Uçakların emniyetli, ekonomik ve konforlu uçuşlar gerçekleştirmesinde uçuş kontrol sistemleri, özellikle de yüksek kaldırma sistemleri (High Lift Systems) büyük rol oynar. Bu sistemler, flap ve slat gibi hareketli yüzeylerle uçağın kanat geometrisini değiştirerek düşük hızda kalkış ve iniş imkânı sağlar. Boeing 777 gibi modern uçaklarda bu sistemler, dijital, sensör destekli ve mikroişlemci kontrollü olarak tasarlanmıştır. Yüksek Kaldırma Kontrol Sistemi - HLCS) uçağın flap ve slatların hidrolik ve elektrik motorlarla kontrolünü, hassas sensörlerle konum takibini ve tüm sistemin gerçek zamanlı yönetimini sağlar. 

Günümüz sivil havacılığında, yolcu ve yük taşımacılığının emniyetli, ekonomik ve konforlu bir şekilde gerçekleştirilmesi adına uçaklarda kullanılan uçuş kontrol sistemlerinin önemi büyüktür. Bu sistemlerin başında, özellikle kalkış ve iniş gibi düşük hızlı uçuş fazlarında etkin görev üstlenen “yüksek kaldırma sistemleri” (High Lift Systems) gelmektedir. Yüksek kaldırma sistemleri, uçağın kanat geometrisini değiştirerek kanadın kaldırma kapasitesini artıran hareketli yüzeylerden oluşur. Flap ve slat adı verilen bu yüzeyler sayesinde uçaklar daha düşük hızlarda kalkış yapabilir, daha kısa mesafede iniş gerçekleştirebilir ve farklı hava koşullarında emniyetli şekilde uçuşa devam edebilir.

Boeing 777, gelişmiş aviyonik sistemleri ve dijital uçuş kontrol altyapısıyla donatılmış modern bir geniş gövdeli yolcu uçağı olarak, yüksek kaldırma sistemlerinin en sofistike biçimde uygulandığı modellerden biridir. Bu uçakta kullanılan Yüksek Kaldırma Kontrol Sistemi (High Lift Control System - HLCS), sadece mekanik bir kontrol değil; çok modlu çalışan, sensör destekli, mikroişlemci kontrollü bir dijital sistemdir. HLCS; kanat üzerindeki flap ve slat yüzeylerinin hem hidrolik hem elektrik motorlar yardımıyla hareket ettirilmesini sağlamakta, yüzeylerin konumlarını hassas sensörlerle izlemekte ve tüm süreci gerçek zamanlı olarak yönetebilmektedir.

Bu yazıda, Boeing 777 HLCS sisteminin yapısı, kontrol modları, bileşenleri, sensör altyapısı, koruma mekanizmaları, kokpit göstergeleri ve bakım/test fonksiyonlarını inceleyeceğiz.

1. HLCS Sistem Mimarisi ve Ana Bileşenleri

Boeing 777’nin Yüksek Kaldırma Kontrol Sistemi (HLCS), FLY BY-WIRE olarak adlandırılan, flap ve slat yüzeylerini dijital olarak kontrol eden, uçuş koşullarına göre optimize edilmiş çok modlu bir sistemdir. Sistemin mimarisi, birbirleriyle sürekli iletişim hâlinde olan ve görev dağılımı yapabilen akıllı bileşenlerden oluşmaktadır. HLCS’nin temel bileşenleri aşağıdaki gibidir:

(Flap/Slat Electronics Unit - FSEU): Sistemin beyin merkezidir. Uçakta iki adet bulunur ve her biri farklı güç kaynağından beslenir. FSEU’lar, flap kolundan gelen komutları işler, sensörlerden gelen geri beslemeleri yorumlar ve motorlara komut verir. Aynı zamanda EICAS ve bakım sistemlerine veri göndererek pozisyon ve arıza bilgilerinin detaylarına ulaşım için olanak sağlar.

Primary Control Valfleri: Hidrolik motorlara hidrolik gücünü ileten, yönünü belirleyen, solenoid kontrollü ve FSEU’lar tarafından kontrol edilen valflerdir. Flap ve slat sistemi için ayrı ayrı iki adet bulunmaktadır. Sadece primary modda kullanılmaktadırlar.

