />

kontrol ise sadece ağır korozyon durumunda, yeterli<br />

radyografik yoğunluk farkı oluştuğundan verimli<br />

olmaktadır. Hafif korozyon durumunda, hidrojen<br />

ürünü olan bozulma nötron radyografisi ile tespit<br />

edilebilir. Yakıt tanklarının iç cidarlarının nötron<br />

kaynağı ile çekimi öncesinde, yakıtın boşaltılmasının<br />

gerekmemesi önemli bir zaman kazancı sağlamaktadır<br />

[10].<br />

Boya ve kaplama yapısının bütünlüğünün kontrolü,<br />

korozyondan korunmada oldukça önemlidir. Korunma<br />

önlemleri bozulduğunda korozyon riski de hızla<br />

artacaktır.<br />

Kaza hasarlarının analizi<br />

Yapıda bulunması muhtemel bir başka hasar türüde<br />

çevresel etkilerle oluşan darbe hasarlarıdır. Örneğin<br />

dolu, taş gibi sert cisimlerin darbe etkileri gibi.<br />

Ayrıca, bakım çalışmaları esnasında dikkatsiz<br />

uygulamalar, alet düşmesi gibi etkiler de yapıda<br />

hasarlar oluşturmaktadır. Gözle kontrol, etkili bir<br />

yöntem olarak tespit aşamasında uygulanabilir. Mikro<br />

boyutlu hasarlar için D-sight tekniği, özellikle geniş<br />

yüzeylerin kontrolünde verimli olmaktadır. Kompozit<br />

tabakalarda ayrılma etkisi yaratan darbe hasarı ise<br />

termografi metodu ile belirlenebilir.<br />

VI SONUÇLAR<br />

Dizayn aşamasında hasar toleransı yaklaşımı ile çok<br />

sayıda yükleme yolunun geliştirilmesi, tek hat içeren<br />

yapıların yerini almıştır. Ancak, esas önemli gelişme<br />

bakımlar esnasında, uçak yapısal bütünlüğünün<br />

emniyetli kontrolü prosedürünün kurulması ile<br />

sağlanır. Bu prosedürde, zaman içinde oluşan<br />

bozulmaların izlenmesi büyük önem taşımaktadır.<br />

Yapısal emniyet üzerinde kırılma mekaniği ve<br />

periyodik kontrollerin önemi hasar toleransı yaklaşımı<br />

ile büyük oranda artmıştır. Bu yaklaşımda NDI<br />

yöntem kapasitesinin ve güvenilirliğinin önemi<br />

büyüktür. Hatalar en az %90 olasılıkla ve %95<br />

güvenilirlikle tespit edilebilmelidir [11]. Hata tespiti<br />

için NDI güvenilirliğini artırıcı alternatif yöntem<br />

kullanımı, kritik bir noktada bir tek metodla<br />

yetinmeyerek doğrulayıcı bir başka yöntemin veya<br />

yöntemlerin varlığı, gerekmektedir.<br />

Hataların mümkün olduğunca erken evrelerde, mikro<br />

boyutta iken, tespiti emniyet açısından gereklidir.<br />

Yorulma, korozyon, kaza etkileri gibi hasarların<br />

birbirleri üzerindeki hızlandırıcı olumsuz etkileri,<br />

kontrol başlangıcının ve aralığının tayini aşamasında,<br />

dikkate alınmalıdır.<br />

VII. KAYNAKLAR<br />

[1] Antona,E.,Critical reviev of various structural<br />

safety concepts, Agard CP-234 Nondestructive<br />

inspection relationships to aircraft design and<br />

materials, Technical Editing and Reproduction<br />

Ltd.,pp.2-1-22,1978.<br />

[2] Engerand, J.L., Fatigue et viellisment des<br />

structures, Ecole Nationale Superieure<br />

D’Ingenieurs de Constructions Aeronautiques,<br />

Toulouse/France, 1985.<br />

[3] Brooks C.L., Integrity real time age degradation<br />

into the structural integrity process, Research and<br />

technology organization meeting proceedings 18,<br />

pp 22-1-12, Canada Communication group Inc.,<br />

1999.<br />

[4] Babak V., Filonenko S., Technical diagnostics of<br />

materials and elements by the method of acoustic<br />

emission, The World Congress, Aviation in the<br />

XXI century, Ukraine National Aviation<br />

University, Kiev/Ukraine, 2003.<br />

[5] Bruce, D., A., Nondestructive detection of<br />

corrosion for life management, Agard CP-565, pp<br />

9-1-8 , Canada Communication group Inc., 1995.<br />

[6] Gaillardon J.M., Establissement D’un programme<br />

de maintenance, Ecole Nationale Superieure<br />

D’Ingenieurs de Constructions Aeronautiques,<br />

Toulouse/France, 1985.<br />

331

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

[7] Armatlı Kayrak, M., Maintenance program policy<br />

for aircraft structure and MSG3 procedure, The<br />

World Congress, Aviation in the XXI century,<br />

Ukraine National Aviation University,<br />

Kiev/Ukraine, 2003.<br />

[8] Wolsfold M., The effect of corrosion on the<br />

structural integrity of commercial aircraft<br />

structure, Research and technology organization<br />

meeting proceedings 18, pp 3-1-7, Canada<br />

Communication group Inc., 1999.<br />

[9] Airbus A300 Nondestructive testing manual,<br />

Airbus Industrie, France.<br />

[10] Armatlı Kayrak M., Uçak bakımında tahribatsız<br />

kontrol yöntemleri, Anadolu <strong>Üniversitesi</strong><br />

Yayınları, No. 1327, Eskişehir, 2001.<br />

[11] Forney, D.M., Cooper, T.D., The economic<br />

implications of NDE opportunities and payoff,<br />

Agard CP-234 Nondestructive inspection<br />

relationships to aircraft design and materials,<br />

Technical Editing and Reproduction Ltd.,pp.3-1-<br />

15,1978.<br />

332

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

11 EYLÜL KRİZİNİN HAVAYOLU SEKTÖRÜNE ETKİLERİ VE<br />

LUFTHANSA KRİZ YÖNETİMİ ÖRNEĞİ<br />

Ünal BATTAL<br />

e-posta: ubattal@anadolu.edu.tr<br />

Özlem ATALIK<br />

e-posta: oatalik@anadolu.edu.tr<br />

Anadolu <strong>Üniversitesi</strong> <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu Eskişehir<br />

ÖZET<br />

Bu çalışmada 11 Eylül krizinin öncesi ve sonrası genel<br />

durum ile krizin havayolu sektörü üzerine olan kısa ve<br />

uzun dönemli etkileri ortaya konularak, Avrupa’nın<br />

önde gelen havayolu işletmelerinden Lufthansa’nın<br />

kriz karşısındaki almış olduğu acil tedbirler, kararlar<br />

ve tepkiler incelenmiştir.<br />

I. GİRİŞ<br />

Dünya ekonomisinde önemli bir yere sahip olan hava<br />

taşımacılığı sektörünün, hava trafiğinde yaşanan<br />

problemlerinin üstesinden gelindiği taktirde, en hızlı<br />

büyüyen sektörlerden birisi olarak kalması<br />

beklenmektedir[1]. 11 Eylül terör saldırılarıyla büyük<br />

darbe alan havayolu taşımacılığı sektörü 2002 yılında<br />

yaşanan ekonomik durgunluğun da eklenmesiyle<br />

çökme noktasına gelmiştir. Dünyanın en büyük<br />

havayolu şirketleri büyük finansal sıkıntılara girerken,<br />

Swissair, Sabena gibi köklü havayolu işletmeleri<br />

iflaslarını açıklamak zorunda kalmışlardır. Bu krizle<br />

birlikte gökyüzündeki rekabetin yeniden şekilleneceği<br />

düşünülmektedir.<br />

II. KRİZ ÖNCESİ HAVAYOLU SEKTÖRÜ<br />

11 eylül saldırısı sektörün geçmişte karşılaştığı<br />

krizlerden çok daha şiddetli olmuştur. Bunun en<br />

önemli nedenlerinde birisi, saldırıların dünya<br />

genelinde ekonomik durgunluğun yaşandığı bir<br />

dönemde meydana gelmiş olmasıdır. Bu durgunluğun<br />

sinyalleri 11 eylülden çok daha önceleri 2000 yılının<br />

sonlarına doğru, kargo trafiğindeki keskin düşüşle<br />

ortaya çıkmış ve 2001 yılının ortalarında en üst<br />

seviyeye ulaşmıştır. 11 eylül krizini<br />

değerlendirebilmek için 11 eylül öncesinde havayolu<br />

sektörünün yapısının analiz edilmesi gerekmektedir.<br />

2000 yılında en çok zarar eden havayolu işletmelerinin<br />

görüldüğü tablo1 incelendiğinde, 11 eylül öncesinde<br />

derinleşmekte olan bir ekonomik krizin zaten<br />

varolduğu görülmektedir. 2000 yılındaki ekonomik<br />

krizin derinleşmesinin nedenleri ise[2];<br />

-Özellikle uzun mesafeli olmak üzere birçok pazarda<br />

fazla kapasite sorununun yaşanması,<br />

-Düşük maliyetli taşıyıcılar ve fazla kapasite<br />

nedeniyle<br />

gelirlerin düşmesi,<br />

-Yakıt fiyatlarındaki yükselme,<br />

-İşgücü maliyetlerinin yükselmesi<br />

-Avrupa topluluğu kanunları nedeniyle devlet<br />

yardımlarının kısıtlanması<br />

-Amerika ve Japonya ekonomilerindeki durağanlık<br />

Tablo 1. 2000 yılında en çok zarar eden 10 şirket<br />

III. 11 EYLÜL KRİZİ VE ETKİLERİ<br />

11 eylül saldırıları havayolu işletmeleri ve yolcuları<br />

etkilemenin yanında tüm dünyadaki ekonomik sistem<br />

üzerinde de olumsuz etkilerin ortaya çıkmasına neden<br />

olmuştur. 2001 yılı sonunda sektörün uluslararası<br />

tarifeli hatlarda toplam kayıpları 12 milyar $ olmuştur.<br />

Bu senaryo içinde iç hat trafiği de göz önüne alınır ise<br />

2001 yılındaki kayıpların miktarı 18 milyar $ dı[3]. 11<br />

Eylül krizinin genel etkileri aşağıdaki biçimde<br />

sıralanmaktadır[4].<br />

-Kapasite ve personel azaltılması,<br />

-Uçuş noktalarında azalma,<br />

-Daha hassas ve arttırılmış güvenlik önlemleri,<br />

-Karlılıklarda yaşanan düşmeler,<br />

-İmalatçıları etkileyen sipariş iptalleri,<br />

-Sigorta maliyetlerindeki belirsizlikler.<br />

Bu genel etkilerin yanısıra 11 eylül krizinin etkilerini<br />

kısa ve uzun dönemli olmak üzere 2 açıdan incelemek<br />

de mümkündür.<br />

A. 11 Eylül Krizinin Kısa Dönemli Etkileri<br />

Yolcu ve Kargo talebindeki ani düşüşler: AEA<br />

üyesi havayollarının yolcu talebindeki: Eylül 10-Ekim<br />

28 arasındaki rakamlara bakıldığında (RPK); Avrupa<br />

333

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

içinde %10.8, Uzakdoğu Avustralya yönünde % 16.7,<br />

Kuzey Atlantik yönüne doğru % 35.2 düşüş<br />

yaşanmıştır.<br />

AEA üyesi havayollarının kargo talebindeki Ocak-<br />

Şubat 2001 arasındaki rakamlara bakıldığında; Kuzey<br />

Atlantik %22.4, Uzak doğu–Avustralya %12.3, düşüş<br />

yaşandığı, Ocak –Aralık 2001 arasında ise Kuzey<br />

Atlantik % 14.3, Uzakdoğu–Avustralya %-1.5 düşüş<br />

yaşandığı görülmektedir. Kuzey Atlantik ve Uzakdoğu<br />

Avustralya pazarı AEA’nın toplam kargo pazarının %<br />

75’ini oluşturmaktadır[2].<br />

Sigorta ve güvenlik maliyetlerinin hızlı bir şekilde<br />

artması: <strong>Havacılık</strong> konusunda sigorta işlemleri yapan<br />

şirketler 17 eylül de yayınladıkları bir bildiri ile hava<br />

taşımacılığı endüstrisinin 3. kişi savaş riski<br />

yükümlülüklerini iptal etmiştir. Önceki yıllarda hiçbir<br />

uygulaması yapılmamış olan bu durum havacılık<br />

endüstrisini bütünüyle tehdit eder bir hal almıştır[3].<br />

Hava trafik kontrol ücretlerinde yaşanan ani<br />

yükselme: Havayolu işletmeleri hava trafik hizmeti<br />

sağlayıcıları ve havaalanları gibi sektör ortaklarıyla<br />

çeşitli işbirlikleri yaparak maliyetlerini kontrol altına<br />

almaya çalışmışlardır.<br />

Yakıt fiyatlarında yaşanan düşme eğilimleri: 11<br />

eylülden itibaren yakıt fiyatları başlangıçta düşmeye<br />

başlamış ancak Ortadoğu’daki olaylar nedeniyle<br />

ortaya çıkan kaygılar sonradan fiyatların yükselmesine<br />

neden olmuştur. Bu durumun devam etmesi halinde<br />

başlangıçta oluşan olumlu etkinin, negatif olacağı<br />

düşünülmektedir.<br />

Kapasite azaltımına bağlı olarak personel sayısının<br />

azaltılması: Krizin hemen ardından 160.000 çalışanın<br />

havayolu işletmelerindeki görevlerine son verilmiş ve<br />

krizin etkileri tam olarak düzelmesine kadar<br />

görevlerine son verilen personel sayısının 200.000’e<br />

kadar yükseleceği beklenmektedir[5].<br />

B. Uzun Dönemli Ekonomik Etkileri<br />

Trafik Tahminleri En genel uzun dönemli etki trafik<br />

tahminleri üzerinde olmuştur. Dünya yolcu<br />

trafiğindeki 2001 yılındaki %3’lük azalma 2002<br />

yılında da olası olmakla birlikte, 2003 yılında %6<br />

oranında bir artma ve 2006 yılına dek ise sektörde<br />

ortalama %4 oranında bir büyüme beklenmektedir.<br />

USA iç hatlarında 2002 de yaşanan azalma, toplam<br />

yolcu sayısındaki azalmanın büyük bir kısmını<br />

oluşturmaktadır. Uluslararası hatlar açısından<br />

bakıldığında, yolcu sayılarında 2002 de %1’lik bir<br />

büyümenin olası olduğu, 2002 ve 2003 yılında %5<br />

oranında bir iyileşme, 2005 ve 2006 da % 4’lük bir<br />

iyileşme beklenmektedir[3].<br />

Avrupa’daki Havayolu İşletmeleri ve Birleşmeler<br />

ICAO, EU ve ikili anlaşmalar aracılığıyla Avrupalı<br />

havayolu işletmelerinin işbirliği yapabilmeleri ve<br />

2002-2006 Büyüme TahminleriUluslararası Tarifeli Yolcular<br />

2001-2005 büyüme oranları 2002-2006 büyüme oranları<br />

Şekil 1. 2002/2006 Büyüme Tahminleri [5]<br />

birleşmeleri için milli kanunların yeniden<br />

düzenlenmesi gerekmektedir. Bununla birlikte Açık<br />

Semalar anlaşması, Avrupa Birliğinin Roma<br />

anlaşmasından sonra yapılmasından dolayı bu<br />

kapsamda da yeni düzenlemeler yapılması, bir<br />

gereklilik durumundadır. Havayolu işletmelerinin<br />

birleşmeler konusundaki katı tutumun da ortadan<br />

kaldırılması bir gerekliliktir. Bu kapsamda<br />

birleşmenin getireceği faydalar ise aşağıdaki biçimde<br />

sıralanmaktadır.<br />

-Genişleyen Avrupa pazarından daha çok pay almak,<br />

-Genişleyen uçuş ağı ve bölgelerindeki pazarlama<br />

faydalarından en üst seviyede faydalanmak,<br />

-Kuzey Atlantik pazarında ABD havayolu işletmeleri<br />

ile<br />

rekabet edebilmek,<br />

-Havayolu işletmelerinin maliyetlerinin azaltılması,<br />

-Sektör içerisindeki yıkıcı rekabetin azaltılması<br />

Avrupa’da faaliyet gösteren havayolu işletmelerinin<br />

birleşememe nedenleri aşağıdaki biçimde<br />

sıralanmaktadır[2].<br />

-Pazara hakim olan yerleşik havayolu işletmelerinin<br />

üçüncü ülkelerle yapacakları birleşme ve devir<br />

almalarda milli kanunlar nedeniyle kısıtlamalar<br />

olması,<br />

-ABD havayolu işletmelerinin Avrupa’daki her<br />

noktadan ABD’deki her noktaya uçuşlarının olmasına<br />

karşılık, Avrupalı havayolu işletmelerinin Avrupa’nın<br />

her noktasından ABD’ye uçuşlarının olmaması,<br />

-Milli kanunların küçük havayolu işletmelerinin uçuş<br />

ağlarını genişletmesini teşvik etmesi ve devlet<br />

yardımları aracılığıyla teşviklerin olması.<br />

Bölgesel Değişiklikler: Asya Pasifik bölgesinde<br />

sektörde önemli yere sahip bazı havayolu<br />

işletmelerinin 2002 yılının ilk yarısındaki genel<br />

durumları oldukça ümit verici olmuş ve en iyi<br />

iyileşme bu bölgede görülmüştür. Bölgede Çin önemli<br />

gelişmeler göstermiş, diğer bazı Asya pazarlarında<br />

güvenlik önlemlerinin en üst seviyede olması<br />

nedeniyle turist trafiğindeki artıştan karlar elde<br />

edilmiştir. Japonya ve ABD pazarındaki talebin<br />

yetersiz olması sonucu Trans Pasifik hatlarında düşüş<br />

334

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

yaşanırken, Kore’den dış seyahatler güçlü bir şekilde<br />

büyümüştür[3].<br />

Tablo 2. Büyüme Tahminleri [3]<br />

<strong>Yüksek</strong><br />

Düşük<br />

China %9.5 Argentina %1.6<br />

UAE %8.5 Israel %0.0<br />

Thailand % 8.1 Chile %12.<br />

Malaysia %8.0 Uruguay %1.2<br />

Turkey %5.9 Brazil %1.5<br />

Orta doğudaki havayolu işletmelerinin durumu ise<br />

adeta karışık bir resme benzetilmektedir.<br />

Ortadoğu’daki belirli uçuş hatlarında seyahat eden<br />

yolculara yönelik yüksek güvenlik önlemleri, bu<br />

hatlardan çıkış yapan yolcuların sayısında azalmalara<br />

neden olmuştur. Aynı zamanda Dubai’deki altyapı<br />

gelişmeleri sonucunda bu pazarda önemli bir büyüme<br />

söz konusu olmuştur.<br />

Latin Amerikalı taşıyıcıların operasyonları ABD deki<br />

şartlarla çok yakından ilişkilidir. ABD pazarındaki<br />

düşüş Arjantin’deki ekonomik karmaşanın negatif<br />

etkisiyle birleşince 2001 yılının etkilerinin düzelmesi<br />

oldukça yavaş olmuştur. Hem yolcu hem de kargo<br />

trafiğinde belirgin düşüşler olmuştur.<br />

Dünya genelinde en yavaş iyileşme ABD pazarında<br />

olmuştur. Yolcu güveninin tekrar geri sağlanmasına<br />

karşın, uygulanan yüksek güvenlik önlemleri<br />

nedeniyle toplam seyahat süresinin artması ve<br />

ekonomik belirsizliklerin devam etmesi sonucu yolcu<br />

trafiğindeki gelişme 11 eylül öncesinden daha düşük<br />

olmuştur. ABD havayolu işletmelerinin zararlarının<br />

büyük bir kısmının uygulanan arttırılmış güvenlik<br />

önlemleri nedeniyle yolcuların seyahat etmekten<br />

kaçınmalarından kaynaklandığını düşünmekte ve bunu<br />

da (the hassle factor) zorluk çıkarma faktörü olarak<br />

isimlendirmektedir[3].<br />

Avrupa havayolu sektörünün geleceğine bakıldığında:<br />

3-5 sayıda havayolu işletmesinin uçuş ağlarında hakim<br />

hale geleceği, düşük maliyetli havayolu taşıyıcılarının<br />

faaliyetlerini sürdüreceği, Niche taşıyıcılar olarak<br />

nitelenen ve genellikle belirli hatlarda hizmet veren<br />

küçük havayolu işletmelerinin varlığını sürdüreceği,<br />

uzun dönemde maliyetleri azaltma gerekliliği, işgücü<br />

sözleşmelerinde yeniden anlaşmalar yapmak,<br />

kontrollü ücret artışları, ikram yer hizmetleri ve bakım<br />

konusunda dış tedarik ve yeniden yapılandırma<br />

gerekliliği gibi tahminlerin söz konusu olacağı<br />

düşünülmektedir[2].<br />

Değişen Seyahat Şekilleri: Seyahat talepleri, şekilleri<br />

ve beklentilerinin değişmesi nedeniyle 11 eylül öncesi<br />

duruma dönülmesi tam olarak mümkün değildir. Bu<br />

durumun en çarpıcı kanıtı Avrupa havayolu pazarında<br />

düşük maliyetli taşıyıcıların sayısındaki artıştır. 11<br />

eylül olayları nedeniyle havayolu sektörünün<br />

genelinden büyük bir kriz yaşanırken, sektördeki<br />

düşük maliyetli taşıyıcılar beklenmeyen bir büyüme<br />

göstermektedir. Bu büyümenin geçici bir durum<br />

olmadığı, gelecekte de düşük maliyetli taşıyıcıların<br />

tüm hizmetleri sunan büyük havayolu işletmelerine<br />

olan meydan okumalarının devam edeceği<br />

düşünülmektedir[3].<br />

11 eylül etkisinin ekonomik durgunlukla birleşmesiyle<br />

iş amaçlı pazar önemli bir biçimde etkilenmiştir. Bu<br />

seyahat pazarındaki düşüş, havayollarının gelirlerini<br />

büyük ölçüde etkilemektedir. İş amaçlı pazar<br />

talebindeki düzelme ekonomik düzelme ile çok yakın<br />

ilişki içerisindedir. Bu uluslararası havayolu<br />

sektörünün finansal performansının gelişmesi için en<br />

önemli gerekliliktir. 11 eylül sonrası havayolu<br />

işletmeleri ilk olarak, talebe uygun kapasite sorunu ve<br />

trafiğin arttırılması gerekliliğiyle yüzyüze<br />

gelmişlerdir. Buna ilave olarak en belirgin etki, iş<br />

amaçlı trafikten elde edilen gelirin azalmasıdır. Bu<br />

durum sektörün 2004 yılındaki finansal sorunları<br />

aşmasını zorlaştıracaktır[2].<br />

IV. 11 EYLÜL SONRASI HAVAYOLU<br />

SEKTÖRÜ<br />

Havayolu sektöründeki inişler ve çıkışlar dünya<br />

ekonomisinde önemli dalgalanmalar yaratmaktadır. 2.<br />

dünya savaşından itibaren 50 yıldan daha fazla bir<br />

süre içinde Avrupa havayolu sektörü, trafik de sadece<br />

bir kez düşüş yaşamıştır. 1991 yılında devam eden<br />

ekonomik durgunluk ve körfez savaşının etkilerinin<br />

birleşmesiyle toplam trafikte % 6 oranında bir düşüş<br />

yaşanmıştır. 11 eylül saldırıları ise, 1991 yılında<br />

yaşananlarla kıyaslanamayacak kadar çarpıcı etkiler<br />

yaratmıştır [3].<br />

Saldırılardan önce ABD ve Avrupa arasındaki trafikte<br />

belirgin bir büyüme bulunmamakla birlikte, saldırılar<br />

sonrasında ise büyüme negatif duruma gelmiştir. Eylül<br />

ayında taleplerde %13’le başlayan düşüş, ekim ve<br />

kasım aylarında en uç noktaya ulaşmıştır. Bu etki tatil<br />

amaçlı seyahatlerden (%11) ziyade iş amaçlı<br />

seyahatler (%31) üzerinde odaklanmaktaydı. Tatil<br />

amaçlı trafikte kasım ayında düşüş % 24 e ulaşırken,<br />

iş amaçlı trafikteki düşüş % 42 olmuştur. Eylül ayında<br />

gelirlerde % 3 düşüş, kasımda ise %4 düşüş olmasına<br />

rağmen, kasım ayına kadar Avrupalı taşıyıcılar<br />

kapasitelerinde bir azaltmaya gitmemişlerdir.<br />

Genellikle taşıyıcılar hat kapatma, uçak büyüklükleri<br />

ve frekenslarda küçülmeye giderek kapasitelerini<br />

ayarlamışlardır.<br />

V. 11 EYLÜL KRİZİ VE LUFTHANSA<br />

Havayolu sektöründe geçmiş 10 yıla bakıldığında.<br />

2000 yılına kadarki dünya havayolu trafiği 1991 yılı<br />

dışında her yıl düzenli bir biçimde büyüme<br />

göstermiştir.<br />

335

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Dünya yolcu trafiği (RPK)<br />

