Yazar :Deniz GÜNALTAY

Part-147 Temel Eğitmeni

denizgunaltay@uted.org

Ticari uçaklara yılda ortalama bir kez yıldırım çarpar. Modern uçaklar, “Faraday Kafesi” mantığı ve yıldırım koruma sistemleriyle yolcuları koruyacak şekilde tasarlanmıştır. Ancak yıldırım çarpması sonrası oluşabilecek hasarlar için uçak bakım teknisyenleri, giriş-çıkış noktalarını ve hassas bileşenleri detaylı şekilde inceleyerek gerekli onarımları yapar. Bu kontroller, uçağın güvenli şekilde yeniden uçuşa dönmesini sağlar.

Yıllar önce, birçok hava kazası yıldırım çarpmasına bağlanabilirdi. Yıldırım, uçak gövdesinde bir akım oluşturarak gövde ve yapının birleşim yerlerinde gerilimler meydana getirir. Çoğu durumda, akım uçak gövdesi boyunca bir süreksizlikle karşılaşıncaya kadar akar ve boşluktan atlayarak büyük bir kıvılcım oluştururdu. Bu boşluklar yakıt tanklarında veya yakınında meydana geldiğinde, kıvılcım yakıt buharını tutuşturarak patlamaya neden olur.

Ortalama olarak, her ticari uçakta her 3.000 uçuş saatinde bir (yılda yaklaşık bir kez) yıldırım çarpması meydana gelmektedir. Bu oran yıldırım çarpmasını neredeyse kaçınılmaz kılacak kadar sıktır. Yıldırım çarpmalarının şiddeti ve süresi değişiklikgösterir. Üretici, uçakları tasarlarken tüm yıldırım çarpmalarının yüksek şiddette olduğunu varsayar. Günümüzde uygulanan üretim teknikleri ve yüksek elektriksel bağlantı standartları bu tür olayları neredeyse tamamen ortadan kaldırmıştır. Bununla birlikte, uçaklar yıldırım çarpması nedeniyle hâlâ hasar görebilir.

Bir uçağa yıldırım düştüğünde, elektrik akımının gövde boyunca iletilmesi ve kontrollü yerlerde boşalmasına veya dağılmasına izin verilmesi gerekir. Bu kontrollü yerler öncelikle uçağın statik deşarj püskülleri veya daha sofistike uçaklardaki boş alan deşarj cihazlarıdır. Yüksek voltajlı elektrik dalgalanmaları alüminyum veya çelik gibi iyi elektrik iletkenlerinden geçtiğinde, hasar muhtemelen çok azdır veya hiç yoktur.

Yüksek voltajlı elektrik dalgalanmaları fiberglas radom, motor kaportası veya kaplaması, cam veya plastik pencere gibi metalik olmayan yapılardan veya dâhili elektrik bağlantısı olmayan kompozit bir yapıdan geçtiğinde, gövdede daha ciddi yanma hasarı meydana gelebilir. Gövdenin görsel olarak incelenmesi gereklidir. Etkilenen tüm yapılarda, elektrik bağlantı şeritlerinde, statik deşarj püsküllerinde ve boş alan deşarj cihazlarında kompozit reçinenin bozulması, yanması veya erozyonuna dair kanıt olup olmadığına bakılması gerekir. Uçak yapısının farklı alanlarında giriş ve çıkış noktası olmak üzere her zaman en az iki darbe noktası vardır. Bununla birlikte, her bölgede birkaç yanık veya erime izi olabilir.

Yıldırım bir uçağa nasıl etki eder?

Yıldırım, uçağın ön kenarlarında başlar ve bu kenarlar iyonize olarak bir çarpma fırsatı yaratır. Yıldırım akımları uçak boyunca ilerler ve bulut enerjisi ile yer arasında uçakla bir devre oluşturarak yere iner. Bir uçağa yıldırım düşmesinin ilk aşamalarında, uçağın ön kenarlarını veya yapısındaki keskin noktaları çevreleyen havanın iyonlaşması nedeniyle burun veya kanat uçlarında bir parıltı görülebilir. Bu iyonizasyon, bu noktalardaki elektromanyetik alan yoğunluğunun artmasından kaynaklanır.

