F-18 High Alpha Research Vehicle (HARV)

NASA, 1987-1996 y?llar? aras?nda, bir adet F-18 kullanarak, "High Alpha Researh Vehicle" ad? ile, üç a?amal? bir çal??ma yürütmü?tür. Uçak bu süre zarf?nda 385 uçu? yapm?? ve 70 dereceye varan hücum aç?lar?nda kararl? uçu? gerçekle?tirmi?tir. Bu çok yüksek hücum aç?lar?nda kararl? uçu?, uça??n sahip oldu?u itki yönlendirme sistemi, özel uçu? kontrol sistemi ve ön gövde kanatç?klar? sayesinde mümkün olabilmi?tir.

Tarihçe

Hücum aç?s? uça??n gövdesinin ve kanatlar?n?n, uça??n izledi?i yolla yapt??? aç? olarak tan?mlanmaktad?r. Sava? uçaklar? yapt?klar? manevralar s?ras?nda, uçak burun yukar? durumda iken, takip etmekte oldu?u yolu izlemeye devam etmekte ve bu ?ekilde yüksek hücum aç?lar? ortaya ç?kmaktad?r. Bu durum ise, kanatlar üzerinden geçen havan?n kanat yüzeyine takip edememesine dolay?s? ile tutunma kayb?n?n ortaya ç?kmas?na neden olmaktad?r.

NASA 1985 y?l?nda, yüksek hücum aç?lar?nda uçu?u ara?t?rmak üzere, "High Angle-of-Attack Technology Program" ad? ile resmi bir program ba?latm??t?r. Bu program kapsam?nda uçu? testlerinin yan? s?ra, uça??n aerodinamik davran??lar?n? tahmin etmek için bilgisayar kullan?m?na yönelik say?sal ak??kanlar dinami?i (CFD) çal??malar? ve rüzgar tüneli testleri yap?lm??t?r.

Gerçekle?tirilen uçu? testleri, yap?lan tahminleri do?rulama konusunda teknik veri elde edilmesini sa?lam??t?r. Elde edilen bu bilgiler sayesinde, yüksek hücum aç?lar?nda aerodinamik ve uçu? kontrol yüzeylerinin etkinli?i konular? daha iyi anla??labilmi?tir. Olu?an bilgi birikimi neticesinde üstün performansl? gelecek nesil sava? uçaklar?n?n tasar?m?na olanak sa?lam??t?r. F-22'nin ortaya ç?kt??? ATF program? ve F-35'in ortaya ç?kt??? JSF program?, bu bilgi birikiminin kullan?ld??? programlard?r.

HATP program?n?n öncelikli hedefleri, uçu? testleri ile do?rulanm?? uçak tasar?m? araçlar?n?n geli?tirilmesi ve yüksek hücum aç?lar?nda uçaklar?n manevra kabiliyetlerini art?rmakt?r. Bu program kapsam?nda uçu? testlerinde kullan?lmak üzere bir adet F-18 seçilmi?tir. F-18'in seçilmesinin nedeni, bu uça??n üretim modelinin herhangi bir modifikasyona gerek kalmadan, çok yüksek hücum aç?lar?nda uçabilmesidir.

1. Faz Uçu?lar?

Yüksek hücum aç?s? ara?t?rmalar?n?n ilk faz? Nisan 1987'de ba?lam??, 1989 y?l?nda sona ermi?tir. Bu fazda, 55 dereceye varan hücum aç?lar?n? da kapsayan 101 uçu? gerçekle?tirilmi?tir. Herhangi bir harici modifikasyon yap?lmamakla birlikte, uça?a, ölçüm ve gözlem amaçl? çe?itli sistemlerin entegre edildi?i bu faz?n amac?, yüksek hücum aç?lar?nda aerodinamik ölçümler konusunda tecrübe kazanmak ve ilgili ölçümleri yapabilmek için gerekli ara?t?rma tekniklerini belirlemektir.

Program kapsam?nda çe?itli yöntemler kullan?larak ak?m görüntüleme çal??malar? yap?lm??t?r. Uça??n hücum kenar? uzant?lar?n?n burna yak?n k?s?mlar?nda yer alan küçük deliklerden serbest b?rak?lan duman, uçak üzerinde bulunan ve dura?an ve hareketli görüntü kayd? yapan kameralarla görüntülenmi?tir. Ayn? ?ekilde uçak üzerine yerle?tirilmi? iplik tutamlar? da bu kameralarla kaydedilmi?tir. Bir di?er ak?m görüntüleme yöntemi olarak ise glikol içeren bir s?v? kullan?lm??; uça??n burnunda yer alan yüzlerce delikten, içerisinde anti-friz bulunan, bu renkli s?v? sal?nm??t?r.