Şekil 2. Dünya Yolcu Trafiğindeki Büyüme<br />

Şekil 3’de de görüldüğü gibi hava trafiğindeki büyüme<br />

oranları yüksek derecede dönemsellik göstermektedir.<br />

Bu dönemsellik ekonomik büyüme ve krizlerle çok<br />

yakından ilişkilidir[7].<br />

Yıllık büyüme<br />

Dünya yolcu<br />

trafiği (RPK)<br />

Gayri safi milli hasıla (GDP)<br />

Şekil 3.Yıllık Büyüme Oranları<br />

Havayollarında rekabet devlet işletmeleriyle özel<br />

işletmeler arasındadır. Büyük taşıyıcıların birçoğu<br />

devletlerin koruması altında faaliyetlerini<br />

sürdürmektedir. İyi yönetilmeyen ve zarar eden<br />

havayolu işletmeleri pazardan çıkmaya devam ettiği<br />

sürece havayolu sektöründe kar ve zarar dönemleri<br />

ortaya çıkmaya devam edecektir.<br />

Net kar oranı<br />

KAR<br />

ZARAR<br />

Şekil 4. Yıllar İtibarıyla Kar ve Zarar Dönemleri[7]<br />

Havayollarını yönetmek dönemselliği yönetmektir.<br />

Yönetim için 1 yada 2 yıl işlerin iyi gitmesi yeterli<br />

olmamaktadır. Doğru yönetim biçimi tüm dönemlerde<br />

değer yaratmaktır. Havayolları ya uzun dönemde<br />

devlet desteklerine güvenerek bu durumu kabul<br />

edecekler yada karlılıklarını en üst noktalara taşımaya<br />

çalışacaklardır. Lufthansa hizmet üretiminde esneklik,<br />

etkili gelir yönetimi, sürekli maliyet kontrolü,<br />

kontrollü büyüme ve risk almayarak ikinci alternatifi<br />

tercih etmiştir. 1991-92 krizi esnasında Lufthansa<br />

stratejisini tedbirli bir büyüme yönünde belirlemiş ve<br />

riski azaltmakta esnekliği en önemli araç olarak<br />

kullanmıştır. Bu kapsamda; Lufthansa iş kontratlarını<br />

iş gücü esnekliği sağlayacak şekilde yeniden<br />

yapılandırmıştır. Filo stratejisinde ise uçak tipi seçimi,<br />

uçakların yaş ortalaması, kısa dönemli teslimat<br />

seçeneklerinde uçak sağlayıcılarla yapılan anlaşmalar<br />

ve uçak satış fırsatları gözönüne alınarak esneklik<br />

sağlamıştır[7].<br />

2000 yılının sonlarında seyahat talebindeki düşüşün<br />

ilk sinyalleri görülmeye başladığında şirketin<br />

genişleme programları, uzun dönemli verimliliği<br />

arttırmak için maliyetlerde sürdürülebilir bir azaltmayı<br />

hedeflemiştir. 2001 baharında bu program uygulama<br />

konulmuş ve uçaklardaki D check bakımı gibi tüm<br />

şirketin gözden geçirilmesi seklinde dizayn edilmiştir.<br />

Eylül 2001 de her bir yatırım, proje ve süreç, D check<br />

projesi kapsamında tek tek gözden geçirilerek,<br />

yönetimin hızlı ve etkili karar alması sağlanmıştır.<br />

2001’in başlarında D check uygulanmaya<br />

başladığında çalışanların itirazlarıyla karşılaşılmış,<br />

pilotlar mayıs 2001’de ücretlerine artış isteyerek greve<br />

gitmişler, bu kapsamda D check projesi daha kritik<br />

hale gelmiştir. 2001 yazında talebin düşüşü ve<br />

ekonomik durumdaki kötüleşme ile havayolu bu<br />

durumun üstesinden gelebilmek için küçük bir<br />

miktarda kapasite azaltımına giderek temmuz 2001’de<br />

2 uzun menzilli uçağını hizmet dışı bırakmıştır[7].<br />

A. 11 Eylül Sonrası Acil Tedbirler<br />

Kuzey Amerika hava sahasının tamamen kapatılması<br />

büyük bir karışıklığa yol açmış ABD’ye giden ve<br />

ABD’den gelen 5000 yolcuyu taşıyan 23 Lufthansa<br />

uçağı bu durumdan etkilenmiştir. Uçaklar Toronto<br />

Montreal, Vancouver, Halifax, Gander, Bermuda ve<br />

İzlanda’ya yönlendirilmiştir. Bu uçakların bir çoğu 5<br />

gün sonra geri dönebilmiştir. Aynı zamanda Lufthansa<br />

zor durumda kalan yolcularına yardım amacıyla<br />

Gander ve Halifax’a özel yardım ekibini göndermiştir.<br />

ABD ve Ortadoğu’ya çekilen uçuş planları tekrar<br />

düzenlenmiştir. Ortadoğu’da konaklayan ekiplere<br />

hizmet etmeye yönelik olarak Antalya’da geçici bir<br />

merkez oluşturulmuştur. Hassas Ortadoğu<br />

istasyonlarındaki Lufthansa çalışanları aileleri ile<br />

birlikte tahliye edilmiştir. Yeni güvenlik prosedürleri<br />

derhal uygulamaya konulmuş, sigorta şirketlerinin<br />

gelecekteki savaş ve terör risklerini kabul etmemeleri<br />

nedeniyle geçici çözümler bulunmuştur[7].<br />

336

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

B. Orta Vadeli Planlamanın Gözden Geçirilmesi<br />

AEA’nın aylık trafik rakamları körfez savaşı<br />

sırasındaki trafik düşüşünü göstermektedir. Şekil 5’e<br />

bakıldığında havayolu işletmelerinin karakteristiği<br />

olan yazın yüksek trafik talebi kışın ise düşük trafik<br />

talebi görülmektedir. 1991 yılında körfez savaşının<br />

başlamasıyla trafik talebinin beklenen düşüşten %30<br />

daha fazla azaldığı görülmektedir[7].<br />

Körfez savaşı<br />

11 Eylül<br />

AEA Trafik Talebi-RPK<br />

Şekil 5. AEA Trafik Talebi<br />

Bu durumu aşağıda şekil 6’da verilen patternlerle<br />

açıklamak mümkündür. Tabloda görülen V patterni<br />

tek bir olayın olması ve ardından hızlı bir iyileşme<br />

durumunu göstermektedir. “U” patterni düzensiz bir<br />

ekonomik çevredeki dış tehdit olması ve havayolu<br />

işletmelerinin gösterdikleri direnç halidir. “L” patterni<br />

ise çevresel faktörler veya tutumlarda sürekli<br />

değişiklik sonucu olabilecek değişimi<br />

göstermektedir[7].<br />

6<br />

Trafik talebi<br />

%33<br />

12 ay<br />

6 ay<br />

%12<br />

Şekil 7. Aylık Trafik Düzelme Trendleri<br />

(IATA Uluslararasi Yolcu Trafiği)<br />

beklenmektedir. Trafikteki düzelme beklentisi<br />

olasılığı 12 ay yerine 24 ayda gerçekleşecektir. Bu<br />

durum kış senaryosu olarak nitelenen ve<br />

Lufthansa’nın da seçmiş olduğu temel kriz<br />

senaryosudur. En kötü senaryoya göre ise, asıl<br />

büyüme kaçırılmış olacak ve havayolları kendilerine<br />

yeni bir yön vermek durumunda kalacaklardır[7].<br />

En iyi durum<br />

senaryosu-“don”<br />

Kış senaryosu<br />

En kötü<br />

senaryo “buz”<br />

12 ay 24 ay<br />

12 ay<br />

Körfez savaşı<br />

AEA Trafik Talebi-RPK<br />

Şekil 8. Kriz Senaryoları<br />

Don<br />

Tek bir olay ve<br />

hızlı iyileşme<br />

Geçici<br />

ekonomik<br />

kriz<br />

Sürekli<br />

yapısal<br />

durgunluk<br />

Zaman<br />

Şekil 6. Paternler<br />

1991’deki kriz “V” patterninin üstüne “U” patterninin<br />

konulmuş hali olarak değerlendirilebilmektedir.<br />

Trafikteki düzelme krizden 12 ay sonra normal<br />

büyüme periyoduna ulaşmıştır. 2001 yılındaki krizde<br />

ise, yaygın bir belirsizlik söz konusu olmuştur. Kısa<br />

sürede başarıya ulaşması şüpheli görülen ABD’nin<br />

Afganistan’a olan müdahalesi bu belirsizliğe katkıda<br />

bulunmuştur.<br />

1974 deki petrol krizinden bu yana ilk kez ABD,<br />

Avrupa ve Asya ekonomileri durgunluk içerisine<br />

girmiş ve en iyimser senaryonun seçilmesi halinde bile<br />

1991 yılındakine benzer trafik kalıbı olması<br />

Yaz uçuş<br />

planları<br />

Şekil 9. AEA Trafik Talepleri ve Senaryolar<br />

C. Kararlar ve Tepkiler<br />

Üç kriz senaryosuna göre çeşitli tedbirler alınmıştır.<br />

Çoğu havayolu gibi Lufthansa’da trafik talebindeki<br />

düşüş karşısında kapasitesini % 20 oranında azaltmış,<br />

43 adet uçağını geçici olarak hizmet dışı bırakarak alt<br />

üst olmuş havayolu pazarının dışında kalmaksızın<br />

faaliyetlerini bu kalıplara uygun bir biçimde<br />

düzenlemiştir. Temel senaryoya göre 2 yıl sonra<br />

düzelme beklentisinde içinde olan Lufthansa birçok<br />

havayollarından farklı bir yaklaşım uygulayarak,<br />

Kış<br />

337

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

herhangi bir toplu işten çıkarma yoluna gitmemiştir.<br />

Bu durum, çok özel Lufthansa ruhu ve<br />

dayanışmasıyla, personel çıkarımına gidilmeksizin<br />

önemli miktarda kapasite azaltımına gidilerek<br />

mümkün olmuştur. Bu esneklik herhangi bir iyileşme<br />

olmadan Lufthansa’nın krize hızlı bir tepki vermesini<br />

sağlamıştır. Şirketin nakit akışı maksimize edilerek<br />

kısa vadedeki bütün yatırım ve projeleri durdurulmuş<br />

sadece operasyonun gerektirdiği ve stratejik projeler<br />

devam etmiştir. Böylece 2002 yılındaki proje<br />

harcamalarının % 65’i azaltılmıştır. Gelirlerin istikrarı<br />

için sektörle uyumlu bir biçimde ilk önceleri fazla<br />

kapasitenin azaltılması yapılmış, daha sonraki aylarda<br />

çok tedbirli bir kapasite artışına gidilmiştir[7].<br />

Kapasite (ASK)<br />

11 Eylül<br />

-43 Uçak<br />

Yeni Yıl<br />

Şekil 10. Kapasite Düzenlemesi<br />

+18 Uçak<br />

Paskalya<br />

Hafta<br />

11 eylülden sonraki senaryolara bakıldığında<br />

tahminler doğru çıkmıştır. Afganistan’daki müttefik<br />

güçlerin hızlı bir başarıya ulaşması nedeniyle bu<br />

durumun Avrupa hava trafiğine yansımaları<br />

beklenilenden daha hızlı bir biçimde ortaya çıkmıştır.<br />

Nisan 2002 sonrasında gözlenen talepteki azalmalar<br />

yaz tarifesi için sunulan arzdaki kasıtlı azaltma<br />

nedeniyle oluşmuştur. Burada önemli olan sektörün<br />

önceki büyüme seviyelerine ne kadar zaman içerisinde<br />

ulaşacağı ve sağlıklı büyümenin başlayabilmesi için<br />

havayolu taşımacılığı sisteminin nasıl yeniden<br />

yapılandırılacağıdır.<br />

VI. SONUÇ<br />

Emniyet ve güvenlik havacılık endüstrisinde en önem<br />

verilen konuların başında gelmektedir. 11 eylül<br />

saldırılarında sivil uçakların bir “savaş silahı” gibi<br />

kullanıldığı görülmüştür. Bu nedenle gelecekte<br />

oluşabilecek buna benzer olayları önlemek amacıyla<br />

havacılık sektöründeki güvenlik prosedürlerinin<br />

topyekün olarak yeniden gözden geçirilmeleri, en<br />

büyük gerekliliktir. Bu kapsamda havayolu işletmeleri<br />

kendi güvenlik prosedürlerini güçlendirme<br />

çalışmalarına hızlı bir biçimde başlamışlardır.<br />

Güvenlikte koordinasyon gerekliliği nedeniyle tüm<br />

dünyada havacılık sektörünün önemli oyuncuları<br />

arasında işbirliği olması gerekmektedir. Bu nedenle<br />

IATA global havacılık güvenliği faaliyet grubu<br />

(GASAG) adı altında bir koalisyonunun kurulmasına<br />

önderlik etmiştir. Bu faaliyet grubu içinde ticari<br />

havayolu organizasyonları, sendikalar, havaalanları ve<br />

hava aracı üreticileri bulunmaktadır.<br />

Güvenlik prosedürlerinin etkili bir biçimde<br />

düzenlenmesi ve global havacılık güvenlik sisteminin<br />

oluşturulması için;<br />

-<strong>Havacılık</strong> güvenliği maliyetleri devletlerin genel<br />

gelirlerinden karşılanmalıdır.<br />

-Terörizm ve yasadışı eylemlerle daha etkili bir<br />

biçimde mücadele edebilmek için hükümetler<br />

arasındaki bilgi paylaşımı, daha fazla işbirliği ve<br />

uluslararası risk değerleme sistemi gerekmektedir.<br />

-Global bir güvenlik sistemi oluşturulabilmesi için<br />

uluslararası global standartlar kabul edilerek, ortak<br />

güvenlik önlemleri belirlenmelidir.<br />

-Yolcuların tanınmasında ve risk düzeylerinin<br />

belirlenmesinde modern teknolojide en üst seviyede<br />

yararlanılmalıdır.<br />

-Uzun mesafeli hatlarda etkili güvenlik sistemlerinin<br />

yolcuya güçlükler getirmesi nedeniyle çok gerekli<br />

olmadığı düşünülmesi nedeniyle Biometric tanımlama<br />

teknolojisi sistemi kullanılmalıdır.<br />

-Uçuş ekibi öldürücü silahlarla donatılmamalı,<br />

güçlendirilmiş kokpit kapıları yasadışı bir eylem<br />

durumunda kokpit güvenliğine hizmet etmelidir.<br />

-Güvenlik tedbirleri birçok sistem gibi öldürmeye<br />

yönelik değil, korunmaya yönelik dizayn edilmelidir.<br />

Sigorta global bir sorun olması nedeniyle global bir<br />

çözümü gerektirmektedir.<br />

-IATA şirketlerin ödeyebileceği primlerde, iptal<br />

edilmeyebilir, eşit şartlarda ve evrensel bir 3. kişi<br />

savaş riski sigortasının olmasını desteklemektedir.<br />

-Hükümetler uçaklar bir terör silahı olarak kullanıldığı<br />

zaman, insanları ve malları koruyacak bir rol<br />

üstlenmelidirler.<br />

-IATA ve ICAO, hükümetler ve sigortacılarla ayrı ayrı<br />

görüşmeler yaparak global bir sigorta fonu<br />

oluşturmuşlardır. Bu fonun operasyonel olabilmesi<br />

için Avrupa ve Amerika’daki sigortacılar fona bir<br />

bütün olarak destek vermeleri gerekmektedir.<br />

11 Eylül krizinde büyük kayıplar yaşayan havayolu<br />

işletmelerinin maliyetlerini azaltarak ve kapasitelerini<br />

yeniden düzenleyecek bir yapılanmaya yönelerek<br />

krizden başarılı bir şekilde çıkmışlardır. Sektörün bu<br />

ve buna benzer krizlerden daha güçlü bir şekilde<br />

çıkabilmesi için, havayolu işletmeleri, havaalanları ve<br />

altyapı sağlayıcılar bir bütün olarak hareket etmelidir.<br />

Uluslararası havacılık, sektör üzerinde en yoğun<br />

düzenlenmelerin yapıldığı bir faaliyet alanıdır.<br />

Değişen ekonomik şartlara uyum sağlayabilmek için<br />

havayollarının bu düzenlemeleri kontrol edebilme<br />

olanağı sınırlıdır. Düzenlemelerin kontrolü ve<br />

serbestleşme ancak Şikago konvansiyonu ile<br />

338

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

mümkündür. IATA devletlerarası ikili ve çoklu<br />

anlaşmalarda genel bir serbestleşme önermektedir.<br />

Havayolları birçok diğer sektör için de cazip olan<br />

uluslararası ortaklıklara ve sermayeye ulaşmada<br />

kolaylıklar istemektedir. Hükümetler havayollarının<br />

içerisinde bulunduğu gerçekleri gözönüne alarak<br />

hareket etmelidir. Sektörün global tüketime hizmet<br />

edebilmesi ve işletmelerin verimlilik ihtiyacının<br />

karşılanması için birleşmeler gereklidir.<br />

Devlet yardımları için lobi faaliyeti yapmak kriz<br />

yönetiminin en önemli unsurlarından birisi haline<br />

gelmiştir. 11 eylül sonrasında ABD hava sahasının<br />

uçuşlara kapatılması nedeniyle ortaya çıkan zararlar<br />

için bile Avrupa topluluğundaki devlet yardımları katı<br />

bir şekilde kısıtlanmıştır. Devlet yardımlarının bir<br />

başka şekli olmamasına rağmen ulusal havayollarının<br />

açık bir şekilde korunması veya gizli olarak<br />

desteklenmesi hala çok yaygın olan bir uygulamadır.<br />

Finansal açıdan kötü durumda olan ve desteklenen<br />

havayolları, devlet yardımlarını pazar payını ve<br />

doluluk oranını arttırmak, trafiği teşvik etmek ve daha<br />

düşük fiyatlar vermek için kullanmaktadır. Bu durum<br />

karlı çalışan havayollarının doğru yönetim biçimini<br />

cezalandırmak şeklinde anlaşılmaktadır. AB tam<br />

serbestleşmenin son adımını başlatmış olması<br />

nedeniyle uzun dönemde Avrupa’da havayolu<br />

sektörünün karlılığı artacaktır. Tam olarak<br />

özelleştirilmiş bir çevrede, tüm havayolları<br />

dönemselliği yönetmede güçlenecek ve uzun dönemli<br />

başarıyı yakalamaya çalışacaklardır. Havayolu<br />

sektörünün yapısında olan bu dönemsellik, başarılı bir<br />

yönetim için gereklidir. Bununla birlikte yaşanan<br />

krizin yönetilmesi yalnızca kriz öncesi duruma<br />

dönmeye yardım etmemekte aynı zamanda daha<br />

sağlıklı bir sektör yapısını sağlamaya çalışmaktadır.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] Air Transport Action Group. (ATAG), The<br />

Economic Benefits of Air Transport, 2003<br />

[2] R. Doganis, Beyond The Crisis: The Airline<br />

Business In The 21. Century, LACC ,<br />

Luxembourg, 22 May 2002<br />

[3] G. Bisignani, A Review Of Air Transport<br />

Following September 11, IATA, 2003<br />

[4] O. Vural, Türkiye <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Endüstrisi<br />

