f F-35’lerin Hikayesi: Bir Uçak Nasıl Tasarlan(amaz)ır?
Kadir Doğan

F-35’lerin Hikayesi: Bir Uçak Nasıl Tasarlan(amaz)ır?

  • Son Güncelleme: 3/03/17 13:15:18
  • 1

İletişim: https://twitter.com/kdrdgn07

Mail: kdrdgn07@gmail.com

“Uçak sektöründe devrim yaratan hiçbir şey yok. Tüm bunlar sadece bir çeşit geliştirme. Bizim şu anda yaptığımız, Wright kardeşlerin yaptığı uçağı geliştirmek ve işlemek fakat temel prensipler hala onlarınki ile aynı”. Bu sözler havacılık sektörüne damgasını vurmuş bir kişiye (McDonell Douglas şirketi kurucusu, F-4, F-15 gibi öncü uçakları tasarlayan) Donald W. Douglas’a ait.

Donald W. Douglas bu sözü yıllar önce söylemesine rağmen, çok uzun bir süre boyunca bu sözler birçok otoriteye göre doğruluğunu sürdürdü. 1903 Yılında Wright kardeşler ilk uçuşunu yaptıktan sonra yıllar boyunca havacılık sektörü yalnızca birkaç köklü değişim gösterdi. İkinci dünya savaşı ile birlikte ortaya çıkan “Jet Çağı” bu konuda verilecek en önemli örnek olsa gerek.

Aradan geçen uzun zaman sonucunda ortaya çıkan F-35 projesi ise uçak sektöründe büyük bir devrim yapmak üzere. Tabi ki “Devrim” yapmanın da bir bedeli var. Bu bedeli de çok büyük sıkıntılar ile ödüyor F-35.

Peki neden bu kadar zor? Neden gerçek bir “Devrim” yapmak, bu kadar çok para, insan gücü ve bilgi gerektiriyor? İşte bu yazı da bu soruların cevabını arayacağız. Bunu aramaya başlamadan önce ise günümüzde havacılık sektörünün geldiği noktayı incelememiz gerekiyor.

NASIL BİR SEKTÖR?

Havacılık sektörü çok büyük bir sektör. Uluslararası hava taşımacılığı birliği (IATA)'nın Haziran 2016 da yayınladığı rapora (1) göre : Havacılık sektörünün küresel geliri 2016 yılında tam 709 Milyar $. Geçen yıla göre %1,3lük bir düşüş söz konusu.

2004 yılından bu yana havacılık sektörü geçen 12 senede gelirlerini neredeyse 2 kat artırmış. Bununla birlikte giderlerde de önemli bir artış söz konusu. 2016 yılında 647 Milyar $ gider  ortaya çıktı. Bu rakam oldukça fazla. Zira petrol fiyatlarındaki düşüş ile birlikte yakıt giderleri oldukça azalmış durumda ancak bu durum sektör giderlerini geçen yıla göre sadece %1.9 azaltmış. Yapılan sivil uçuş sayısı geçen yıla göre 2 milyon adet artarak 36.8 Milyon adete ulaştı.

Ekonomik açıdan bu denli büyük bir sektörden bahsediyoruz. Peki sektör bu denli büyüklüklerde iken havacılık sanayi -özellikle askeri- neden ihtiyaçlara yeterince cevap veremiyor? Neden havacılık sanayii’nin çarkları bu kadar yavaş dönüyor? Bu sorularının birden fazla cevabı var. Şüphesiz başlıca sorunlara Uçak yapmanın getirdiği zorluklar, maliyetler, kalifiye insan gücü gibi bazı örnekler verilebilir.

UÇAK TASARIM SÜRECİ

Yukarıda saydığımız sorunlar içerisinde en temel sorun uçak üretmenin oldukça zor bir konu olması. Bu konuyu F-35’lerin üretim süreci üzerinden anlatmaksa, gerçekten bu sektörde “devrim” yapmanın ne kadar zor olduğunu bizlere gösterecektir.

JSF( Joint Strike Fighter) programı 1994 yılında  ABD tarafından başlatıldı (2). Aslında program biraz daha eski. JSF projesi, CALF(CommonAffordableLightweight Fighter) ve JAST (Joint Advanced Strike Technology)  projelerinden türemiştir. İlk olarak proje CALF adı altında başlatıldı. Bu projenin amacı Amerikan deniz kuvvetleri için STOVL [Kısa Kalkış, Dikey İniş ] türü bir uçak yapılması ve F-16’ların bunlar ile değiştirilmesi düşüncesiydi.Bu durum bize aslında F-35B yani Kısa kalkış ve Dikey iniş yapabilen varyantın, konvansiyonel olan F-35A’nın “Babası” konumunda olduğunu anlatıyor.