Bir sonraki çarpma aşamasında, kademeli bir öncü, yakındaki bir bulutta büyük miktarda yıldırım enerjisi arayan iyonize bir alandan uçağın dışına doğru uzanabilir. Basamaklı öncüler (öncüler olarak da adlandırılır), yüklü bir uçaktan veya buluttan yayılan bir yük içeren iyonize hava yolunu ifade eder. Uçak yüklü atmosferde uçarken, öncüler iyonize alanların oluştuğuuçağın uç kısımlarından yayılır. Uçaktan gelen öncü, buluttan gelen bir öncü ile karşılaştığında, yere çarpma devam edebilir ve uçak olayın bir parçası hâline gelir. Bu noktada, yolcular ve mürettebat uçağa yıldırım çarptığında bir parlama görebilir ve yüksek bir ses duyabilir. Uçağa ve hassas elektronik bileşenlerine entegre edilen yıldırım koruması sayesinde önemli olaylar nadiren meydana gelir.

Yıldırım uçağa etki ettikten sonra, uçak yıldırım olayı boyunca uçar. Çarpma darbeleri gerçekleştikçe, öncü kendini gövdeye veya başka yerlerdeki diğer yapılara yeniden bağlar. Uçak, zıt kutuplu bulut bölgeleri arasındaki elektrik devresindedir.

Akım, uçağın iletken dış kaplaması ve yapısı boyunca ilerler ve kuyruk gibi başka bir uçtan çıkarak karşıt kutbu veya toprağı arar. Pilotlar zaman zaman ışıkların geçici olarak titrediğini veya aletlerde kısa süreli parazit olduğunu bildirebilir.

Yıldırım Çarpmalarının Tipik Etkileri

Ferromanyetik malzemeden yapılmış uçak parçaları yıldırım akımlarına maruz kaldıklarında güçlü bir şekilde mıknatıslanabilir. Yıldırım çarpmasından uçak yapısına akan büyük akımlar bu mıknatıslanmaya neden olabilir. Bir uçağın elektrik sistemi yıldırım çarpmalarına karşı koyacak şekilde tasarlanmış olsa da; alışılmadık derecede yüksek şiddette bir çarpma, elektrikle kontrol edilen yakıt valfleri, jeneratörler, güç besleyicileri ve elektrik dağıtım sistemleri gibi bileşenlere zarar verebilir.

Hasar Türleri

Yıldırım çarpmaları iki tür hasara neden olabilir:

• Doğrudan hasar (1’inci grup hasar olarak da bilinir)

• Dolaylı hasar (2’nci grup hasar olarak da bilinir)

Doğrudan hasar; yanmış, erimiş veya metal deformasyonu belirtileri gösteren metalik yapılar ve yanmış, delinmiş veya delaminasyon (katmanların ayrılması) gösteren metalik olmayan yapılar olarak tanımlanır.

Dolaylı hasar; hasarlı veya bozulmuş elektrik/elektronik sistem ekipmanları, kablolar, ekranlama ve sonlandırma elemanları olarak tanımlanır. Büyük ve geçici elektrik akımları kablolamada buna neden olur (HIRF’de olduğu gibi, ancak daha güçlüdür) ve sistem çalışmasında kesintiler yaşanır.

Ticari Uçaklarda Yıldırım Koruması

Eski uçakların dış parçalarının çoğu, yıldırım çarpmasına dayanacak kadar kalınlığa sahip metal yapılardır. Bu metal aksam, temel korumalarıdır. Metal yüzeyin kalınlığı, uçağın iç boşluklarını yıldırım çarpmasından korumak için yeterlidir.

Metal yüzey ayrıca, elektromanyetik enerjinin uçağın elektrik kablolarına girmesini de önler. Metal yüzey, tüm elektromanyetik enerjinin elektrik kablolarına girmesini engellemese de enerjiyi tatmin edici minimum düzeyde tutabilir.

Üretici, yıldırım çarpmalarının doğasını ve etkilerini anlayarak, ticari uçaklarını yıldırım çarpmasına karşı koruma tasarlamak ve test etmek için çalışır. Böylece hizmet ömürleri boyunca koruma sağlandığından emin olur. Malzeme seçimi, kaplama seçimi, kurulum ve koruyucu özelliklerin uygulanması, yıldırım çarpması hasarının azaltılmasının temel yöntemleridir.

