Bu ayki sayımızda orta ve ileri teknolojide kullanılan FLY BY WIRE teknolojisinin nasıl (sadece elektrik) teknolojisine geçiş yapıldığını ve hidrolik sisteminin backup (yedek) kullanıldığını siz kıymetli arkadaşlarıma tanıtmaya çalışacağım.
Elektriki kontrollu ve hidrolik basıncı ile çalışan servo aktüatör’ler, nasıl hareket ettirilir, bir hidrolik sistemi aracılığıyla sabit bir basınçta nasıl çalıştıklarını ayrıntılı olarak ele alacağız. Bu teknolojinin avantajları/dezavantajlarına uçuş emniyeti ve Cockpit ekibine nasıl caydalar verir bu konuyu ele alacağız.
Yan sayfadaki şekilde eski ve orta teknoloji bir uçağın hidrolik sisteminin dezavantajları örnek olarak Airbus A330 hidrolik sistemini tanıyalım. Hidrolik basıncının üretilmesi, depolanması, dağıtımı, bakımı ve kullanımı oldukça maliyetlidir. Eski ve orta teknoloji uçaklarda, yaşanan bu olumsuzluğu iyileştirme süreçlerine baktığımızda, son teknoloji uçaklarda hidrolik sistemi neredeyse yok (back up olarak kullanımı) denecek kadar kullanımı azaltılmıştır. Hidrolik gücün kullanıldığı bir çok yerde artık elektrik teknolojisi kullanılmaktadır. Örneğin, Brake Unit, Primary Flight control, Thrust reverse, spoiler, İniş takımları (alternate) olarak görmekteyiz.
Hidrolik sistemi üç bağımsız sistem tarafından oluşur (yeşil, sarı ve mavi olarak anılır). Buradaki her biri için konfigürasyonunda hidrolik basıncı merkezi olarak üretilir: dört ana pompa merkezi olarak çalıştırılır. iki motorun her biri (Motor Tahrikli Pompa (EDP)) ve her bir hidrolik sistem bir elektrik motoruyla (Elektro Mekanik Pompa) tahrik edilir. (EMP) Yedek olarak, bir de çarpan hava ile çalışan. pervane (Propeler) aracılığıyla buradaki her biri için konfigürasyonunda hidrolik basıncı merkezi olarak üretilir: Dört ana pompa merkezi olarak çalıştırılır. İki motorun her biri (Motor Tahrikli Pompa (EDP)) ve her bir hidrolik sistem bir elektrik motoruyla (Elektro Mekanik Pompa) tahrik edilir. (EMP) yedek ve çarpan hava ile çalışan olarak ayrılır. Pervane (Propeler) aracılığıyla (Ram Hava Türbini (RAT). Böylece arıza durumunda uçuş kumandaları gibi kritik fonksiyonlar gerçekleştirilebilecek, üç hidrolik güç sisteminden ikisinin bir uçuşta arızalanması durumda, uçuş emniyetini direk etkileyecektir.
Hidrolik pompaların güç kapasitesi:
Pompalar sabit bir basınçta sıvı sağlama işlevine sahiptir (genellikle 210 bar /3.000 PSI), akış hızından bağımsız olarak kullanıcılar (uçuş kumandaları, iniş takımları, frenler, Thrust reverse gibi) tarafından talep edilir. Bunlar EDP, EMP ağırlıklı olarak mekanik güç ile hidrolik sistemini basınçlandırmak için kullanılır. EDP uçağın motorlarının dişili kutusundan döndürülür ve sabit bir kinematik oran/ motorun değişken devir hızı döndürülür dolayısıyla kinematik oranla doğru orantılıdır. Bu motor devrine doğrudan bağlı olması dezavantajlıdır: Pompalar en düşük motor devrine göre olası akış gereksinimlerini karşılayacak şekilde boyutlandırılmıştır. (örneğin, yaklaşma veya alçalma sırasında motor flight idle iken). Bir uçağın motor pompaları (EDP) uçağın kalkışta maksimum hidrolik akışının %60’ından daha az ihtiyaç olacak şekilde dizayn edilir.