Ara?t?rmac?lar, duman, iplik ve boya kullan?larak elde edilmi? ak?m görüntülerini rüzgar tüneli testleri ve CFD çal??malar? neticesinde ula??lan tahminlerle kar??la?t?rma imkan? bulmu?lard?r. Ayr?ca uçak üzerine yerle?tirilmi? çe?itli sensörlerden elde edilen veriler de bu amaçla kullan?lm??t?r. Yüksek hücum aç?lar?nda kanat hücum kenar? uzant?lar?nda olu?an güçlü girdaplar ve bu girdaplar?n kuyruk sars?nt?lar? (tail buffeting) üzerindeki etkileri yap?lan çal??malarda önemli bir yer tutmu?tur.

2. Faz Uçu?lar?

Bu fazda, birinci fazda ba?layan rüzgar tüneli ve CFD tahminlerinin uçu? testleri sonuçlar? ile kar??la?t?r?lmas? çal??malar?n?n yan? s?ra, yüksek hücum aç?lar?nda kontrol ve art?r?lm?? manevra kabiliyeti sa?layabilmek için itki yönlendirmenin ara?t?r?lmas?na yönelik çal??malar yürütülmü?tür. Bu faz?n ilk k?sm? Ocak 1993'te tamamlanm??t?r.

Bu fazda uçakta ciddi yaz?l?m ve donan?m modifikasyonlar? yap?lm??t?r. Motor lülelerine yerle?tirilen ve çok eksenli yönlendirme sa?layan itki yönlendirme kanatç?klar? ve özel uçu? kontrol sistemi bu modifikasyonlar?n en önemlileridir. Krom ve demir içeren ve ?s?ya dayan?kl? nikel ala??m?ndan üretilmi? olan üçlü itki yönlendirme kanatç?klar? yukar?-a?a?? ve sa?-sol kuvvetler yaratarak, özellikle aerodinamik kontrol yüzeylerinin yetersiz kald??? durumlarda, uça??n manevra kabiliyetini art?rmak için kullan?lm??t?r. Yönlendirme kanatç?klar?n?n desteklemek için gerekli mesafeyi k?saltabilmek için motor lülesinin daralan k?sm? ç?kar?lm??t?r. Yap?lan bu de?i?iklik, ses alt? h?zlarda motor ve dolay?s? ile uçak performans? üzerinde olumsuz etki yaratmam??t?r. Ancak sesüstü h?zlarda uçu? imkans?z hale gelmi?tir.

?tki yönlendirme sistemi uçak a??rl???nda yakla??k 1,000 kg.l?k bir art??a neden olmu?tur. Buna ek olarak, güvenlik gerekçesiyle uça?a eklenen spin para?ütü ve yedek güç ünitesi, denge a??rl?klar? ile birlikte 700 kg.l?k bir a??rl?k art??? daha meydana gelmi?tir. Bunun d???nda ise, uçakta, itki yönlendirme sistemi ile do?rudan alakal? olmayan yakla??k 200 kg a??rl???nda donan?m bulunmaktad?r.

Bu fazdaki uçu?lar Temmuz 1991'de ba?lam??t?r. Uça?a yerle?tirilen itki yönlendirme sistemi sayesinde çok yüksek hücum aç?lar?nda art?r?lm?? manevra kabiliyeti sa?lanabilmi?tir. Bu sistem kullan?larak, 70 dereceye varan hücum aç?lar?nda, k?smen de olsa kontrollü uçu? gerçekle?tirilmi?tir. Yap?lan uçu?larda, itki yönlendirme sayesinde yüksek hücum aç?lar?nda daha uzun süre kalabilen uçak, ara?t?rmac?lar?n daha fazla miktarda veri toplamas?na olanak sa?lam??t?r.

Program hedefleri do?rultusunda modifiye edilmi? uçu? kontrol bilgisayar? ve özel olarak yaz?lm?? uçu? kontrol yaz?l?m?, pilotun komutlar? do?rultusunda, aerodinamik kontrol yüzeyleri ile itki kontrol yüzeylerini en uygun ?ekilde ayarlayama imkan? vermi?tir. Bu sistem sayesinde, pilot ekstra bir kontrole ihtiyaç duymaks?z?n, standart pilot mahalli kontrolleri ile uça?? idare edebilmi?tir. Di?er yandan, ini?-kalk??larda ve normal uçu? bölümünde yedek sistem olarak kullan?lmak üzere, orijinal F-18 uçu? kontrol sistemi muhafaza edilmi?tir.