Ekonomik ve Yapısal Analiz, Yayınlanmamış<br />

Konferans Notları, İstanbul, 2001<br />

[5] J. de la Camara, Weathering The Storm, IATA,<br />

GAD 02 Hamburg, 23 october 2002<br />

[6] M. Alderighi, A. Cento, European Airlines<br />

Conduct After September 11, Journal Of Air<br />

Transport Management, 2003<br />

[7] H. Hatty, S. Hollmeier, Airline Strategy In The<br />

2001/2002 Crisis- The Lufthansa Example,<br />

Journal Of Air Transport Management, Vol: 9,<br />

2003<br />

339

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

HAVAYOLU İŞLETMELERİNDE MÜŞTERİ VE MÜŞTERİ DEĞERİ<br />

YARATMA KAVRAMINA FONKSİYONEL BİR YAKLAŞIM<br />

Devrim GÜN 1 Hatice KÜÇÜKÖNAL 2<br />

e-posta: dgun@anadolu.edu.tr<br />

e-posta: hkucukon@anadolu.edu.tr<br />

1 Anadolu <strong>Üniversitesi</strong> <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Y.O., Eskişehir<br />

2 Anadolu <strong>Üniversitesi</strong> <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Y.O., Eskişehir<br />

ÖZET<br />

Ürün yönelimli pazarlama yaklaşımından müşteri<br />

yönlü pazarlama yaklaşımına doğru yaşanan<br />

değişimde, müşteri ve müşterinin elde tutulması,<br />

müşteri bağlılığının geliştirilmesi, bir pazarlama<br />

sorunu ve stratejik bir amaç halini almıştır.Havayolu<br />

işletmeleri günümüzde fiyat dışı rekabet yöntemlerini<br />

kullanarak faaliyetlerini sürdürme yoluna gitmekte,<br />

varlıklarını sürdürebilmek ve rekabet üstünlüğü elde<br />

edebilmek amacıyla müşteri bağlılığı yaratma<br />

amacına yönelmektedir.Yeni ekonomide gücün<br />

müşterilerin elinde olduğu artık tartışılmamaktadır.<br />

Bilişim teknolojilerinin gelişmesiyle birlikte güç<br />

müşteriye geçmiş, bu da işletmelerin ürün odaklı<br />

değil, müşteri odaklı olmaları gereğini doğurmuştur.<br />

Günümüzde müşteri bağlılığı, havayolu işletmelerinin<br />

ellerinde tutması gereken en önemli değer olarak<br />

yükselmektedir.<br />

I. GİRİŞ<br />

Ulaştırma sektörünün önemli bir alt sektörü olan<br />

havayolu ulaştırma sektörü; faaliyet konusu,<br />

faaliyetleri yürüten kurum ve kuruluşlar, kullanılan<br />

ileri teknoloji ürünü araçlar ve donanım, özel altyapı<br />

ve haberleşme sistemleri, nitelikli insan gücü, hizmet<br />

verilen insanlar, ulusal ve uluslararası özelliğe sahip<br />

kurallar ve mevzuat konularının oluşturduğu önemli<br />

bir sistemdir.[1] <strong>Sivil</strong> havacılık sektörünün bir alt<br />

sektörü olan hava taşımacılığı sektörü, kısa sürede çok<br />

hızlı teknolojik ve yapısal değişiklikler gösteren bir<br />

sektördür. Bir yandan geniş kapasiteli, yakıt tasarrufu<br />

sağlayan, düşük gürültü ve emisyon seviyelerine sahip<br />

uçakların geliştirilmesinin, havayolu işletmelerinin<br />

faaliyetleri, yönetimi, hizmet kalitesi ve kapsamı<br />

üzerinde büyük ölçüde etkisi olurken; diğer yandan<br />

serbestleşme, özelleştirme, sektörün daha ticari bir<br />

yapıya dönüştürülmesi ve işbirliklerinin oluşturulması<br />

da sektörün yapısını değiştirmiş ve sektörü<br />

tüketicilerin hakim olduğu bir pazara dönüştürmüştür.<br />

1990’lı yıllar bir yandan hizmet sektörlerinin<br />

ekonomide ağırlık kazanması, bir yandan<br />

küreselleşmenin tüm dünyayı ve tüketicileri hızla<br />

birbirine yakınlaştırması ve aynı zamanda da yerel ve<br />

global ölçekte rekabetin oldukça yoğunlaşması<br />

sonucunda, pazarlama paradigmasında yeniden pazar<br />

ve müşteri yönlü değişimlerin hızlanmasına neden<br />

olmuştur. 1999’da dünyanın önde gelen havayolu<br />

işletmeleri arasında yapılan bir araştırma; müşteri<br />

tatmini ve müşteri bağlılığı yaratılmasının, havayolu<br />

işletmelerinin finansal amaçlarına ulaşmalarında en<br />

önemli iki strateji olarak değerlendirildiğini ortaya<br />

koymuştur.[2]<br />

Günümüz işletmeleri, müşteri ile kurulan ilişkilerin<br />

ürün ya da hizmet satışının gerçekleşmesiyle<br />

bitmediğinin farkındadır. Bu nedenle işletmeler,<br />

özellikle müşteri memnuniyetinin sağlanması<br />

konusuna eğilerek, işletmeyi çevreyle ilişki kuran tüm<br />

unsurlarıyla bir bütün olarak ele almak zorunluluğu<br />

duymaktadır. Yoğun rekabetin yaşandığı günümüz<br />

pazar şartlarında başarılı olmanın anahtarı, ürün ve<br />

hizmetlerle müşteri tatminini sağlamaktır.[3]<br />

Havayolu işletmeleri de yeni bir müşteri kazanma<br />

maliyetinin, var olan bir müşteriyi elde tutmaktan çok<br />

daha maliyetli olduğunu bilmektedir.[4] Çünkü<br />

mevcut müşteriler işletmenin ürün/hizmetlerini<br />

bilmekte, markasını tanımakta ve ürün/hizmetlerin<br />

performansından tatmin olmuş durumda<br />

bulunmaktadır.<br />

I. HAVAYOLU İŞLETMELERİ İÇİN PAZAR VE<br />

MÜŞTERİ KAVRAMI<br />

Hava taşımacılığı sektöründe rekabetin artması,<br />

trafiğin düşmesi, yeni hat ve pazarların oluşturulma<br />

isteği, tüketicilerin satın alma alışkanlıklarının<br />

değişmesi, maliyetlerin artması, müşteri bağlılığının<br />

sağlanabilmesi gibi unsurlar, havayolu işletmelerini<br />

pazar ve müşteri yönlü olmaya iten başlıca<br />

nedenlerdir. Pazarlama stratejilerini başarılı bir<br />

biçimde uygulamak isteyen havayolu işletmeleri,<br />

hizmetleriyle ilgili olarak şu andaki ve potansiyel<br />

pazarları hakkında tam bilgiye gereksinim<br />

340

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

duymaktadır. Bu bağlamda, havayolu işletmelerinin<br />

hangi pazar bölümünde faaliyet göstereceğine ve bu<br />

pazarlarla ilgili bilgileri toplamak amacıyla hangi<br />

pazar araştırma tekniklerinden yararlanacaklarına<br />

karar vermeleri oldukça önemlidir. Havayolu<br />

işletmeleri; müşterileri tanımlayabilmeli, onları<br />

tüketicilerden ayırt edebilmeli ve pazarlarını<br />

bölümleyerek her bir pazar bölümünde yer alan<br />

müşterilerin istek ve ihtiyaçlarını<br />

belirleyebilmelidirler. Ancak en önemlisi, sektörün<br />

dinamik yapısı gereği, gelecekte müşterilerin istek ve<br />

beklentilerinde oluşabilecek değişiklikler de göz<br />

önüne alınmalıdır.[5]<br />

Hızla değişen ekonomik koşullar ve yoğun rekabet<br />

ortamı, işletmeleri pazarlama çabaları üzerinde daha<br />

dikkatli bir biçimde eğilmeye itmektedir. Çağdaş<br />

pazarlama anlayışının odak noktası, müşterilerin istek<br />

ve ihtiyaçlarına göre ürün/hizmet üretmek ve<br />

müşterileri en iyi biçimde tatmin etmektir. Bunun<br />

sonucu olarak, pazarlama çabalarının odak noktasını<br />

müşterilerin oluşturduğu gerçeğini işletmelerin sürekli<br />

olarak göz önünde tutmaları ve müşteri odaklı bakış<br />

açısını benimsemeleri gerekmektedir.[6] Zaten<br />

pazarlamada oluşan değişim de, müşteri odaklı olmayı<br />

zorunlu kılmaktadır. Müşteri odaklı bir stratejinin<br />

unsurları; müşterilerle uzun dönemli ilişkilere önem<br />

verme ve yaşam boyu değer oluşturma, yüksek<br />

kalitede ürün ve hizmet sunma, müşterileri<br />

farklılaştırma ve daha değerli olanlara daha fazla<br />

kaynak harcanması, pazar payı oluşturma yerine,<br />

müşteri payı oluşturmaya çalışma şeklinde<br />

özetlenebilir.[7]<br />

Son yıllarda küreselleşmenin ve rekabetin artması,<br />

diğer yandan müşteri memnuniyetinin ön plana<br />

çıkması, havayolu işletmelerinin müşteri odaklı<br />

olmalarını gerektirmiş ve hizmet kalitesinin artırılması<br />

rekabetçi üstünlüğün elde edilmesinde önemli bir araç<br />

haline gelmiştir. Zor beğenen, bilinçli, kısıtlı gelir ve<br />

zamana sahip tüketicilerin yer aldığı bu küresel<br />

pazarda başarının anahtarı, müşteri odaklı olmaktır.<br />

Müşteriler artık daha bol çeşit, daha yüksek kalite ve<br />

daha hızlı hizmet talep etmektedir. Müşteri odaklı<br />

pazarlama anlayışı çerçevesinde, daha çağdaş ve daha<br />

etkili bir pazarlama planlaması için, geleceğin<br />

işletmelerinin “4P” formülünü “4C”ye çevirmek<br />

zorunda kalabilecekleri, son zamanlarda gündemde<br />

olan bir görüş olarak işletmelerin karşısına<br />

çıkmaktadır. Bu görüşe göre; satıcı bakış açısıyla<br />

formüle edilen pazarlama yapısından, müşteri temelli<br />

yapıyı ortaya koyan “4C” formülüne geçilecektir.<br />

4C’leri; müşteri değeri/customer value, müşteri<br />

maliyeti/customer cost, müşteriye uygunluk/customer<br />

convenience ve müşteri iletişimi/customer<br />

communication oluşturmaktadır. Bu yeni formülde<br />

ürünün yerini müşteriye sunulan değer, fiyatın yerini<br />

ürünün müşteriye maliyeti, yer kavramının yerini<br />

müşteriye uygunluk, rahatlık ve tanıtımın yerini ise<br />

müşteriyle ilişki almaktadır. Bunun nedenini;<br />

müşterinin kendisine değer verilmesini, ürünün düşük<br />

maliyete sahip olmasını, ürünün kendisine uygun<br />

olmasını ve kendisiyle dürüst ilişki kurulmasını<br />

istemesi oluşturmaktadır.[8]<br />

Makro pazarlamadan mikro pazarlamaya geçiş<br />

sürecinin yanı sıra, mevcut pazarlama anlayışında yeni<br />

bir çığır açan bilişim teknolojileri, müşterinin<br />

pazardaki konumuna da yeni bir boyut kazandırmıştır.<br />

Pazarlama stratejilerinde veritabanlarından en etkin<br />

biçimde yararlanan işletmeler karşısında, hedef<br />

ürünlere ulaşmada ve satın alma kararlarında<br />

veritabanlarını kullanan yeni bir müşteri profili ortaya<br />

çıkmıştır.[9]<br />

Rakiplerden daha farklı müşteri hizmetleri stratejisine<br />

sahip olmak, bilinçli bir biçimde ürün/hizmet<br />

farklılaşmasına gitmek ve sunulan hizmeti yüksek<br />

kaliteye çıkarmak başarının anahtarıdır. Artık müşteri,<br />

aldığı hizmetin parasının karşılığını verip vermediğini<br />

sorgulamakta, deneyim ve sağduyusunu kullanarak<br />

değer yaratan seçeneğe yönelmektedir. Havayolu<br />

taşımacılığı da, ulaşım modları arasında gerek altyapı,<br />

gerek hizmet üretimi bakımından en pahalı olanıdır.<br />

Yolcunun, bedelini peşin ödediği hizmeti en<br />

mükemmel şekliyle beklemesi doğaldır. Müşteri,<br />

yaptığı tercih sonrasında doğru seçimin ayrıcalıklarını<br />

yaşamak isteyecektir.<br />

Günümüz pazarlarının en önemli özelliklerinden<br />

birisi, önüne geçilemez hızlı bir değişim sürecinden<br />

geçildiğidir. Bu süreçte sadece pazar koşulları ve<br />

pazarlama faaliyetlerinin yönü değişmekle kalmayıp,<br />

müşteri istek, arzu ve beklentileri de değişmektedir.<br />

Değişen ve farklılaşan bu beklentilerin pazarlama<br />

yöneticileri tarafından nasıl algılandığının bilinmesi,<br />

pazarlama amaç ve stratejilerinin belirlenmesinde son<br />

derece önemlidir. Hava taşımacılığı sektöründeki tüm<br />

havayolu işletmeleri de çok hızlı gelişim gösteren<br />

dinamik bir yapı içerisinde faaliyetlerini<br />

sürdürmektedir. İşletmeler üzerindeki devlet<br />

müdahalesinin ve sektöre giriş koşullarının nispeten<br />

azalmış olması, işletmeler arasında yoğun bir rekabet<br />

ortamının yaşanmasına neden olmaktadır. Rekabetin<br />

artması, trafiğin düşmesi, yeni hatların, pazarların<br />

oluşturulması isteği, tüketicilerin satın alma<br />

alışkanlıklarının değişmesi, maliyetlerin artması,<br />

müşteri tatmini ve bağlılığının sağlanabilmesi gibi<br />

unsurlar, havayolu işletmelerini pazar ve müşteri<br />

odaklı olmaya iten başlıca nedenlerdir.<br />

Pazarlamacılar, mevcut müşterilerin peşinden<br />

koşmanın sadece daha verimli olmayıp, aktif bir<br />

şekilde yürütüldüğü takdirde geçmişe oranla bugün<br />

çok daha fazla getirisi olduğunu yeni keşfetmiştir. Bu<br />

çerçevede yeni bir kavram olan ömür boyu müşteri<br />

değeri kavramı karşımıza çıkmaktadır. Pazarlama<br />

yöneticileri için, ömür boyu müşteri değerini artırmak<br />

amacıyla işletme-müşteri ilişkisine odaklanmak ve<br />

341

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

ilişki pazarlamasına ağırlık vermek gerekmektedir.<br />

İlişki pazarlaması veya ilişkisel pazarlama, işletmenin<br />

müşteriler ile yakın ilişkiler geliştirip, tarafların<br />

birbirini daha iyi anlamasına ve ihtiyaçlarının daha iyi<br />

tatmin edilmesiyle müşterinin işletmeye daha bağlı<br />

hale gelmesine dayanmaktadır.[10]<br />

II. PAZARLAMA LİTERATÜRÜNDE<br />

HAVACILIK HİZMETLERİ [11]<br />

Havayolu ulaşımı ile ilgili hizmetler ve bu alanda<br />

pazarlama literatüründeki çalışmaları temel olarak üç<br />

grupta toplamak mümkündür: Birinci grupta; hava<br />

taşımacılığı sektörünü bir bütün olarak ele alan ve<br />

sektörün geçirdiği evrimi, sektörün işleyişine etki<br />

eden güçleri, işletmeler arasındaki işbirliklerini ve<br />

rekabeti irdeleyen çalışmalar yer almaktadır. Hava<br />

taşımacılığı sektörünün son 20 yıldaki değişimi<br />

incelenirken, özellikle havayolu işletmeleri arasındaki<br />

ortak çabaların artacağı ve bunların havayolu<br />

pazarlama hizmetlerine yansımaya devam edeceği<br />

düşünülmektedir.<br />

İkinci grupta yer alan çalışmalar ise, havayolu<br />

işletmesinin ön plana çıktığı ve havayolu hizmetleri<br />

pazarlamasının belirli bir işletme açısından incelendiği<br />

çalışmalardır. Buna örnek olarak; British Airways’in<br />

pazarlama hizmetleri diğer havayolu işletmeleri ile<br />

karşılaştırmalı olarak gözden geçirildiğinde,<br />

işletmenin değişen pazarlama stratejisinin bir parçası<br />

olarak yeniden markalama ve imaj değişikliğine<br />

başvurduğu görülmektedir. İskandinav Havayolları<br />

(SAS) da, müşteri tercihlerini anlamak amacıyla<br />

geliştirdiği hizmet iyileştirme modeli sayesinde,<br />

işletme açısından önemli olan problem alanlarını<br />

saptamış ve böylece hizmet iyileştirmesinde<br />

kullanılacak ipuçlarını elde etmiştir.<br />

Üçüncü ve en önemli grupta yer alan çalışmalar ise,<br />

tüketiciler üzerinde odaklanan ve tüketici davranışı,<br />

tüketici beklenti ve algıları, hizmet kalitesi, tüketici<br />

tatmini, tüketici demografileri, müşteri bağlılığı ve<br />

pazar bölümleri gibi konuları ele alan çalışmalardır.<br />

Havayolu hizmetleri pazarının bir tüketici pazarı<br />

niteliğinde olduğu kadar, iş amaçlı kullanımlarda<br />

endüstriyel bir pazar özelliği de taşıdığı ve pazarın<br />

yapısının melez (hybrid) nitelikte olduğu<br />

unutulmamalıdır. Havayolu hizmetleriyle ilgili olarak<br />

değinilmesi gereken diğer önemli konular arasında<br />

kalite, müşteri beklentileri ve tatmin yer almaktadır.<br />

III. DEĞİŞEN HAVAYOLU MÜŞTERİSİ VE<br />

HAVA TAŞIMACILIĞI SEKTÖRÜNDE<br />

MÜŞTERİ DEĞERİ YARATMA SÜRECİ<br />

Müşteri değerinin belirlenmesi günümüzde işletmeler<br />

için oldukça önemlidir. Ancak daha önce müşteri ve<br />

hava taşımacılığı sektöründe müşteri kavramlarının<br />

tanımlanması yararlı olacaktır. Müşteri; “belirli bir<br />

işletmenin, belirli bir ürün/hizmetini ticari ya da<br />

kişisel amaçlar için satın alan kişi ya da kuruluş”<br />

olarak tanımlanabilmektedir.[12] Hava taşımacılığı<br />

sektöründe ise havayolu işletmelerinin müşterilerinin<br />

kimler olduğunun bilinmesi, bu müşterilere sunulacak<br />

hizmetin etkinliği ve hazırlanacak pazarlama<br />

faaliyetleri açısından büyük önem taşımaktadır.<br />

Havayolu işletmelerinin iş amaçlı yolcu pazarında yer<br />

alan müşterileri arasında; iş amaçlı olarak uçacak olan<br />

kişinin kendisi, sekreteri, işletmenin seyahatlerden<br />

sorumlu yöneticisi ya da seyahat acentası<br />

sayılabilmektedir. Tatil amaçlı pazar bölümünde ise;<br />

yolcuların bir kısmı uçmak istedikleri işletmeye<br />

doğrudan gidip yerlerini ayırtırken, bir kısmı da<br />

seyahat acentaları aracılığıyla rezervasyon<br />

yaptırmaktadır. Doğrudan belirlediği havayolu<br />

işletmesinden yer ayırtma durumunda yolcu müşteri<br />

durumunda olmaktadır. Tatil amaçlı yolcular bilet<br />

ücretini kendileri ödedikleri için, fiyat onlar için<br />

önemli bir unsurdur. Bu bağlamda seyahat acentaları,<br />

bilgisayarlı rezervasyon sistemleri ile uygun<br />

alternatifleri müşterilerine sunarak bu pazarda önemli<br />

bir müşteri grubunu oluşturmaktadır. Tatil amaçlı<br />

pazar bölümünde önemli bir diğer müşteri grubu da<br />

tur operatörleridir. Havayolu işletmelerinin işlerine<br />

daha geniş bir açı ile bakan birçok işletmenin<br />

pazarlama yöneticisi, müşteriyi, müşteri ihtiyaçlarının<br />

anlaşılmasını ve müşterinin tatmin edilmesini işletme<br />

faaliyetlerinin merkezine yerleştirmektedir. 1980’lerde<br />

başlayan ve kaliteye dayanan rekabet savaşı,<br />

1990’larda müşteri memnuniyetini, 2000’lerde ise<br />

müşteri ilişkilerini temel alan yoğun pazar ortamında<br />

devam etmektedir. Müşterilerin ne istedikleri, ürün ya<br />

da hizmeti satın alıp kullandıktan sonra ne elde<br />

ettikleri ile ilgili bir yaklaşım olarak tanımlanabilecek<br />

olan müşteri değeri kavramı, işletme performansı<br />

üzerinde önemli bir role sahiptir.[13] Günümüzde<br />

verimlilik denildiğinde aslında anlatılmak istenen<br />

müşteri değeridir.<br />

Hizmet üretiminde süreç geliştirmek çok önemli bir<br />

yer tutmaktadır. Müşteri hizmetlerinin başarısı, temel<br />

hizmetler ile yardımcı hizmetler arasında kurulacak<br />

stratejik dengeye bağlıdır. Bu nedenle, havacılık<br />

hizmetlerinin toplam hedef ve amacının net olarak<br />

belirlenmesi gerekmektedir. Hava taşımacılığında<br />

üretim süreci, rekabet gücünün korunması ve<br />

geliştirilmesinde çok hızlı hareket etmeyi ve sistemin<br />

bütün parçalarının müşteri ihtiyaçlarına göre<br />

yönlendirilmesini zorunlu kılmaktadır. Müşteri<br />

hizmetleri, müşteri memnuniyeti yaratmada ve müşteri<br />

bağlılığını oluşturmada önemli bir adım olarak ortaya<br />

çıkmaktadır. Müşteri bağlılığı “tüketici açısından<br />

önem taşıyan ürün ya da hizmetlere ilişkin olarak, bir<br />

ihtiyacın her çözüm gerektirdiğinde tüketicinin aynı<br />

üründen veya aynı işletmeden satın alma eğilimi”<br />

olarak tanımlanabilmektedir. Rekabetin oldukça<br />

yoğun olduğu hava taşımacılığı sektöründe de<br />

havayolu işletmeleri açısından müşteri hizmetlerindeki<br />

faaliyetler, rakiplerden farklı olmanın ve uzun dönemli<br />

karlılığın anahtarıdır. Buna örnek olarak, 90’lara<br />

342

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

doğru artık havayolu taşımacılığında başarılı olmanın<br />

sadece insanları bir yerden bir yere götürmek ile değil,<br />

aynı zamanda pazarlama yeteneklerini kullanarak<br />

müşteri çekmek ile gerçekleşebileceğini tahmin<br />

edecek kadar ileriyi görebilen bir insan olan Virgin<br />

Atlantik Havayolları’nın sahibi Richard Branson’u<br />

göstermek mümkündür. Branson,”müşteriler ile<br />

doğrudan iletişimin en büyük yeniliklere giden yol”<br />

olduğuna inanmış ve diğer havayolu işletmeleri bu<br />

müşteri tecrübesini bilmez ya da görmezden gelirken,<br />

işletmesinin sunduğu tüm değeri bu felsefe üzerine<br />

kurmuştur. Virgin Atlantic kendisini uygun fiyatlar ile<br />

uçan bir havayolu olarak lanse etmiş olsa da, diğer<br />

havayolu işletmelerinden daha farklı bir yol izlemesi<br />

ve farklılık yaratabilmesi açısından, first class<br />

uçuşlarının hepsini iptal ederek müşterilerine bu<br />

uçuşları business class fiyatından yapabilme olanağını<br />

sunmuştur. Pazarda işe yeni başlayan bir havayolu<br />

olarak müşteri bağlılığına yatırım yapmış ve<br />

müşterinin ihtiyaçlarına odaklanarak olumlu bir imaj<br />

çizmiştir. Bu bağlamda Virgin Atlantik, her koltuğun<br />

arkasına ekran yerleştirip çocuklar için programlar ve<br />

video oyunları da dahil olmak üzere müşterilerine<br />

non-stop eğlence olanağı sunan ilk havayolu<br />

olmuştur.[14]<br />

Bir başka örnek olarak; British Airways gelirinin<br />

büyük bölümünü kendisine bağlı olan müşterilerinden<br />

elde etmektedir. İşletme içerisinde, müşteriyle nasıl<br />

bir ilişki kurulmak istendiği ve gerçekte neyin<br />

pazarlandığı sürekli araştırılmaktadır. Havayolu<br />

işletmesinin yöneticilerine göre, müşteriyi elde tutma<br />

oranı %2 arttığında, maliyetler de %10 azalmaktadır.<br />

Yine Amerikan Havayolları, müşterilerinden sağladığı<br />

her türlü bilgiyi, müşteri bağlılığı yaratmak amacıyla<br />

kullanmıştır. Müşterilerin yaşam boyu bağlılığını<br />

hedefleyen Amerikan Havayolları, çeşitli araba<br />

kiralama şirketleri ve Hilton otelleriyle ortaklıklar<br />

kurarak, müşterilerin satın aldığı hizmetlerde daha iyi<br />

hizmet kalitesi ve daha düşük fiyat uygulamıştır.<br />

Özellikle teknolojinin hızlı gelişimi, pazarın<br />

karmaşıklığı, daralan ekonomiler değer ağırlıklı<br />

işletme yönetimini kaçınılmaz kılmaktadır. Değer<br />

ağırlıklı işletme yönetimi ise; müşteri beklentilerini<br />

karşılayarak, müşteriye yapılan yatırımın en kısa<br />

sürede geri dönmesini sağlamaya ve karlılığı<br />

artırmaya yöneliktir. Değer merkezli bir strateji hangi<br />

müşterilerin, ne tür gereksinimlerinin nasıl<br />

karşılanacağına yöneliktir. Aslında tamamen ilişki<br />

merkezli bir pazarlama stratejisi, günümüzde farklılık<br />

yaratılarak rekabet edilebilecek tek alandır. Her ne<br />

kadar kalite ve fiyat kolay görünse bile, kalitenin<br />

iyileştirilmesi ve fiyatın taklit edilebilmesi nedeniyle<br />

müşteri ilişkileri şu anda tek farklılık alanıdır. Çünkü<br />

müşteri ilişkileri; [15]<br />

• Proaktif olarak karlı müşterilerin belirlenmesi,<br />

• Daha etkin pazarlama programının uygulanması,<br />

343<br />

• Daha yüksek satış hedefine yönelme,<br />

• Müşteri hizmetinin ve müşteri memnuniyetinin<br />

geliştirilmesi olanağına sahiptir.<br />

Bu ise, gerçek müşteri değerinin belirlenmesi,<br />

sınanması ve uzun süre yaşatılmasıyla olanaklıdır.<br />

Müşteri değeri;<br />

• İşletmede performans göstergesi,<br />

• Stratejik kararların ortak noktası,<br />

• Rekabet üstünlüğü yaratıcısı,<br />

• Müşteri memnuniyetiyle yüksek katma değer<br />

yaratıcısı,<br />

• Yeni müşteri kazanma maliyeti azaltıcısıdır.<br />

Müşteri ve müşteri değeri, diğer görünür yatırımlardan<br />

daha önemlidir. Çünkü müşteri değeri, tıpkı marka<br />

gibi soyut bir kavramdır. Tüketici pazarlarında marka<br />

değeri ön plana çıkarken, endüstriyel pazarlarda ve<br />

pek çok hizmet işletmesinde olduğu gibi havayolu<br />

işletmelerinde de müşteri ve müşteri portföyü en<br />

büyük kaynağı ifade etmektedir. Çünkü müşterinin<br />

memnuniyet sonrası tekrar satın alma isteğinin<br />

oluşması, işletmenin karlılığını doğrudan<br />

etkilemektedir. Bu da, müşteri bağlılığını<br />

artırmaktadır.<br />

Hava taşımacılığı sektörü, pek çok gücün kesişmesi<br />

sonucunda kökten biçim değiştirmiştir. Bu güçler;<br />

küreselleşme, liberalleşme, özelleştirme, artan rekabet,<br />

kısalan teknolojik dönüşüm, değişen demografik<br />

faktörler, ekonomik ve sosyal kültürler, yükselen<br />

müşteri beklentileri ve gücü, çevresel faktörler ve<br />

artan güvenlik/emniyet ihtiyacıdır. Ancak havayolu<br />

sektör dinamiklerini değiştiren en önemli güçler,<br />

müşteri istek ve beklentileri ile rekabet ve teknolojidir.<br />

Günümüzde bilginin etkin kullanımı ve iletişim<br />

teknolojilerinin bu bilgiyi hemen herkese, herhangi bir<br />

yer ve zamanda uygulanabilir kılması, müşterileri de<br />

oldukça güçlü konuma getirmiştir.[16] Havayolu<br />

işletmeleri, kendileri için özel önemi olan<br />

müşterilerinin belirli girişimlere nasıl cevap vereceğini<br />

ve kendilerine sunulan yeni hizmetlerin her birini nasıl<br />

değerlendireceklerini bilmek istemektedir. Bu<br />

kapsamda havayolu işletmelerinin yeni girişimlerden<br />

yararlanma yoluyla müşteri değerini oluşturmak için<br />

temel önceliklerini belirlemeleri ve yatırımlarını<br />

anahtar müşteri bölümleri üzerinde yoğunlaştırmaları<br />

gerekmektedir. Etkin bir müşteri bölümlemesi aynı<br />

zamanda herhangi bir müşteri ilişkileri yönetim<br />

stratejisinin başarılı olmasında da esastır. Müşteriler<br />

çok farklı yollarla gruplanabilse de, değer-temelli<br />

bölümleme bir havayolu işletmesine her bir müşterinin<br />

karlılığını anlaması açısından fayda sağlayacaktır.[17]<br />

Havayolu işletmelerinin pazarlarını bölümlere ayırma<br />

konusunda çok dikkatli davranmaları gerekmektedir.<br />

Pazarını çok fazla bölüme ayıran bir işletme, çok fazla<br />

sayıda müşteriye hizmet sunulduğu için satışlarını<br />

artırabilecek, ancak her bölümün istek ve ihtiyaçları

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

birbirinden farklı olduğundan, her bölüm için ayrı bir<br />

pazarlama karması oluşturmak zorunda kalabilecektir.<br />

Pazarın uygun bir biçimde farklı bölümlere<br />

ayrılmaması durumunda ise, farklı ihtiyaçları olan<br />

kişilerin aynı bölüm içerisinde toplanmaları söz<br />

konusu olacaktır.<br />

IV. SONUÇ<br />

Geçmişte pazarlamanın 4P’si olarak adlandırılan ürün,<br />

fiyat, tutundurma ve dağıtım işlevlerini gerçekleştiren<br />

pazarlama fonksiyonlarının odaklandığı noktalara<br />

ilişkin fikirler değişmekte ve bu yeni anlayışta<br />

havayolu işletmeleri de diğer işletmeler gibi hedef<br />

noktalarını müşteri memnuniyetine yöneltmektedir.<br />

Pazarlamada müşteri devri ya da müşteri yüzyılı<br />

olarak nitelendirilen bu gelişmeler, müşterinin odak<br />

noktasına çekilmesini sağlamış ve müşteri değerini ön<br />

plana çıkarmıştır. Müşteri değeri konusu, işletmelerin<br />

her geçen gün daha fazla önemsediği bir konu haline<br />

gelmektedir. Günümüzde havayolu işletmeleri; sosyal,<br />

ekonomik ve teknolojik değişimin yaşandığı, müşteri<br />

bilinç ve tercih düzeylerinin hızla değiştiği küresel bir<br />

pazarda faaliyet göstermektedir. Havayolu<br />

işletmelerinin pazara sundukları hizmet çeşitlerinin<br />

artması, havayolu sektöründe ulusal ve uluslararası<br />

rekabetin de müşteriler üzerinde yoğunlaşmasına<br />

neden olmuştur. Sürekli ve bağlı müşteriler, işletmeye<br />

yeni müşterilerin bulunmasına da aracı olabilmektedir.<br />

Müşteri bağlılığının yalnızca hizmetin sunumunda<br />

değil, yeni ve bağlı müşterilerin oluşturulmasında da<br />

büyük etkisinin olduğu, fakat memnun olmayan ve<br />

sorun yaşayan müşterilerin çok daha fazla müşteriye<br />

engel olabileceğini söylemek mümkündür. Müşteri<br />

bağlılığının sağlanabilmesi için, satış dışında da<br />

işletme ve müşteriler arasında kurulacak ilişkilerin<br />

sürdürülmesi gerekmekte ve bütün bu yaklaşımlar<br />

işletmelerin hizmet sunma yeteneklerini<br />

geliştirmelerini sağlamaktadır.<br />

Müşteri istek ve beklentilerini anlayarak buna uygun<br />

çözümler geliştirmek, işletmelere önemli bir rekabet<br />

avantajı sağlamaktadır. Havayolu işletmelerinin pek<br />

çoğunun da benzer hizmet sunum biçimleriyle faaliyet<br />

göstermesi nedeniyle, müşteri bağlılığının<br />

sağlanabilmesi ve müşteri yaşam boyu değerinin<br />

oluşturulabilmesi, havayolu işletmelerinin rekabetçi<br />

üstünlük sağlayabilmesi açısından bir zorunluluk<br />

haline gelmiştir. Havayolu hizmet sürecinde yer alan<br />

tüm faaliyet ve hizmetler tam zamanında ve uygun bir<br />

biçimde müşterileri tatmin edecek biçimde<br />

sunulmalıdır.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] Devlet Planlama Teşkilatı (DPT), Sekizinci 5<br />

Yıllık Kalkınma Planı Havayolu Ulaştırması<br />

Özel İhtisas Komisyonu Raporu, Ankara, 1-2<br />

(2001).<br />

[2] Doganis R., “The Airline Business in the 21th<br />

Century”, Routledge, London, 64 (2001).<br />

[3] Yamamoto G.T., “Bütünleşik Pazarlama<br />

İletişimi”, MediaCat Kitapları, İstanbul, 10<br />

(2003).<br />

[4] Doganis, R., “ Flying Off Course”, Third<br />

Edition, USA, Routledge, 253 (2002).<br />

[5] Shaw, S., “Airline Marketing and Management”<br />

Ashgate Publishing Limited, USA, 6 (1999).<br />

[6] Küheylan, E., “Çeşitli Mal Gruplarını Satın<br />

Alma Kararlarında Aile Bireylerinin Rolleri”,<br />

Akdeniz <strong>Üniversitesi</strong>, İ.İ.B.F. 6. Ulusal<br />

İşletmecilik Kongresi, 350 (1998).<br />

[7] Odabaşı, Y., “Satışta ve Pazarlamada Müşteri<br />

İlişkileri Yönetimi” , Sistem Yayıncılık,<br />

İstanbul, 14-15 (2001).<br />

[8] Kotler, P., “4P Öldü, Yaşasın 4C”, Kariyer<br />

Dünyası, 7: 92 (1998).<br />

[9] İbicioğlu, H., Doğan, H., “Bilgi Teknolojilerinin<br />

Pazara Dayalı Öğrenen Organizasyonlardaki Yeri<br />

ve Müşteri Kavramına Kazandırdığı Yeni<br />

Boyut:Veritabanlı Müşteri”, Pamukkale<br />

<strong>Üniversitesi</strong>, Bilgi Teknolojileri Kongresi, 350<br />

(2002).<br />

[10] Mucuk, İ., “Pazarlama İlkeleri” Türkmen<br />

Kitabevi, İstanbul 16 (2001).<br />

[11] Aksoy, Ş., Atılgan, E., Akıncı, S., “Havayolu<br />

Hizmetlerinde Yerli ve Yabancı Firmalar<br />

Açısından Müşteri Profilleri ve Beklentileri”,<br />

Afyon Kocatepe <strong>Üniversitesi</strong>, 7.Ulusal<br />

Pazarlama Kongresi-Bildiriler Kitabı, Ankara<br />

97-99 (2002).<br />

[12] Taşkın, E., “Müşteri İlişkileri Eğitimi” Papatya<br />

Yayıncılık, İstanbul 18 (2000)<br />

[13] http://www.bilgiyonetimi.org/cm/pages iletişim<br />

adresli internet sayfası (09.04.2004)<br />

[14] Hill, S., Rifkin, G., “Radikal Marketing”<br />

MediaCat Kitapları, İstanbul 225-250 (2002).<br />

[15] Özkan, G., Gürder, F., Gürdal, S., “Bulanık<br />

Mantığın Berraklaştığı Yer: Müşteri Değeri”,<br />

Afyon Kocatepe <strong>Üniversitesi</strong>, 7.Ulusal<br />

Pazarlama Kongresi-Bildiriler Kitabı, a.g.e.,<br />

19-23.<br />

[16] Taneja, N.K., “Driving Airline Business<br />

Strategies Through Emerging Technology”<br />

Ashgate Publishing Company, England, 1<br />

(2002).<br />

[17] Boland, D., Morrison, D., O’neill, S., “The<br />

Future of CRM in the Airline Industry: A New<br />

Paradigm for Customer Management”<br />

http://www.ibm.com/services/files/ibuairlinecrm.pdf<br />

iletişim adresli internet sayfası<br />

(01.11.2003)<br />

344

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

HAVA TRAFİK KONTROLDE OTOMASYON VE İNSAN<br />

Uğur TURHAN<br />

e-posta: uturhan@anadolu.edu.tr<br />

Öznur USANMAZ<br />

e-posta: ousanmaz@anadolu.edu.tr<br />

Anadolu <strong>Üniversitesi</strong> <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu, 26470, Eskişehir<br />

ÖZET<br />

Hava trafik kontrol ortamında özellikle son yıllarda<br />

artan talebi emniyetli ve verimli bir şekilde karşılama<br />

çabaları yoğunluk kazanmaktadır. Gelişmiş bilgi ve<br />

iletişim teknolojileri ön plana çıkmaktadır. Bu<br />

çalışmada hava trafik kontrolde otomasyon ve insanla<br />

uyumu incelenmiştir. Kullanılan sistemler tanıtılarak,<br />

otomasyonun kontrolör ile etkileşimi açıklanmıştır.<br />

Ayrıca bu konuda Türkiye’deki varolan yapı ve<br />

gelişmeler ele alınmıştır.<br />

I. GİRİŞ<br />

Hava taşımacılığı, uçaklar, üretim endüstrisi, araştırma<br />

kuruluşları, havayolları, havaalanları, hava trafik<br />

yönetimi gibi tüm unsurlarının birlikte etkileşimi ile<br />

toplumların ihtiyaçlarının ve politik amaçların<br />

karşılanması için etkinlik gösteren bir sistemdir [1].<br />

<strong>Havacılık</strong> sistemi, yetenekli ve uzman yönetici ve<br />

operatörler tarafından yolcu ve kargonun bir yerden<br />

başka bir yere taşındığı, bu süreçte karmaşık ve çok<br />

çeşitli makinelerin ve sistemlerin kullanıldığı,<br />

dünyanın tüm coğrafi bölgelerine yayılmış teknoloji<br />

yoğun bir sistemdir [2]. Bu sistem içindeki tüm<br />

etkinlikler emniyetli, etkin ve verimli bir şekilde<br />

gerçekleştirilmeye çalışılmaktadır. Bu çabalar<br />

sonucunda hava taşımacılığı en güvenilir taşımacılık<br />

modu olarak belirginleşmiştir. Bu gelişim hava<br />

taşımacılığına olan talebi her geçen gün artırmaktadır.<br />

Bu da varolan sistem kapasitesinin emniyetten ödün<br />

vermeden artırılmasını gündeme getirmektedir. İleri<br />

teknoloji desteğinde bu talep karşılanmaya<br />

çalışılmaktadır. Burada kullanılan teknolojiden en<br />

verimli şekilde yarar sağlanması ve sistemde insan<br />

hatasının azaltılmasında insan ve kullanılan<br />

teknolojinin en uygun şekilde etkileşiminin<br />

gerçekleştirilmesi, günümüzde üzerinde en çok<br />

durulan ve araştırılan konuların başında gelmektedir.<br />

II. HAVA TRAFİK KONTROLDE<br />

OTOMASYON KULLANIMI<br />

Tüm havacılık etkinliklerinde olduğu gibi hava trafik<br />

kontrol (ATC) de teknolojinin yoğun olarak<br />

kullanıldığı bir sistemdir. Yolcu ve kargonun<br />

emniyetli ve verimli bir şekilde taşınabilmesinde hava<br />

trafik kontrolünün teknoloji ile uyumlu bir etkileşimde<br />

olması gerekmektedir [3].<br />

Hava trafik yönetimi, hizmetlerin sağlanması için tüm<br />

CNS/ATM (Communication Navigation Survaillance<br />

/Air Traffic Management) birimleri ve çalışanlarının<br />

en üst düzeyde etkileşimleri ile, hava trafiğinin ve<br />

sahasının dinamik ve bütünleşik yönetiminin<br />

emniyetli, ekonomik ve verimli olarak<br />

gerçekleştirilmesi şeklinde tanımlanabilir [4]. Hava<br />

Trafik Yönetimi Sistemi, yer temelli ve havayla<br />

bağlantılı alt sistemleri ile karmaşık bir ağ olarak,<br />

uçuşlarının tüm safhalarında, hava trafiğinin akışının<br />

emniyetli, ekonomik ve verimli şekilde<br />

gerçekleşmesini amaçlamaktadır [5]. Bu amaç<br />

kontrolörler tarafından bir dizi prosedür, karar, plan,<br />

iletişim ve koordineli etkinliklerle yerine<br />

getirilmektedir [6].<br />

Otomasyon, herhangi bir dış etki olmaksızın kendi<br />

başına, makineler ya da elektronik araçlar tarafından<br />

bir sürecin, ekipmanın ya da alt sistemin kontrolü ya<br />

da işletilmesidir [7, 2]. Otomasyon, daha önce<br />

kontrolörler tarafından yerine getirilen görevlerin<br />

bilgisayarlar tarafından yerine getirilmesine işaret<br />

etmektedir. Bilgisayarların bugün olduğundan daha<br />

yetenekli ve hızlı olması ile otomasyon artacaktır[8,<br />

9]. <strong>Havacılık</strong>ta uçakların daha emniyetli ve verimli<br />

uçuş yapmalarına imkan tanıyan Dijital Uçuş Kontrol<br />

ve Uçuş Yönetim Sistemleri gibi teknolojik gelişmeler<br />

yerde de ATM sisteminin uçak yapabilirliklerini<br />

karşılayacak yönde gelişmesine etken olmuştur. Bu<br />

gelişmeler özellikle 1960 yılından itibaren hız<br />

kazanmıştır [10].<br />

Kontrolörler, temelde uçakların bir noktadan bir başka<br />

noktaya seyrüseferleri sırasında diğer uçaklarla,<br />

manialarla ve diğer araçlarla aralarındaki dikey ve<br />

yatay emniyet mesafesini korumaktan sorumludurlar.<br />

Kontrolörlerin yoğun işyükü şartları altında<br />

çevrelerinden gelen tüm bilgileri işleyerek, çoğu<br />

zaman çok kısa sürede karar almaları ve karşılaştıkları<br />

problemleri etkin bir şekilde çözmeleri gerekmektedir.<br />

[11]. kontrolörlerden devamlı olarak trafik akışını<br />

sağlamaları, oluşan problemleri belirleyerek, çözüm<br />

üretmeleri beklenmektedir[12].ATC’de kontrolöre<br />

bağlı olsun ya da olmasın karşılaşılan problemlerin<br />

yapısının devamlı değiştiği karmaşık ve dinamik bir<br />

çevre ile etkileşim söz konusudur [8]. Bu beklentileri<br />

karşılamada kontrolörlerin teknoloji desteğinde<br />

çalışmaları gerekmektedir. Gelişmiş bilgi ve iletişim<br />

345

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

teknolojilerini kullanarak bilgi işleme, karar alma,<br />

problem çözme vb. etkinliklerini daha verimli<br />

gerçekleştirebilmektedirler. Tablo 1’de ATC’de<br />

günümüze dek otomasyon sistemlerinin tarihsel<br />

gelişimleri ve açıklamaları verilmiştir.<br />

Tablo 1. ATC’de Otomasyon Sistemlerinin Tanıtımı [6 ve 16’dan geliştirilmiştir]<br />

OTOMASYON SİSTEMLERİ<br />

ORTAM 1960 1970 1980 1990 2000<br />

Kule ASDE RVR LLWAS AMASS TDWR<br />

HABTCC<br />

Terminal ARTS CA<br />

CTAS CTAS(FAST) SNET<br />

MSAW<br />

(DA/TMA)<br />

Yol RDPS FDP CA<br />

MSAW<br />

CTAS<br />

(DA/TMA)<br />

MONA<br />

MTCD<br />

Okyanus ODAPS OSDS<br />

ATC/Kokpit GPWS FMS TCAS GPS<br />

AMASS Airport movement Area Safety system<br />

Havaalanı Hareket Sahası Emniyet Sistemi<br />

ARTS Automated Radar Terminal System<br />

Otomatik Radar Terminal Sistemi<br />

ASDE Airport Surface Detection Equipment<br />

Havaalanı Yüzey Tesbit Ekipmanı<br />

Temel Kule Kontrol Bilgisayar Kompleksi<br />

CA Conflict Alert<br />

Çarpışma İkaz<br />

CTAS Center TRACON Automation System<br />

Merkezi Tracon Otomasyon Sistemi<br />

DA Descent Advisory<br />

İniş Yardımcısı<br />

FAST Final Approach Spacing Tool<br />

Son yaklaşma yardımcısı<br />

FDP Flight Data Processing<br />

Uçuş Veri İşlemcisi<br />

FMS Flight Management System<br />

Uçuş Yönetim Sistemi<br />

GPS Global Positioning System<br />

Küresel Konumlandırma Sistemi<br />

GPWS Ground Proximity Warning System<br />

Yere Yakınlık Uyarı Sistemi<br />

HABTCCC High Aviability Basic Tower Control Computer Complex<br />

A. ATC’de otomasyon gerekliliği ve önemi<br />

Günümüzde otomasyon, hava trafik yönetiminde<br />

kullanılmaktadır ve bu konuda devamlı olarak<br />

araştırma-geliştirme etkinlikleri yürütülmektedir.<br />

Bunun nedeni olarak havacılık çevresinde hava trafik<br />

hizmetlerine olan yoğun talep görülmektedir. Hava<br />

trafik hizmetlerindeki performans artışı sayesinde, tüm<br />

sistem kapasitesinin geliştirilmesi ve operasyonel<br />

verimliliğin artırılması için hava trafik<br />

kontrolörlerinin işyükünü azaltmak ve verimliliklerini<br />

artırmak gerekmektedir. Buradan hareketle ATC<br />

operasyonları ve kontrolörlerin görevlerini<br />

desteklemek için otomasyon konusunda yatırım<br />

yapmak ve yeni araştırma geliştirme çalışmaları<br />

yapmak gerekmektedir[9].<br />

ATC’de otomasyonun iki önemli amacı<br />

bulunmaktadır: Birincisi sistem emniyetini<br />

geliştirmek, diğeri ise sistem verimliliğini artırmaktır.<br />

Emniyetin geliştirilmesi ile ilgili olarak ulaşılmak<br />

istenen durumlar şu şekilde sıralanabilir:<br />

• Gelişmiş veri iletişimi ve daha iyi insan<br />

bilgisayar etkileşimiyle insan hatasını azaltmak,<br />

LLWAS Low Level Windshear Advisory System<br />

Alçak Seviye Windshear Tavsiye Sistemi<br />

MONA Monitoring Aids<br />

İzleme Yardımcıları<br />

MSAW Minimum Safe Altitude Warning<br />

En Düşük Emniyet İrtifası Uyarısı<br />

MTCA Medium Term Conflict Detection<br />

Orta Vade ÇarpışmaTesbit<br />

ODAPS Oceanic Display and Planning System<br />

Okyanus Görüntüleme ve Planlama Sistemi<br />

OSDS Oceanic System Development and Support<br />

Okyanius Sistem Geliştirme ve Destek<br />

RDP Radar Data Processing<br />

Radar Veri İşleme<br />

RVR Runway Visual Range<br />

Pist Görüş Mesafesi<br />

SNET Safety Nets<br />

Emniyet Ağları<br />

TCAS Traffic Alert Collision Avoidance System<br />

Trafik Uyarı ve Çarpışma Önleme Sistemi<br />

TDWR Terminal Doppler Weather Radar<br />

Terminal Doppler Hava Radarı<br />

TMA Traffic Management Advisor<br />

Trafik Yönetim Rehberi<br />

• Radar ve uydu temelli gözetimi geliştirmek,<br />

• Hava durumu verisini geliştirmek,<br />

• Ekipman güvenirliğini geliştirmek,<br />

• Sistemin aşırı yüklenmesini engellemek.<br />

Sistem verimliliği açısından ise:<br />

• Gecikmeleri azaltmak,<br />

• Kullanıcı tercihlerine göre uygulama yapmak,<br />

• Bakım maliyetlerini azaltmak,<br />

• İşgücü verimliliğini artırmak[6].<br />

Hava trafik yönetiminde otomasyondan beklenen<br />

yararlar, zamanla uzun dönemli olarak maliyetlerin<br />

azaltılması ve verimliliğin artırılmasıdır.<br />

Otomasyonun genel yararlarının sıralanmasındaki<br />

dikkat edilmesi gereken işgücüne sağlanan spesifik<br />

otomatik yeteneklerin kabul edilebilirliği, operasyonel<br />

uygunluğu ve kullanılabilirliğidir. Sözgelimi<br />

otomasyonun birçok kaynaktan gelen veriyi en şekilde<br />

bütünleştirecek bir yapıda tasarlanması gerekmektedir.<br />

Buradan elde edilecek yararlar, veri kaynakların<br />

belirlenmesi ve bütünleştirilmeleri için büyük<br />

miktardaki yatırıma bağlı olmaktadır.<br />

346

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Otomasyonun kullanımında elde edilebilecek<br />

