UH-60 BLACK HAWK HELIKOPTERININ ÜÇ BOYUTLU KOKPIT VE UÇUS SIMÜLASYONU

Transkript

1 HAVACILIK VE UZAY TEKNOLOJILERI DERGISI OCAK 2003 CILT 1 SAYI 1 (31-36) UH-60 BLACK HAWK HELIKOPTERININ ÜÇ BOYUTLU KOKPIT VE UÇUS SIMÜLASYONU KrPltYzb Tayfun ÜLBEGI 1 Kara Havacilik Okulu ve Egitim Merkezi Komutanligi Güvercinlik, Ankara m_tayfun_69@yahoocom DoçDr Serhat SEKER 2 Istanbul Teknik Üniversitesi, Elektrik-Elektronik Fakültesi Elektrik Mühendisligi Bölümü, Maslak, Istanbul e-posta : seker@elkituedutr Dr Yasar ERENLER 3 Istanbul Teknik Üniversitesi, Elektrik-Elektronik Fakültesi Bilgisayar Mühendisligi Bölümü, Maslak, Istanbul e-posta : erenler@csituedutr ÖZET Bu çalismada UH-60 Black Hawk Helikopteri nin (Sikorsky S70-28D) yazilim simulasyonu yapilarak, helikopterin kokpit çalistirma checklist ine uygun olarak, pilot adaylarinin çalistirma usullerine ve kokpite intibak ettirilmeleri amaçlanmistir Simulasyon, PC (kisisel bilgisayar) üzerinde Delphi programlama dili ve GLScene grafik paketi kullanilarak tamamen yazilim olarak gerçeklenmistir Checklist lerin prosedür takibi için Uzman Sistem metodu uygulanmistir Helikopterin uçus dinamiginin ise gerçege yakin olarak modellenmesine çalisilmistir Bu yazilim henüz komple simulator olarak tamamlanmamistir, ancak ülkemizde bu konudaki çalismalara örnek teskil etmesi hedeflenmistir Anahtar Kelimeler: Helikopter Uçus Simülasyonu, Uzman Sistem ABSTRACT In this study, we have implemented a software simulation of the UH-60 Black Hawk Helicopter (Sikorsky S70-28D) We have targeted to help novice pilot candidates adapt to the cockpit and operation guidelines according to the check lists The simulation has been implemented totally as software on a Personal Computer using the Delphi programming language and the GLScene graphical library package For the procedural tracking of the checklists, we applied the Expert System method For flight dynamics of the helicopter, modeling was tried to be as realistic as possible This software has not been completed as a full simulator yet But we have intended to make a sample of this kind of studies in our country Keywords: Helicopter Flight Simulation, Expert System 1GIRIS Türk Silahli Kuvvetleri nin envanterinde bulunan S70-28D modeli helikopterin (Ticari adi: Sikorsky, Askeri adi: UH-60 Black Hawk) bilgisayar destekli görsel üç boyutlu kokpit ve uçus simülasyonu uygulamasinin amaci, Türk Silahli Kuvvetleri nde S70-28D helikopterine intibak edecek pilotlarin bu simülasyon egitimine tabi tutularak adaptasyon sürelerini azaltmaktir Bu simülasyon çalismasi tamamen egitime yönelik ve maliyeti düsürme 31