Doğrudan yıldırım çarpması olasılığının en yüksek olduğu alanlar, bir miktar yıldırım koruması içerir. Yıldırım çarpmasına eğilimli alanlarda bulunan kompozit parçalar, uygun yıldırım korumasına sahip olmalıdır. Üretici, yıldırım korumasının yeterliliğini garanti eden testler gerçekleştirir.

Uçaklarda yıldırım koruması şunları içerebilir:

• Kablo demeti korumaları,

• Topraklama kabloları

• Kompozit yapı için geliştirilmiş folyolar, tel örgü, alüminyum alev püskürtme kaplaması, gömülü metal tel, metal resim çerçeveleri, yön değiştirici şeritler, metal folyo astarları, kaplamalı cam kumaş ve yapıştırılmış alüminyum folyo.

Yıldırım Çarpmasından Sonra Yapılması Gerekenler

Uçuş ekibine herhangi bir bildirimde bulunulmadan uçaklara yıldırım düşebilir. Bir uçağa yıldırım düştüğünde ve çarpma pilot tarafından açıkça görüldüğünde, pilot uçuşun varış noktasına devam edip etmemesi veya inceleme ve olası onarım için alternatif bir havaalanına yönlendirilmesi gerekip gerekmediğine karar vermelidir.

Uçak bakım teknisyenleri, yıldırım çarpmasının mekanizmalarını ve uçaklara olan etkisini anlayarak yıldırım çarpması hasarını bulabilir veya belirleyebilir. Teknisyenler, pilotların uçaktayıldırım çarpması olduğunu bilmeyebilecekleri için yıldırım çarpmalarının uçuş kayıtlarında bildirilmeyebileceğini unutmamalıdır. Yıldırım çarpmaları hakkında temel bir anlayışa sahip olmak, uçak bakım teknisyenlerinin etkili bakım yapmalarına yardımcı olur.

Yıldırım Hasarının Belirlenmesi

Uçaklara düşen yıldırımlar, giriş ve çıkış noktalarındaki yapıyı etkileyebilir. Metal yapılarda yıldırım hasarı genellikle çukurlar, yanık izleri veya küçük dairesel delikler şeklinde görülür. Bu delikler tek bir yerde gruplanabilir veya geniş bir alana yayılabilir. Yanmış veya rengi solmuş yüzeyde de yıldırım hasarı görülür.

Bir yıldırım çarpmasının doğrudan etkileri, uçağın yapısındaki hasarlarla (erime, dirençsel ısınma, yapıda çukurlaşma ve bağlantı elemanlarının etrafındaki yanık izleri gibi) tespit edilebilir. Hatta uçağın uç kısımlarında, dikey stabilize, kanat uçları ve yatay stabilize kenarları gibi bazı yapılarda eksik parçalar olabilir. Yıldırım çarpması sırasında oluşan şok dalgaları, uçağın yapısını da ezebilir. Yıldırım çarpmasının bir diğer belirtisi de bonding bağlantılarında oluşan hasardır. Bu bağlantılar, yüksek elektromanyetik kuvvetler nedeniyle yıldırım çarpması sırasında zarar görebilir.

Yıldırım Çarpması Sonrası Yapısal İnceleme Prosedürleri

Uçağa yıldırım düşmesi durumunda, yıldırım çarpması giriş ve çıkış noktalarını tespit etmek için yıldırım çarpması sonrası koşullu muayene yapılmalıdır. Yapısal uçak bakım teknisyeni, giriş ve çıkış alanlarına bakarken tüm hasarları tespit etmek için uçak gövdesini incelemelidir.

Koşullu muayene, hizmete geri dönmeden önce yapısal ve sistem hasarlarını tespit etmelidir. Yapıda, basınç kaybına veya çatlaklara yol açabilecek yanık delikleri olabilir. Kritik sistem bileşenleri, kablo demetleri ve bağlama kayışları, uçuştan önce uçuşa elverişli olarak doğrulanmalıdır. Bu nedenlerle üreticiler, uçağı uçuşa elverişli durumda tutmak için bir sonraki uçuştan önce kapsamlı bir yıldırım çarpması koşullu muayenesinin yapılmasını önermektedir.