avantajlar ve dezavantajlar aşağıdaki şekilde<br />

sıralanabilir[9]:<br />

Otomasyonun Avantajları<br />

• Kapasite artışı.<br />

• Sistem ve insan performansının artması.<br />

• Algılanan işyükünün azalması.<br />

• Eğitim gereklerinin azalması<br />

• İnsan yeteneklerinin ötesinde fonksiyonların<br />

yerine getirilebilmesi için kapasitenin<br />

genişlemesi.<br />

• Emniyetin artması.<br />

• Personel sayısının azalması.<br />

• Yönetim kontrolünün artması.<br />

• Bir çok kaynaktan gelen verinin daha iyi<br />

bütünleştirilmesi.<br />

• Hizmetlerin gelişmesi.<br />

• Görev karmaşıklığının azalması.<br />

Otomasyonun Dezavantajları<br />

• Kontrol ve tepki becerilerinin azalması.<br />

• İnsan ve bilgisayar performansı arasında<br />

beklenmeyen etkileşimler.<br />

• Kritik ve karmaşık problemlerin çözümünde<br />

otomatik sistemlerin yetersiz olması.<br />

• Otomasyonun operatörlerin yerini aldığının<br />

algılanması.<br />

• Otomasyona olan fazla güven ya da güvensizlik.<br />

• Operasyonel işyükü bütünleşmesi nedeniyle<br />

işyükü çeşitlerinin ve kaynaklarının değişmesi.<br />

• İnsanın rolünde öngörülmeyen değişimler.<br />

• İnsan hatasında yeni formların oluşması.<br />

• Bilgisayar performanslarının kırılgan bir yapıda<br />

olması.<br />

• Sıkıntının artması ve iş tatmininin azalması.<br />

• Azalan etkinlik ve verimliliğin azalması.<br />

B. Otomasyonun Seviyeleri<br />

Otomasyonun gelişiminde bir devamlılık<br />

görülmektedir. Literatürde otomasyonun gelişimi ile<br />

ilgili insan tarafından tamamen manuel olarak<br />

gerçekleştirilen görevler zamanla otomasyon<br />

desteğinde yürütülen ve insanın görevlerinin çoğunun<br />

otomatikleştirildiği bir seviyeye kadar gelişeceği<br />

öngörülmektedir. Otomasyonun bu seviyeleri<br />

aşağıdaki şekilde sıralanmaktadır [6, 9]:<br />

1. Bilgisayarın hiçbir yardımı olmadan insan her işi<br />

kendisi yapar.<br />

2. Bilgisayar belli bir hareket için alternatifler sunar,<br />

3. Bu seçim için alternatifler azaltılır,<br />

4. Bir tanesi tavsiye edilir,<br />

5. Eğer insan onaylarsa bilgisayar bu seçimi uygular,<br />

6. Otomatik uygulamadan önce insana belirli bir süre<br />

tanır,<br />

7. Otomatik uygular, sonra gerekli olursa insanı<br />

bilgilendirir,<br />

8. Uygulamadan sonra eğer insan isterse onu bilgilendirir,<br />

9. Bilgisayar gerekli görürse uygulamadan sonra insanı<br />

bilgilendirir.<br />

10. Bilgisayar insanı dikkate almadan bütün kararları alır<br />

ve otomatik olarak gerçekleştirir.<br />

C. Otomasyonun Kontrolör Üzerindeki Potansiyel<br />

Etkileri<br />

Otomasyon ile ilgili olarak üzerinde en çok durulan<br />

konu operasyonel sistemde insanın rolü üzerindeki<br />

etkileridir. Otomasyon bilişsel görevleri ve kararları<br />

değiştirir ve farklı türde bilgi ve hareket gerektirir [7].<br />

İnsanın rolü, otomasyonun yetersiz olduğu belirsiz<br />

durumlarla ilgili planlama, izleme, yansıtma ve akıllı<br />

kararlar alma ve yolcuların uçuşlarının emniyetli ve<br />

konforlu bir şekilde geçmesini sağlamada ortaya<br />

çıkmaktadır[2].<br />

Beklentilere göre artan otomasyon karşısında<br />

kontrolörün rolünün hava sahası yöneticisi olarak<br />

değişeceği öngörülmektedir. Bu öngörüye göre<br />

kontrolör, otomatik sistemin etkinliklerini gözleyecek<br />

ve nezaret edecek, bilgisayar becerilerinin yetersiz<br />

kaldığı durumlarda müdahale edecektir. Kısa dönemde<br />

ise otomasyonun yukarıda verilen ilk seviyelerinde<br />

kontrolörün rolü bugünküne benzer olarak kalacaktır.<br />

Hava sahası yöneticisi olarak çalışması, otomatik<br />

sistemlerin çakışma çözümlerini tamamen kendi<br />

başlarına yapabildiği ve yer-hava iletişiminin data link<br />

hatlarının gelişmesine paralel olarak yapılmasıyla<br />

gerçekleşecektir[9].<br />

Otomasyondan insan hatasının azalması ve<br />

verimliliğinin artması beklenirken bir anlamda<br />

işyükünün uygun düzeye getirilmesi amaçlanmaktadır.<br />

Otomasyonun kontrolörler üzerinde yarattığı güven<br />

duygusu belirleyici olmaktadır. otomasyona olan<br />

güven kontrolörün kendi sorumluluğunda olan<br />

görevlere konsantre olmasını sağlayarak yardımcı<br />

olmaktadır. Diğer taraftan otomasyona az ya da çok<br />

güvenmenin olumsuz etkileri ortaya çıkabilmektedir.<br />

Otomasyona az güvenildiğinde kontrolör otomatik<br />

sistemlerin yaptığı işlemleri izleme ihtiyacıyla yoğun<br />

işyükü algılamaktadırlar. Fazla güvende ise otomatik<br />

sistemlerde ortaya çıkabilecek aksaklıklar gözden<br />

kaçabilmektedir. Bireysel olarak kontrolörün<br />

algıladığı az ya da çok işyükü performansını olumsuz<br />

etkileyebilmektedir[13].<br />

Teknolojik değişimle operatörlerin etkinliklerinde<br />

olumlu yönde bir etkinin sağlanabilmesi için tasarım<br />

ve eğitim konularının üzerinde durulması<br />

gerekmektedir[6, 8, 9]. Kontrolörlerin seçiminde ve<br />

eğitiminde kullanılan otomatik sistemlere göre<br />

çalışmalar yapılması gerekmektedir. Seçilen<br />

kontrolörlerin bilgi ve iletişim teknolojilerini<br />

kullanma yeteneklerinin gelişmiş olması<br />

gerekmektedir. Eğitim açısından ise, kontrolörlerin<br />

temel eğitimlerinde otomatik sistemlerin kullanımı<br />

347

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

hakkında bilgi ve beceri kazanmaları sağlanmalıdır.<br />

Tazeleme eğitimleri ile kontrolörlerin yeni otomatik<br />

sistemlerle verimli etkileşimleri sağlanmalıdır.<br />

D. İnsan merkezli otomasyon<br />

Otomasyonun gelişiminde ve tasarımında önceleri<br />

teknoloji merkezli bir yaklaşım benimsenmiştir.<br />

Burada amaç teknolojinin sağlayacağı destekle insan<br />

hatalarını azaltmak olarak vurgulanmaktaydı. Ancak<br />

daha sonraları insanın otomasyon ile olan etkileşimini<br />

daha fazla geliştirmek ve bu etkileşimden en fazla<br />

verimliliği sağlamak için tüm tasarım, geliştirme ve<br />

uygulama aşamalarında insanı merkeze alan bir<br />

yaklaşım benimsenmeye başlamıştır [6].<br />

Karmaşık ve dinamik sistemlerde operatörler<br />

emniyetli ve verimli sistem operasyonundan<br />

sorumludurlar. Bu nedenle teknolojik değişimin<br />

tasarımında ve uygulanmasında operatörlerin<br />

yetenekleri ve yapabilirlikleri hesaba katılmalıdır [6,<br />

8, 9, 12]. Tasarımcılar ve insan faktörleri uzmanları<br />

havacılıkta ve nükleer kontrol endüstrisinde gelişen<br />

insan merkezli otomasyon kavram ve prensipleri<br />

üzerinde yoğunlaşmaktadırlar. Önem vermeleri<br />

gereken konu ise, bireylerin ve takımların işlerini<br />

yerine getirmelerini sağlayan ve yardımcı olan<br />

otomatik olsun ya da olmasın tüm araçları ve alt<br />

sistemleri tanımalarının gerekmesidir [7].<br />

İnsan ve makinelerin nispeten daha iyi olan<br />

yetenekleri aşağıdaki gibi sıralanabilir[12]:<br />

İnsanın daha iyi olduğu yetenekleri<br />

• Çok düşük düzeydeki belli uyarıcıları<br />

hissedebilme,<br />

• Arka plandaki çok yüksek düzeydeki sese<br />

rağmen uyarıları tarayabilme, radar ekranındaki<br />

blipler gibi,<br />

• Durumdan duruma farklılaşabilen karmaşık<br />

uyarı düzenlerini tanımlayabilme,<br />

• Belli bir operasyon modu hata verirse, alternatif<br />

mod seçebilme,<br />

• Gözlemlerinden yola çıkarak sonuçlandırma<br />

yapabilme,<br />

• Subjektif tahminler ve değerlendirmeler<br />

yapabilme,<br />

• Uzun süre çok fazla bilgiyi saklayabilme,<br />

• Sıklıkla ilgili bilgiyi gerektiğinde getirebilme,<br />

• Karar alma, durumsal gereklere kararı<br />

uyumlaştırma ve acil durumlarda hareket<br />

edebilme gibi çeşitli durumlarda tecrübesinden<br />

yararlanabilme,<br />

• Tamamen yeni çözümler geliştirebilme,<br />

• Yoğun işyükü altında bile önemli görevlere<br />

konsantre olabilme,<br />

Makinelerin daha iyi oldukları yetenekleri<br />

• İnsanın normal duyarlılık alanının dışındaki<br />

uyarıları fark edebilme,<br />

• Özellikle nadiren önceden belirlenmiş olayları<br />

izleyebilme,<br />

• Belirlenen programları takip eden nicel bilgiyi<br />

işleyebilme(süreçleme),<br />

• Aynı anda programlanan birkaç aktiviteyi<br />

tekrarlana aktiviteleri güvenilir bir şekilde<br />

yerine getirebilme,<br />

• Alınan sinyallere çabuk ve kesin cevaplar<br />

verebilme,<br />

• Genel bir sınıfa dahil olarak uyarıları<br />

tanımlamak açısından sonuçlandırma yapabilme,<br />

• Dikkati dağıtıcı ağır işyükü şartları altında<br />

çalışabilme ve uzun süre boyunca performansını<br />

muhafaza edebilme,<br />

• Önemli miktarda kodlanmış bilgiyi çabuk bir<br />

şekilde saklayabilme,<br />

• Kodlanan bilgiyi gerektiğinde doğru ve çabuk<br />

bir şekilde geri getirebilme.<br />

İnsan merkezli otomasyon, oluşturulan hedeflere<br />

ulaşmada insanlarla işbirliği içinde çalışması için<br />

tasarlanan otomasyonu tanımlamaktadır. Karmaşık<br />

sistemlerde insan merkezli otomasyon, otomatik alt<br />

sistemlerin insanların performans yapabilirlikleri ve<br />

etkileşimleriyle bütünleştirmek için uygulanmaktadır<br />

[7]. İnsan merkezli otomasyon ile hedeflenen<br />

verimlilik ve üstün emniyet seviyesinin sağlanması<br />

için aşağıda sıralanan konulara dikkat edilmelidir:<br />

• İnsan ve otomasyon için en uygun görevlerin<br />

paylaştırılması,<br />

• İnsanı otomasyonun üstündeki en son otorite<br />

olarak korumak ya da insanı yetkili kılmak,<br />

• İnsan operatörünü sistemin içinde tutmak,<br />

• İnsan operatörünü bilgilendirmek,<br />

• Otomasyon sayesinde insan operatörünün işinden<br />

daha fazla tatmin olmasını, daha istekli olmasını<br />

ve işinin kolaylaşmasını sağlamak,<br />

• Otomasyon sayesinde insan operatörüne daha<br />

fazla yetki gücü vermek ve geliştirmek,<br />

• İnsan operatörü tarafından otomasyona<br />

güvenilmesini sağlamak,<br />

• İnsan operatöre kadın ya da erkek bilmek istediği<br />

her konuda bilgisayar temelli tavsiyede<br />

bulunmak,<br />

• Otomasyonu insanın tepki süresini en aza<br />

indirecek ve hata yapmasını engelleyecek şekilde<br />

tasarlamak,<br />

• İnsan operatörüne otomatik sistemi denetleme<br />

(supervise) rolünü vermek,<br />

• Belirli sistem hedeflerinin en iyi şekilde<br />

tanımlanmasıyla insan ve otomatik kontrol<br />

birlikteliğinin en iyi şekilde sağlanması,<br />

• Eğitimde zaman ve maliyetleri en aza indirerek,<br />

otomasyonu verimli bir şekilde kullanabilmeleri<br />

için operatörlerin eğitimini kolaylaştırmak,<br />

348

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

• Aynı kişi tarafından kullanılan çeşitli araçları<br />

benzer ve uyumlu hale getirmek,<br />

• İnsan operatörünün otomasyonu izlemesine<br />

olanak sağlamak,<br />

• Otomatik sistemleri öngörülebilir hale getirmek,<br />

• Otomatik sistemlerin insan operatörünü<br />

izlemesine olanak sağlamak,<br />

• Sistemin her elemanını diğerlerini<br />

bilgilendirebilecek şekilde tasarlamak[5] .<br />

ATC’de insan ve teknoloji etkileşimi tüm aşamalarda<br />

insan merkezli olmalıdır. İnsan merkezli otomasyon<br />

felsefesinin yaygın bir şekilde işyeri tasarımı ve<br />

destek prosedürler ile uyumlaştırılması, insan hatası<br />

nedeniyle emniyetin riske atılabileceği durumlar için<br />

bir koruma halkası olarak görülmektedir[12].<br />

E. Türkiye’de Otomasyon Kullanımı ve SMART<br />

Projesi<br />

Günümüzde Türk Hava Sahasında ATC’de otomasyon<br />

RDP ve FDP kullanımı ile sınırlıdır. Türkiye’de hava<br />

trafik hizmetlerinden sorumlu otorite Devlet Hava<br />

Meydanları İşletmesi (DHMİ) Genel Müdürlüğüdür.<br />

DHMİ Türkiye Hava Trafik Kontrol Modernizasyon<br />

Projesi (TAMP - Turkish ATC Modernisation Project)<br />

ile hava trafik kontrol sistemlerinin<br />

modernizasyonunu içeren büyük bir proje çalışmasını<br />

başlatmıştır. Daha sonra TAMP, Türkiye’de Hava<br />

Trafik Yönetim Kaynaklarının Sistematik<br />

Modernizasyonu (SMART- Systematic Modernisation<br />

of ATM Resources in Turkey) projesine dahil edilerek<br />

daha da kapsamlı bir proje halini almıştır. .<br />

Türk Hava Sahası’ndaki overflight ve büyük<br />

havaalanlarının (peak gün) trafik tahminleri Tablo2 ve<br />

Tablo 3’de yer almaktadır. Trafikteki belirgin artış<br />

ATC’de otomasyon destekli tedbirlerin alınması<br />

gerekliliğini göstermektedir. SMART’da daha kaliteli<br />

hava trafik hizmeti sağlamak, otomasyon uyumlu<br />

görüntü, komşu ülkeler ile otomatik veri alışverişi,<br />

esnek hava sahası kavramına dayalı sivil/asker<br />

koordinasyonu, yüksek kalitede kayıt ve playback<br />

özelliği hedeflenmiştir[14].<br />

Tablo2. Türk Hava Sahasındaki Overflight Trafik<br />

Tahminleri[14]<br />

Overflight Trafik Tahminleri<br />

YIL<br />

TRAFİK<br />

1990 67 232<br />

1999 149 395<br />

2009 189 058<br />

2020 250 878<br />

Tablo3. Büyük Havaalanları Trafik Tahminleri[14]<br />

Büyük Havaalanları Trafik Tahminleri (Peak Gün)<br />

YIL Atatürk Esenboğa Menderes Antalya Dalaman<br />

1990 367 128 159 198 99<br />

1999 835 226 72 336 162<br />

2009 840 258 361 574 268<br />

2015 958 291 436 717 289<br />

Öncelikle yeni radar sensörleri kurulacak ve söz konusu<br />

sensörlerin entegrasyonu sağlanacaktır. SMART’da STCA,<br />

APW, ve MSAW kapsayan SNET kullanımı ve MTCA,<br />

hava/yer veri hattı, sistem destekli koordinasyon ve on-line<br />

veri değişimi sistemleri yer alacaktır.<br />

Sistem güvenilirliği açısından ise RDPS arızasında yedek<br />

RDPS, yedek RDPS arızasında ise by-pass sistemi; FDPS<br />

arızasında yedek FDPS, RDPS ve FDPS arızasında uçuş<br />

planına dayalı navigasyon sistemi (FPBNS-Flight Plan<br />

Based Navigation System); güç kesintisi ve sistem<br />

arızasında ise taşınabilir bilgisayarlarda FPBNS’in devreye<br />

girmesi sağlanacak ve yedek sistemlerin kullanımı mümkün<br />

olacaktır[15].<br />

III. SONUÇ VE ÖNERİLER<br />

Tüm ATC hizmetlerinin emniyetli, verimli ve etkin bir<br />

şekilde gerçekleştirilebilmesi için bilgi ve iletişim<br />

teknolojilerinin etkin kullanımı gereklidir. Kapasite<br />

artışının verimli olması ve insan hatasının en aza<br />

indirilmesinde otomasyon bir çözümdür.<br />

ATC’de otomasyon tasarımı ve kullanımında dikkat<br />

edilecek en önemli konu, kontrolörlerin becerilerine<br />

ve gereksinimlerine uygun olarak<br />

gerçekleştirilmesidir. İnsan merkezli bir yaklaşımla<br />

daha verimli sonuçlar elde edilebilmektedir.<br />

Kontrolör seçimi ve eğitiminde, kullanılacak otomatik<br />

sistemlerle uyum ve uyumlaştırma çalışmaları<br />

önemlidir.<br />

ATC etkinlikleri uluslararası bir çevrede gerçekleştiği<br />

için Türkiye’nin de otomasyon ile ilgili uygulama ve<br />

geliştirme çalışmalarını izleme gerekliliği<br />

bulunmaktadır.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] J. Pierre Sanfourche. “ Safety, Environment, ATM:<br />

Three Key Issues”, Air&Space Europe, C: 3, N0: ¾, 2001.<br />

[2] Charles E. Billings. Aviation Automation. New Jersey:<br />

Lawrence Erlbaum Associates Pub., 1997.<br />

[3] Anne R. Isaac vd. Human Performance Factors İn ATC.<br />

(Aldershot : Ashgate, 1999).<br />

[4] Bernard Miallier. “ ATM: General Description of the<br />

Processes and Influencing Factors”, Air&Space Europe, C:<br />

2, No: 5, 2000.<br />

349

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

[5] Design Concepts and Philosophies. Human Factors<br />

Integration in Future ATM Systems. HRP/HSP-003-REP-<br />

01.<br />

[6] Christopher D. Wickens ve diğerleri. Flight to the<br />

Future: Human Factors in Air Traffic Control, (Washington:<br />

National Academy Press, 1997).<br />

[7] “The Human Factors Design Guide”, The Williams J.<br />

Huges Technical Center (CD) V: 1.0, 1996.<br />

[8] C. Niessen ve K. Eyferth. “A Model of teh Air Traffic<br />

Controoller’s Picture”, Safety Science. C: 37, No: 2-3, Mart<br />

2001.<br />

[9] Kim Kardosi. Human Factors in the Design and<br />

Evaluation of Air Traffic Control Systems. Volpe<br />

Center(CD)1996<br />

[10] Heinz Winter. “Progress in Cockpit andA ir Traffic<br />

Control Automation”. Aerospace Science Technology, 5,<br />

2001.<br />

[11] Mark Smolensky ve Earl Stein. Human Factors in Air<br />

Traffic Control (San Diego: Academic Press, 1998).<br />

[12] Anne R. Isaac ve David Marks, “Individual Differences<br />

in Mental Imagery Experience”, British Journal of<br />

Psychology, Cilt no 85, (Kasım 1994).<br />

[13] Raja Parasuraman ve diğerleri. The Future of Air<br />

Traffic Control: Human Operators and Automation,<br />

(Washighton: National Academy Press, 1998)<br />

[14]http://ans.dhmi.gov.tr/ATC/projets/Tampsunusu2.pdf<br />

[15] Hamit Soyertem. TAMP Projesi, 2002.<br />

[16] Eurocontrol. EATMP Generic HMI Specification. V.<br />

1.0. 2000.<br />

350

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

TÜRKİYE’DE HAVAYOLU TAŞIMACILIĞINDA FİNANSAL<br />

SORUNLAR VE ÇÖZÜM ÖNERİLERİ<br />

Ünal BATTAL¹<br />

ubattal@anadolu.edu.tr<br />

¹ Anadolu <strong>Üniversitesi</strong> <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu Eskişehir<br />

ÖZET<br />

Havayolu işletmeleri elde edebildikleri kısıtlı<br />

kaynakların büyük bir kısmını en önemli varlıkları<br />

olan uçakların finansmanına tahsis etmektedirler. Bu<br />

nedenle söz konusu bu kaynaklar ve yatırıma<br />

dönüştürüldükleri varlıklar işletmelerin hayatını<br />

sürdürebilmesi için en kritik unsurlardandır.<br />

Bu çalışmada dünyada ve Türkiye’de havayolu<br />

işletmelerinin uçak finansmanında kullandığı<br />

yöntemler incelenerek, Türkiye’deki havayolu<br />

işletmelerinin karşılaştığı sorunlara yönelik çözüm<br />

önerileri geliştirilmiştir.<br />

I. GİRİŞ<br />

Havayolu taşımacılığı 20. yüzyılın en önemli<br />

sektörlerinden birisi olmuştur. 21. yüzyıl içinde de<br />

önemli bir sektör olma özelliğini koruyacaktır.<br />

Havayolu taşımacılığı insanlığa yeni bir boyut<br />

getirerek dünyayı küçültmüş ve insanlığı tekerleğin<br />

sınırlamalarından kurtarmıştır. Çağın ihtiyaçlarına<br />

uygun olarak sunulan havayolu taşımacılığı ülkelerin<br />

sosyo ekonomik yapısını belirleyen en önemli<br />

faktörlerden birisi durumuna gelmiştir. Sektörün bu<br />

kadar önem kazandığı bir çağda Türkiye’nin de<br />

dünyadaki teknolojik gelişmelere ayak uydurma<br />

zorunluluğu kaçınılmazdır.<br />

Türkiye’deki havayolu taşımacılığının finansal<br />

sorunlarını analiz edebilmek için her şeyden önce<br />

dünya havayolu taşımacılığındaki değişimleri ve yeni<br />

oluşumları çok iyi irdelemek gerekmektedir. 2015<br />

yılına kadar havayolu taşımacılığına yatırım için<br />

gereken sermayenin 300 milyar ABD doları olacağı<br />

tahmin edilmektedir[1]. Havayolu taşımacılığına<br />

gerekli olan bu yatırımların yapılmayarak talebin<br />

kapasiteyi aşması durumunda yoğunluk ve gecikmeler<br />

nedeniyle talep diğer taşıma modlarına kayacak ve<br />

dolayısıyla maliyetlerin artması ve ekonomik kayıplar<br />

ortaya çıkacaktır. Yaygın olan görüş öncelikle mevcut<br />

kapasiteyi maksimum etkinlikle kullanmak, daha<br />

sonra ihtiyaç varsa havayolu taşımacılığına olan<br />

talebe bağlı olarak ilave kapasiteler oluşturmaktır.<br />

İhtiyaç duyulan yatırım projeleri gerçekleştirilmezse<br />

bu hareketsizlik gerek bölgesel gerekse küresel<br />

anlamda ekonomik büyümeye ciddi bir engel<br />

oluşturabilecektir.<br />

II. DÜNYADA DURUM<br />

Burada üzerinde önemle durulması gereken husus,<br />

yatırımın uluslararası boyutta uygun finansman<br />

kaynakları ile finansmanının sağlanması gerektiğidir.<br />

Bu açıdan bakıldığında dünya genelinde hakim olan<br />

finansman tekniği finansal kiralama, faaliyet<br />

kiralaması ve diğer finansal kiralama türleridir. Bu<br />

piyasa GECAS, ILFC ve BAE Systems gibi spekülatör<br />

birkaç büyük kiralama şirketinin hakimiyetindedir[2].<br />

ABD finans piyasasında menkul kıymetleştirme ve<br />

kaldıraç kiralamaları gibi ABD’ye özgü kaynakların<br />

yanı sıra üretici finansmanı, risk sermayesi, hayat<br />

sigorta şirketleri, Eximbank ve devlet yardımları<br />

kaynak olarak kullanılmaktadır. Bunların yanında<br />

dünya piyasasında önemli bir yeri olan güçlü ABD’li<br />

taşıyıcılar net kar, amortismanlar ve gelişmiş sermaye<br />

piyasası nedeniyle hisse senedi ihracı vasıtasıyla<br />

özkaynaklarıyla da finansman kaynağı<br />

sağlamaktadırlar. Gelişmiş finansal piyasalarına<br />

rağmen yabancıların ABD’li havayolu işletmelerinin<br />

¼’den fazlasını satın almaları kanunla yasaklanmıştır.<br />

Uzak Doğu’da yine finansal kiralama ve faaliyet<br />

kiralamasının yanı sıra kaldıraç kiralamaları ve vergi<br />

avantajlı kiralamalar kullanılmaktadır. Özellikle<br />

Japonya elindeki ticaret hacmi fazlasını Avrupa’daki<br />

Eximbank’lar vasıtasıyla tüm dünya ülkelerine kredi<br />

olarak kullandırmaktadır. Uzak Doğu’daki bankalar<br />

ABD’li bankalarla birlikte uçak finansmanına önemli<br />

kaynaklar sağlamaktadırlar. Ayrıca bu bölgedeki<br />

havayolu şirketleri güçlü mali yapıları nedeniyle net<br />

kar, amortismanlar ve hisse senedi ihracı yoluyla<br />

özkaynaklarını da finansman kaynağı olarak<br />

kullanmaktadırlar.<br />

Türkiye’nin Avrupa Birliğine tam üyeliği söz konusu<br />

olduğu için Avrupa’daki havayolu taşımacılığını da<br />

irdelemek gerekmektedir. ABD’de başlayan<br />

deregülasyon hareketi Avrupa Birliği tarafından üç<br />

aşamada uygulamaya geçirilmiştir. Kabul edilen<br />

birinci kısım kanunlar ile havayolu işletmelerinin<br />

karlılığını önemli derecede etkileyen bilet fiyatlarının<br />

351

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

belirlenmesine hükümetlerin müdahalesi<br />

engellenmiştir. İkinci kısım kanunlarla fiyatlandırma<br />

ve koltuk kapasitesi paylaşımlarında daha büyük<br />

esneklikler sağlanarak havayolu işletmelerinin boş<br />

kapasite nedeniyle zarar etmelerinin önüne<br />

geçilmiştir. Son aşama olan üçüncü kısım kanunlarla<br />

da havayolu taşımacılığında devlet yardımı, havaalanı<br />

ücretleri ve yer hizmetleri pazarı ile ilgili<br />

düzenlemeler yapılarak haksız rekabet ortadan<br />

kaldırılmıştır. Bu kanunlara göre devlet yardımı kısıtlı<br />

bir süreyi kapsamalı, şirketin uzun vadede<br />

yaşayabilmesi için yatırımın sağlıklı bir mali duruma<br />

gelmesini sağlamalı, gelecekte ek bir yardıma gerek<br />

duyulmamalı, yardım “bir kez-son kez” prensibiyle<br />

verilmeli, yardım programı uçak ve koltuk sayısı<br />

arttırımına yol açmamalı ve hükümetler ticari<br />

prensipler altında çalışması gereken havayolu<br />

yönetiminde yer almamalıdır. Havayolu işletmelerinin<br />

çalışma sermayesinin önemli bir bölümünü tahsis<br />

ettiği havaalanı ücretlerinin yeni taşıyıcılar üzerindeki<br />

caydırıcı etkilerini azaltmak amacıyla ücretleri<br />

yönlendirmek için hazırlanan rehber, yönerge haline<br />

getirilmiştir. Yer hizmetleri pazarının giderek<br />

rekabete açılması ve Aralık 2003’de tamamen serbest<br />

pazar şartlarına geçecek şekilde ayarlanması<br />

öngörülmüştür.<br />

Dünya genelinde olduğu gibi Avrupa’da da finansal<br />

kiralama ve faaliyet kiralaması hakim olan finansman<br />

şeklidir. Airbus üretici finansmanı şeklinde havayolu<br />

taşıyıcılarına kaynak sağlarken, Airbus uçaklarının<br />

alımında Fransa, Almanya ve İngiltere Eximbank’ları<br />

da Japon ve Alman kaldıraç kiralamaları vasıtasıyla<br />

belirli şartlar altında önemli kaynaklar<br />

sağlamaktadırlar. British Airways, Lufthansa ve KLM<br />

gibi yüksek kredi derecesine sahip havayolu<br />

işletmeleri bu kaldıraç kiralamalarından<br />

faydalanabilmektedirler. Körfez Krizi nedeniyle ABD<br />

ve Japon bankalarının havayolu taşımacılığını<br />

desteklemekten geri çekilmesiyle Avrupa’lı bankalar<br />

Uluslararası Ödemeler Bankasının düzenlemeleri<br />

doğrultusunda sektöre destek vermektedirler. Düşük<br />

maliyetli bölgesel taşımacılık yapmak amacıyla yeni<br />

kurulan bazı şirketler risk sermayesi imkanlarından<br />

faydalanmaktadırlar.<br />

III. TÜRKİYE’DE DURUM<br />

Türkiye’de 14 Ekim 1983 tarih ve 2920 sayılı kanunla<br />

özel havayolu işletmelerinin faaliyete geçmesiyle<br />

THY’nın tekel durumu ortadan kalkmış olmakla<br />

beraber, filo yapısı bakımından sektör içindeki ağırlığı<br />

devam etmiştir. Özel havayolu işletmeleri gerek<br />

kısıtlamalar getirilmesi gerekse ücret tarifelerinde<br />

THY’nın yüksek maliyetlerinin baz edilmek istenmesi<br />

nedeniyle 2004 yılına kadar iç hatlarda önemli bir<br />

atılım yapamamıştır. 2004 yılının başlarında ise Fly<br />

Air ve Onur Havayolları belirli hatlarda düşük fiyat<br />

politikasıyla uçmaya başlamışlardır. Özel sektör<br />

havayolu işletmeleri özelleştirme ve sonrasındaki bu<br />

gelişmelerden dolayı genellikle dış hatları tercih<br />

etmektedirler. İşletmelerin hemen hepsi Almanya<br />

pazarına yönelmişlerdir. Almanya ile birlikte ağırlıklı<br />

olarak Fransa, İngiltere ve Hollanda pazarına<br />

girmişlerdir. Hemen hepsi tur operatörleri ve seyahat<br />

acentalarıyla çalışmaktadırlar.<br />

Türkiye’de kurulu havayolu işletmelerinin ekonomik<br />

ve finansal durumunu saptamaya yönelik olarak bütün<br />

havayolu işletmelerine 2002 yılında uygulanan anket<br />

sonuçlarına göre, THY hariç bütün havayolları 1983<br />

yılından sonra kurulmuş, tarifesiz taşımacılık yapan<br />

şirketlerden oluşmakta ve her turizm sezonu öncesi<br />

yeni şirketler kurulmaya devam etmektedir. Şirketler<br />

bazı yönlerden profesyonelleşmekle birliklte fakat bazı<br />

yönlerden halen aile şirketi durumundadırlar.<br />

Şirketlerin hepsinde finans bölümü olmasına rağmen<br />

finansman kararlarının alınmasında çok etkili<br />

olmadıkları görülmekte ve genellikle Türkiye’deki<br />

döviz kuru ve enflasyon belirsizliğinden dolayı kısa<br />

vadeli planlar yapmaktadırlar. Finansman kararlarının<br />

alınmasında genellikle kaynak maliyetine bakılmakta,<br />

faiz oranlarının arttığı durumlarda ilk önce yatırımlar<br />

kısılmaktadır. Türkiye’de kurulu işletmelerin tamamı<br />

uçak finansmanında finansal kiralama ve faaliyet<br />

kiralamasını yoğun olarak kullanmaktadırlar. THY<br />

devlet sahipliğinde olması nedeniyle hazine<br />

garantörlüğünde Eximbank kredileri ve kaldıraç<br />

kiralamaları ile finansman sağlamaktadır. Bankaların<br />

kaynakları özellikle yeni uçak finansmanında yetersiz<br />

kalmakta ve uzun vadeli düşük faiz oranlı krediler<br />

vermeye elverişli olmamaktadır. Ayrıca uçak<br />

finansmanı özel bilgi ve birikim gerektiren bir iş<br />

olduğu için havayollarının kurulduğu ilk yıllardaki<br />

kötü tecrübeler nedeniyle uçak finansmanına çok sıcak<br />

bakmamaktadırlar. Bu nedenle şirketler banka<br />

kredilerini daha çok çalışma sermayesi finansmanında<br />

kullanmaktadırlar. Eximbank kredileri en uygun<br />

krediler olmasına rağmen devlet garantisi istenmesi<br />

nedeniyle özel şirketler tarafından<br />

kullanılamamaktadır. Hayat sigorta şirketlerinin<br />

elindeki kaynakların kullanımı içinse yasal engeller<br />

bulunmaktadır. Türkiye’deki finansal kiralama<br />

şirketleri büyük uçak kiralama işlemleri<br />

yapamadıklarından dolayı kira alacakları için varlığa<br />

dayalı menkul kıymet ihraç etmeleri söz konusu<br />

değildir. Özel şirketlerin hiç birisi kaynak sağlamak<br />

amacıyla sermaye piyasasına açılmayı<br />

düşünmemektedir. Havayolu işletmelerinin düşük kar<br />

marjı ve enflasyon nedeniyle özkaynakları da uçak<br />

finansmanında yetersiz kalmaktadır. Şirketler<br />

Türkiye’de yaşanan ekonomik kriz ve 11 Eylül<br />

olaylarından yoğun olarak etkilenmiş ve ilk olarak<br />

maliyet düşürücü tedbirler almaya yönelmişlerdir. Bu<br />

dönemde yaşanan 11 Eylül olayları nedeniyle<br />

sigortalarla ilgili olarak garanti şeklinde devlet desteği<br />

sağlanmıştır[3].<br />

352

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

2920 Sayılı Kanunla başlayan özel sektör havayolu<br />

taşımacılığı, hazırlıksız ve sağlıksız bir ortamda<br />

sayıları hızla artan havayolu işletmelerinin yetersiz bir<br />

mali alt yapıyla kurulup işletilmeleri sonucunu<br />

doğurmuştur. Bu nedenle sağlıklı ve istikrarlı bir<br />

büyüme olmamıştır. Bugüne kadar genel havacılık<br />

işletmeleri hariç 23 havayolu şirketi ulusal<br />

ekonomiye, havacılığa ve turizme olumsuz etkiler<br />

yaparak kapanmıştır. Ticari alandaki kayıpların yanı<br />

sıra havayolu taşımacılığı itibar kaybetmiştir.<br />

IV. TÜRKİYE’DE HAVAYOLU<br />

TAŞIMACILIĞININ FİNANSAL SORUNLARI<br />

VE ÇÖZÜM ÖNERİLERİ<br />

Türkiye’de havayolu taşımacılığının finansal<br />

sorunlarından önce temel sorunlar çözümlenmelidir.<br />

Bu açıdan bakıldığında aşağıdaki dört temel soruna en<br />

kısa sürede çözüm bulunmalıdır [4]:<br />

• Havayolu taşımacılığının riskleri ile getirilerini<br />

tanımlayacak ve sektöre yol gösterecek temel devlet<br />

politikasının olmaması.<br />

• Bağımsız olarak yetkilendirme ve denetleme<br />

yapabilecek özerk bir sivil havacılık otoritesinin<br />

olmaması.<br />

• Altyapıya yeterli ve uygun yatırımların<br />

yapılmaması.<br />

• Yönetim sistemlerinin rekabetçi piyasalarda etkin<br />

olamaması.<br />

Türkiye’deki havayolu taşımacılığının finansal<br />

sorunları ve çözüm önerileri ise aşağıdaki biçimde<br />

açıklanmaktadır[5]:<br />

Finansal yönetim ve yapılanma sorunları:<br />

Havayolu şirketlerinin finansal olarak dünya ile<br />

uyumlu olmasını sağlayacak, tüm idari ve mali<br />

kurumsal değişiklikler yapılarak imkanları<br />

arttırılmalıdır. Havayolu işletmelerinin finans<br />

bölümünün dünya uygulamalarına hakim, piyasayı<br />

takip eden kalifiye elemanlardan oluşması şirketlerin<br />

daha doğru kararlar almasını kolaylaştıracaktır.<br />

Şirketlerin hat açma ve uçak seçimi gibi kritik<br />

konularda yapacakları yatırımlarda doğru kararların<br />

alınabilmesi için prestij sağlayıcı kaynaklar değil<br />

ekonomik kuralların gerektirdiği kaynakları özgürce<br />

seçilebilmelidir. Şirketler kısa vadeli sezonluk<br />

stratejiler ile finansal kararlar alarak kısıtlı bir piyasa<br />

içinde kalmaya çalışmak yerine, hem iç hem de dış<br />

finans piyasalarında kaynak bulabilme gücünü elde<br />

edebilmek için uzun vadeli stratejiler ile finansal<br />

kararlar alarak, kaynak çeşitliliği yaratıp mevcut<br />

finansman piyasasını büyütmelidirler. İşletmeler<br />

karlılıklarını arttırarak finansman için özkaynak<br />

sağlarken özkaynak/borç dengesini göz ardı etmemiş<br />

olacaktır. Bu konulara ilişkin alınabilecek tedbirlerin<br />

Başbakanlık, Devlet Planlama Teşkilatı, Hazine<br />

Müsteşarlığı ve <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Genel Müdürlüğü<br />