Hidrolik pompa verimliliği:
Bir aktüatör için hidrolik besleme basıncı seviyesi maksimum değeri, aktüatör ’ ün durma anında yükte üretebileceği basıncı üretir. Ancak, ortalama basınç ve hidrolik akış hız ihtiyaçları, maksimum değerlerinin yalnızca %10 kadarı kayıplar olur. Bu nedenle hidrolik pompalar, ağırlıklı olarak nominal hızda çalışarak seçilen besleme basıncında sürekli olarak hidrolik basıncı sağlar ve nominal kapasitelerine göre ortalama olarak düşük bir akış sağlar. pompanın nominal akışının % 8’i. kayıplar oluşur, pompanın motorun dişili kutusundan aldığı mekanik hareket ile hidrolik deposundan çekişi %15 ile %20 arasındadır. ve pompanın sağlayabileceği nominal hidrolik gücün %20 ’si pompanın soğutulmasında kullanılması kayıpların artmasında önemli dezavantaj oluşturur. Pompalarda hidrolik sıvı basınçlandırılır, hidrostatik enerji sağlar. Bu daha sonra düşük hızda harekete geçirilir. Aktüatör’ lere hidrolik sıvısının taşıma/aktarılmasında da fiziksel kayıplar oluşur. Ticari uçaklar genellikle sentetik, mineral- çevre dostu olmayan hidrolik sıvısı kullanılır.
Hidrolik kullanıcılarından biri olan uçuş kumanda yüzeylerini hareket ettirecek aktüatör’lerin güç hesaplamasında bir valf açıklığının kontrolüyle gerçekleştirilir: hidrolik sistem basıncının, çalıştırılan yükün gerektirmediği kısmı harcanır; bunun sebebi valfin açıklığına göre ölçüm seviyesinde valf kısmi kapalı pozisyona giderken kayıplarından kaynaklanır. Aktüatör’ün çalışma gücü ve hidrolik basıncı kumanda yüzeyinin hareket ettirilmesi için gereken ortalama kuvvet olarak mevcut maksimum kuvvetine göre ortalama olarak düşüktür. Bir klasik SBW (shift-by-wire aktüatör), kullanım aşamasında kalıcı bir gereksiz tüketim oluşturur. (Örneğin her servo valf için 0,2 litre/dak). Böylece, 207 bar (yaklaşık 3.000 PSI) ve 5 bar (75 PSI) return basıncı oluşur. Tahmini bir uçakta, 35 adet uçuş kumandalarında kullanılan aktüatör’ler için, servo valflerde dahili kaçaklar, 2,3 kW’lık kalıcı bir güç kaybı yaratır.
Servo valf dahili kaçaklarının azaltılması:
Dahili kaçakların iki kaynağı vardır: kumanda verilmediğinde ve kumanda verildiğinde oluşur. Kumanda verilmeden oluşan kaçaklar valf teknolojisi artırarak azaltılabilir. Kumanda verildiğinde dahili kaçakların hesaplanması ve giderilmesi bu tarz valflerde çok da başarılı olamamıştır.
Aşağıdaki tabloda elektrik gücü ve hidrolik güç olarak avantajları ve dezavantajları karşılaştırmaktadır..
Basit bir bakış açısıyla. hidrolik teknolojisinin üç ana özelliği vardır. Dezavantajlar: -enerji verimliliği: enerji üretiminin ortalama verimliliği ve kısma yoluyla kontrolu zayıftır: - hidrolik basıncı dağıtım noktaları ağırdır ve tüm seviyelerde güçlü kısıtlamalar (tasarım. üretim, işletme): çevre: hidrolik sıvı insanlar ve doğal çevre için çokta sağlıklı değildir. Bu durumda elektrik teknolojisi ile aktüatör’leri çalıştırmak en iyi özellik olarak karşımıza çıkmaktadır. Güç üretiminin evrimi/değişimi tamamen olmasa da daha fazla elektrikli hale gelmek, bu avantajlardan yararlanmayı amaçlamaktadır. Aşağıdaki tabloda da görüldüğü gibi hem elektrik hem de hidroliğin avantajları ve dezavantajları, orta teknoloji uçaklarda rastlanmaktadır.