Uçak yıldırım çarpması bölgeleri, SAE Havacılık ve Uzay Tavsiye Edilen Uygulamalar (ARP) 5414 tarafından tanımlanmıştır. Bazı bölgeler yıldırım çarpmalarına diğerlerinden daha yatkındır. Bir yıldırım çarpması genellikle uçağa 1. Bölge’de bağlanır ve farklı bir 1’inci Bölge alanından ayrılır. Yıldırım giriş ve çıkış noktaları genellikle 1’inci Bölge’de bulunur ancak 2’nci ve 3’üncü Bölge’de nadiren bulunur.

Çarpma olasılığı en yüksek olan dış bileşenler şunlardır:

• Radom, motor kaportaları, kanat uçları; yatay stabilize uçları, elevatörler

• Dikey kanat uçları, hücum kenarı flap uçları; firar kenarı flap kapakları (flap fairing)

• İniş takımları; sıvı atık kanalları (drain mast)

• Problar ve portlar (pitot probları, statik portlar, hücum açısı (AOA - Angle of Attack) kanatçığı, uçakların atmosferdeki gerçek sıcaklık durumunu ölçen probu (TAT – Total Air Temperature)

Yıldırım Bölgesi Tanımlamaları

Bir uçağın yıldırım düşmelerine eğilimli yerleri bölge (zone) olarak gösterilir.

Bölge 1 (Zone 1): Yıldırımın uçağa ilk tutunmasından etkilenme olasılığı yüksek olan alanı belirtir.

Bölge 2 (Zone 2): Süpürülmüş veya hareketli bir tutunmayı belirtir.

Bölge 3 (Zone 3): Yıldırım düşmesinden dolayı gerçek tutunma olmaksızın iletken akımların akabileceği alanları belirtir.

Bölge 2’de, ilk giriş veya çıkış noktası nadir görülen bir olaydır, ancak böyle bir durumda bir yıldırım kanalı ilk giriş veya çıkış noktasından geriye doğru itilebilir. Örneğin, radom ilk giriş noktasının bulunduğu alan olabilir, ancak yıldırım kanalı, uçağın ileri hareketi nedeniyle radomun arkasında gövde boyunca geriye doğru itilebilir.

Bölge 1 ve Bölge 2 incelemelerinde herhangi bir hasar bulunmasa bile, Bölge 3 incelemesi şiddetle tavsiye edilir. Özetle, tüm giriş ve çıkış noktaları Bölge 1, 2 veya 3’te belirlenmelidir; böylece etraflarındaki alanlar kapsamlı bir şekilde incelenebilir ve gerekirse onarılabilir.

Bölgelere Göre Yıldırım Çarpan Yüzeylerin İncelenmesi

Üretici, dış yüzeylerin hasar görmediğinden emin olmak için yıldırım çarpması sonucu inceleme prosedürleri sağlar. Operatörler, inceleme/onarım talimatları için yetkili kaynak olarak geçerli bakım prosedürlerine başvurmalıdır.

Sağlanan tipik prosedürler aşağıdaki genel kılavuzu içerir:

• Bölge 1 ve Bölge 2 için tipik dış yüzey incelemesi gerçekleştirilir.

• Uçağın tüm dış yüzeyi incelenir.

• Yıldırım çarpmasının sonucu olarak giriş ve çıkış noktalarını bulmak için uçağın dış yüzeyleri incelenir ve bir yüzeyin bittiği ve diğerinin başladığı alanlara bakılır.

• Metalik ve metal olmayan yapılar, hasar açısından incelenir.

• Kompozit yapılarda delaminasyon (katmanların ayrılması), aletli tahribatsız muayene yöntemleri veya bir tap testi ile tespit edilebilir.

• Bölge 2 için, pitot problarını, AOA sensörlerini, statik portları ve çevresindeki alanlar, hasar açısından incelenir.

Bölge 1 ve 2 incelemesi sırasında giriş ve çıkış noktaları bulunamazsa, Bölge 3 yüzey alanları yıldırım çarpması hasarı belirtileri açısından incelenmelidir. Bölge 3’ün denetimleri 1. ve 2. Bölgelere benzerdir.