tarafından değerlendirilmesi için gerekli girişimlerde<br />

bulunulmalıdır.<br />

Plansız olarak yapılan yatırımlar sonucu<br />

finansman kaynaklarının israfı ve kontrolsüz<br />

büyüme: Öncelikle Avrupa Birliği’nin kanunlarla<br />

getirdiği kısıtlamalar dikkate alınarak yatırımlar<br />

yapılmalıdır. Kapasitenin etkin kullanılabilmesi için<br />

pazara uygun, işletme maliyeti düşük olan uçak tipleri<br />

ile büyümelerin kontrollü yapılması gerekmektedir.<br />

Böylece batan şirketler ve geri alınamayan krediler<br />

nedeniyle ulusal servet kayıplarının önüne geçilebilir.<br />

Havayolu şirketlerinin kuruluş şartlarının mali ve<br />

ekonomik altyapı yönünden sağlam ve sağlıklı<br />

şirketlerin doğmasını sağlayacak şekilde değiştirilmesi<br />

gerekmektedir. Havayolları gelecekteki uçuş hatlarına<br />

göre uçak tipini, sayısını ve bunları satın almak için<br />

kullanacağı finansman kaynaklarını daha kuruluş<br />

çalışmalarında isabetli belirleyerek plansız yatırımlara<br />

girmemelidir. Uçak seçiminde pazar araştırmaları,<br />

uçuş hattının menziline göre uçak alternatiflerini<br />

belirleme, talebe göre kapasite tayini ve alternatif<br />

uçakların teknik, mali, ticari bakımdan mukayesesi<br />

objektif bilimsel esaslara bağlanmalıdır. Bunun için<br />

gerekli kaynakların yaratılması ise özsermaye ve<br />

borçlar arasındaki dengenin sağlıklı bir şekilde<br />

oluşturulmasına bağlıdır.<br />

Bazı finansman kaynaklarının kullanımındaki<br />

yasal sorunlar: Havayolu işletmeleri için en uygun ve<br />

en çok kullanılan finansman kaynağı finansal kiralama<br />

çeşitleridir. Türkiye’de Finansal Kiralama Kanunu en<br />

az 4 yıl süreyle kiralama esasını getirmiştir. Oysa<br />

havayolu taşımacılığında turizme yönelik olarak kısa<br />

bir dönem için kiralanan uçaklar muafiyetlerden<br />

yararlanmak amacıyla finansal kiralama yoluyla<br />

getirildiği takdirde sezon bitiminde atıl kapasite<br />

yaratılmış olmaktadır. Uçaklar finansal kiralama<br />

yerine 6 aylık normal kiralama şeklinde getirildiğinde<br />

ise çok ağır vergi ve benzeri fon kesintileri söz konusu<br />

olmaktadır. Bu nedenle kısa süreli uçak kiralamaları<br />

ile ilgili olarak Finansal Kiralama Kanununda gerekli<br />

düzenlemelerin yapılması işletmeleri mali açıdan<br />

rahatlatacaktır. Gümrük mevzuatına göre satın alma<br />

amaçlı uçak ithali gümrükten muaftır. Ancak Finansal<br />

Kiralama Kanuna göre, geçici ithalat yapıldığında<br />

kiralama süresi boyunca önemli miktarlarda KDV<br />

teminatı alınmaktadır. Uçak faaliyet kiralaması<br />

(Operating Lease) ile getirildiğinde kira süresi<br />

sonunda geri iade edileceği için KDV teminatı<br />

kaldırılabilir. Eğer faaliyet kiralaması satın alma<br />

amaçlı kiralamaya dönüştürülürse zaten KDV<br />

muafiyeti söz konusudur. Varlığa dayalı menkul<br />

kıymet ihracı ve hayat sigorta şirketlerinin ellerindeki<br />

fonların kaynak olarak kullanılabilmesi için gerekli<br />

yasal düzenlemeler yoktur. Buna ilişkin olarak<br />

Türkiye’nin ekonomik yapısına uygun yasal<br />

düzenlemeler yapılmalıdır.<br />

Havayolu işletmelerinin çalışma sermayesi sıkıntısı:<br />

Geçmişte güçlü finansal yapı ve beraberinde güçlü<br />

353

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

organizasyonların olmaması nedeniyle çoğu şirket<br />

yeterli çalışma sermayesi sağlayamadığı için iflas<br />

etmiştir. Bu gün havayolu taşımacılığına girecek olan<br />

işletmelerin yeterli çalışma sermayesine sahip<br />

olmaları gerekmektedir. Buna ilişkin olarak özerk bir<br />

yapıda kurulacak olan “<strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Kurumu’nun”<br />

SHY-6A’da yer alan işletmelerin finansal ve yasal<br />

konularda denetlenmesine ilişkin kuralları kuruluş<br />

aşamasında, bağımsız denetimden geçmiş finansal<br />

raporları ise faaliyet aşamasında inceleyerek<br />

denetlemesi gerekmektedir. Bu amaçla; her uçak ve<br />

rota için yapılacak parkur maliyet analizleri, hava<br />

aracı ve çeşitli hizmet giderleri, değişken giderler,<br />

personele ilişkin giderleri, diğer giderler, nakit akım<br />

tablosu, yatırım gerçekleşme tablosu, hat gelir-gider<br />

tablosu, genel gelir-gider tablosu ve bilançoları 3<br />

aylık sürelerde denetlenmelidir.<br />

Ayrıca kuruluş aşamasında işletmelerin iflası<br />

durumunda büyüklüğüne göre ödenmeyen borçlar için<br />

istenen teminatlar arttırılarak mali yönden güçlü<br />

işletmelerin kurulması sağlanarak Türk taşıyıcıların<br />

imajı güçlendirilmiş olacaktır. Bu sayede işletmelerin<br />

iflası ile başta yolcular olmak üzere, DHMİ,<br />

Eurocontrol, yer hizmetleri, personel gibi alacaklıların<br />

mağdur olmaları engellenecektir.<br />

Bakım-onarım faaliyetlerinde dışa bağımlılık ve<br />

kaynak israfı: Özel havayolu işletmeleri bakım<br />

faaliyetlerinde dışa bağımlıdırlar. Bu konuda THY<br />

JAR/OPS’ a uygun ve JAR/145 bakım lisanlarını<br />

alarak bakım faaliyetlerini geliştirmiştir. Bugün kendi<br />

filosunun yanı sıra dışarıya da bakım hizmeti<br />

vermektedir. Özel taşıyıcılar bakımlarını burada<br />

yaptırarak maliyet avantajı sağlayabilirler. Ayrıca<br />

havaalanlarında bakım-onarım tesisleri kurmak<br />

isteyen işletmelere yatırım indirimi ve kaynak<br />

kullanımı gibi konularda kolaylık ve teşvikler<br />

sağlanarak rekabet vasıtasıyla maliyetlerin daha da<br />

düşmesi mümkün olabilecektir. Yurt dışından üç beş<br />

saatte getirtilebilen bir yedek parçanın uçağa takılması<br />

gümrük mevzuatı nedeniyle birkaç gün sürmekte ve<br />

şirketler uçaklarını uçuramadığı gibi bütün uçuş<br />

programı aksamakta ya da çok yüksek maliyetlerle bir<br />

seferlik uçak kiralaması (Sub Charter) yapmaktadırlar.<br />

Yedek parça ve komponent alımı, değişimi, bakımonarımı<br />

gibi konularda sürat, kolaylık ve ucuzluk<br />

sağlamak açısından havayolu şirketlerinin Atatürk<br />

Havalimanındaki mevcut serbest bölgeden<br />

yararlandırılması faydalı olacağı gibi tüm uluslararası<br />

havaalanlarının dış hat apronlarının serbest bölge<br />

kapsamına alınması çözüm önerisi olarak<br />

görülmektedir.<br />

Sektörün devlet destekleri olmadan gelişmeye<br />

bırakılması: En liberal sistemlerde dahi havayolu<br />

taşımacılığı devlet yardımları ve teşvikleri ile gelişmiş<br />

ve gelişmektedir. Türkiye’de uçakların kapasite<br />

kullanımları kriz dönemlerinde ve kış aylarında<br />

düşmektedir. Uçakların yarısından fazlası böyle<br />

zamanlarda yerde yatmaktadır. Bu da işletmelerin<br />

doluluk oranlarını düşürmekte ve finansal sıkıntılar<br />

nedeniyle şirketler bir türlü kendine gelememektedir.<br />

Bu dönemlerde devletin de bir takım fedakarlıklarda<br />

bulunarak konma, konaklama, yer hizmeti ve yakıt<br />

maliyetleri konularında teşvikler sağlaması faydalı<br />

olacaktır. Böylece kapasite tüm yıla eşit yayılarak<br />

böyle dönemlerde çekilen finansal sıkıntılar<br />

azalabilecektir. Gelir düzeyi düşük Türk insanının<br />

uçak ile seyahat edebilmesini kolaylaştırmak ve<br />

bölgeler arası gelişmişlik farklarını ortadan kaldırmak<br />

amacıyla iç hat havayolu taşımacılığının oluşmasını<br />

teşvik etmek gerekmektedir. Buna yönelik olarak iç<br />

hat havayolu taşımacılığında uygulanan ve dış hatlara<br />

göre çok daha pahalı olan yakıt fiyatlarını belirleme<br />

yöntemi değiştirilerek yurt dışı yakıt fiyatları düzeyine<br />

yaklaştırılmalıdır. İç hatların geliştirilmesinde,<br />

kullanılmayan havaalanlarına yapılacak seferlerde<br />

devlet tarafından havaalanı ücretleri alınmayabilir.<br />

Havayolu şirketlerinin yeni jenerasyon uçak alımı<br />

veya kiralaması konusunda kaynak kullanım<br />

destekleme kredisi, vergi indirimi ve teminat<br />

kolaylıkları açısından teşvik edilmeleri gereklidir. Söz<br />

konusu yardım ve teşvikler ulusal havayolu<br />

taşımacılığını geliştirmede Avrupa Birliği Kanunları<br />

dikkate alınarak objektif esaslara göre yapılmalıdır.<br />

YANLIŞ YAKLAŞIM DOĞRU YAKLAŞIM<br />

FİNANSAL<br />

PROBLEMLER<br />

Maliyetleri düşür<br />

Hizmet kalitesi<br />

düşer<br />

Yolcu<br />

memnuniyeti<br />

düşer<br />

Personelin morali<br />

bozulur<br />

Düşük hizmet<br />

verilir<br />

Gelir düşer<br />

FİNANSAL<br />

PROBLEMLER<br />

Personele Yatırım<br />

yap<br />

Hizmet kalitesi artar<br />

Şirket imajı düzelir<br />

Yolcu memnuniyeti<br />

artar<br />

Şirket içi moral<br />

düzelir<br />

Satışlar artar<br />

Şekil 1. Tarifeli Havayollarında Finansal Problemlerde<br />

Doğru ve Yanlış Önlemler [6]<br />

354

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Tarifeli havayollarında finansman darboğazında<br />

yanlış önlemler alınması: Havayolu işletmeleri<br />

giderlerin gelirleri aştığı dönemlerde zorunlu olarak<br />

tasarruf tedbirleri uygulamaktadırlar. Ancak tasarruf<br />

yapılan birimler havayolunun başarısını belirleyen<br />

unsur durumuna gelmiştir. Havayolu tasarruf yapacağı<br />

birimleri pazarını düşünerek belirlemelidir.<br />

Düşük maliyetlerle hizmet verildiğinde müşteri<br />

memnuniyeti olumsuz etkilenmekte ve müşteri rakip<br />

şirketi tercih ederek havayolunun pazar payının<br />

düşmesine neden olmaktadır. Kısıtlanan masrafların<br />

pazar payını düşürmesi zaman içinde karı azaltarak<br />

şirketin yok olmasına neden olmaktadır. Doğru<br />

yaklaşımda ise havayolu personelini yolcuyu memnun<br />

etmenin bilincinde olacak şekilde eğitirse, yolcu<br />

memnuniyeti sağlanır ve karlılık artarak finansal<br />

problemlerin çözümüne yardımcı olur.<br />

Özel havayolu işletmeleri arasında işbirliğinin<br />

olmaması ve yıkıcı rekabet: Özel havayolu<br />

işletmelerinin içinde bulunduğu dağınıklığı<br />

toparlamak için şirketlerin finansal açıdan yeniden<br />

yapılandırılmasını sağlayacak çalışmalar<br />

gerekmektedir. Böyle bir yapıyı tek başına bir<br />

havayolunun gerçekleştirmeye çalışması yerine, kalıcı<br />

ve ciddi firmaların bir araya gelerek uluslararası<br />

finans piyasalarından kaynak elde edebilecek bir<br />

işbirliği oluşturmaları daha iyi olabilecektir. Böylece<br />

Türk taşıyıcıların yurt dışı taşımalardan aldığı pay<br />

artarak şirketlerin karlı çalışmaları sağlanmış olacak<br />

ve özkaynak/borç dengesine katkıda bulunularak<br />

finansal darboğazlara girmeleri önlenebilecektir. İç<br />

hat taşımacılığında ise özel havayolu işletmeleri<br />

finansal olarak güçlü iç hat taşıma şirketleri kurarak<br />

Avrupa Birliğine üyelik sonrası yabancı şirketlere de<br />

açılacak olan iç hatlarda onlarla rekabet edebilir<br />

düzeye gelmelidirler. Böylece yurt dışından getirilen<br />

turistlere iç hatlarda uygun bağlantılar sağlanarak,<br />

talebin düştüğü zamanlarda şirketlerin kendilerine ek<br />

kaynaklar yaratması sağlanabilecektir. Ayrıca özel<br />

şirketlerin sezon haricindeki atıl kapasitesi iç hat<br />

taşımacılığının canlandırılmasında etkili olabilecektir.<br />

V. SONUÇ<br />

Gelecekte havayolları kendilerini dünyanın her<br />

tarafında gelirlerin giderek düştüğü, giderlerin arttığı<br />

ve kıyasıya yaşam savaşı verilen bir ortam içinde<br />

bulacaklardır. Dünyadaki genel ekonomik durgunluk<br />

ve 11 Eylül olayları nedeniyle havayollarının<br />

kapasitelerinde bir fazlalık gözükmektedir.<br />

Kapasitenin talepten fazla olması 1980’li yıllardaki<br />

yoğun uçak siparişlerinde olduğu gibi fiyatları<br />

düşürecektir. Amerikan havayolları merkez üs olarak<br />

kullandıkları şehirlerden Avrupa’ya direkt uçuşlarını<br />

arttıracaklardır. Asya havayolları ise yüksek artış<br />

beklenen pazarlarında paylarını arttırmak için yoğun<br />

bir çaba harcayacaklardır. Düşük maliyetli tarifesiz<br />

havayolları kar getiren hatlarda yaygınlaşma eğilimini<br />

sürdüreceklerdir. Önümüzdeki yıllarda yolcu<br />

taşımacılığında en önemli artışın turistik amaçla<br />

seyahat eden ve düşük ücret ödeyen yolcu tipinde<br />

olması beklenmektedir. Kamuoyunda havayolu<br />

taşımacılığının pahalı olduğu görüşü yaygın olduğu<br />

için son zamanlarda şirketler elemanlarını ekonomi<br />

sınıfta seyahat etmeye zorlamaktadırlar. Gelecekteki<br />

söz konusu bu beklentiler nedeniyle gelirlerde düşüş<br />

beklenmektedir. Giderlerin artış nedenleri arasında ilk<br />

sırayı hava trafik kontrol masraflarının artması<br />

almaktadır. Avrupa Birliği’nde KDV ve gümrüksüz<br />

satışlar ile ilgili gelen yeni kurallar Avrupa<br />

havayollarının maliyetlerinde artışa neden olacaktır.<br />

Avrupa’daki kalifiye işçi darboğazı nedeniyle personel<br />

giderleri yükselecektir. Havayolları, diğer havayolları<br />

dışında hızlı tren, gelişen telekomünikasyon olanakları<br />

gibi yeni rakipler ile de rekabet ettiğinden yüksek<br />

düzeydeki yolcu beklentilerini karşılamak için<br />

havaalanından-havaalanına hizmetin dışında başka ek<br />

hizmetler de vermek zorunda kalabilecektir. Düşük kar<br />

marjı ile çalışmaya zorlanmaları havayollarının mali<br />

durumlarını zayıflatarak yeni yatırımlara girmelerini<br />

güçleştirecektir.<br />

Havayolları bu çıkmazdan kurtulabilmek için düşük<br />

fiyatlarla rekabet ederken yüksek maliyetleri<br />

karşılayabilecek yollar bulmalıdırlar. Çünkü ancak<br />

esnekliği olan, değişikliklere çabuk ve etkili uyum<br />

sağlayabilen, maliyetleri rekabet edebilir düzeyde<br />

olan, mali durumu güçlü ve küresel düşünüp bölgesel<br />

hareket edebilen havayolu şirketleri ayakta<br />

kalabilecektir.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] The Economic Benefits of Air Transportation<br />

http://www.atag.org. Şubat, 2004.<br />

[2] C. Mouret, The Operating Lease Market, Euresas,<br />

10-12 Mart 1997, Toulouse<br />

[3] Ü. Battal, Havayolu Taşımacılığında Finans ve<br />

Finansman Kaynakları, Yayınlanmamış Doktora<br />

Tezi, Anadolu <strong>Üniversitesi</strong> Sosyal bilimler<br />

Enstitüsü, 2002, Eskişehir<br />

[4] O. Vural, Türkiye <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Endüstrisinin<br />

Ekonomik Ve Yapısal analizi, 18 Ekim 2001,<br />

İstanbul<br />

[5] Battal, a.g.e., ss 223-230.<br />

[6] S. Ener, İ. Metel, THY’de Yolcuya Dönük<br />

Hedefler Sonucunda Değişen İmaj ve Kazanılan<br />

Rekabet Avantajı, III. <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong><br />

<strong>Sempozyum</strong>u, Eskişehir, 1991<br />

355

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

RNP KAVRAMI VE RNP HAVASAHASINDA HAVA TRAFİK HİZMET<br />

PROSEDÜRLERİ<br />

Öznur USANMAZ<br />

e-posta: ousanmaz@anadolu.edu.tr<br />

Özlem ŞAHİN<br />

e-posta: osahin5@anadolu.edu.tr<br />

Anadolu <strong>Üniversitesi</strong> <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu, 26470, Eskişehir<br />

ÖZET<br />

Dünyada hava taşımacılığına talebin artması, hava<br />

sahası ve hava trafik kapasite artışı ile ilgili<br />

tedbirlerin alınmasını gerektirmektedir. Bunun için<br />

Gerekli Seyrüsefer Performansı (RNP) kavramı<br />

geliştirilmiştir. RNP, terminal sahası prosedürleri,<br />

yollar ve hava sahası için tanımlayıcı olarak<br />

kullanılır. Hava sahasındaki mevcut altyapı ve uçak<br />

kabiliyetini ilgilendirir.<br />

Bu çalışmada RNP kavramı, hava sahasında<br />

kullanım gereklilikleri ile tanıtılmıştır. Uçuşun<br />

belirli safhalarının hangi tip RNP gerektirdiği<br />

belirtilmiş ve RNP hava sahasında uygulanması<br />

gerekecek Hava Trafik Hizmet prosedürleri<br />

açıklanmıştır.<br />

I.GİRİŞ<br />

Uluslar arası <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> Teşkilatı Geleceğin<br />