2 amaçlidir Bu makalenin konusu olan simülasyon yazilimi çalismasi, Tayfun Ülbegi [1] tarafindan, Istanbul Teknik Üniversitesi, Savunma Teknolojileri Programi nda yüksek lisans tezi olarak yapilmistir Simülasyon prosedürlerinin gerçeklestirilmesinde kullanilan referans bilgileri S70-28D helikopterinin kendi teknik talimnamesinden [2] alinmistir Uçus karakteristigi gerçegine benzetilerek kalkis, tirmanis, düz uçus, dönüsler, süzülüs ve inis simülasyonu yapilmistir Uçus karakteristiginin test pilotlari tarafindan dogrulugu ve geçerliligi onaylanacaktir Su anda uçus simülasyonu olarak kullanilmakta olan Microsoft Flight Simulator 2000 uygulamalari mevcuttur Bu uygulamalar gerçegine yakin uygulamalardir S70-28D simülasyonu bu uygulamaya yakin kaliteyi hedeflemektedir Bu çalismanin amaci, S70-28D Glass Cockpit Helikopterinin komple uçus simülatörünü olusturmak degil, daha çok komple uçus simülatörünü olusturmak için ilk adimi atmaktir; çünkü bir helikopter hidrolik, transmisyon, motor, yaglama, ve aviyonik gibi bir çok sistemlerden olusmaktadir Temel olarak bu çalisma, helikopteri uçus durumuna getirecek kokpit bölümüne odaklanmistir Bunun yapilmasi için pilotlarin önceden belirlenmis prosedürleri izlemeleri gerekir Bu prosedürler motor çalistirmaya yardim eden ve kullanilmasi elzem olan checlist lerdir Mürettebat uçustan önce herhangi bir can ve mal kaybini önlemek için intibak edecekleri hava araci için yer egitimine tabi tutulmalidirchecklist e bagli kalarak pilot adaylarinin çalistirma usullerine ve kokpite intibak ettirilmeleri iki kisimdan olusmaktadir Bu kisimlar genel olarak Motor çalistirmadan önceki usuller (motorlari çalistirmak için gerekli ön kosullar) ve ikinci usuller Motor çalistirma usulleri olarak belirlenmistir 2 UH-60 BLACK HAWK HELIKOPTERININ TEKNIK ÖZELLIKLERI Black Hawk helikopteri genel maksatli bir helikopterdir Esas görevi askeri birlik tasimak ve lojistik destekde bulunmaktir Fakat buna ilave olarak helikopterde konfigrasyon yapilarak tibbi tahliye, komuta-ve-kontrol, arama -kurtarma, silahli muhafizlik, elektronik harp, ve tasima amaciyla da kullanilabilir Gene gerekli konfigrasyon yapilarak hava taarruzu amaciyla da kullanilabilir Sikorsky firmasi lisansi ile üretilen bir helikopterdir Ilk kez 1978 yilinda ABD ordusunda kullanilmaya baslanmis olup, halen 22 ülkede kullanilmaktadir Ileri Black Hawk teknolojisi sayesinde helikopterin arazide bakimi kolaydir Asagida Black Hawk helikopterinin teknik özellikleri özet olarak verilmistir [3] Tasarim : Black Hawk helikopteri düsük tesbit edilebilme özelligine ve üstün bir alçaktan uçus özelligine sahiptir Ufak çapli atesli silahlara, patlayicilarin çoguna, ve orta kalibre (23 mm) roketlere karsi dayaniklidir Uçus kontrolleri balistik olarak saglamlastirilmis olup yedek elektrik ve hidrolik sistemlerle donatilmistir Helikopter yüksek hizda çarpma etkilerini emme kapasitesine sahiptir Yakit sistemi çarpmaya karsi dayanikli ve muhafazalidir Ekip koltuklari ve inis takimi enerji emme özelliklidir Kokpit: Helikopter üç kisilik bir ekip tarafindan uçurulmaktadir: pilot, yardimci pilot, ve kabin görevlisi Helikopter glass kokpit ve dijital aviyonik ile donatilmistir Opsiyonel olarak kokpite otomatik uçus bilgisayar sistemi ilave etmek mümkündür Elektronik uçus bilgi sistemi (EFIS), uçus ekibi için gerekli olan temel pilotaj ve seyrüsefer ekranlarini saglamaktadir Silahlar: Black Hawk helikopteri, Dis