Aşağıdaki tabloda da görüldüğü gibi hem elektrik hem de hidroliğin avantajları ve dezavantajları, orta teknoloji uçaklarda rastlanmaktadır.
Havacılık ve uzay alanındaki gelişmelerde sıklıkla olduğu gibi, bu değişiklik hem aktüatör’lerin seviyesinde hem de kumandaların ve uçak sistemlerinin daha da geliştirilmesi: Hem hidrolik hem de elektrik teknolojilerinin kombinasyonu, daha sonra hidrolik teknolojisinin kaldırılması meydana getirmiştir. Bununla oluşturulan ana kavramlar evrimi aşağıdaki şekilde özetlenmiştir, yukarıdan aşağıya doğru okunacak olursa sırasıyla tamamen hidrolikten tam elektrikliye. Tüm bu gelişmeler, aşağıdakilerin karşılaştırılmasıyla tespit edilebilir Airbus A380, A350 ve Boeing B787’nin tasarımlarında artık, elektrik hidrolik kombinasyonu beraber kullanılmaya başlanmıştır. Klasik olarak bilinen hidrolik basınç değeri de 3.000 PSI’ dan 5.000 PSI yükseltilmiştir.
Hidrolik ve elektriği birleştiren kavramlar:
Buradaki ana fikir, her iki teknolojiden de en iyi şekilde yararlanmaktır. her teknolojinin sahip olduğu önemli avantajlar. ikisini birleştirerek: - hidrolikten: gücünü kullanmak ve uygulama kolaylığı aktüatör ikinci olarakta elektrikten: güç küretilip verimliliği, güç yoğunluğu ve güç şebekelerinin yeniden yapılandırılmasının kolaylığı sağlanmıştır.
Eski ve orta teknoloji uçaklarda bilinen hidrolik sistemleri spesifik veya büyük boyutlu hidrolik boruların montajını gerektirir. Son teknoloji uçaklarda bu boruların kullanım oranı son derece düşüktür ve bu nedenle uçağın toplam ağırlığı da azaltılmış olur. Airbus A380 üzerinde bulunan üç ana hidrolik sisteminden meydana gelmiştir. Artık uçuş kumandalarında yeni tip 2H-2E (2 Hyd-2 Elec) dizayn görmekteyiz. Yani iki hidrolik ve iki elektrik güç şebekesi. Üç Yerel Elektro- Hidrolik Üretim Sistemleri (LEHGS) yedek hidrolik güç sağlar. yardımcı iniş takımları için steering sistemini besleyecek şekilde dizayn edilmiştir. Klasik olarak bilinen 3 bağımsız (Green, Blue, Yellow) hidrolik sistemi, 2 hidrolik (Green, Yellow) sistemine düşürülmüş ve 3. Hidrolik (blue) sistemde yerine elektrik sistemi eklenmiştir.
EHA-VD Teknolojisi nedir? (Electro-Hydrostatic Actuator-Variable Displacement)
Bir üç fazlı elektrik motoru ile (aynı yönde dönen ve aynı devirli) kendine ait çok basitleştirilmiş hidrolik sistemini (hidrolik rezervuar ve hidrolik level sensor) basınçlandırıyor. Basıncı ayarlanan bir pompa vasıtasıyla istenen kumandaya göre basınç değeri ayarlanıp, aktüatör’e oda kontrol yüzeyini hareket ettiriyor.
EBHA (Electro- Backup-Hydrostatic Actuator)
Hibrit çalışan aktüatör’leri de artık yeni teknoloji uçaklarda görmeye başlıyoruz. Yani bir aktüatör, klasik olarak bilinen hidrolik sistemi ile bir de elektrik sistemiyle çalıştırılıyor. Bu da bir birlerine Auto olarak geçiş yapıp backup amaçlı kullanılıyor.