Hava Seyrüsefer Sistemleri (ICAO FANS-<br />

International Civil Aviation Organization Future<br />

Air Navigation Systems) Özel Komisyonu, gerekli<br />

seyrüsefer performans kabiliyeti (RNPC-Required<br />

Navigation Performance Capability) adında,<br />

belirlenen rotadan hem yatay hem de yol boyu<br />

sapmaları kapsayan ve pozisyon doğruluğunu<br />

tanımlayan bir kavram geliştirmiştir. RNPC, ICAO<br />

konseyi tarafından onaylanmış ve daha sonra<br />

RGCSP (Review of General Concept of The<br />

Seperation Panel) panelinde kabul görmüştür. Aynı<br />

panelde, kabiliyet ve performansın farklı olduğu ve<br />

hava sahası planlamanın belirlenen kabiliyetten<br />

çok, ölçülen performansa bağlı olduğu kararı<br />

alınarak RNPC, Gerekli Seyrüsefer Performansı<br />

(RNP-Required Navigation Performance) olarak<br />

değiştirilmiştir [1].<br />

ICAO FANS Özel Komitesi RNP’i, belirlenmiş<br />

hava sahası içerisinde yatay düzlemde sağlanması<br />

istenen seyrüsefer doğruluğu olarak tanımlamıştır.<br />

RNP, hava sahasında mil olarak ifade edilen ve<br />

doğruluk değerini gösteren tip numarası ile belirtilir<br />

[2]. Uygulamanın yapıldığı hava sahasında ya da yolda<br />

uçağın uçuş süresinin %95’ inde (2σ) yanlamasına ve<br />

boylamasına olarak uçak seyrüsefer hatasının, X NM<br />

değerini aşmaması gerektiği RNP X doğruluk düzeyi<br />

olarak açıklanır (Şekil 1) [3].<br />

Şekil 1. RNP X<br />

Hava sahası kapasitesi üzerinde talebin devamlı olarak<br />

artış göstermesi, mevcut hava sahasında araçların<br />

optimum kullanılması ihtiyacını doğurur. Operasyonel<br />

verimlilikle ilişkili olan, direkt yollar, uçuş yörünge<br />

doğruluğu, mevcut seyrüsefer sistemlerinin arttırılmış<br />

doğruluğu gibi faktörler, RNP kavramının bir sonucudur.<br />

Gelecekte RNP bölgesindeki uçakların çoğu saha<br />

seyrüsefer (RNAV-Area Navigation) ekipmanını<br />

taşıyacaktır. Hatta RNAV ekipmanının taşınması bazı<br />

bölge veya ülkelerde gereklilik haline gelebilir. RNP<br />

kavramı içinde RNAV operasyonları direkt olarak yer<br />

bazlı seyrüsefer yardımcıları üzerine uçmayı<br />

gerektirmeden, belirlenen doğruluk toleranslarında<br />

herhangi bir hava sahası içinde uçmaya izin verir [4].<br />

RNAV, istasyon referanslı seyrüsefer yardımcılarının<br />

erişim alanı dahilinde ya da uçaktaki cihazların kendi<br />

seyrüsefer limitleri dahilinde ya da bunların birleşimi<br />

sayesinde istenilen herhangi bir uçuş güzergahında<br />

uçağın operasyonuna olanak veren bir seyrüsefer<br />

yöntemidir. Uçaktaki RNAV ekipmanı uygun<br />

yönlendirme komutlarıyla uçaktaki bir veya daha fazla<br />

sensör ve yönlendiricilerden aldığı verileri işleyerek uçak<br />

pozisyonunu otomatik olarak belirler. Temel saha<br />

seyrüsefer (B-RNAV- Basic Area Navigation), RNAV<br />

programının temelidir. Uçağa, uçuş süresinin en az %95’<br />

356

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

inde uçuş yörüngesini ±5 NM doğrulukla muhafaza<br />

etme zorunluluğu getirir. B-RNAV, RNP 5’ e<br />

eşittir. Hassas saha seyrüseferi (P-RNAV –<br />

Precision Area Navigation) operasyonları için<br />

onaylanan hava aracı bütün uçuş süresinin %95’<br />

inde ±1 NM’ lik rota muhafaza doğruluğuna eşit<br />

veya ondan daha iyi seyrüsefer performansına sahip<br />

olması gerekir. P-RNAV, RNP 1’ e eşittir [5].<br />

Eurocontrol (European Organization for the Safety<br />

of Air Navigation), Türkiye ile birlikte 32 ülkenin<br />

üye olduğu, hava seyrüseferinin emniyeti için<br />

kurulmuş bir teşkilattır. Eurocontrol; kısa, orta ve uzun<br />

vade hava trafik yönetim stratejilerini geliştirir, planlar<br />

ve yürürlüğe koyar [6]. Eurocontrol’ ün seyrüsefer<br />

stratejisi için yol haritası Tablo 1’ de verilmiştir. Bu<br />

stratejiye göre kısa vade de (2005) yol safhasında RNP<br />

uygulamaları; orta vade de (2010) yaklaşma, iniş, kalkış<br />

için seçilmiş terminal sahalarında RNAV zorunluluğuna<br />

bağlı RNP uygulamaları; uzun vade de (2015) ise yol<br />

safhasında RNP 1 RNAV zorunluluğu, yaklaşma, iniş,<br />

kalkış için ise tüm terminal sahalarında RNP zorunluluğu<br />

getirilmektedir [7].<br />

Tablo 1. Stratejik uygulamalar için yol haritası<br />

(Eurocontrol, Navigation Strategy for ECAC, 1999)<br />

2000<br />

2005 2010 2015<br />

KALKIŞ<br />

Geleneksel kalkış<br />

prosedürleri<br />

RNAV kalkış<br />

prosedürleri<br />

Seçilen TMA larda<br />

RNAV zorunluluğu<br />

(RNP)<br />

Bütün TMA larda<br />

RNAV zorunluluğu<br />

(RNP)<br />

YOL<br />

Bütün seviyelerde B-<br />

RNAV<br />

Serbest yollar<br />

Uzatılmış serbest<br />

yollar<br />

Zorunlu RNP1 RNAV<br />

yollar<br />

YAKLAŞMA VE İNİŞ<br />

RNP 1 RNAV<br />

yollar<br />

Geleneksel geliş yolları<br />

RNAV geliş yolları<br />

Seçilen TMA larda<br />

RNAV zorunluluğu<br />

(RNP)<br />

4D RNAV<br />

Bütün TMA larda<br />

RNAV zorunluluğu<br />

(RNP)<br />

CAT I/II/III PA<br />

II. RNP<br />

RNP, hava sahası içerisindeki seyrüsefer performansı<br />

ile ilgili bir kavram olduğu için hem hava sahasını<br />

hem de uçağı etkiler. RNP, hava sahası içinde<br />

seyrüsefer performans doğruluğunu sağlamayı<br />

amaçlar. RNP tipleri, seyrüsefer performans doğruluk<br />

değerlerine bağlıdır ve uçuş süresinin en az % 95’ inde<br />

bu doğruluğun sağlanması beklenir. Gerekli seyrüsefer<br />

performansı doğruluk, bütünlük, süreklilik ve<br />

mevcutluk olmak üzere dört parametre ile<br />

tanımlanmıştır.<br />

Bu parametreler nedeniyle sistem riski belirlenmiş<br />

olacak ve hem uçakta olan hem de uçakta olmayan alt<br />

sistemler için sistem gereksinimleri elde edilecektir.<br />

Doğruluk, genel anlık bir zamanda uçağın gerçek<br />

pozisyonu ve planlanmış posizyonu arasındaki farktan<br />

söz etmektedir. Bu durumsal fark, toplam sistem<br />

357

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

hatası (TSE) olarak tanımlanmıştır. Bu parametre,<br />

pilotaj ve seyrüsefer hatalarını kapsayan %95<br />

olasılıkla toplam operasyonun maksimum izin<br />

verilebilir hatasını belirlemektedir[4].<br />

Süreklilik, hedeflenen operasyon boyunca seyrüsefer<br />

elemanlarından oluşan toplam sistemin görevini hiç<br />

kesintisiz olarak yapabilmesidir.<br />

Bütünlük, sistemin kullanılmasının emniyetli olmadığı<br />

durumlarda, zamanında uyarı vermeyi sağlayan sistem<br />

yapabilirliğidir.<br />

Mevcutluk, belirli bir kapsama alanı içerisinde<br />

kullanılabilir hizmet sağlayan sistem yapabilirliğinin<br />

göstergesidir[3].<br />

RNP terimi, kalkış, geliş, ve aletli yaklaşmaları<br />

kapsayan prosedürler, yollar ve hava sahası için<br />

tanımlayıcı olarak kullanılır. RNP hava sahası<br />

içerisindeki seyrüsefer performansını sağlar ve hem<br />

mevcut alt yapının hem de uçak kabiliyetini<br />

ilgilendirir. RNP tipleri, hava sahası için seyrüsefer<br />

gerekliliklerini belirlemede kullanılır. RNP 1, RNP 2,<br />

RNP 12.6 ve RNP 20 ICAO tarafından<br />

standartlaştırılmış RNP tipleridir. Gerekli performans,<br />

uçak kabiliyeti ile seyrüsefer alt yapısının sağladığı<br />

hizmet seviyesinin kombinasyonundan elde edilir.<br />

Uçak kabiliyeti, uçağın uçabilirlik sertifikasının<br />

olması ve uçağın onaylanmış operasyonel elemanları<br />

(avionik, bakım, veritabanı, insan faktörleri, pilot<br />

usulleri, eğitim ve diğer konular) sağladığını<br />

göstermektedir. Hizmet seviyesi ise, ulusal hava<br />

sahası sisteminin alt yapısını (yayınlanan yollar,<br />

sahanın performansı ve hava trafik yönetimi)<br />

göstermektedir.<br />

RNP tipleri, hava sahasında gerekli minimum<br />

seyrüsefer performans doğruluğunu belirler. RNP<br />

tipini karşılamayan uçak RNP hava sahasına giremez.<br />

Eğer uçak uygun ekipmanla donatılmışsa ve hatta<br />

belirtilen RNP tipinden daha hassas seyrüsefer<br />

performans doğruluğu sağlıyorsa da ilgili hava<br />

sahasında uçabilir. Örneğin; RNP 1 sertifikalı uçak<br />

RNP 4 hava sahasında uçabilir. Ancak belirli bir<br />

altyapıya dayalı olarak çok hassas RNP hava sahası<br />

gerekliliklerini sağlayan bir uçak, seyrüsefer<br />

ekipmanına uygun altyapının eksikliği nedeniyle daha<br />

düşük hassasiyetteki RNP hava sahası gerekliliklerini<br />

karşılayamayabilir. Örneğin; RNP 1 sertifikalı bir<br />

uçak (sadece DME/DME) RNP 10 (okyanus aşırı)<br />

hava sahasında uçamayabilir[8]. Hiçbir yardımcısı<br />

olmadan sadece DME /DME dayalı RNP uçak, DME<br />

hizmeti olmayan diğer alanlardaki uçuş safhaları için<br />

yeterli olmayacaktır[9].<br />

RNP tipleri; planlanmış bir yol veya bir hava sahası<br />

içinde yatay boyutta, yanlamasına ve boylamasına<br />

olarak toplam seyrüsefer sistem hatasını (TSE-Total<br />

Navigation System Error) kabul eder.<br />

a) Yanlamasına TSE, uçağın gerçek pozisyonu ile<br />

seyrüsefer sisteminde programlanan uçuş rotasının<br />

merkez hattı arasındaki farklılık olarak kabul edilir.<br />

b) Boylamasına TSE ise, belirli bir sanal noktaya<br />

(WP-Way Point) olan gerçek mesafe ile aynı noktaya<br />

gösterilen mesafe arasındaki farklılık olarak kabul<br />

edilir.<br />

Yanlamasına TSE aşağıdaki faktörlerin<br />

kombinasyonudur :<br />

• Seyrüsefer sistem hatası<br />

• RNAV hesaplama hatası<br />

• Display sistem hatası<br />

• Uçuş teknik hatası (FTE-Flight<br />

Technical Error)<br />

Boylamasına TSE ise, aşağıdaki faktörlerin<br />

kombinasyonudur :<br />

• Seyrüsefer sistem hatası<br />

• RNAV hesaplama hatası<br />

• Display sistem hatası<br />

Uçakların belli bir RNP’ de seyrüsefer yapabildiği<br />

kabul edildiğinde, uçuşun herhangi bir bölümünde<br />

uçuş süresinin % 95’ i için belirlenen RNP tipini<br />

yanlamasına ve boylamasına TSE’i aşmadığı<br />

gösterilmelidir. Örneğin, belirlenen RNP tipi 1 nm<br />

(1,85km) ise; belirlenen RNP tipinin uçuşun herhangi<br />

bir safhasında uçuş süresinin %95 inde, her iki boyutta<br />

da TSE’yi aşmadığını göstermek gerekir. Bu<br />

durumda;<br />

a) Uçağın gerçek pozisyonu, planlanmış rota<br />

merkez hattının 1 NM içinde olmalıdır.<br />

b) WP’e olan gerçek mesafe, WP’e olan<br />

mesafenin 1 NM içinde olmalıdır.<br />

Yol safhası için RNP tiplerinin belirlenmesinde dikey<br />

seyrüsefer (vertical navigation) veya zamana önem<br />

verilmemiştir. Gelecekte beklenen uygulamalarda<br />

seyrüsefer barometrik altimetreye dayalı olacaktır. Bu<br />

durumda, sınıflandırma kriterindeki dikey<br />

performansın göz önüne alınması gerekli olabilir.<br />

RNP tipi, RNP hava sahası ile ilgili doğruluk değeri<br />

olarak belirlenir. Tablo 3’te, RNP tipleri, istenen<br />

doğrulukları ve tanımlamalar yer almaktadır. RNP; bir<br />

tek yol, birkaç yol, hava sahasının bir bölümü, hava<br />

sahası planlayıcı veya otoritenin seçtiği boyutlarda<br />

belirlenen bir hava sahası için belirlenebilir. Muhtemel<br />

RNP uygulaması şunları içerir :<br />

a) Tanımlanmış hava sahası,<br />

358

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

b) Sabit bir hava trafik hizmet (ATS-Air<br />

Traffic Services) yolu,<br />

c) Rastgele yörünge operasyonları,<br />

d) Belirli bir yol üzerinde bloke edilmiş bir<br />

seviyedeki bir hava sahası parçası olabilir[4].<br />

23 Nisan, 1998 yılında Anchorage Hava Yolu Trafik<br />

Kontrol Merkezinde (ARTCC-Air Route Traffic<br />

Control Center) Kuzey Pasifik’ te (NOPAC-North<br />

Pasific), 31000 ft ve 39000 ft arasında RNP 10 yatay<br />

ayırma standartları uygulanmıştır[10]. RNP 10<br />

yolların NOPAC’ ta kurulması ile ayırmalar 50 NM’ e<br />

düşürülerek kapasite ve verimlilik arttırılmıştır[9].<br />

3 Aralık, 1998’ de Orta Pasifik’ te (CENPAC-Central<br />

Pasific) (sadece PACOT-Pacific Organized Track<br />

System, yol sistemi ile organize edilmiş Pasifik’ te)<br />

RNP 10 onaylı tüm uçaklara 50 NM yatay ayırma<br />

standardı uygulanmıştır [1].<br />

FAA tarafından 2002 Ağustosta RNP’ ye dayalı hava<br />

sahası ve prosedürlerin oluşması için yürütme ve<br />

geliştirme planlarını geliştiren RNP Program Ofis<br />

kurulmuştur. RNP uygulama stratejisi yakın, orta ve<br />

uzun olmak üzere üç dönemdir[11].<br />

Tablo 2’ de US. Standart RNP seviyeleri uygulama<br />

alanı ve birincil yol genişlikleri verilmiştir.<br />

Tablo 2. US. standart RNP seviyeleri<br />

(www2.faa.gov/atpubs/aim/exofchg/exchg3.html)<br />

RNP seviyesi Uygulama alanı Birincil yol<br />

genişliği (NM)<br />

0.3 Yaklaşma 0.3<br />

1 Terminal 1<br />

2 Terminal ve yol<br />

safhası<br />

2<br />

Tablo 3. RNP tipleri(www.ecacnav.com/rnav/RNP/RNAV.htm)<br />

RNP Tipi<br />

0.003/z<br />

İstenen doğruluk<br />

(95%)<br />

± 0.003 NM [± z ft]<br />

Tanımlama<br />

CAT III hassas yaklaşma, iniş manevraları ve kalkış manevra<br />

gereksinimlerini kapsayacak şekilde planlanır.<br />

0.01/15 ± 0.01 NM [± 15 ft] 100 ft DH CAT II hassas yaklaşmaları için önerilir. (ILS, MLS ve GBAS)<br />

0.02/40 ± 0.02 NM [± 40 ft]<br />

200 ft DH CAT I hassas yaklaşması için önerilir. (ILS, MLS, GBAS ve<br />

SBAS)<br />

0.03/50 ± 0.03 NM [± 50 ft] SBAS kullanımıyla RNAV/VNAV yaklaşmaları için önerilir.<br />

0.3/125 ± 0.3 NM [± 125 ft]<br />

0.3 ± 0.3 NM<br />

0.5 ± 0.5 NM<br />

1 ± 1.0 NM<br />

4 ± 4.0 NM<br />

5 ± 5.0 NM<br />

10 ± 10 NM<br />

12.6 ± 12.6 NM<br />

20 ± 20.0 NM<br />

Barometrik girdiler veya SBAS kullanımıyla RNAV/VNAV yaklaşmaları<br />

için önerilir.<br />

İlk/orta yaklaşma, 2D RNAV yaklaşma,ve kalkışı destekler. En genel<br />

uygulama olması beklenir.<br />

İlk/orta yaklaşma ve kalkışı destekler. Sadece RNP 0.3 ün uygulanamadığı<br />

(zayıf seyrüsefer alt yapısı) ve RNP 1 in uygun olmadığı ( büyük çevresel<br />

engeller) durumlarda kullanılması beklenir.<br />

Geliş, ilk/orta yaklaşma ve kalkışı destekler; aynı zamanda daha etkili ATS<br />

operasyonlarını göz önünde bulundurur. P- RNAV a eşittir.<br />

Seyrüsefer yardımcıları arasındaki mesafe limitlerini temel alarak ATS<br />

yollarını hava sahasını destekler. Normal olarak Avrupa kıtasındaki<br />

ülkelerin hava sahasıyla ilişkilidir, fakat bazı terminal prosedürlerinin bir<br />

kısmı da kullanılabilir.<br />

Mevcut seyrüsefer ekipmanların devam eden işlenlerine müsaade ederek<br />

ECAC hava sahasında uygulanabilir. B-RNAV a eşittir.<br />

Okyanus ve varolan seyrüsefer yardımcılarının sınırlandığı uzak yerlerde<br />

azalan yatay ve düşey ayırmayı ve artan operasyonel etkinliği etkiler.<br />

Seyrüsefer kolaylıklaının azalan seviyelerindeki sahalarda yönlendirmenin<br />

en iyi şekilde yapılmasını sağlar.<br />

Kabul edilebilir minimum kabiliyetteki ATS yol operasyonlarını<br />

desteklemek için göz önünde tutulur.<br />

359

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

29 Şubat 1998’ de tasarlanan Standart Aletli Kalkış<br />

Yolları (SID-Standart Instrument Departure) ve<br />

Standart Geliş Yolları (STAR-Standart Arrival<br />

Routes) dahil ECAC hava sahasında ATS yolunda ve<br />

Aletli Uçuş Şartları (IFR-Instrument Flight Rules)<br />

altında uçan tüm uçak ve uçuş mürettebatının Avrupa<br />

hava sahasında BRNAV/RNP 5 onayı gerekli<br />

olmuştur. BRNAV/RNP5, yol yapısında bir değişiklik<br />

yapmaksızın mevcut seyrüsefer ekipmanları ile RNP<br />

uygulamasına izin verir. Bu uygulama, daha esnek<br />

hava sahası tasarımı ve direkt rota ve yakıt tasarrufu<br />

gibi kullanıcı ihtiyaçlarını karşılamayı<br />

amaçlamaktadır[1].<br />

RNP tipi, verilen hava sahası içinde tahmin edilen<br />

trafik talebine göre ihtiyaçları karşılamak için<br />

seçilmelidir. Gerekli seyrüsefer performansı, hava<br />

sahası alt yapısı gerekliliklerini belirleyecektir.<br />

RNP; uçuşun farklı safhalarının gerektirdiği farklı<br />

RNP tipleri ile, kalkıştan inişe kadar uygulanabilir.<br />

Örneğin; kalkış ve iniş için RNP tipinin çok hassas<br />

olmasına karşın, yol safhası için daha az hassas RNP<br />

tipi talep edilebilir [4].<br />

III. RNP HAVA SAHASINDA HAVA TRAFİK<br />

HİZMET PROSEDÜRLERİ<br />

RNAV’ ın daha iyi kullanılması ile varolan hava trafik<br />

hizmet prosedürlerinin RNP hava sahasında<br />

uygulanmasına devam edilecektir. Bunlara ek olarak<br />

RNP hava sahasında özel uygulamalara da yer<br />

verilecektir.<br />

Özel prosedürler :<br />

RNP hava sahası, farklı RNP tipleri için farklı<br />

fonksiyonel gerekliliklere sahip olabilir. Örneğin;<br />

RNP tipi hava sahasının bir fonksiyonel gerekliliği;<br />

paralel ofset olarak bilinen, uçağın belirli bir mesafeye<br />

planlanan rotasının merkez hattından sapmış olarak<br />

uçurulabilmesi olabilir. Bu işlev, hava trafik kontrol<br />

(ATC-Air Traffic Control) için hem stratejik hem de<br />

taktik durumlarda çok yararlı bir araç olabilir. Taktik<br />

durumda; belirli şartlarda radar vektörü yerine ofset<br />

uygulanabilir (aralıksız olarak alçalma/tırmanmayı<br />

kolaylaştırmak gibi). Stratejik durumda; hava<br />

sahasının emniyetine zarar vermeksizin, kapasiteyi<br />

arttırmak adına ofset uygulamaları sistemli bir şekilde<br />

gerçekleştirilebilir. Ofset mesafe, dönüş performansı<br />

gibi ayrıntılar, bölgesel veya ATS üniteleri arasında<br />

anlaşmaları gerektirir.<br />

Farklı RNP tipi hava sahaları arasında geçiş için<br />

prosedürler :<br />

Birkaç RNP tipi ve muhtemel uygulamalar bulunduğu<br />

için, farklı tipteki RNP hava sahaları arasındaki geçiş<br />

prosedürlerinin belirlenmesi gerekir. Detaylı<br />

planlamaya ihtiyaç vardır :<br />

a) Hassas doğruluklu RNP hava sahasından<br />

daha az hassas doğruluktaki RNP hava sahasına<br />

geçerken; trafiğin yöneltilecek olduğu noktalara karar<br />

verilmelidir.<br />

b) Geçiş için oluşturulmuş planlar,<br />

simülasyon ortamında test edilmelidir.<br />

c) Belirli RNP tipi hava sahası içinde sadece<br />

bu operasyonlar için onaylanan uçaklara izin<br />

verilmelidir.<br />

d) Gerektiği durumlarda bölgesel anlaşmayı<br />

sağlamak için bütün ilgililer arasında koordine<br />

sağlamalıdır.<br />

RNP hava sahası içinde uçuş ekibine bağlı<br />

prosedürler :<br />

Uçuş mürettebatının, seyrüsefer doğruluğunu<br />

muhafaza etmeyi etkileyecek; ekipman yetersizliği,<br />

hava şartları gibi faktörleri Hava Trafik Kontrol<br />

(ATC) birimine bildirmesi gerekir.<br />

Kendisi için belirlenen uçuş yolundan sapmadan önce<br />

ATC iznini almış ve ATC’ ye haber verilmemişse,<br />

bölge için belirlenen prosedürlere bağlı kalınır ve<br />

mümkün olduğunca çabuk ATC izninin alınması<br />

gerekir.<br />

ATC’ ye bağlı prosedürler :<br />

ATC, uçağın kullanmakta olduğu RNP hava sahasında<br />

seyrüsefer performans doğruluğunu muhafaza edip<br />

etmeyeceğini kontrol altında tutmalıdır. Kontrolöre,<br />

uçuşun gerekli performans doğruluğunu muhafaza<br />

edemeyeceğinin bildirilmesi durumunda; kontrolörün,<br />

diğer ATC birimleri ile koordine kurarak gerekli<br />

ayırmayı hemen sağlaması gerekir [4].<br />

IV. SONUÇLAR<br />

Günümüzde hava taşımacılığının diğer taşımacılık<br />

türleri içindeki payı, tüm dünyada olduğu gibi<br />

ülkemizde de artmaktadır. Kapasitenin gitgide artış<br />

göstermesiyle bazı problemler ortaya çıkmaktadır. Bu<br />

problemleri ortadan kaldırmadaki yöntemlerden biri<br />

de RNP’ dir. RNP, uçuş yönetim sistemleri ve RNAV<br />

ekipmanı ile birlikte seyrüsefer doğruluğunu<br />

minimum standartlar içinde tutulmasını sağlar.<br />

Eurocontrol’un seyrüsefer stratejisi dikkate<br />

alındığında yol ve terminal sahası operasyonları için<br />

RNP 1 gerekliliklerinin yerine getirilebilmesi için<br />

altyapı çalışmalarının yapılması gerekliliği ortaya<br />

çıkmaktadır.<br />

RNP’ nin olası yararları aşağıda sıralanmıştır:<br />

• Uçaklar, uzun periyotlarda optimum seyir<br />

seviyesinde uçabilecekler ve böylelikle hem<br />

360

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

yakıt hem de operasyonel maliyetler azalmış<br />

olacaktır.<br />

• Hava trafik yönetimi iyileştirilerek, hava<br />

sahası içinde daha fazla trafiğe hava trafik<br />

kontrolü sağlanacaktır.<br />

• Devletlerin aynı RNP ve ayırma minimalarını<br />

onaylaması sonucunda emniyeti arttıracak<br />

olan hava trafik koordinasyon ve<br />

prosedürlerin<br />

standartlaştırılması<br />

sağlanacaktır.<br />

• RNP, seyrüsefer gerekliliklerinde dünya<br />

çapında standartlaşma sağlayacaktır[2].<br />

Varolan ATS prosedürleri RNP hava sahasında da<br />

geçerli olacaktır. Ancak RNP için farklı RNP tipi hava<br />

sahalarındaki geçişlerde, uçuş ekibine ve ATC’ ye<br />

bağlı prosedürlerde özel prosedürler uygulama gereği<br />

de olacaktır.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1]http://www.aviationmanuals.com/articles/article3.h<br />

tml<br />

[2]www.casa.gov.au/avreg/fsa/download/98nov/rnp.p<br />

df<br />

[3] Eurocontrol, NAV-RNAV, 2004<br />

[4].ICAO DOC 9613, Manual On Required<br />

Navigation Performance ( RNP)<br />

[5] Usanmaz Ö, Hava sahasında RNAV Prosedürler,<br />

Kayseri IV. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 418-422, 2002<br />

[6] http://www.eurocontrol.int/about/index.html<br />

[7] Eurocontrol, Navigation Strategy for ECAC, 1999<br />

[8] ICAO GNSSP IP11 (Global Navigaiton Satellite<br />

System Panel Meeting, 22 Oct-1Nov 2001)<br />

[9] www2.faa.gov/atpubs/aim/exofchg/exchg3.htm<br />

[10] www.faa.gov/ats/ato/rnp.htm<br />

[11]www.jaa.nl/conference/20th/thematic/navigation<br />

%20/transition%20to%20PBAS%20Narrative<br />

361

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

UÇAK GÖVDE MOTOR BAKIM BÖLÜMÜNDE HAVACILIK<br />

İNGİLİZCESİ ÖĞRETİMİNE BİR YAKLAŞIM<br />

Ulaş ORTAN 1 Mustafa ÖZEN 2<br />

E-posta: uortan@anadolu.edu.tr<br />

E-posta: mozen@anadolu.edu.tr<br />

1, 2 Anadolu <strong>Üniversitesi</strong>, <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu, 26470, Eskişehir<br />