Bölge 3 için ek denetimler şunları içerir:

• Uçağın tüm dış ışıkları incelenir ve özellikle aşağıdakiler kontrol edilir:

• Kırık ışık düzenekleri

• Kırık veya çatlak mercekler

• Diğer görünür hasarlar

• Uçuş kontrol yüzeyleri yıldırım çarpması hasarı belirtileri açısından incelenir ve gerekli operasyonel kontroller gerçekleştirilir.

• İniş takımı kapakları incelenir.

• Standby manyetik pusula kontrol edilir.

• Yakıt miktarı gösterim sisteminin (Fuel Quantity Indicating System) doğruluğu kontrol edilir.

• Statik deşarj püskülleri incelenir.

Not: Bu, kısa anlatım ilgili prosedürlerin bir özetidir. Uçak bakım teknisyeni, uçak tipine bağlı olarak gerekli kontroller için uçak bakım el kitabının ilgili kısmına (AMM – ATA CHAPTER 05) başvurmalıdır.

Uçak Komponentlerinin İncelenmesi

Bir yıldırım düşmesi bir sistem arızasına neden olduysa, o sistem için geçerli AMM bölümünü kullanarak etkilenen sistemin tam ve detaylı bir incelemesi gerçekleştirilir.

• Standby pusula sistemi yalnızca uçuş ekibi önemli bir sapma bildirdiğinde kontrol edilir.

• BITE test kullanılarak yakıt miktarı gösterim sisteminin doğru olduğundan emin olunmalıdır.

• Radyo ve navigasyon sistemlerine ait antenler incelenir, sistemlerin operasyon testleri yapılır:

• HF, VHF, VOR, DME, ATC, ILS, ADF, ELT, RA, ACARS, GPS, SATCOM, TCAS vb.

• Fly-by-wire uçuş kontrol sistemlerinin ve lift sistemlerinin tam fonksiyonel testleri gerçekleştirilir. Mekanik olarak çalıştırılan uçuş kontrol sistemlerinin elektrikli kontrol elemanları test edilir.

• Radom hasarlıysa, radar anteni ve frekans yönlendiricisi hasar açısından incelenmelidir.

Uçağa yıldırım düşmesinden sonra, hangi kontrol seviyesinin uygulanacağına uçuş ekibi bilgileri ve uçağın olaydan sonraki durumu tarafından karar verilir. Örneğin, uçuş ekibi yıldırım düşmesinden sonra tüm navigasyon ve iletişim sistemlerini çalıştırırsa ve herhangi bir anormallik bulunmazsa, ilgili sistemlerde genellikle kontrol yapılması gerekmez.

İlgili bakım dokümanında belirtildiği gibi, uçuş ekibi tarafından uçuşta çalıştırılmayan sistemler veya anormallik bulunan sistemler için ek operasyonel test prosedürleri gerekebilir. Ayrıca, bir sistem yıldırım düşmesinden sonra uçuşta çalıştırılmış olsa ve herhangi bir anormallik bulunamamış olsa bile, o sistemde ek kontroller gerekebilir.

Modern uçaklar, “Faraday Kafesi” (içindeki nesneleri hem statik hem de statik olmayan elektromanyetik alanlardan korumak için kullanılan bir kalkandır) mantığına uygun olarak tasarlanmıştır. Kısacası, yolcu uçağına yıldırım düşmesi durumunda yıldırım, uçak içine geçip zarar vermeden havaya karışır.

Ayrıca, uçak gövdesinde bulunan anti-statik boya sayesinde yıldırım düşmesi sonucu oluşan elektrik akımları uçak içine geçemez. Yıldırıma karşı özel tasarlanan, gövdedeki statik elektriğin atılmasını sağlayan statik deşarj püskülleri sayesinde meydana gelen yıldırım çarpmaları uçağın önemli parçaları için bir tehlikeli durum oluşturmaz.

Ayrıca yakıt tankı çevresinde bulunan özel contalar ve uçak gövdesindeki metalik parçaları birbirine bağlayan bonding jumperlar, yıldırım kaynaklı elektrik akımının etkilerini minimize eder. Yıldırım çarpması sonucunda belli başlı yerler hasar görebilir, uçak yere indikten sonra ilgili Uçak bakım teknisyeni arkadaşlarımız gerekli incelemeleri, kontrolleri, testleri, bakım ve onarımı gerçekleştirerek uçağı sefere hazır hâle getirirler.