3 Motorlu Helikopterler

TEI mühendisleri Emir İbrahim Bilen ve Ömer Şimşek tarafından TEI POST 136. Sayısı için yazılan “3 Motorlu Helikopter” yazısı:

Uçuşun temel ilkeleri, uçuş kontrolü ve biçim yönünden günümüz helikopterlerinin ilk örneği, Rus asıllı Amerikalı mühendis Igor Sikorsky tarafından geliştirildi. Kullanışlı ve etkili bir helikopter yapmayı hayal eden Sikorsky, uzun yıllar süren çalışmalarının ilk ürününü 1940’ların başında aldı.

Günümüzde kullanılan helikopterlerin atası niteliğindeki 90 Hp gücündeki Franklin motoru ile uçan VS-300, helikopter tarihinde dönüm noktası oldu. Günümüze kadar gelişen helikopter platform ve motor teknolojileri, farklı türde konfigürasyonların ortaya çıkmasına sebep oldu. Üretilen helikopterler askeri ve ticari amaç için kullanılırken gerekli olan güç ve performans isterleri değişiklik göstermekteydi. Bu farklı gereksinimlerin sonuçlarından bir tanesi ise üç motora sahip olan helikopterlerin ortaya çıkmasıdır.

Helikopter platformlarına üçüncü motorun eklenmesiyle, MTOW (Maximum Take Off Weight) artırılması ve uçuş mesafelerinin taşıdıkları yüke rağmen azalmaması sağlanmaktadır. Üretilmiş olan 3 motorlu helikopterlere örnek vermek gerekirse; Agusta Westland AW101, Avicopter AC313, SA 321 Super Frelon, Ch149 Cormorant, Lockheed Martin VH-71 Kestrel ve Sikorsky CH-53E Super Stallion bunlar arasında sayılabilir.

Konsept Tasarım Hazırlığı

Üretilen projelerin ortaya çıkmasındaki en büyük etken ihtiyaçtan doğan durumlardır. Bu durumlar göz önüne alındığında tasarım sürecinin nasıl ilerlediğini değerlendirmek faydalı olacaktır. Önce müşteri kendi isterleri doğrultusunda fizibilite ya da konsept çalışması yaparak ihtiyaç duyduğu durumu seçeneklendirir. Bu çalışmalar; farklı teknoloji seçeneklerinin araştırmasını ve olası çözüm önerilerinin optimum zamanda, kabul edilebilir risk ve maliyette yapılmasını kapsar.

Konsept tasarım hazırlığındaki beklentiler ve kısıtlamalar hedef olarak belirlenir. Proje olgunluğa kavuştuğunda ise bu beklentiler ve kısıtlamalar isterlere dönüşür (İsterler, projeyi üstlenecek olanlar için temel oluşturur).

Tasarımın yapılabilmesi için gerekli olan çözüm yolu belirlendiğinde bağlayıcı anlaşmalar yapılarak proje başlatılır. Başlatılan projede görev alacak olan bölümler kendi içlerinde detaylı bir çalışma yaparak operasyonun nasıl sürdürüleceği hakkında bir yol haritasına sahip olurlar. Bu süreçte proje yöneticisinin veya konfigürasyon takımının görevi herkes tarafından kabul edilebilir sistemi oluşturmaktır.

Tasarımı Etkileyen Faktörler

Üretilmesi planlanan helikopterde temel isterlerin ve faktörlerin tasarım üzerinde büyük etkileri vardır. Performans, hız, faydalı yük, dayanıklılık, manevra kabiliyeti bu isterler arasındadır. Ek olarak, genelgeçer yeterlilik isterleri de bulunmaktadır. EASA, FAA, TCCA vb. sertifika prosedürleri bunlar arasında sayılabilir.

“Konsept tasarım hazırlığındaki beklentiler ve kısıtlamalar hedef olarak belirlenir. Proje olgunluğa kavuştuğunda ise bu beklentiler ve kısıtlamalar isterlere dönüşür.”

Tasarım aşamasında olan bir helikopterin sivil ve askeri sertifikasyonlara sahip olması ve farklı türevlerde üretilmesi istenilebilir. Bu isteklerin karşılanabilmesi için hâlihazırda üretilmiş olan bir motorun kullanılması öngörülebilir. Bunun sebebi ise; yeni bir motor tasarımı ve üretimi, platformla uygunluğunun sertifikasyonu, performans ve mali riskler parametrelerini ortadan kaldırabilmektir.

Üç Motor Kullanılması Optimum Çözüm Müdür?