ÖZET<br />

Öğrencilere araştırma ve inceleme sonucu üretilen<br />

bilgi kadar, nasıl araştırıldığının da öğretilmesi<br />

gerekmektedir. Böylece öğrencilerin meslek hayatında<br />

da araştırmaya yönelmeleri sağlanmış olacaktır.<br />

Eğitim ailede başlar ve ömür boyu devam eder. Olaya<br />

mesleki eğitim açısından bakarsak yükseköğretim<br />

kurumları ve meslek hayatında edinilen tecrübelerin<br />

bu konuda önemi büyüktür. Bu çalışmada eğitim ve<br />

öğretim hakkında bilgi verildikten sonra İngilizce,<br />

Mesleki İngilizce ve <strong>Havacılık</strong>ta İngilizcenin önemi<br />

üzerinde durulmuştur. Birçok öğretim tekniğinden biri<br />

olan bilgisayar destekli öğretimin, bakım el kitapları<br />

ve manuel CD’leri kullanılarak, <strong>Havacılık</strong> İngilizcesi<br />

öğretiminde kullanılması üzerinde durulmuştur.<br />

I. EĞİTİM, ÖĞRETİM<br />

Eğitim çabalarının genel amacı, kuşkusuz , yetişmekte<br />

olan çocukların ve gençlerin, topluma, sağlıklı ve<br />

verimli bir şekilde uyum yapmalarına yardım etmektir.<br />

Bu uyumun gerçekleştirilmesi için bireylerin<br />

yetenekleri, eğitim yolu ile en son sınıra kadar<br />

geliştirilir ve insan davranışları, milli eğitim amaçları<br />

doğrultusunda değiştirilir. [1]<br />

Dinamik kültür değerleri içinde doğan çocuklar,<br />

zamanla, eğitim yolu ile, bu değerlere süreklilik ve<br />

esneklik kazandırarak, çağ koşullarına uygun ve<br />

geleceğe dönük yeni değerler üretirler. Buna göre<br />

eğitim, bireylere bilgi ve beceri kazandırmanın<br />

ötesinde, toplumun yaşamasını ve kalkınmasını devam<br />

ettirebilecek ölçüde ve nitelikte değer üretmek,<br />

mevcut değerlerin dağılmasını önlemek, yeni ve eski<br />

değerleri bağdaştırmak sorumluluğu taşır; bu değerler,<br />

öğrencilerin davranışlarını ve dilek düzeylerini yine<br />

eğitim yolu ile etkilerler. Bireylerde eğitim düzeyi,<br />

fikir, duygu ve ahlaki tutumlar geliştikçe, çocuklara ve<br />

gençlere verilen eğitim de, esasta seviye kazanır,<br />

gelişir. [1]<br />

Eğitim, doğumdan ölüme kadar bütün bireyleri ve<br />

bireyin yaşamına etkin olan bütün sosyo-kültürel<br />

olguları ilgilendirdiğinden, kullanım alanının daha da<br />

genişlemesi gerekmektedir. [1]<br />

Eğitim bir yada bir dizi amaca ulaşmak için yapılır.<br />

Amaçlar eğitim sürecine giren kişinin davranışlarında<br />

dolayısıyla kişiliğinde meydana gelmesi istenen<br />

farklılaşmaları belirler, eğitilecek kişinin kazanması<br />

gerekli davranış ölçütlerini ortaya koyar. Kalkınmada<br />

yol almak ve kalkınma sürecini hızlandırmak<br />

durumunda olan toplumlar için eğitime dayanmak ve<br />

güvenmek önem taşır. [2]<br />

Eğitim ve öğretim, bu iki sözcük çoğu zaman yanlış<br />

olarak birbirleri yerine kullanılmakta ve anlamları<br />

birbirine karıştırılmaktadır. Oysa bireyin yaşam boyu<br />

süren eğitiminin;okulda, planlı ve programlı olarak<br />

yürütülen kısmı bireyin öğretimini oluşturur. Bu,<br />

bireyin açısından dile getirildiğinde öğrenim olur.<br />

Öğretim sağlamak için devlet büyük parasal yatırım<br />

yapmakta, birey yaşamının önemli çağlarını öğretimde<br />

geçirmekte ve sonuç olarak topluma katkıda<br />

bulunacak psikolojik, sosyal ve ekonomik güvencesi<br />

olan kişilerin yetişmesi beklenmektedir. [1]<br />

Eğitim; geniş anlamda, bireylerin toplumun<br />

standartlarını, inançlarını ve yaşama kurallarını<br />

kazanmasında etkili olan tüm sosyal süreçlerdir. [2]<br />

Araçlarla desteklenen öğretimin anlatıma dayanan<br />

öğretime göre daha etkin olduğunu gösteren pek çok<br />

araştırma vardır. Buna göre sorun, araçlı ya da araçsız<br />

öğretim tartışmasına değil fakat doğrudan doğruya<br />

araçların etkinlikle kullanılmasına ve öğretim<br />

süreçlerindeki yer ve rolüne dayanmaktadır.<br />

Bugün, eğitimde yoğun olarak, öğretmen niteliği<br />

üzerinde durulmakta, araçların amaç haline<br />

getirilmesinden kaçınılmaktadır. Zira, bir araç, ne<br />

kadar geliştirilmiş olursa olsun, (öğretmen + öğrenci +<br />

laboratuar ve uygulama + ders <strong>kitabı</strong>) bütününün bir<br />

parçasıdır. Her aracın bu bütünlüğe uyması gerekir.<br />

II. YABANCI DİL ÖĞRETİMİ<br />

Dil medeniyetin gelişiminden, kişilerin günlük<br />

problemlerinin çözümüne kadar, yaşamın hemen<br />

hemen her alanında önemli fonksiyonlara sahiptir.<br />

İnsanlar arasındaki bilgi aktarımı, büyük ölçüde dil<br />

yoluyla olmaktadır. Gerçi birbirimize düşünce ve<br />

362

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

duygularımızı, sözleri kullanmadan da iletebiliriz.<br />

Fakat bu tür iletişimin gücü sınırlıdır.<br />

Yabancı dil bilme ihtiyacı, toplumlar arası ilişkiler<br />

başladığından bu yana sürekli artış göstermekte ve her<br />

zaman olduğu gibi bugün de güncelliğini<br />

korumaktadır. Tarihsel gelişimi içinde konuya<br />

yaklaşılırsa, bu konu gelecek kuşakların gündeminde<br />

de daima yer alacak gibidir. [3]<br />

‘Gelişmiş ülkelerin seviyesine ulaşabilmek için en az<br />

bir yabancı dil bilmek, hele bugün uluslar arası bir<br />

nitelik kazanmış olan İngiliz, Fransız ve alman<br />

dillerinden birini bilmek kaçınılmaz görünmektedir.<br />

Bu sadece yabancıların sesini duymak, onların sosyokültürel,<br />

teknolojik gelişmelerinden haberdar olmak<br />

için değil kendi görüş ve düşüncelerimizi,<br />

buluşlarımızı kısaca sesimizi dış dünyaya<br />

duyurabilmek için de gerekmektedir.’ [4]<br />

Eğitim terimleri sözlüğüne baktığımızda yabancı dil;<br />

öğrencilere, akademik, toplumsal ve meslekle ilgili<br />

gelişmelerine katkıda bulunmak amacıyla anadili<br />

dışında öğretilen dil olarak tanımlanmaktadır. [3]<br />

Eğitimde görsel işitsel araçlar öğrenmenin kalıcı izli<br />

olmasını sağlama açısından çok önemlidir. Bir<br />

öğretme etkinliği ne kadar çok duyu organına hitap<br />

ederse öğrenme olayı da o kadar iyi ve kalıcı olmakta,<br />

unutma da o kadar geç olmaktadır.<br />

A.B.D. Texas <strong>Üniversitesi</strong>nde Philips tarafından<br />

yapılan bir araştırma sonuçlarına göre, zaman faktörü<br />

sabit tutulduğunda hatırlama yüzdeleri şu olmaktadır:<br />

İnsanlar okuduklarının %10’unu, görüp<br />

işittiklerinin %50’sini,<br />

İşittiklerinin %20’sini, söylediklerinin<br />

%70’ini,<br />

Gördüklerinin %30’unu, yapıp<br />

söylediklerinin %90’ını hatırlamaktadırlar. [3]<br />

Araçlara dayalı yapılan öğretimin yararları<br />

aşağıdaki gibi sıralanabilir:<br />

a) Öğrencilerin güdülenme düzeyleri artar.<br />

b) Öğrenmeyi somutlaştırır.<br />

c) Öğretme- öğrenme sürecine çeşitlilik ve<br />

değişiklik katar .<br />

d) Sözden tasarruf sağlar ve zamanı daha iyi<br />

değerlendirmeyi sağlar.<br />

e) Öğrenilecek konular üzerinde daha etkili<br />

alıştırma ve pratik yapmayı sağlar.<br />

III. TEKNİK- MESLEKİ İNGİLİZCE<br />

Günümüzde, ülkeler varlıklarını sürdürebilmek ve<br />

sosyal ve ekonomik durumlarını geliştirebilmek için<br />

ihtiyaç duyulan her konuda yoğun uğraşlar vermek<br />

zorundadırlar. Bu uğraşların başında da dünyadaki<br />

bilimsel ve teknolojik gelişmeleri izlemek, öğrenmek,<br />

uygulamak ve yeni teknolojiler yaratmak gelir. İşte bu<br />

aşamada, insan olmanın birinci öğesi ve toplumların<br />

ortak bildirişim aracı olan DİL’in önemi ortaya çıkar.<br />

[5]<br />

Dünya’da her şey baş döndürücü bir hızla değişiyor.<br />

Gelişmeleri izlemek bir taraftan zorlaşırken diğer<br />

taraftan da kolaylaşmaktadır. Önemli olan dilsel ve<br />

teknolojik yararlanarak ülkelerarası iletişimi<br />

sağlamaktır. Ülkelerarası iletişimi sağlamak uygar<br />

insanın konumu gereği zorunlu, yurttaş olarak gerekli,<br />

iş ve meslek açısından çok önemlidir. Yabancı dil<br />

öğreniminde özellikle alan terimlerinin öğrenilmesi<br />

oldukça önemlidir. [6]<br />

Bugün birçok alanda teknoloji o kadar büyük bir hızla<br />

gelişmektedir ki, gelişmeleri takip etmek oldukça güç<br />

hale gelmeye başlamıştır. Teknolojinin gelişimiyle<br />

birlikte çeşitli konulardaki kaynak zenginliği de<br />

artmaktadır. Kişilerin uzmanlık alanlarıyla ilgili bütün<br />

kaynakların, kendi anadillerine çevrilmesini<br />

beklemeleri karşılık alamayacakları bir beklenti olur.<br />

IV. HAVACILIKTA İNGİLİZCE<br />

Son yıllarda birçok alandaki meslek dalları için özel<br />

İngilizce öğretimi oldukça önem kazanmış<br />

durumdadır. Bilim, teknoloji, ticaret, diplomasi,<br />

turizm ve havacılık bu dallar arasındadır. Bugün<br />

birçok insan, profesyonel meslek yaşamları için<br />

yabancı dil öğreniminin önemini fark etmiş<br />

durumdadır.<br />

İnsanlar mesleki yaşamları boyunca; kitaplar, raporlar,<br />

manueller, periyodik yayınlar, kontratlar, mektuplar<br />

ve İngilizce yazılmış olan diğer dokümanları okuma<br />

ve aynı zamanda bunları yazma kabiliyetine sahip<br />

olmalıdır. İş yaşamında iletişim aynı zamanda sözlü<br />

iletişime de dayanır. Bu, yazılı iletişimden daha<br />

hızlıdır. Teknik bilim dalları temelde problem çözme<br />

özelliğindedir, bu yüzden çalışanlar problemleri<br />

belirlemeli, araştırmalı ve çözümler bulmalıdır.<br />

<strong>Havacılık</strong>ta da çeşitli meslek dalları bulunmaktadır.<br />

Her zaman olmasa da genellikle bu kişiler havacılık<br />

okullarından yetişerek meslek hayatına atılmaktadır.<br />

Öğrenciler öğrenim hayatları boyunca, kendilerine<br />

aktif meslek yaşamlarında gerekli olacak olan Mesleki<br />

İngilizce derslerini de almaktadırlar. Havacılığın yerel<br />

olarak düşünülmesi pek mümkün değildir. Birçok<br />

havayolu şirketi dünyanın bir ucundan diğer ucuna<br />

uçuşlar gerçekleştirmektedir.<br />

Tabi ki havacılık sadece uçuşlardan ibaret değildir.<br />

<strong>Havacılık</strong> faaliyetlerini, askeri havacılık ve sivil<br />

havacılık faaliyetleri olmak üzere ikiye ayırmak<br />

mümkündür. <strong>Sivil</strong> havacılık faaliyetleri oldukça geniş<br />

kapsamlıdır. Bu alanda birçok meslek dalı sayılabilir<br />

ve bütün meslek dalları için genel <strong>Havacılık</strong><br />

363

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

İngilizcesi bilmek bir gerekliliktir. Havacılığın ortak<br />

dili İngilizcedir.<br />

<strong>Havacılık</strong> şirketleri uluslar arası kriterlere uymak<br />

zorundadır. Bugün sivil havacılık faaliyetlerini<br />

düzenleyen uluslararası kuruluşlar mevcuttur. Bu<br />

kuruluşların üyesi olan birçok ülke vardır ve her ne<br />

kadar bu ülkelerin anadilleri farklı olsa da ortak<br />

iletişim dili İngilizcedir.<br />

Sonuç olarak bir kişi havacılık sektöründe çalışıyorsa<br />

ve görevini en verimli şekilde yerine getirmek<br />

istiyorsa; ki bu çoğu zaman işverenlerin önem verdiği<br />

bir noktadır, <strong>Havacılık</strong> İngilizcesine de yeterli<br />

seviyede hakim olması gereklidir.<br />

V. HAVAARACI BAKIM DÖKÜMANLARI VE<br />

HAVACILIK İNGİLİZCESİ<br />

Bir uçağın üretilmesinden sonra, kullanıcı tarafından<br />

hizmete alınmasından, hizmetten kaldırılmasına kadar<br />

geçen süre içinde en verimli ve yüksek emniyet<br />

faktörü içinde hizmet vermesi beklenir. Uçağın<br />

emniyetli olarak hizmet vermesi önemli bir konudur,<br />

bunun için her havayolu şirketi bakım bölümleri<br />

oluşturur veya bakım hizmetini ücret karşılığı temin<br />

eder. Bu bir zorunluluktur.<br />

Bir uçağın bakım faaliyetleri oldukça kapsamlıdır.<br />

Uçağın temizliğinden başlayarak en ufak yapısal<br />

parçasının incelenmesine kadar uzanan geniş bir<br />

yelpaze söz konusundur. Bir teknisyenin bütün bu<br />

detayları bilmesi mümkün değildir, bunun için üretici<br />

firmalar şirketlerin bakım faaliyetlerinde kullanması<br />

için bakım manuelleri hazırlarlar. Aircraft<br />

Maintenance Manual (AMM), uçak üreticileri<br />

tarafından hazırlanan ve müşterilere gönderilen bakım<br />

kitaplarıdır. Her uçak tipi için özel olarak hazırlanır.<br />

Örneğin; Boeing 737-800’e ait AMM iki bölümden<br />

oluşmaktadır. 1. bölüm System Description Section<br />

olarak geçmektedir ve 21’den 80’e kadar yani<br />

iklimlendirmeden ilk çalıştırmaya kadar uçak<br />

sistemleri hakkındaki bilgileri içermektedir. 2. bölüm<br />

ise Practices and Procedures olarak geçmektedir. Bu<br />

bölümde ise uyulması gereken prosedürler ve uçak<br />

üzerindeki bütün sistemler için bakımın nasıl<br />

yapılacağı detaylı olarak anlatılmıştır.<br />

Bir uçağa ait Structural Repair Manual (SRM)’de ise o<br />

uçağın yapısal detaylarına deyinilmiştir. Genel yapı,<br />

kapılar, pencere ve camlar, stabilizeler gibi<br />

kısımlardan SRM’de bahsedilir. Genel bilginin yanı<br />

sıra bağlantılar, temizleme işlemi, aerodinamik<br />

pürüzsüzlük, keşif ve onarım hakkında detaylı bilgi de<br />

verilmiştir.<br />

System Schematic Maual (SSM) bir uçağın bütün<br />

sistemlerinin bakım faaliyetlerinde gerekli olan<br />

şemalarını içerir. Örneğin yakıt sistemi ele alındığında<br />

bu sistemin kendi içindeki bölümlerinin birbiriyle<br />

bağlantıları, parçaların nerelerde bulunduğu, sistemin<br />

kontrol ve indikasyon bağlantıları, sistem içindeki<br />

kontrol düğmeleri detaylarıyla bir devre şeklinde<br />

gösterilir.<br />

Günümüzde öğretim konusunda üzerinde en çok<br />

durulan hususlardan biri öğretimin araçlarla<br />

desteklenmesi hususudur. Araştırmalar göstermektedir<br />

ki araçlarla desteklenen öğretim anlatıma dayalı<br />

öğretime göre daha etkindir.<br />

Daha önceki bölümlerde eğitim çabalarının genel<br />

amacının, yetişmekte olan çocukların ve gençlerin<br />

topluma sağlıklı ve verimli bir şekilde uyum<br />

yapmalarına yardım etmek olduğundan bahsedilmişti.<br />

Bu doğrultuda üniversite öğrencilerine, iş yaşamına<br />

atıldıklarında mesleklerine adapte olmalarını<br />

kolaylaştırıcı öğretim teknikleri uygulanmalıdır.<br />

Eğitim sisteminin en üst kademesini oluşturması<br />

bakımından yükseköğretim önemlidir. Meslek dalları<br />

bir ülkenin kalkınmasında önemli bir yere sahiptir, bu<br />

dallarda hizmet verecek olan yapıcı ve yaratıcı insan<br />

gücünün yetiştirilmesi ise yükseköğretim kurumları ile<br />

mümkündür.<br />

<strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong> <strong>Yüksek</strong>okulu Uçak Gövde Motor<br />

Bakım bölümünden mezun olan ve havacılık<br />

sektöründe çalışmaya başlayan bir kişinin meslek<br />

hayatı boyunca en sık başvuracağı kaynaklar, çeşitli<br />

uçaklara ait bakım manuelleri olacaktır. <strong>Havacılık</strong><br />

İngilizcesi dersi içerisinde bu manuellere bir öğretim<br />

aracı olarak başvurulması öğrenciler için faydalı<br />

olacaktır. Normalde iş hayatına atılmadan önce bu<br />

manuellerle hiç karşılaşmamış olan öğrenci, ders<br />

içerisinde bu manuelleri kullandığı takdirde bir<br />

aşinalık kazanmış olacaktır.<br />

Öğretimin bu manuellerle görsel olarak desteklenmesi<br />

öğrenenin motivasyonunu arttıracağı için verim de<br />

artacaktır. Anadolu <strong>Üniversitesi</strong> <strong>Sivil</strong> <strong>Havacılık</strong><br />

<strong>Yüksek</strong>okulu’nun kütüphanesinde Boeing 737 uçağına<br />

ait bakım el kitapları bulunmaktadır. Bu kitaplardan<br />

havacılık ingilizcesi dersi içeriğine uygun metinler<br />

elde edilebilir. Ayrıca bu bakım el kitaplarını CD<br />

formatında elde etmek de mümkündür. Öncelikle<br />

uçak bakım manuellerinin CD’lerin içerisinde olduğu<br />

göz önünde bulundurulursa, öğretimin bu CD’ler<br />

kullanılarak yapılacak olan bölümlerinin bilgisayarlı<br />

eğitim sınıflarında yapılması gerekir. Örneğin<br />

bilgisayar laboratuarları bu iş için uygundur.<br />

Genellikle öğrenciler bilgisayar kullanımına karşı<br />

heveslidir, bu da onlarda dersin çekiciliğini<br />

arttıracaktır.<br />

Bireyin içinden gelen uyarım, dışından empoze edilen<br />

uyarıma oranla daha etkili öğretim sağlar. Öğrencinin<br />

364

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

kendi başarma isteği doğrultusunda araştırma<br />

yapmasına imkan sağlaması açısından ; örneğin<br />

AMM’nin ders içerisinde kullanılması etkili olabilir.<br />

Çünkü AMM sadece bakım yöntemlerinin anlatıldığı<br />

bir kaynak değildir. Ayrıca uçak üzerinde bulunan<br />

sistemler ile ilgili detaylı bilgileri de içerir.<br />

Dolayısıyla öğrenci merak ettiği herhangi bir sisteme<br />

kolaylıkla ulaşabilir ve yeni bilgiler öğrenebilir.<br />

<strong>Havacılık</strong> İngilizcesi dersinin amacı havacılıkla ilgili<br />

temel ve teknik terimleri öğretmektir. Özellikle uçak<br />

gövde-motor bakım bölümü göz önüne alındığında<br />

teknik terimler daha çok ağırlık kazanmaktadır. Bu<br />

doğrultuda uçak bakım manuelleri düşünülürse, onlar<br />

da belli düzeyde bir ingilizce ve teknik terimler<br />

kullanılarak yazılmış dokümanlardır.<br />

Öğrenciye göre anlamlı olan konular, anlamsız ve<br />

anlaşılması güç olan konulara oranla daha kolay<br />

öğrenilir. Anlatımın kaynağını bakım manuellerine<br />

dayandırmak ve öğrencinin meslek hayatında da bu<br />

manuelleri kullanacağının farkında olması öğrenme<br />

seviyesini arttıracaktır.<br />

Ayrıca tercümeye dayalı ders anlatımını<br />

gerçekleştirmek de manuel CD’lerini kullanmakla<br />

mümkün kılınabilir. Yabancı dil öğretiminde<br />

öğrencide geliştirilmesi gereken belirgin<br />

yeteneklerden biri olan çevirinin, öğrencinin zaten bir<br />

şekilde kullanacağı manuellerle yapılması daha farklı<br />

metinler kullanılarak yapılmasından daha yararlı<br />

olacaktır.<br />

Dersin işlenişine geçmeden önce öğrenciler için<br />

gerekli olduğu düşünülen bölümlerin tespiti<br />

yapılabilir. Örneğin AMM PART 1’den herhangi bir<br />

bölüm seçilmiş olsun, dersi anlatan öğretmen<br />

projeksiyon cihazının yardımıyla seçilen konuyu<br />

işlerken öğrencilerin de bunu kendi bilgisayarlarından<br />

takip etmeleri mümkün olabilir. Bu tarz anlatım şekli<br />

manuel CD’leri kullanılarak işlenen derslerin tümü<br />

için geçerlidir.<br />

kullanılabilir. Bahsi geçen çeşitli elemanlarla ilgili<br />

çeşitli fotoğraflar gibi.<br />

Manuellerde her sistemin kendine özgü task’ları<br />

bulunmaktadır. Ayrıca her uçak tipi için belirli task<br />

card’lar (görev kartları) vardır ve yapılan bakımlar bu<br />

kartlardaki işlemler takip edilerek uygulanır.<br />

Şimdiye kadar üzerinde durulan konular, dersin<br />

işlenişi konusundaki temel noktalardır. Bir başka<br />

deyişle teoride kalan noktalardır. Göze çarpan çeşitli<br />

boşluklar yapılan uygulamalarla doldurulmuş<br />

olacaktır.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] Varış, F., Eğitim Bilimine Giriş, Alkım Yayınları,<br />

İstanbul, 1998.<br />

[2] Fidan, N. ve Erden, M., Eğitim Bilimine Giriş, İM<br />

Eğitim Araştırma Yayın Danışmanlık, 1986.<br />

[3] Demirel, Ö., Yabancı Dil Öğretimi, USEM<br />

Yayınları, Ankara, 1987.<br />

[4] 2000’li Yıllarda Yabancı Dil Öğretimi ve Türkiye,<br />

Marmara <strong>Üniversitesi</strong> Yabancı Diller Eğitim<br />

Öğretim Araştırma ve Uygulama Merkezi, 1993.<br />

[5] Özenli, M. Hilmi, Ansiklopedik Elektrik-<br />

Elektronik, Nükleonik-Bilgisayar Terimleri<br />

Sözlüğü, Üniversal Dil Hizmetleri ve Yayıncılık<br />

A.Ş., 1992.<br />

[6] Coşkun, H., Mesleki Terimler Sözlüğü, Hacettepe-<br />

Taş Kitapçılık Ltd. Şti., 1998.<br />

Ders takibinin seçilen bir konu üzerinden yapılması<br />

aynı zamanda metin içindeki teknik terimlerin<br />

açıklanmasına imkan verir. Kaynaklar geniş olduğu<br />

için metin sıkıntısı çekilmesi de söz konusu değildir.<br />

Yapılabilecek alıştırmaları çoğaltmak mümkün.<br />

Örneğin: her öğrencinin bireysel seçtiği metinleri<br />

okuyup üzerinde çalıştıktan sonra metinden anladığını<br />

sınıf arkadaşlarıyla paylaşması istenebilir. Öğretmenin<br />

gerekli düzeltmeleri yapması buna ek olarak izlenecek<br />

yoldur. Bahsedilen işlem ders içinde<br />

gerçekleştirilebildiği gibi dönemlik ödevlerin<br />

verilmesi de öğretme işlemine katkıda bulunacaktır.<br />

<strong>Havacılık</strong> İngilizcesi için ders planı hazırlanırken ders<br />

içindeki anlatımı destekleyici daha başka kaynaklar da<br />

365

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

HİPOBARİK HİPOKSİK ORTAMDA<br />

(3910m.) MENTAL DAVRANIŞIN DEĞERLENDİRİLMESİ<br />

Bekir Çoksevim 1 , Seda Artış 1 , Lütfiye Ogan 1 , Mümtaz Mazıcıoğlu 2<br />

e-posta: coksevim@erciyes.edu.tr, n.ogan@mynet.com, mazici@erciyes.edu.tr<br />

1<br />

<strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong> Tıp Fakültesi Fizyoloji ABD., Kayseri<br />

2<br />

<strong>Erciyes</strong> <strong>Üniversitesi</strong> Tıp Fakültesi Aile Hekimliği ABD., Kayseri<br />

ÖZET<br />

Orta yükseklik sınırları içinde hipobarik hipoksik<br />

koşulların, psikometrik testler aracılığıyla mental<br />

performansa etkisini ortaya koymayı amaçladık.<br />

Psikometrik testler, önce 1200 m’ de, sonra 2800<br />

m’ye motorlu araçlarla ulaşımın sağlanmasını<br />

takiben, daha sonra da <strong>Erciyes</strong> zirve(3910m)<br />

tırmanışı tamamlandıktan sonra, gönüllü dağcılar<br />

üzerinde uygulandı. Otuz dört erkek gönüllü dağcıya,<br />

durumluluk ve süreklilik anksiyete, kısa semptom<br />

envanteri testleri üç defa uygulandı.<br />

Çalışmanın yapıldığı bu üç irtifa test bulgularından<br />

süreklilik kaygı(anksiyete) skorunda artış ve<br />

durumluluk kaygı skorunda azalma bulunmasına<br />

rağmen, bu parametrelerin artmış zirve bulguları<br />

istatistiksel olarak anlamlı bulundu (p

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

indikten sonra birkaç hafta devam etse de en geç bir<br />

yıllık sürede geri dönmektedir[6]. Akut dağ hastalığı<br />

belirtilerinin cinsiyet farkı gözetmediği ancak 20 yaş<br />

altında, daha yaşlılara oranla 13 kat fazla görüldüğü<br />

bildirilmektedir[7]. Çevre faktörleri, hava şartları,<br />

egzersiz, tırmanış hızı ve bireysel farklılıklar ortaya<br />

çıkan değişiklikler üzerinde olumsuz etki<br />

yaratabilmektedir[2]. İlgi alanları hipobarik hipoksik<br />

ortam olan dağcıların, fiziksel aktivite yapmadan ve<br />

zorlu bir tırmanıştan sonra olmak üzere mutlak<br />

yükseklikleri yaklaşık 1600m ve 2700m olan, bu<br />

irtifalarda yapılan psikometrik testler aracılığıyla,<br />

gönüllülerin mental performans profillerinde bir<br />

değişim olup olmadığı tespit edilmeye çalışılmıştır.<br />

Bu çalışmanın; uçucu personelin bedensel-ruhsal<br />

sağlık ve yetenekleri yanında fevkalade çevre<br />

faktörlerine karşı mental davranışlarının oluşum<br />

alanlarını belirtiyor olması bakımından önemli olduğu<br />

düşünülmüştür.<br />

II.MATERYAL ve METOD<br />

Çalışmaya <strong>Erciyes</strong> Dağı tırmanışı amacıyla çeşitli<br />

illerden gelen, fizik profil bulguları<br />

yaş;33.5±11.8yıl,boy;176.4±8.2cm, ağırlık;<br />

73.0±10.5kg. olan gönüllü 34 erkek dağcı alındı.<br />

Psikolojik profillerin değerlendirilmesinde<br />

Spielberger ve ark.(1970) tarafından geliştirilen, Öner<br />

Lecompte tarafından Türkçe’ye uyarlanan<br />

“Durumluluk ve süreklilik Kaygı Ölçekleri (sırasıyla<br />

DKÖ, SKÖ) ile L. R. Derogatis (1992) tarafından<br />

geliştirilen Şahin N. H ve Durak A.(1994) tarafından<br />

Türkçe’ye uyarlanan kısa semptom envanteri (KSE)<br />

kullanıldı[8]. Durumluluk ve süreklilik ölçeklerini her<br />

ikisi de 20’şer sorudan oluşan, dört cevap seçeneği<br />

içeren bir anket, kısa semptom envanteri (KSE) ise,<br />

dokuz alt ölçek, bir ek maddeler ölçeği , üç global<br />

indeks içeren toplam 53 sorudan meydana gelen anket<br />

formundaki test materyalleri kullanıldı. Bu testlerle<br />

birlikte kullanılan alt ölçekler ise; bedenselleştirme<br />

(somatizasyon), takıntı-saplantı (obsesif-kompulsif)<br />

bozukluğu (TSB), kişiler arası duyarlılık, depresyon,<br />

anksiyete, fobik anksiyete, düşmanlık(hostilite),<br />

sanrısal (paranoid) düşünceler, psikotizm ve global<br />

indekslerinden oluşmaktadır. Ek maddeler<br />

indeksi(EMİ) ile global indekslerden; rahatsızlık<br />

ciddiyeti indeksi (RCİ), belirti toplamı indeksi (BTİ)<br />

ve belirti rahatsızlık indeksleri (BRİ) de KSE içinde<br />

yer alırlar[9]. Test materyalleri gönüllü dağcılara önce<br />

1200m rakımdaki yerleşim merkezinde (Hacılar)<br />

uygulandı. İkinci bir testin yapılacağından haberleri<br />

olmayan gönüllülerden, 2800m yüksekliğe(<strong>Erciyes</strong><br />

Dağı) ulaştıktan sonra ve 12 saatlik istirahati takiben<br />

<strong>Erciyes</strong> Dağı zirvesinde aynı testleri<br />

cevaplandırmaları istendi. Gönüllü dağcılara<br />

uygulanan testler öncesi, aydınlatıcı gerekli ön bilgi<br />

verildi. Gönüllü dağcılar Hacılar beldesinde (1200m),<br />

kamp bölgesine ulaştıktan sonra (2800m) ve yaklaşık<br />

19 saat sonra da <strong>Erciyes</strong>’in zirvesinde testleri<br />

cevaplandırdı. Bu testler Haziran ayında ve saat 10.00-<br />

15.00 arasında (iki gün içinde) yapıldı.<br />

Testlerin cevap anahtarları esas alınarak, gönüllülerin<br />

sırasıyla numaralandırılan cevap seçeneklerine<br />

(0,1,2,3,4) göre elde edilen puanlar, olumlu ifadeler<br />

toplamından olumsuz ifadeler toplamı çıkarılıp, her<br />

bir ölçek için farklı taban puanlar eklenerek, kaygı<br />

düzeyleri ve KSE değerleri analitik olarak ifade<br />

edildi[9]. Ölçekten alınan toplam puanların<br />

yüksekliği, kişisel belirtilerin (semptomlar) sıklığını<br />

gösterdiği, şeklinde değerlendirildi [9].<br />

Veriler, istatistiksel olarak Wilcoxon t testi ile<br />

değerlendirildi.<br />

III.BULGULAR<br />

Hipobarik hipoksinin genel özelliklerine bağlı olarak,<br />

çalışmaya katılan gönüllü dağcıların 2800m’de<br />

süreklilik kaygı ölçeğinde azalma, durumluluk kaygı<br />

ölçeğinde artma tespit edilmesine rağmen, zirvede her<br />

iki ölçekte de anlamlı artışlar bulundu<br />

(p

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

Bu çalışmada sürekli yaşanılan irtifadan kısa süre<br />

içerisinde mutlak yükseklik aralığı 1500m-2500m<br />

arasında değişen irtifaya çıkıldığında insanların<br />

psikometrik test bulgularında bir takım değişikliklerin<br />

meydana geldiği tespit edilmiştir. Hipobarik hipoksik<br />

ortamda kazanılan her yükseklik zonuna karşılık<br />

meydana gelen kompansasyon mekanizmaları,<br />

psikomotor mekanizmaları da etkilemektedir.<br />

Deneysel olarak 5000 m irtifa şartları yaratılıp daha<br />

Tablo I. <strong>Erciyes</strong> dağı zirvesinde elde edilen durumluluk ve süreklilik anksiyete, kısa semptom envanteri<br />

bulgularının karşılaştırılması (mutlak yükseklik 1600m ve 2700m’dir).<br />

*Bulgular, Hacılar-Temel kamp(I.ölçüm-II.ölçüm) ve Temel kamp-Zirve(II.ölçüm-III.ölçüm) olarak karşılaştırıldı (t 1 , p 1 ) ve (t 2 ,p 2 ).<br />

Hacilar*<br />

(<strong>Yüksek</strong>lik<br />

Temel kamp*<br />

(<strong>Yüksek</strong>lik)<br />

<strong>Erciyes</strong>*<br />

(Zirve)<br />

PSİKOLOJİK TESTLER 1200 m) 2800 m ) (3910m)<br />

n=34<br />

n=34<br />

n=31<br />

(I.Ölçüm) (II.Ölçüm) (III.lçüm)<br />

X±SE 1 X±SE 2 X±SE 3<br />

Süreklilik Kaygı Ölçeği<br />

(SKÖ) 35.2 ± 1.1 34.5 ± 1.2 41.4 ± 1.1 1.06 2.02 >0.05 0.05

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

sonra ortamdaki oksijen konsantrasyonu olması<br />

gereken atmosferik oksijen konsantrasyonuna göre %<br />

6 arttırıldığında, hipobarik hiperoksik bu koşullarda<br />

yapılan nörofizyolojik testlerin değerlendirilmesi<br />

sonucunda önemli oranda farklılık gösteren pozitif<br />

gelişmeler kaydedilmiştir 3 . İnsanların bulunduğu<br />

irtifanın yapısal özelliklerine göre görme keskinliği,<br />

dikkat süresi, kısa süreli hafıza, aritmetik yeteneği,<br />

karar verme yeteneği gibi mental performansın<br />

belirlenmesinde çok önemli bir yeri olan bu<br />

parametreler deniz seviyesindeki değerlerine göre<br />

farklı oranlarda mutlaka bir azalma gösterdiği bizi,m<br />

bulgularımız işle de örtüşmektedir (4,5,7,11).<br />

Kullanılan testlerden durumluluk ve süreklilik kaygı<br />

ölçeklerinin kamp yeri bulugularında belirgin değişim<br />

olmamasına rağmen, bu ölçekler zirvede anlamlı bir<br />

şekilde artmıştır. Ulaşılan<br />

irtifanın (II.ölçüm) anksiyetede bariz değişim<br />

yaratacak düzeyde olmayışına veya henüz tırmanış<br />

öncesi anksiyetenin yaşanmadığı erken dönem<br />

değerlendirmesi yapılmasına bağlı olabilir şeklinde<br />

düşünmekteyiz. Zaten tırmanış hızı, belirtilerin ortaya<br />

çıkış hızını belirleyen önemli faktörlerden<br />

sayılmaktadır. Tırmanış öncesi ve tırmanış sırasında<br />

ortaya çıkan fiziksel engeller ve grup elemanlarının<br />

tutum-davranışları ile çevresel faktörler anksiyete<br />

düzeyinde belirleyici olmaktadır5,7,10).<br />

Kısa semptom envanterinde alt ölçeklerden;<br />

Anksiyete, fobik anksiyete, obsesif kompulsif<br />

bozukluk, düşmanlık ölçeklerinde kamp yeri test<br />

sonuçlarında azalma görülmesi, farklı yeni bir mekana<br />

intibak aşamasında ve aktif tırmanış hazırlıklarının<br />

başlamadığı bir dönemde değerlendirme yapılmış<br />

olması ile açıklanabilir. Ancak, KSE ölçek skorları<br />

zirve değerlerinin anlamlı oranda artması hipobarik<br />

hipoksik şartlara vücudun komple cevabı (fizyolojik,<br />

psikolojik) olarak değerlendirilmiştir. Bu dönemde<br />

sadece bedenselleştirme (somatizasyon) alt ölçeği<br />

skorunda belirgin artış tespit edilmiştir. Ayrıca<br />

somatizasyon skorunun kamp alanında (2700 m) daha<br />

yüksek çıkmasının nedeni olarak, anksiyetenin vücut<br />

dili ile ifade edilmesinden kaynaklandığını<br />

düşünüyoruz.. Diğer taraftan araştırmaya alınan<br />

grubun bu sporu tamamen amatör ruhla yapıyor<br />

olmaları ve herhangi bir yarışma amacının<br />

güdülmüyor olması, kişilerin yapısal olarak<br />

anksiyeteye neden olabilecek emosyonlara maruz<br />

kalmalarını önleyebilecektir. Hipobarik hipoksik<br />

şartlar ağırlaştıkça kişilik unsurlarını etkileyen test<br />

puanları da artış göstermektedir.Global indekslerden;<br />

belirti toplamı ve semptom rahatsızlık ciddiyeti<br />

indeksleri ve rahatsızlık ciddiyeti indeksi skorları<br />

zirve bulgularının anlamlı bir şekilde artması, KSE<br />

skorlarının değişimlerine paralel olarak meydana<br />

gelmiştir. Hipobarik hipoksinin kendine özel zor<br />

şartlarıyla mücadele, fiziksel aktivite yüklenmeleri,<br />

zirveye ulaşmış olmanın verdiği başarı duygusunun<br />

bu skorları etkilediğini düşünüyoruz.<br />

V. SONUÇ<br />

3910m ‘lik <strong>Erciyes</strong> zirve tırmanışı, öncelikle<br />

hipobarik hipoksik faktörler olmak üzere, çevre<br />

koşulları , fiziksel aktivite ve yaşamsal stressörler<br />

gibi bireyleri doğrudan etkileyen temel faktörlerin,<br />

psikometrik test skorlarını önemli ölçüde etkilediği<br />

görülmüştür. Havacılığın tüm alanlarında, sirkadiyen<br />

ritim, fizik ve duysal stressörler, yorgunluk, uçuş<br />

korkusu, ölüm korkusu, vb diğer tüm faktörlere<br />

hipobarik hipoksik koşulların etken faktörlerinin de<br />

katılması, özellikle uçucu personelin kritik kapsamlı<br />

görevleri başarmada aşılması gereken zorluklardır.<br />

Hipobarik hipoksik koşulların vital fonksiyonlar<br />

üzerinde önemli etkilere yol açması, uçucu personelin<br />

kalıtsal ya da etkili stressörlere bağlı olarak<br />

faydalanılabilir şuur zamanı ve mental performansın<br />

da etkilendiği, bu nedenle diğer kontrol sistemleri<br />

yanında ilgili testlerin belirli aralarla uygulanmasının<br />

çok yararlı olacağı kanaatindeyiz.<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] C.S. Houston, From the mountains to the labs.<br />

Int. J. Sports. Med. 13:56-59. 1992.<br />

[2] D.H. Mark, T. James William FM at all. High<br />

altitude Medicine. Am Fam Physician. 15:1924-<br />

33, 1998.<br />

[3] B.G. Andre, K.M. Michele, J.T. Michael, J. B.<br />

West, Six percent oxygen enrichment of room air<br />

at simulated 5000 m altitude improves<br />

neuropsycological function. High Alt Med and<br />

Biol. 1:51-61, 2000.<br />

[4] B. Çoksevim, Hipobarik Hipokside İnsan<br />

Fizyolojisi, E.Ü.Tıp Fak. Yayın No:68,<br />

Kayseri,.s:42-52, 2001.<br />

[5] P.J. Napier, Medical and physiological<br />

considerations for a high altitude MMA site. J. B.<br />

West School of medicine MMA site report. 1996.<br />

[6] S. Sofuoğlu <strong>Yüksek</strong> irtifada davranış<br />

bozuklukları. <strong>Erciyes</strong> Tıp Dergisi. Ek-1 93-98,<br />

1992.<br />

[7] B. D. Townes, T. F. Hornbein, B. Schoene, H. F.<br />

Sarnquist, I. Grant, Human cerebral function at<br />

extreme altitude. In West J. B. Lahiri S(eds):<br />

High Altitude and Man. American Physiological<br />

Society. Maryland. 31-36, 1984.<br />

[8] P.H. Hackett, D. Rennie, The incidence,<br />

importance, prophylaxis of acute mountain<br />

sickness. The Lancet. 1149-1155, 1976.<br />

[9] I. Savaşır, N. H. Şahin, Bilişsel–davranışçı<br />

terapilarde değerlendirme: Sık kullanılan testler.<br />

Türk psikologlar derneği yayınları No: 9 115-122,<br />

1997.<br />

[10] Ö. Köknel, Zorlanan İnsan. Altın kitaplar<br />

Ankara; 146-151, 1987.<br />

[11] P.J.G. Forster, Health and High Altitude; A<br />

study at the Mauna Kea observatories, PASP,<br />

96(478-487),1984.<br />

369

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

HAVACILIKTA TAHRİBATSIZ MUAYENE VE<br />

HAVA KUVVETLERİNDE TAHRİBATSIZ MUAYENE<br />

PERSONELİNİN VASIFLANDIRILMASI VE BELGELENDİRİLMESİ<br />

Mehmet BOZKIRLI<br />

e-posta: mbozkirli@hsotem.edu.tr / bozkirli42@yahoo.com<br />

Hv.Snf.Ok.ve Tek.Eğt.Mrk.Uçk.Bkm.Ok.K.lığı Tahribatsız Muayene Öğrt. 35410 Gaziemir<br />