Depolama Destek Sistemi (ESSS) ni kullarak 16 adet Hellfire füzesi tasima kapasitesine sahiptir ESSS sistemi toplam 4536 kg agirliginda füze, roket, top mermisi ve elektronik karsi koyma ekipmani tasiyabilmektedir 105 mm howitzer silahi ve gerekli mühimmati tasiyabilecek kapasiteye sahiptir Kabin içinde ise ilave füzeler, tedarik ve personel tasinabilmektedir Ayrica, pencerelere 762 mm veya 05 kalibre makineli tüfek monte edilebilmektedir Kargo: Kabin 11 kisilik tam donanimli bir askeri birligi veya sihhi tahliyeler için 4 hasta ile 1 saglik personelini tasiyabilmektedir Kabinde havalandirma ve isitma sistemi mevcuttur Kargo alaninda toplam 4082 kg a kadar yük tasinabilmektedir Ana kabindeki yolcu koltuklari sökülerek kargo tasinmasi için yer açilabilmektedir Kominikasyon: Helikopter bir dizi ses ve veri iletisim araçlari ile donatilmistir Bunlar arasinda VHF ve UHF iletisimi, Dost veya Düsman Tanimlama transponder cihazi (IFF), güvenli ses iletisimi, uydu iletisimi, ve intercom sistemi sayilabilir Motorlar: Helikopter iki adet General Electric (T700-GE- 701C türü) turboshaft motorla donatilmistir Iç yakit tanklari 1360 litrelik kapasiteye sahiptir 1400 litreye kadar yedek yakit da iki iç yakit tankinda, 1740 litreye kadar da dis tanklarda tasinabilir 32

3 3 KOKPIT SIMÜLASYONUNDA KULLANILAN METOD VE ARAÇLAR Bu çalismada, kokpit simülasyonunda pilot adayinin egitimi için metod olarak Uzman Sistem yaklasimi kullanilmistir 31 Metod Olarak Uzman Sistem Uzman Sistemler, Yapay Zeka arastirma alaninin bir alt konusudur Pek çok alanda uygulamalari mevcuttur Bunlar arasinda Tibbi Teshis, Mekanik Ariza Teshisi, Planlama, Kontol, ve Egitim sayilabilir Bir uzman sistem baslica asagidaki üç bilesenden [4] olusmaktadir: 1) Bilgi Tabani (Knowledge Base/Rules) 2) Çikarim Motoru (Inference Engine) 3) Kullanici Arayüzü (User Interface) Asagida (Sekil 31) bir uzman sistemin çalisma prensibini gösteren sema verilmistir Gerçekler (Facts) Bilgi Tabani Kullanici Arayüzü Uzman öneri (Expert advise) Çikarim Motoru Sekil 31 Bir Uzman Sistemin Bilesenleri Kullanici, uzman sisteme kendi fact lerini verir ve cevap olarak sistemden uzman bir öneri alir Uzman sistem kendi içinde iki ana bilesenden olusur Bilgi Tabani, sisteme önceden yüklenmis olan bilgileri içerir Çikarim Motoru (Inference Engine) ise bu bilgilerden faydalanarak, kullanicinin girdigi fact ler dogrultusunda çikarsamalarda bulunarak ulastigi sonuçlari öneri seklinde kullaniciya bildirir Bu çalismada kullanici, pilot adayidir Kullanici arayüzü, kokpitin üç boyutlu görüntüsüyle temsil edilmektedir Kullanici mouse ve tus yardimiyla kokpitteki anahtarlari kontrol edebilmektedir Bilgi Tabani, helikopterin çalistirilmasi için takip edilmesi gerekli olan checklist teki prosedürleri içermektedir Fact ler, pilot adayinin kokpitte yapmis oldugu islemlerdir Çikarim motoru, pilot adayindan aldigi girdileri Bilgi Tabani na bakarak yorumlar ve pilot adayina ne yapmasi gerektigini söyleyen ikazlari bildirir Kullanici bazi maddeleri takip