Uçu? zarf? geli?tirme uçu?lar? ?ubat 1992'de tamamlanm??t?r. Bu uçu?larda, 70 derece hücum aç?s?nda kararl? uçu? gerçekle?tirilmi?tir. Bu de?erin bu faz öncesinde 55 derece oldu?u hat?rlat?lmal?d?r. Ayr?ca, 65 derece hücum aç?s?nda yalpa (roll) manevras? gerçekle?tirilmi?. Ayn? ?ekilde, 35 derecenin üzerindeki hücum aç?lar?nda, itki yönlendirme olmadan bu manevray? yapman?n neredeyse imkans?z oldu?u da hat?rlat?lmal?d?r.

Ocak 1993 ve Ocak 1994 tarihleri aras?nda uçak tekrar modifiye edilmi?tir. Bu kapsamda, motorun ön taraf?na, burada olu?an bas?nç dalgalanmalar?n? ölçmek üzere, motor hava al??? bas?nç ölçüm sistemi yerle?tirilmi?tir. Bu sistem sayesinde, a??r? manevra durumlar?nda motora giren hava ak?m? ile ilgili ciddi bilgiler edinilmi?tir. Bu kapsamdaki uçu?lar Haziran 1994'e kadar devam etmi?tir.

2. Faz kapsam?nda toplam 193 uçu? gerçekle?tirilmi? olup, bu uçu?lar?n bir k?sm? üçüncü faza geçi? kapsam?nda icra edilmi?tir.

3. Faz Uçu?lar?

Kuyruk dümeninin (rudder) yetersiz kald??? yüksek hücum aç?lar?nda sapma (yaw) kontrolü sa?lamak üzere, uça??n burnunun her iki taraf?na yerle?tirilmi? hareketli kanatç?klar? test etmek üzere, Mart 1995'te üçüncü faz ba?lam??t?r. Yakla??k 1.22 m boyunda ve 15 cm geni?li?indeki bu kanatç?klar, dü?ük hücum aç?lar?nda kapal? konumda iken, yüksek hücum aç?lar?nda, burun taraf?ndan üretilen güçlü vorteks ise etkile?ime girecek ?ekilde aç?larak yanal kontrol büyük kuvvetler yaratarak yanal kontrolü sa?lam??lard?r. Rüzgar tüneli testleri, bu kanatç?klar?n yüksek hücum aç?lar?nda, dü?ük hücum aç?lar?nda kuyruk dümeninin oldu?u kadar etkili olabilece?ini göstermi?tir.

Uçu? testleri Temmuz 1995'te ba?lam??t?r. Bu uçu?larda üç farkl? mod kullan?lm??t?r. Birinci mod sadece itki yönlendirmedir. ?kinci mod, boylamas?na eksende (pitch) itki yönlendirme ve yanal eksende (lateral) için itki yönlendirme ile birlikte hareketli burun kanatç?klar?n?n kullan?ld??? durumdur. Üçüncü mod ise, boylamas?na eksende itki yönlendirme ve yanal eksende sadece hareketli kanatç?lar?n kullan?ld??? durumdur.

Bu faz, gerçekle?tirilen 109 uçu?un ard?ndan, Eylül 1996'da gerçekle?tirilen, HARV program?n?n toplamdaki 385. uçu?uyla birlikte sona ermi?tir. Bu program, özellikle 35 derecenin üzerindeki hücum aç?lar?nda etkin bir yanal kontrol sa?layan burun kanatç?klar?n?n kullan?m? ile ilgili önemli bilgi birikimi sa?lam??t?r.

Uçak Özellikleri
Uzunluk:17.1 m
Kanat Aç?kl???:11.4 m
Yükseklik:3.2 m (Kanopi yüksekli?i)
Maks. Kalk?? A??rl???:14,406 kg (Faz 1)
Maks. Kalk?? A??rl???:16,374 kg (Faz 2 & 3)
Yak?t A??rl???:2,939 kg
Motor:71.2 kN, x2 F404-GE-400 turbofan

F-18 HARV, daha önce Amerikan Deniz Kuvvetleri taraf?ndan spin testleri için kullan?lm?? ve daha sonra, yedek parça kayna?? olarak kullan?lmak üzere görev d??? b?rak?lm?? ve bir daha uçamayaca?? dü?ünülen bir uçakt?r. Ekim 1984'te, 400 parças? eksik olarak ve parçalar halinde NASA taraf?ndan teslim al?nm??t?r. Eksik parçalar? tamamlanan uçak, bütün kablolar? yenilenerek kullan?ma haz?r hale gelmi?tir.

Sonuçlar

Bu proje sayesinde yüksek hücum aç?lar?nda kontollü uçu?un mümkün olabilece?i ortaya konulmu? ve sonuçta, gelecek nesil sava? uçaklar?n?n hareket ve manevra kabiliyetlerini ve dolay?s? ile uçu? zarflar?n? art?rmaya yönelik ciddi bir bilgi birikimi sa?lanm??t?r.

Teknik Raporlar
Resimler