ÖZET<br />

Tahribatsız Muayene sahasında görev yapan personel<br />

üzerinde oluşturulan kontrol ve denetim mekanizması<br />

ile, havacılık alanında uçuş ve yer emniyeti açısından<br />

büyük önem taşıyan Tahribatsız Muayene<br />

metotlarının tam ve sağlıklı bir şekilde<br />

uygulanabilmesi ve elde edilen verilerin<br />

değerlendirilmesi esnasında insan faktörü açısından<br />

oluşabilecek problemlerin en az indirilmesi<br />

amaçlanmıştır. Bu bildiride; Hv.K.K.lığında<br />

uygulanan temel Tahribatsız Muayene metotları ve<br />

bu metotları uygulayan personele uygulanan<br />

vasıflandırma ve sertifikalandırma faaliyetleri<br />

sunulmuştur.<br />

I.GİRİŞ<br />

Günümüzde kullanılan hava araçları ve teçhizatlarının<br />

ileri teknoloji ürünü olması ve yüksek maliyetleri, bu<br />

teçhizatların idame ve işletilmesinde maksimum<br />

güvenilirliği sağlayacak test yöntemlerinin<br />

kullanılmasını zorunlu kılmaktadır. Kalite Güvence<br />

kapsamında, Tahribatsız Muayene (Non Destructive<br />

Testing-NDT) metotları bu zorunluluğun tamamına<br />

yakınını karşılamaktadır.<br />

Genel anlamı ile Tahribatsız Muayene; Hava, uzay ve<br />

yer destek araç ve gereçlerinin üretim aşamasında ve<br />

servis esnasında bünyelerinde meydana gelebilecek<br />

her türlü hata, kusur ve süreksizliklerin sistemi<br />

servisten almadan önceden tesbit etmek, dolayısıyla<br />

olası kaza kırımı önlemek ve uçuş ve yer emniyetini<br />

maksimum düzeyde tutma faaliyetidir.<br />

Kalite güvence kavramının gerektirdiği temel<br />

Tahribatsız Muayene verilerini temin etmek ve bu<br />

çerçevede ilgili personelinin; Son işlemden geçirilmiş<br />

ürünün kalitesini kontrol etmek amacıyla uygun test<br />

tekniğinin kullanılmasını sağlayabilecek, sonuçları<br />

yorumlayıp değerlendirerek sağlıklı bir karar<br />

verebilecek, yeniden test yapılmasını ya da<br />

yorumlama ve değerlendirme konusunda daha<br />

deneyimli birinin yardımına başvurulmasını<br />

gerektiren şüpheli test sonuçları arz eden alanları<br />

keşfedebilecek kapasiteye çıkarmak Tahribatsız<br />

Muayenenin temel hedefidir.<br />

Türk Hava Kuvvetleri envanterinde bulunan hava ve<br />

yer destek araçlarına uygulanan Temel Tahribatsız<br />

Muayene metotları şöyle sıralanabilir;<br />

• Sıvı Penetrant (Liquid Penetrant),<br />

• Manyetik Parçacık (Magnetic Particle),<br />

• Eddy Akım (Elektromanyetik) (Eddy Current) ,<br />

• Ultrasonik (Ultrasonic),<br />

• Radyografi kontrol (Radiography).<br />

Bu metotların yanında özel kullanım alanı olan ilave<br />

Tahribatsız Muayene yöntemleri ise;<br />

• Termal ve Kızılötesi Kontrol (Thermal and<br />

Infrared Testing),<br />

• Nötron radyografisi (Neutron Radiography),<br />

• Mikro Dalga Kontrol (Microwave Testing),<br />

• Akustik Emisyon (Acoustic Emission),<br />

• Kaçak Testi (Leak Testing),<br />

• Optik Kontrol (Optical Testing),<br />

• Göz Kontrolü (Visual Testing) ‘dür.<br />

Bu aşamada hava araçlarına uygulanan temel<br />

Tahribatsız Muayene metotlarını kısaca açıklamak<br />

yerinde olacaktır.<br />

II. METOTLAR<br />

Sıvı Penetrant Kontrol; Penetrant sıvı bir materyal<br />

olup, test parçaları üzerindeki yüzeye açılmış<br />

süreksizliklere kapiler hareketle girinim yaparak<br />

yerleşir. Belirli bir süre sonra, test parçası yüzeyindeki<br />

fazla penetrant temizlenerek, developer uygulaması<br />

için uygun ortam hazırlanır. Developer'in<br />

uygulanmasıyla birlikte, süreksizlikler içine yerleşmiş<br />

olan penetrant yüzeye çekilerek süreksizliklerin yeri<br />

saptanır.<br />

En eski Tahribatsız Muayene yöntemlerinden olan bu<br />

kontrol, gözenekli yapıya sahip olmayan materyallerde<br />

kullanılabilir. Penetrant test parçalarının kritik<br />

370

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

bölgelerinde şüphelenilen alanlara veya test<br />

parçalarının tüm yüzeyine tatbik edilerek<br />

süreksizliklerin içine nüfuz etmesine olanak sağlanır.<br />

Penetrant kontrol yöntemi, her türlü yüzeye açılmış<br />

çatlakların araştırılmasında, haddeleme hatalarının<br />

belirlenmesinde, birleştirilmiş materyallerin açıkta<br />

bırakılmış kenar hatlarını, boru ve tanklardaki kaynak<br />

çatlaklarını saptamada kullanılabilir. Penetrant kontrol<br />

yöntemi tüm homojen materyallere uygulanabilir. Bu<br />

test, geçmişten bu yana demirli ve demirsiz metaller,<br />

seramikler, toz metal ürünler, cam, plastik ve diğer<br />

sentetik maddelerde başarıyla uygulanmaktadır[1].<br />

Manyetik Parçacık Kontrol: Manyetik parçacık<br />

yöntemi, manyetik özelliği olan bir parçanın<br />

mıknatıslanarak üzerine tatbik edilen küçük manyetik<br />

parçacıkların test parçası üzerinde olması muhtemel<br />

süreksizlikler tarafından tutularak belirti oluşturması<br />

esasına dayanır. Bu yöntem mıknatıslanma özelliğine<br />

sahip parçalarda yüzeye yakın ve yüzeye açık<br />

hataları belirleme kapasitesine sahip olduğundan en<br />

etkili metotlardan birisidir. Bununla beraber yalnızca<br />

mıknatıslanma özelliğine sahip parçalara<br />

uygulanabilmesi ve yüzey altı nüfuziyetinin sınırlı<br />

olmasından dolayı kısıtlı uygulama alanına sahiptir.<br />

Manyetik parçacık kontrolunda, materyallerde<br />

bulunan boşluklar (voids), çatlaklar (cracks),<br />

yırtılmalar (tears), kaynak dikişlerindeki nüfuziyet<br />

eksikliği (lack of fusion), gözenek (porosity) ve<br />

metalik olmayan kalıntılar (non metalic inclusions)<br />

kolaylıkla açığa çıkartabilir [2].<br />

Eddy Akım Kontrol: Bir manyetik alan bir iletkeni<br />

kestiği zaman akımın dolaşabileceği kapalı bir yol<br />

oluşturabildiği takdirde iletkende bir elektrik akım<br />

akışı olacaktır. Test bobininden akan alternatif akım,<br />

bobinde alternatif bir manyetik alan oluşturmaktadır.<br />

Dolayısıyla test bobini, elektrik akımını iletebilen<br />

materyal yakınına veya üzerine getirildiği zaman,<br />

materyale geçen veya kesen manyetik alan,<br />

materyalde devreden eddy akımları indüklemesine<br />

neden olacaktır. Materyaldeki eddy akım akışı,<br />

düzensiz değişen bir manyetik alan oluşmasına yol<br />

açar. Bu manyetik alan, her zaman bobinin manyetik<br />

alanına zıt yöndedir. Eddy akım kontrolunun<br />

kullanımı iletkenliğin ölçümü, verilerin anında<br />

değerlendirilmesi, hızlı bir şekilde kontrol olanağı,<br />

küçük süreksizliklerin saptanması, kesintisiz kontrol<br />

olanağı gibi bir çok avantaj içerir[3].<br />

Ultrasonik Kontrol: Ultrasonik kavramı, insan<br />

kulağının işitebileceğinden daha yüksek seviyede<br />

frekanslara sahip olan ses dalgalarını açıklamakta<br />

kullanılan genel bir terimdir. İşitme kapasitesi normal<br />

seviyede olan insanlar, saniyede 16.000 Hz. (16 kHz)<br />

ile 20.000 Hz. (20 kHz) arasında değişen frekansları<br />

işitebilmektedir. Bilindiği gibi, ultrasonik kontrol<br />

yöntemi; bir malzemeyi yapısal olarak herhangi bir<br />

zarar vermeden ultrasonik titreşimler kullanarak<br />

incelemek ya da test etmektir. Gerçekte ultrasonik<br />

kontrol işlemi, bir malzemenin kalınlığının ölçülmesi<br />

ya da boşluk veya çatlak gibi benzeri muhtemel<br />

süreksizliklerin bulunup bulunmadığını öğrenmek için<br />

malzemenin iç yapısının incelenmesi amacıyla<br />

kullanılmaktadır. test frekansları, saniyede 100.000 Hz<br />

(100 Khz) ile 25.000.000 Hz (Mhz) arasında değişir.<br />

Ultrasonik kontrol, diğer kontrol yöntemleriyle<br />

karşılaştırıldığında bazı avantajlara sahiptir. Bunlar;<br />

Nüfuziyet yeteneğinin çok yüksek olması nedeniyle<br />

kalın yapılı parçalardaki kusurların saptanmasında<br />

elverişli olması, yüksek hassasiyeti ve duyarlılığı, çok<br />

küçük kusurların saptanmasına olanak sağlaması,<br />

bünyesel kusurların yeri, büyüklüğü, şekli ve yapısı<br />

hakkında karar vermede diğer metotlara göre daha<br />

büyük doğruluğa sahip olması, kontrol için sadece bir<br />

yüzeye ihtiyaç duyması şeklinde sıralanabilir [4].<br />

Radyografi Kontrol : Enerjileri dalga boylarına ters<br />

orantılı elektromanyetik dalgalar olan, elektrik yükü ve<br />

kütleleri olmayan, boşlukta her doğrultuda ve doğrusal<br />

hatlarda, ışık hızında hareket eden X ve gama<br />

ışınlarının, ışığı geçirmeyen katı maddelerin içine<br />

nüfuz etme yeteneği vardır. Maddenin içinden<br />

geçerken bu ışınlar kısmen absorbe edilirler. Herhangi<br />

bir noktadaki emilim miktarı maddenin bu noktadaki<br />

kalınlığına ve yoğunluğuna bağlıdır. Bu yüzden<br />

maddeden çıkan ışınların yoğunluğu ve şiddetleri<br />

değişkendir. Bu değişkenlik, bir film üzerine<br />

kaydedilerek maddenin iç yapısı hakkında bilgi<br />

edinilmesini sağlar.<br />

Radyografi kontrol, radyasyon enerjisinin nüfuziyet ve<br />

farklı emilme özelliklerini kullanarak, maddenin dahili<br />

süreksizliklerinin incelenmesi esasına dayanan bir<br />

metottur. Teste tabi tutulan parça, radyasyonu kısmen<br />

absorbe eder. Absorbsiyon oranı; test parçasının<br />

yoğunluk, kalınlık ve parçada bulunması muhtemel<br />

bir süreksizliğe bağlıdır. Parçada bulunan<br />

süreksizliklerden daha kolay ve dolayısıyla daha fazla<br />

geçen radyasyon filmi daha çok etkileyeceğinden, film<br />

banyo edildiği zaman süreksizlikler diğer kısımlara<br />

nazaran daha koyu renkte görünür. Aynı zamanda ince<br />

kısımlarda kalın kısımlara nazaran daha koyu renkli<br />

olur [5].<br />

Görüldüğü gibi Tahribatsız Muayene farklı özelliklere<br />

ve hazırbulunuşluklara sahip yöntemler bütünüdür.<br />

III.VASIFLANDIRILMA VE BELGELENDİRME<br />

Bu bağlamda, Tahribatsız Muayeneden sorumlu olan<br />

personelin, test sistemi, malzemeler, test edilen hava<br />

araçları ve test yöntemleri ile benzeri teknik faktörler<br />

hakkında geniş kapsamlı bilgi ve beceri ile donatılması<br />

zorunludur. Tahribatsız Muayeneden maksimum<br />

ölçüde faydalanabilmek için testleri yürüten<br />

371

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

personelin bilgi ve beceri standardının sağlanması<br />

gerekir.<br />

Bu zorunluluk doğrultusunda 1980’ li yıllardan beri<br />

envanterinde bulunan uçaklara ve yer destek<br />

teçhizatlarına Tahribatsız Muayene yöntemlerini<br />

uygulayan Türk Hava Kuvvetleri 1995 yılında<br />

Hv.Snf.Ok. ve Tek.Eğt.Mrk.Uçk.Bkm.Ok.K.lığında<br />

başlattığı proje ile Tahribatsız Muayene personelinin<br />

vasıflandırılması ve belgelendirilmesi faaliyetlerine<br />

start vermiş ve NAS 410 (National Aerospace<br />

Standart), ASNT SNT-TC-1A (American Society for<br />

Nondestructive Testing, Recomended Practice) , ISO<br />

9712 (International Organization For<br />

Standardization), AFR 66-38, AFR 66-39 (Air Force<br />

Regulation), gibi uluslarası Tahribatsız Muayene<br />

personeli vasıflandırma ve belgelendirme standartları<br />

baz alınarak hazırlanan HKY 23-48 (Tahribatsız<br />

Muayene faaliyetleri yönergesi) yürürlüğe girmiş ve<br />

Laboratuar, teçhizat, öğretmenlerin seviye III olarak<br />

belgelendirilmesi, eğitim dokümanları, eğitim<br />

standartları ve eğitim yardımcıları hazırlanarak alt<br />

yapı oluşturulmuş ve 1998 yılında Tahribatsız<br />

Muayene personelinin vasıflandırılması ve<br />

belgelendirilmesi fiilen başlamıştır. 2001 yılında<br />

revize edilerek HKY 23-48 (A) olan yönergeye göre;<br />

Tahribatsız Muayene ihtisaslı Astsubay personelin<br />

seviye I ve seviye II belgelendirme faaliyetleri<br />

kapsamında yaygın Tahribatsız Muayene<br />

metotlarının tümünden (PT,MT,ET,UT,RT) Hava<br />

İkmal Bakım Merkez K.lıklarında görev yapan<br />

personel ise görev aldıkları metotlarda seviye I veya<br />

Seviye II olarak vasıflandırılmaları ve<br />

belgelendirmeleri zorunludur. Bu faaliyetler<br />

kapsamında vasıflandırma seviyelerini şöyle<br />

sıralayabiliriz;<br />

Tahribatsız Muayene konusunda Temel Eğitim<br />

Programına katılan ve herhangi bir seviyede henüz<br />

belge almayan personel eğitilen olarak kabul edilir.<br />

Eğitilenler görevbaşı tecrübelerini seviye II ya da<br />

seviye III personelin direkt nezareti altında elde<br />

ederler. Eğitilenler kendi başlarına test, karar verme<br />

ya da herhangi bir Tahribatsız Muayene metotunu<br />

uygulayamazlar.<br />

Seviye I olarak belgelendirilmiş bir personel, seviye II<br />

ve seviye III belgeli personelin nezaretinde yazılı<br />

talimatlara göre Tahribatsız Muayene işlemlerini<br />

yapacak şekilde vasıflandırılır. Seviye I belgesine<br />

sahip olan personel, şu işlemleri yapmaya yetkilidir;<br />

Teçhizatı kurar ve ayarlar, muayeneleri yapar, yazılı<br />

kriterlere göre sonuçları kaydeder ve sınıflandırır.<br />

Seviye I belgeli personel, kullanılacak muayene<br />

metotunun veya tekniğinin seçiminden veya muayene<br />

sonuçlarının yorum ve değerlendirilmesinden sorumlu<br />

olamaz. Ancak seviye III’ün yazılı onayı ile belirli<br />

ürün veya ürün formundaki malzeme için kabul/red<br />

etme şeklinde yorumlama yapabilir.<br />

Seviye II olarak belgelendirilmiş olan personel, tesis<br />

edilen veya kabul edilen prosedürlere göre Tahribatsız<br />

Muayene işlemlerini yapmaya ve yönetmeye<br />

yetkilidir. Seviye II belgesine sahip olan personel<br />

seviye I personelin yapacağı işlere ilaveten şu işleri de<br />

yapar.; Kullanılacak metotun tekniğini seçer,<br />

vasıflandırıldığı muayene metotunun uygulanmasıyla<br />

ilgili sınırlamaları tanımlar. Teçhizatı kurar, ayarlar ve<br />

kalibre eder, muayeneleri yapar ve nezaret eder,<br />

muayene sonuçlarını, teknik neşriyatlara göre<br />

yorumlar ve değerlendirir, uygulamalarda sorumluluk<br />

alabilir ve rehberlik yapabilir, sonuçları düzenler ve<br />

rapor haline getirir [8].<br />

IV. VASIFLANDIRMA VE BELGELENDİRME<br />

İÇİN EĞİTİM VE GÖREV BAŞI TECRÜBE<br />

GEREKSİNİMLERİ<br />

Tahribatsız Muayene metotları konusunda<br />

vasıflandırılacak olan personel belgelendirilecekleri<br />

Tahribatsız Muayene metotlarını tam olarak<br />

kavrayabilmesi için yeterli eğitim ve görevbaşı<br />

tecrübesine sahip olması gerekir. İlk defa<br />

vasıflandırılacak olan personel, istenilen vasıflandırma<br />

seviyesine ilişkin Tahribatsız Muayene test metodunun<br />

usul ve prensipleri konusunda tam bilgi sahibi<br />

olmasını sağlayacak İhtisas Temel Eğitim Programını<br />

(720 d/s) tamamlamalıdır. Temel Eğitimi başarı ile<br />

tamamlayan personel vasıflandırılacağı ve<br />

belgelendirileceği metot ve seviyede eğitime tabi<br />

tutulur.<br />

Aday personelin vasıflandırma sınavlarına girmeye<br />

hak kazanabilmesi için belgelendirmenin yapılacağı<br />

metot ve seviyede Hv.K.K.lığı tarafından onaylanan<br />

İhtisas Eğitim Standardı ve Kurs Eğitim Standardı ile<br />

uyumlu olan Temel Eğitim, Seviye I ve II eğitimlerine<br />

ait kursu tamamladığını ve Tahribatsız Muayene<br />

görevbaşı tecrübesi ile ilgili asgari talepleri yerine<br />

getirdiğini belgelemelidir. Temel eğitim sonrası<br />

uygulanacak vasıflandırma eğitimlerinde esas alınacak<br />

asgari ders saatleri Tablo 1 de gösterilmiştir.<br />

Tablo 1. TM eğitimleri asgari ders saatleri<br />

TM<br />

METOTLARI SEVİYE I SEVİYE II<br />

Sıvı Penetrant 16 16<br />

Manyetik Parçacık 24 24<br />

Eddy Akım 40 40<br />

Ultrasonik 40 40<br />

Radyografi 40 40<br />

Tahribatsız Muayene metot veya metotlarında; Seviye<br />

I ve II olarak belgelendirilecek aday personel<br />

372

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

belgelendirmenin yapılacağı metot ve seviye için<br />

yeterli görevbaşı tecrübesine sahip olması zorunludur.<br />

Seviye I ve II için asgari görevbaşı tecrübe süresi<br />

Tablo 2’de gösterilmiştir.<br />

Tablo 2. Asgari görevbaşı tecrübe süreleri<br />

TM<br />

METOTLARI<br />

SEVİYE I<br />

(Saat)<br />

SEVİYE II<br />

(Saat)<br />

Sıvı Penetrant 130 270<br />

Manyetik Parçacık 130 400<br />

Eddy Akım 130 1200<br />

Ultrasonik 400 1200<br />

Radyografi 400 1200<br />

V. VASIFLANDIRMA SINAVLARI,<br />

SERTİFİKASYONUN İPTALİ VE<br />

TEKRAR SERTİFİKASYON<br />

Aday personelin fiziksel ve teknik vasıflandırmasını<br />

onaylayacak sınavlar; fiziksel yeterlilik (görme<br />

kabiliyeti), genel, özel ve uygulamalı sınavdan<br />

oluşur. Bu sınavlardan alınan notların ağırlıklı<br />

ortalaması % 80’den aşağı olmamalıdır. [7].<br />

Bu sınavlar sonucu başarılı olan personele ilgili<br />

metottan Tahribatsız Muayene sertifikası ve yetki<br />

kartı verilir.<br />

Sertifikanın süresi dolabilir, geçici olarak iptal<br />

edilebilir veya tamamıyla yürürlükten kaldırılabilir.<br />

Yeniden belge alabilmek için herhangi bir başvuru<br />

yapmadan, belgenin geçerlilik süresi dolarsa belge<br />

otomatikman geçerliliğini yitirir. Fiziksel yeterlilik<br />

süresi geçtiği zaman veya personel asgari takip eden<br />

12 ay boyunca belgelendirildiği yöntemi uygulamazsa<br />

veya şahsın performansı herhangi bir nedenle yetersiz<br />

bulunursa belgesi geçici olarak iptal edilir. Şahıs<br />

asgari takip eden 24 ay süresince belgelendirildiği<br />

yöntemi uygulayamazsa, personelin çalışma usulü<br />

yetersiz veya genel yasalara aykırı bulunursa belgesi<br />

tamamıyla yürürlükten kaldırılır.<br />

Geçici olarak belgenin iptaline neden olan faktör<br />

düzeltilmiş ve yapılan bu düzeltme birlik veya kurum<br />

amirleri tarafından doğrulanmışsa geçici olarak iptal<br />

edilen belgeler personele iade edilir. Süresi sona<br />

ermiş veya tamamıyla iptal edilmiş olan belgelerin<br />

personele iade edilmesi mümkün değildir. Bu tür<br />

durumlarda personel yeniden belge almak için tüm<br />

gerekleri yerine getirmek durumundadır.<br />

Seviye I ve II personel, 3 yılda bir yeniden<br />

belgelendirilir. Yeniden belgelendirme işleminden<br />

önce ilk belgelendirme için gerekli olan sınavlara<br />

eşdeğer sınavlar yapılır<br />

Herhangi bir vasıflandırma ve belgelendirme sınavında<br />

başarısız olan aday personel, yeniden vasıflandırma<br />

ve belgelendirme sınavına tabi tutulmadan önce asgari<br />

30 gün bekler. İkinci kez yapılan vasıflandırma ve<br />

belgelendirme sınavında ilk sınavda kullanılan sorular<br />

ve test parçaları kullanılmaz. Bu sınav tekrarında da<br />

başarısız olan personel eğitime tertip edilir. Tertip<br />

edildiği bu eğitim sonrası yapılan vasıflandırma ve<br />

belgelendirme sınavında da başarısız olan personelin<br />

sınıf veya branşları değiştirilir [6].<br />

Başlangıcından bu güne kadar Hava Kuvvetlerinde<br />

uygulanan Tahribatsız Muayene personeli<br />

vasıflandırma ve belgelendirme faaliyetlerine Türk<br />

Silahlı Kuvvetlerinin diğer birimleri ile Türk Hava<br />

Kurumu ve Emniyet Genel Müdürlüğü gibi kamu<br />

kurumları da katılmış olup toplam 228 personelden<br />

223’ü seviye I veya Seviye II olarak vasıflandırılmış<br />

ve belgelendirilmiş 5 personel ise bilgi ve becerisinin<br />

yetersiz bulunması nedeniyle görev sahasında<br />

çalışması uygun görülmemiştir.<br />

VI. VASIFLANDIRMA VE<br />

BELGELENDİRMENİN FAYDALARI<br />

Tahribatsız Muayene personelinin vasıflandırma ve<br />

belgelendirilmesi sisteme; İhtisas personelinin bilgi ve<br />

becerisini taze ve güncel tutarak personelin hazır<br />

bulunuşluğunun sağlanması, uygulamada görülen<br />

yetersizlik ve aksaklıkların tespit edilerek düzeltici<br />

işlemlerin yapılmasının gerçekleştirilmesi, Tahribatsız<br />

muayene sahasında görev yapan personelin bilgi ve<br />

beceri standardının sağlanması, personelin fiziki<br />

yeterliliğinin kontrol altında tutulması, toplam kaliteyi<br />

artırıp riski en az seviyeye indirerek uçuş emniyetine<br />

önemli katkı sağlaması, Hv.K.K.lığı envanterine giren<br />

yeni teçhizatların kullanım, kalibre ve bakım<br />

etkinliklerinin artırılması ve konusunda faaliyette<br />

bulunan teknoloji merkezleri ve üniversitelerle işbirliği<br />

yapılarak akademik bilgi ve becerinin artırılması gibi<br />

önemli faydalar sağlamıştır.<br />

VII. SONUÇ<br />

Tahribatsız muayene metotlarının uygulanmasında<br />

doğru ve kesin teşhisin uçuş emniyeti ile direkt ilgisi<br />

olduğundan, bilgi ve beceri seviyeleri düşük<br />

personelin bu sahada çalıştırılması olumsuz sonuçlar<br />

doğurabilecektir. Günümüzün modern harp silah ve<br />

araçlarına Tahribatsız Muayene metotlarının etkin ve<br />

verimli olarak uygulanması ile uçak ve motor<br />

olaylarına sebebiyet verebilecek olumsuz bulguların<br />

önceden tesbiti mümkün olabilmektedir. belirtilen<br />

olumsuz bulguların tesbiti ancak ihtisasında bilgi ve<br />

beceri seviyesi üst düzeyde olan personel tarafından<br />

yapılabilecektir. Sertifikasyonun mantığı da, ihtisas<br />

personelinin bilgi ve becerisini taze ve güncel tutmak,<br />

yetersiz olan personelin durumunu ortaya çıkarmak ve<br />

gerekirse sistemden ayırmaktır. aksi halde belirli bir<br />

standardın altına düşmeme amacı gerçekleşmeyecektir.<br />

373

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

KAYNAKLAR<br />

[1] Sıvı Penetrant Kontrol seviye II, ders <strong>kitabı</strong>,<br />

Uçk.Bkm.Ok.Klığı No: 338 2000 Gaziemir<br />

[2] Manyetik Parçacık Kontrol seviye II, ders <strong>kitabı</strong>,<br />

Uçk.Bkm.Ok.Klığı No: 339 2000 Gaziemir<br />

[3] Eddy Current Kontrol seviye II, ders <strong>kitabı</strong>,<br />

Uçk.Bkm.Ok.Klığı No: 340 2000 Gaziemir<br />

[4] Ultrasonik Kontrol seviye II, ders <strong>kitabı</strong>,<br />

Uçk.Bkm.Ok.Klığı No: 341 2000 Gaziemir<br />

[5] Radyografi Kontrol seviye II, ders <strong>kitabı</strong>,<br />

Uçk.Bkm.Ok.Klığı No: 342 2000 Gaziemir<br />

[6] HKY 23-48 (A) Tahribatsız Muayene<br />

Faaliyetleri Yönergesi, Hv.K.K.lığı, Revizyon 1,<br />

2001 Ankara<br />

[7] ISO 9712 International Organization For<br />

Standardization, Non-destructive testingqualification<br />

and certification of personel, First<br />

edition, 1992-05-15.<br />

[8] NAS 410, National Aerospace Standart,<br />

Certification &Qualification of Nondestructive<br />

Test Personel, Revision 2 Chg.02.00.03<br />

374

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

YAZAR LİSTESİ<br />

AK M. Ali, 29, 62, 72<br />

AKANSU Y. Erkan, 119, 131<br />

AKDOĞAN Ayşegül, 295<br />

AKMANDOR İ. Sinan, 1, 44<br />

AKSU Özgür, 185<br />

AKYOL Yasin, 234<br />

ALÇI Mustafa, 171, 189, 192<br />

ALEMDAROĞLU Nafiz, 136, 141<br />

ALP Hüseyin, 254<br />

ARIKOĞLU Aytaç, 250<br />

ARTIŞ Seda, 366<br />

ASLANTAŞ Veysel, 156<br />

ATALAYER Senem, 19, 67<br />

ATALIK Özlem, 283, 333<br />

ATİK Hediye, 92, 113<br />

AVCIOĞLU Ali, 180<br />

AYDEMİR Hidayet, 300<br />

AYDEMİR M. Emre, 176<br />

BAŞOĞLU Osman, 62, 113<br />

BATTAL Ünal, 333, 351<br />

BAYDİLLİ İsa, 180<br />

BERBEROĞLU M. İlter, 166<br />

BOZDOĞAN A. Musa, 229<br />

BOZKIRLI Mehmet, 370<br />

BÜYÜKATAK Kenan, 176<br />

BÜYÜKSARI Oral, 15<br />

ÇAKIR Tanju, 258<br />

ÇALIŞKAN Tarkan, 245<br />

ÇETİNER Okşan, 97<br />

ÇİVİCİOĞLU Pınar, 171, 189, 192<br />

ÇOKSEVİM Bekir, 366<br />

DEMİR H. Özgür, 141<br />

DEMİRTAŞ Haluk, 54<br />

DOĞAN V. Ziya, 214<br />

DURMUŞ Gökhan, 78<br />

DÜZTEPELİLER Ziya, 273<br />

EKER Bülent, 295<br />

ERDEM Birşen, 29<br />

ERHAN Haluk, 136<br />

ERLER Mehmet, 54, 185<br />

FERİT Mahmut, 234<br />

GÖNÇ L. Oktay, 62<br />

GÖSE Ersin, 176<br />

GÜN Devrim, 340<br />

GÜNDOĞDU Abdurrahman, 9<br />

GÜNEŞ Sibel, 108<br />

GÜNEY Kerim, 160, 204<br />

HACIOĞLU Abdurrahman, 39<br />

HACIYEV Çingiz, 166<br />

ILGAZ Murat, 72, 113<br />

IŞIK Tülay, 62<br />

IŞIK Yalçın, 196<br />

İMAMOĞLU E. Seza, 200<br />

KAFALI Haşim, 314<br />

KAHVECİOĞLU Ayşe, 151<br />

KAHYAOĞLU Günay, 240<br />

375

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

KARABOĞA Nurhan, 87, 146<br />

KARACA Mehmet, 44<br />

KARADAŞ Mücahit, 214<br />

KARCI Adem, 209<br />

KAVSAOĞLU M. Şerif , 78, 240<br />

KAYA Ergün, 278, 288<br />

KAYA M. Orhan, 224, 250<br />

KAYA Mustafa, 34, 49<br />

KAYRAK ARMATLI Müge, 327<br />

KAZANCI Ünal, 300<br />

KAZANCI Zafer, 219<br />

KIM C. Young, 92<br />

KIRAN Ahmet, 319, 322<br />

KIRCALI Ö. Faruk, 245<br />

KIYAK Emre, 151<br />

KOÇ İbrahim, 102<br />

KOÇAL O. Hilmi, 305<br />

KONYA Zehra,214<br />

KORUL Vildan, 268<br />

KUYUCAK Ferhan, 288<br />

KÜÇÜKÖNAL Hatice, 319, 322, 340<br />

MAHMUTYAZICIOĞLU Emel, 113<br />

MAMUR Seher, 146<br />

MAZICIOĞLU Mümtaz, 366<br />

NALBANTOĞLU Volkan, 245<br />

OGAN Lütfiye, 366<br />

OKTAL Hakan, 273<br />

ONAY Murat, 204<br />

ORTAN Ulaş, 362<br />

ÖZDEMİR Özge, 224, 250<br />

ÖZEN Mustafa, 300, 362<br />

ÖZGEN Serkan, 19, 67<br />

ÖZKILIÇ Serpil, 108<br />

ÖZKOL İbrahim, 24, 250 , 254<br />

ÖZYÖRÜK Yusuf, 136<br />

PARMAKSIZOĞLU Cem, 102<br />

PRASAD Eswar, 245<br />

SARIGÖL Ebru, 67<br />

SARIOĞLU Mustafa, 119, 131<br />

SAYIN Ahmet, 97<br />

SOYLAK Mustafa, 310<br />

ŞAHİN Özlem, 356<br />

TANATMIŞ Akile, 314<br />

TAŞÇI Hüseyin, 305<br />

TAŞPINAR Necmi, 196, 200<br />

TUNCER İ. Hakkı, 29, 34, 49, 62, 72<br />

TUNÇKANAT Mehmet, 156<br />

TURAN Dilek, 209<br />

TURHAN Uğur, 345<br />

TÜMER Kaynak, 6<br />

TÜRKMEN İlke, 160<br />

USANMAZ Öznur, 345, 356<br />

UYANIK Haydar, 219<br />

ÜLKER F. Demet, 245<br />

ÜLKER Kıvanç, 67<br />

ÜNALDI Numan, 83<br />

VATANDAŞ Ergüven, 24<br />

VURAL Azmi, 87<br />

376

Kayseri V. <strong>Havacılık</strong> <strong>Sempozyum</strong>u, 13-14 Mayıs 2004<br />

WALKER A. J. David, 92<br />

YALÇIN Levent, 113<br />

YAMAN Yavuz, 245<br />

YAPICI Kerim, 67<br />

YAVUZ Tahir, 119, 124, 131<br />

YILDIRIM R. Orhan, 258, 263<br />

YILMAZ KÜÇÜK Ayşe, 278<br />

YURT Sait N., 254<br />

YÜCEİL K. Bülent, 97<br />

377

logo

Ürünler

Kaynaklar

Şirketler

Terms of service
Privacy policy
Cookie policy
Cookie settings
Imprint
Change language
Made with love in Switzerland
© 2024 Yumpu.com all rights reserved

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!