etmeli ve helikopterin motorlarini çalistirmak için checlist e uymalidir Eger kullanici dogru siraya uyarsa, ikaz verilmeyecek yani her sey mantiksal bir sirayla gidecektir Kullanicinin dogru adimlari Çikarim Motoru tarafindan kontrol edilecektir Uzman sistemi kurmak pahali ve zahmetli bir süreçtir Baslica üç kisiden olusan bir ekip olusturulmalidir Bunlar: 1) Alan Uzmani (Domain Expert) 2) Bilgi Tabani Mühendisi (Knowledge Engineer) 3) Programci 32 Kullanilan Yazilim Araçlari Bu çalismada asagidaki araçlar kullanilmistir: 1) Delphi 50 (Programlama Dili) 2) GLScene 082 (Grafik Kütüphanesi ve Görsel Kompenent Listesi) 3) 3DS MAX Studio 40 (Üç Boyutlu Nesne Çizim Programi) 4) Paint Shop Pro 7 (Image Isleme Programi) GLScene paketi, Delphi ye disaridan yüklenmistir Üç boyutlu nesneler, 3DS MAX Studio programi kullanilarak çizilmis ve Delphi nin üç boyutlu ortamina tasinmistir Paint Shop Pro ise, yaratilan nesnelerin dokularini (texture) olusturmada kullanilmistir ( Sekil 32) 33

4 Sekil 32 Simülasyon Kokpit ve Uçus Görüntüsü 4 SIMÜLASYON Asagidaki diyagram (Sekil 41) simülasyon sürecini anlatmaktadir Kodlar checklist e göre dogru motor çalistirmasini izleyen durum ve kurallardan olusmaktadir TEST PILOTU Uzman Sistem 1Bilgi Tabani 2Çikarim Motoru 3Kullanici Ara Yüzü Simülasyon Algoritmasinin Akis Diyagrami 1Motor Çalistirmadan Önceki Usuller 2Motor Çalistirma Usulleri 3Uçus 4Motor Susturma Usulleri 1 Motor Çalistirmadan Önceki Usuller Durum1: Park Freni-> SET Durum2 : Egi1-Egi2-> OFF Durum8:Batarya Anahtari->OFF Durum9:Batarya Anahtari->ON Kural 1: Eger Batarya Anahtari ON degilse mesaj gösterme Kural 2:Eger Batarya Anahtari ON ise mesaj göster Sekil 41 Simülasyon Checklisti Baslangici 34

5 Eger kullanici dogru checklist sirasini izlerse Sekil 42 de gösterildigi gibi ne oldugu hakkinda mesajlar alacak ve Sekil 43 ve Sekil 44 de oldugu gibi bir sonraki adimin ne olacagini ögrenecektir Eger tüm siralamayi dogru yaparsa motorlar çalisacak sayisal harita üzerinde uçus yapilabilecektir (Sekil 44) Açikça görüldügü gibi bu uygulama kullaniciya motor çalistirmayi ögretmektedir Sekil 42 Checklist Ilk Asama Sekil 43 Checklist Ikinci Asama Sekil 44 Kokpit Display i Görüntüsü 5 SONUÇLAR Bu simülasyon çalismasi dört bölü mden olusmaktadir: 1 Motor Çalistirmadan Önceki Usuller 2 Motor Çalistirma Usulleri 3 Uçus 4 Motor Susturma Usulleri Bu çalismada, dördüncü madde disindaki bölümler gerçeklestirilmistir Ilk ve ikinci bölüm hedefine ulasmistir Bu bölümlerde S70-28D helikopterinin checklist ine göre birçok madde gerçeklestirilmistir ve bu maddeler uygulanirken motor çalistirma ile ilgili ögretici bilgiler de sunulmustur Üçüncü bölüm uçus kumandalari hakkinda genel bilgi vermektedir gerçek uçus karakteristigi bulunmamaktadir, benzetilmisi mevcuttur Bu çalisma ile komple bir simülasyona ilk adim atilmistir bundan sonra eger imkan verilirse iyi organize olmus bir yazilim grubu tarafindan komple bir simülasyon gerçeklestirilebilir 35