Helikopterlerdeki motor sayısının artırılması, yüksek beygir gücüne olan ihtiyaçtan doğmuştur. Çoklu motor konfigürasyonları bu taşıtlarda OEI (One Engine Inoperative) operasyonlarına imkân vermektedir. Bununla beraber çok motorlu helikopter tasarımları OEI’dan ziyade daha fazla kaldırma kuvveti sağlamak için yapılmaktadır. Bu artırım ise üçüncü motorun eklenmesiyle (toplam güç %50 artmakta) kaldırma miktarını ortalama 2 katına çıkarmaktadır. Sikorsky CH-53E Super Stallion, Mil Mi-26’dan sonra dünyanın en geniş ve en kabiliyetli çok motorlu helikopteridir. CH-53E platformunda üçüncü motorun eklenmesiyle faydalı yük 8 tondan 16 tona çıkmış, tırmanma oranı da 6.000 feet/ dakika seviyesine yükselmiştir. Üç adet General Electric T64-GE-419 motora sahip olan CH-53E, üçüncü motora ihtiyaç duymadan 32 ton ağırlıkta havada askıda duruş (hover) yapabilmektedir. Bununla beraber helikopterin genel boyutlarında %10 artış olmuştur.

AW101 helikopterinde ise görev isterleri arasında, belirli sayıda personel ile 5 saatlik uçuş süresi, arama radarı, sensörler, iletişim araçları, çeşitli faydalı yüklerin taşınabilmesi vardır. Yapılan fizibilite çalışmasında kalkış yükünün 13 ton olması öngörülmüştür. Bu ağırlıkla helikopterin havalanabilmesi için %54 daha fazla güce ihtiyaçduyulacağı hesaplan mış, gerekli uçuş sertifikalarına sahip olan CT7 motoru değerlendirildiğinde 3 adet motorun ihtiyaç duyulan gücü sağlayacağı belirlenip AW101 helikopterine entegrasyon gerçekleştirilmiştir. Bununla beraber
AgustaWestland AW101 ise sadece iki motorunu kullanarak SAR (Search And Rescue) görevlerini icra edebilmektedir.

Temel olarak, platformlarda üç motor kullanımı ekstra gereksinimler içindir. İki yüksek beygir gücüne sahip motor yerine üç düşük beygir gücüne sahip motor kullanılarak, ihtiyaç duyulmadığı zaman üçüncü motor pasif hale getirilip yakıt tüketimi, uçuş güvenliği, taşıma kapasitesi vb. parametrelerin optimize edilmesi sağlanabilmektedir. Aksi durumda iki yüksek beygir gücüne sahip motor kalkış, uçuş ve iniş süreçlerinde devamlı olarak aktif olacak ve belirtilen parametrelerde herhangi bir iyileştirme yapılamayacaktır.

3 Motorlu Helikopterler Neden Tercih Edilebilir?

• Sıcak hava şartlarında az personelle (en fazla 4) gerçekleştirilen görevlerde menzilden bağımsız olarak güç kullanım verimliliği yüksek irtifada azalırken düşük irtifada artmaktadır. (EH101=AW101). Üç motorlu helikopterler, hızlı intikal ve atak operasyonlarında verimli olarak kullanılamamalarına rağmen MTOW kapasiteleri sayesinde çoklu personel, mühimmat ve diğer gereçlerin taşınmasında olumlu sonuçlar vermektedirler.
• Üç motorlu helikopterler iki motorlu helikopterlere göre daha güvenlidir. Motor arızalarında güvenli bir şekilde uçuş gerçekleştirilebilmektedir.
• Helikopterin taşıyabileceği yük miktarının daha fazla olmasından dolayı askeri ve sivil kullanımlarda faydalı yük miktarında artış sağlanmaktadır.
• Üçüncü motoru devre dışı bırakma veya devreye alma seçeneği sunan bu sistemler, aşırı değişkenlik gösteren hava koşullarında daha rahat bir şekilde görev icra etme olanağı sunmaktadır.

Referanslar

• https://www.sikorskyarchives.com/S-65H-53D%20SEA%20STALLION.php
• https://www.gao.gov/assets/80/78727.pdf
• Christopher A. Mouton, David T. Orletsky, Michael Kennedy, Fred Timson, Adam Grissom ve Akilah Wallace. Cost-Effective Helicopter Options for Partner Nations. Kaliforniya: RAND Corporation, 2015.
• Tom Wood. One Engine Inoperative (OEI) and Autorotation for Heavy Lift Rotorcraft System. Teksas: NASA, 2012

Kısaltmalar

• MTOW: Maximum Take Off Weight
• EASA: European Union Aviation Safety Agency
• FAA: Federal Aviation Administration
• TCCA: Transport Canada Civil Aviation
• OEI: One Engine Inoperative
• SAR: Search And Rescue

Emir İbrahim Bilen ve Ömer Şimşek

Fatih Mehmet

Kocaeli Üniversitesi Bilgisayar Programcılığı Mezunu ve amatör fotoğrafçı. Teknoloji, otomotiv, uluslararası ilişkiler ve savunma sanayii meraklısı. Savunma sanayii araştırmacısı.