Flap Kolu ve RVDT Sensörleri: Kokpitte bulunan flap kolunun pozisyonunu ölçer. Flap kolu hareket ettirildiğinde RVDT (Rotary Variable Differential Transformer) sensörleri sayesinde bu hareket elektrik sinyaline dönüştürülerek FSEU’ya iletilir.

Pozisyon Sensörleri (Resolver): Flap ve slat yüzeylerinin anlık pozisyonunu ölçer. Resolver sensörler, dönüş açısını FSEU’ya iletir. Bu sinyaller FSEU tarafından sayısal pozisyon verisine dönüştürülür.

Tahrik Sistemleri (Power Drive Unit - PDU): Flap ve slat’ları hareket ettiren motorlu aktüatörlerdir. Her bir PDU, bir elektrik motoru ve bir hidrolik motor içerir. Birincil modda hidrolik, ikincil ve alternatif modlarda elektrik motorları kullanılır.

Tork Aktarım Sistemi: PDU’dan gelen tork, flap ve slat yüzeylerine “tork tüpü” adı verilen sonsuz vida mekanizması aracılığıyla iletilir. Bu sistem, yüzeylerin senkronize ve kademeli şekilde hareketini sağlar.

Skew ve Asimetri Sensörleri: RVDT ve proximity sensörlerle donatılmıştır. Yüzeyler arasında uyumsuzluk (skew) ya da eşzamanlılık kaybı (asimetri) tespit edildiğinde FSEU sistemi durdurur ve kokpite uyarı mesajı gönderir.

Veri Yolları (ARINC 429 / 629): HLCS, uçaktaki diğer sistemlerle veri alışverişini ARINC 429 ve ARINC 629 veri yolu protokolleri üzerinden yapar. Özellikle ARINC 629, çift yönlü iletişim özelliği ile HLCS’nin otonom karar almasını kolaylaştırır.

Bu bileşenlerin tamamı, Boeing 777’nin HLCS sisteminin otomasyon ve emniyet düzeyini artırmak üzere birbirini tamamlayacak şekilde çalışır. Her bir bileşen, hem kendi görevinden sorumlu hem de sistemin bütünlüğünü sağlamak üzere diğerleriyle entegre hâlde işlem görmektedir.

2. HLCS Operasyonel Modları

Birincil Mod (Primary Mode): Flap ve slat’lar hidrolik motorlarla çalıştırılır. FSEU, flap kolundan gelen komutu yüzeylerin mevcut pozisyonlarıyla karşılaştırarak hedef pozisyona ulaşana kadar sistemin çalışmasını sağlar. Yüksek hızda başlatılan hareket, hedefe yaklaşıldıkça yavaşlayarak hassas bir şekilde sonlanır.

İkincil Mod (Secondary Mode): Birincil modda bir arıza meydana gelirse, sistem otomatik olarak elektrik motorlarıyla çalışan ikincil moda geçer. Komutlar yine FSEU tarafından işlenir, flap ve slat’lar elektrik motoru aracılığıyla hareket ettirilir.

Alternatif Mod (Alternate Mode): Her iki FSEU’nun devre dışı kaldığı durumlarda devreye girer. Kokpitteki manuel kumandalar üzerinden analog sinyaller iletimi sağlanır. Kokpitteki switch aracılığıyla istenildiği anda devreye alınır. Otomatik bir geçiş yoktur. Koruma sistemleri kapalıdır, ancak pozisyon göstergeleri çalışmaya devam eder. 

3. Flap ve Slat Mekanizmalarının Yapısı

Slat Mekanizmaları:

Kanat ön kenarında 7 adet slat (6 dış, 1 iç) bulunur. Her biri raylar üzerinde kayarak hareket eder. Tahrik, sol kanat kökünde bulunan PDU ile sağlanır. PDU hem hidrolik hem elektrik motor içerir. Slat’ların hareketi zincirli tork boruları ve dişli mekanizmalarla iletilir. No-back fren sistemleri, uçuş sırasında kontrolsüz hareketleri engeller. Resolver pozisyon sensörleri ve proximity switch’ler ile slat’ların konumu ve hizası izlenir.

Flap Mekanizmaları:

Arka kenarda çift yarıklı iç flap ve tek yarıklı dış flap mevcuttur. Her flap yüzeyi, sonsuz vida tahrikli sistemle PDU’dan güç alır. Flap sisteminde flap support beam’leri, kızaklar, miller ve kilitler yer alır. Bu mekanizmalar flap’ların senkron ve güvenli hareketini sağlar. Resolver sensörlerle konum bilgisi sağlanır. Hareket sırasında flap’ların farklı hızlarda ilerlemesine sistem izin verir.