6 Buna ilave olarak herhangi bir sistem hakkinda bilgi ve tecrübesi olan insanlarin yazilim konusunda egitim aldiklarinda o sistemi kodlamalari normal bir programcinin yapacagi uygulamadan daha verimli olacagi anlasilmistir Ülkemizde bu konudaki çalismalara örnek olmasini amaçladigimiz bu çalis ma ile, gerekli imkanlar verildiginde kokpit simülasyonu için bir Uzman Sistem kurulabilecegi görülmüstür KAYNAKLAR [1] Ülbegi, M T, 2002 Visual 3D S70A-28D Glass Cockpit Helicopter Simulation Yüksek Lisans Tezi Istanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Istanbul [2] TM D-10, 2002 Operator Manual of S70-28D Glass Cockpit Helicopter, Chapter 8 Normal Procedures [3] Internet web sayfasi wwwarmy -technologycom/projects/black_hawk/ Aglari ve Ögrenebilen Algoritmalara dayali Durum Izleme Sistemleridir Halen ITÜ Elektrik-Elektronik fakültesinde ögretim üyeligine devam etmektedir Dr Yasar ERENLER 1965 yilinda Gümüshane de dogdu Hacettepe Üniversitesi Bilgisayar Bilimleri ve Mühendisligi nden 1988 de mezun oldu Çesitli özel ve kamu kuruluslarinda programci ve sistem analisti olarak çalisti 1990 da Milli Egitim Bakanligi nin 1416 sayili kanunla açtigi burs sinavini kazanarak ABD ne gitti Illinois Institute of Technology den Bilgisayar Bilimi dalinda 1992 de Master derecesi, 1999 da Doktora derecesi aldi Doktora konusu bilgisayarla Dogal Dil Isleme de korpus tabanli bir Türkçe leksikon olusturmaktir 1999 da ITÜ Bilgisayar Mühendisligi bölümüne ögretim görevlisi olarak atandi Askerlik hizmetini yedek subay olarak Kara Harp Okulu nda 2001 de tamamladi Halen ITÜ de ögretim görevlisi olarak çalismaktadir [4] Giarratano, J, Riley, G, 1989 Expert Systems: Principles and Programming, PWS-Kent Publishing Co, Boston YAZARLARIN ÖZGEÇMISLERI KrPltYzb Tayfun ÜLBEGI Kara Pilot Yüzbasi Mehmet Tayfun ÜLBEGI 1969 yilinda Izmir'de dogdu yillari arasinda Bursa Isiklar Askeri Lisesi, yillari arasinda Kara Harp Okulu'nda ögrenimini tamamladi1993 yilinda Kara Havacilik Okulu'nda pilot egitimini basariyla bitirip, helikopter pilotu olarak göreve basladi1997 yilinda Bakim Subayi ve Test Pilotu kursunu tamamladi1999 yilinda Amerika Birlesik Devletleri'nde S70-A28 (Black Hawk) helikopterlerinin kabul testlerinde "Test Pilotu" olarak bulunduayni yil Ingiltere'de yerinde lisan kursu gördü 2002 yilinda ITÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Savunma Teknolojileri Programi ndan Yüksek Lisans derecesi aldi Evli ve bir kizi olan Kara Pilot Yüzbasi Mehmet Tayfun Ülbegi Ingilizce ve A lmanca biliyor DoçDr Serhat SEKER Istanbul Teknik Üniversitesi (ITÜ) Elektrik- Elektronik Fakültesi ve Nükleer Enerji Enstitüsünden mezun olduktan sonra, ITÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Elektrik Mühendisligi Programindan doktora derecesi almistir Doktora esnasinda iki kez Hollanda da "Netherlands Energy Research Center" bünyesinde arastirmalarda bulunmustur Doktora sonrasinda ise "The University of Tenessee, Knoxville"de endüstriyel isaret isleme konularinda çalismistir Dr Seker in ilgi alanlari, Isaret Isleme, Yapay Sinir 36