Hareket Sıralaması:

Primary ve secondary modlarda önce slat’lar sonra flap’lar açılır. Toplanırken önce flap’lar kapanır. Alternate modda ise her iki tip yüzeyde aynı anda açılırken toplanma önce flap’lar sonra slat’lar olacak şekilde dizayn edilmiştir.

Bu sıralama stall önleme ve aerodinamik denge açısından önemlidir. Sıralama, primary ve secondary modlarda flap kolunun pozisyonu ve uçuş hızı gibi parametrelere göre FSEU tarafından kontrol edilir. Alternate modda ise tamamen kokpitteki manuel switch’ler ve limit switch’ler ile kontrol edilir.

4. Gelişmiş Sensör Sistemleri ve Geri Bildirim

Boeing 777 HLCS sisteminde, yüzeylerin konumu, hareket doğruluğu ve sistemin genel sağlığı bir dizi gelişmiş sensörle sürekli olarak izlenmektedir. Bu sensörler, FSEU’ya sürekli veri akışı sağlayarak sistemin her an doğru ve güvenli çalışmasını garanti eder. 

Resolver Sensörleri: Flap ve slat yüzeylerinin konumunu ölçmekte kullanılır. Bu sensörler, açısal pozisyonu sinüs ve kosinüs formunda elektriksel voltaj sinyallerine dönüştürür. FSEU bu sinyalleri işleyerek yüzeylerin anlık konumunu milimetre hassasiyetinde belirler.

(Rotary Variable Differential Transformer - RVDT): Kokpitteki flap kolunun konumunu algılar. Dört adet yedekli sensör, pilotun flap kolunu hangi pozisyona getirdiğini elektrik sinyali olarak FSEU’ya iletir.

Limit Anahtarları (Switch): Slat ve flap mekanizmalarında alternate modda kullanılır. Yüzeylerin belirli limitlere ulaşıp ulaşmadığını belirler. Bu bilgiler hem yüzeyin mekanik sağlığını korur hem de uçuş sırasında hatalı pozisyonlamayı önler.

Tüm bu sensör verileri FSEU içerisinde işlenerek sistemin geri besleme döngüsünü oluşturur. Sapmalar, arızalar ya da ani hareketler bu sayede anında fark edilerek ilgili koruma sistemleri devreye alınır.

5. Koruma Fonksiyonları ve Otomatik Müdahale

HLCS sistemi, sadece komutlara yanıt veren bir yapı değil, aynı zamanda uçuş güvenliğini artıran akıllı bir koruma sistemidir. Bu kapsamda çeşitli otomatik müdahale ve güvenlik protokolleri devrededir. Bu korumalar sadece primary ve secondary modda gerçekleşir ve FSEU kontrolündedir. Alternate modda hiçbir koruma söz konusu değildir.

Load Relief (Yük Tahliye): Flap’ların belirli bir pozisyonda açık olması, özellikle yüksek hızlarda kanat yapısına aşırı yük bindirebilir. Bu durumu önlemek için sistem, belirli bir hız eşiği geçildiğinde flap’ları otomatik olarak daha düşük bir pozisyona getirir. Hız normale döndüğünde ise sistem otomatik olarak orijinal pozisyona geri döner.

Autoslat: Özellikle düşük hız ve yüksek hücum açısında uçağın stall’a (kanadın kaldırma kaybı) yaklaşması durumunda slat’lar otomatik olarak seal pozisyondan gap pozisyona açılır. Artan kamburluk sayesinde stall’dan kaçınma hedeflenir. Bu işlev sadece primary modda aktiftir ve uçuş emniyeti açısından kritik rol oynar.

Asimetri Koruması: Sağ ve sol kanatta yer alan flap ya da slat yüzeylerinden biri diğerinden farklı hızda ya da açı farkıyla hareket ederse, sistem bu durumu “asimetri” olarak algılar. Böyle bir durumda motorlar hemen durdurulur ve kokpitte EICAS ekranında uyarı mesajı görüntülenir (örneğin SLATS DRIVE).

Skew Koruması: Aynı kanatta yer alan flap veya slat’ların biri diğerinden farklı hızda ya da açı farkıyla hareket ederse sistem bu durumu “skew” olarak algılar. Böyle bir durumda motorlar hemen durdurulur ve kokpitte EICAS ekranında uyarı mesajı görüntülenir (örneğin FLAPS DRIVE).

Uncommanded Motion (Komutsuz Hareket): Verilen komut istenildiği şekilde uygulanmaz ise “komutsuz hareket” olarak değerlendirilir. Sistem motorları devre dışı bırakır ve FSEU’lar tarafından kontrol kaybedilir. Bu koruma işlevleri, uçuşun emniyetini tehlikeye atmadan sistemin kendi içinde önleyici müdahaleler yapmasını sağlar.

6. Kokpit Göstergeleri ve Uyarı Sistemleri

HLCS sistemi ile ilgili tüm bilgileri pilotlara aktarmak üzere gelişmiş bir gösterge altyapısı EICAS ekranı üzerinden sunulur. Bu göstergeler hem görsel olarak anlaşılır hem de uyarılarla desteklenmiştir.

Pozisyon Göstergeleri: Flap ve slat pozisyonları EICAS ekranında bar grafik şeklinde gösterilir. Komut edilen pozisyon “magenta” çubukla, mevcut pozisyon “yeşil” çubukla ifade edilir. Pilot, sistemin komut ve gerçek pozisyonlar arasındaki farkı anlık olarak görebilir.

Mod Göstergeleri: Sistem birincil, ikincil ya da alternatif modda çalışıyorsa bu durum göstergelere yansır. Özellikle alternatif modda sol ve sağ kanatlar ayrı ayrı gösterilir.

Uyarı ve Arıza Mesajları: FLAPS PRIMARY FAIL, SLATS PRIMARY FAIL, FLAP CONTROL 1 gibi sistem arızaları ekranda net şekilde belirtilir. Bu mesajlar hem pilotu hem de bakım ekiplerini yönlendirir.

Bu görsel destek sayesinde pilotlar, flap ve slat sistemlerinin çalışma durumunu anlık şekilde takip edebilir.

7. Bakım ve Test Fonksiyonları

Boeing 777 HLCS, sadece uçuş sırasında değil, yerde bakım esnasında da gelişmiş işlevsellik sunar. Bakım teknisyenleri için sistem, hem teşhis hem de test açısından oldukça kapsamlı bir arayüze sahiptir:

Gerçek Zamanlı İzleme: FSEU üzerinden flap ve slat yüzeylerinin konumu, motor çalışma süreleri, komut-gerçekleşme farkları, sensör voltaj değerleri ve sistem tepkileri izlenebilir.

Arıza Tanımlama: Sistem tüm arızaları kodlanmış mesajlarla tanımlar. Örnek olarak FLAP CONTROL 1/2 (FSEU kanal arızası), SLATS DRIVE (hareket sorunu) gibi net sınıflamalar mevcuttur.

Test Prosedürleri

Self-Test: FSEU, kendine bağlı tüm sensör ve sürücüleri test eder.

Motor Testleri: Motorların tepki süresi, maksimum açılma ve kapanma değerleri kontrol edilir.

Mod Testleri: Sistem birincil, ikincil ve alternatif modlara geçirilerek mod geçişlerinin doğruluğu gözlemlenir.

Skew Testleri: Yüzeyler arasında senkronizasyon hataları olup olmadığı test edilir.

Kayıt ve Geri Bildirim

Tüm testler ve uçuş sırasında yaşanan olaylar, zaman damgasıyla FSEU hafızasına kaydedilir. Bu veriler, bakım sonrası analizlerde ve önleyici bakım planlamasında kullanılır.

Bu bakım altyapısı sayesinde, HLCS sadece güvenli değil, aynı zamanda ekonomik ve sürdürülebilir bir sistem olarak öne çıkmaktadır.

Boeing 777’nin Yüksek Kaldırma Kontrol Sistemi; sistematik tasarımı, çok modlu emniyet yapısı, kapsamlı sensör kullanımı ve dijital veri yönetimi ile modern havacılık teknolojisinin önemli bir örneğidir. Uçuş performansının artırılması, bakım süreçlerinin kolaylaştırılması ve uçuş emniyetinin her koşulda korunması açısından büyük önem taşımaktadır.

Kaynaklar:

• Rea, J. (1993). Boeing 777 High Lift Control System. IEEE Aerospace Technical Paper.

• Boeing. (2021). Boeing 777 Maintenance Training Manual