1992 yılında bu projenin hayata geçirilmesi konusunda ABD Deniz ve Hava Kuvvetleri anlaştı. Daha sonra 1993 yılında JAST Projesi gündeme geldi. Bu projenin amacı hava kuvvetlerinin ihtiyaçlarını giderecek yeni nesil bir uçak yapmaktı ancak daha sonra birçok farklı projenin gündemde olması ve hepsinin farklı bir amaç uğruna hayata geçirilmeye çalışılması, her amaca uygun tek bir uçağın yapılması konusunu gündeme getirdi. İşte F-35 ile gelen devrim tam olarak da bu. Havacılık tarihi boyunca hiçbir hava aracı “her amaca uygun” olacak şekilde üretilmeye çalışılmadı. Bu daha önce hiç denenmemiş bir düşünceydi. Bu nedenle JAST (Daha sonra JSF) programı 1994 yılında ABD ve İngiltere iş birliği ile başlatıldı. Daha sonra programın maliyetinin çok artacağının görülmesi üzerine yeni ortaklıklar aranmaya başlandı ve bu konuda tabii ki ABD ve İngiltere'nin adeta "Kardeşi" konumunda olan Kanada programa dahil oldu. 1997 Yılında yapılan görüşmelerde Lockheed Martin ve Boeing, NorthropGrumman ve McDonnell Douglas'ı geride bırakıp ürün konusunda öne çıktı. 2001 yılında yapılan yarışmada Lockheed Martin X-35 (Daha sonra F-35 Lightning II) ile yarışmayı kazandı ve NorthropGrumman ve BAE Systems ile birlikte üretim aşamasına başladı(3).

2001 yılında üretimine başlanan F-35 ilk uçuşunu 5 yıl sonra 2006 yılında yaptı. Burada, proje başlangıcından ilk uçuşa kadar geçen süreçte ne yapıldığını anlamak için "Uçak Tasarım Sürecine(Aircraft Design Process)" bakmamız gerekiyor.

Bir uçağın tasarımı sırasında birçok aşama ortaya çıkar. Öncelikle gereklilikler belirlenir. Daha sonra tasarım aşamalarına geçilir. Bu aşamalar, "Kavramsal Tasarım(Conceptual Design)," "Ön Tasarım (Preliminary Design)" ve "Detay Tasarım (Detail Design)" olarak 3'e ayrılır. Tasarım tamamlandıktan sonra fabrikasyon süreci başlar.

Uçak tasarım süreçleri

"Kavramsal tasarım" süreci belki de bir uçağın tasarım aşamasındaki en zor ve bir o kadar da önemli bölümdür. Kavramsal tasarım sürecinde bir uçağın gerçekten ne olacağı belirlenmeye çalışılır. Bu aşamada yukarıda belirtildiği gibi tasarımcı şirket mühendisleri birçok soruya cevap arar. Bu sorular "İşe yarayacak mı? Nasıl görünecek? Maliyeti nasıl olmalı? Hangi gereklilikleri yerine getirmeli? Bu ürünü özel yapan ne? Hangi amaç için yapılacak? Ağırlığı, Kanat açıklığı, motoru vs. nasıl olacak?" gibi birçok soruya cevap aranır. En önemli ve en kritik nokta bu sorulara verilen cevapların etkinliğidir. Kavramsal Tasarımı zor yapan kısımda tam olarak bu. Bu konuyu şöyle bir örnekle anlatalım, basit bir oyuncak araba yapmaya karar verdiniz. Bu arabayı yapmak için yetecek paranız var fakat elinizde bunun nasıl yapılacağına dair herhangi bir bilginiz yok. Bu durumda ya birinden yardım alırsınız yada nasıl yapıldığını öğrenmeye çalışırsınız. Oyuncak bir araba için bu iki seçeneği elde etmek oldukça kolay olabilir fakat savunma sanayi gibi hayati bir sektörde bu seçeneklerden birini elde etmek hiç kolay değil. Bu sorunu çözmek için ya daha önceden bu konuda çalışmalar yapmış şirketlerinizin, bilim insanlarının veya mühendislerin bilgilerini alırsınız ya da başka bir ülke ile “know-how” yaparak bu ürünü üretmeye çalışırsınız. Bizim TF-X projesinde yaptığımız şeyde tam olarak bu!

Kavramsal tasarım süreci

Konumuza dönersek, yukarıdaki sorular cevaplandıktan sonra aşağıdaki şekilde belirtilen aşamalara geçilir. Bu bölümlerde birçok veriden faydalanıp adeta "Tahminler ile analiz" yapılır.  Bu analizlerde genellikle yapılan ürüne benzer ürünlerin özellikleri öncelikli olarak değerlendirilir. Bu değerlendirme ürünümüzün başlıca analizlerinde kullanacağımız "referans" verilerini ortaya çıkarır. Bu verilerin kullanımı ise kimi zaman yeni yapılan ürünün eskisi ile birbirine çok benzemesine sebep olabilir. Örneğin F-35 birçok kişi -özellikle Ruslar- tarafından Yakovlev YAK-141'e benzetilir hatta bazıları ileriye gidip, F-35B de kullanılan itki sisteminin YAK-141'den "çalındığını" bile iddia eder.

Yak-141 ve F-35B

"Ön Tasarım" sürecinde tasarım ürünü ortaya çıkmaya başlar. Kavramsal tasarımda sorulan soruların cevapları burada kullanılır. Bu aşamada uçağın birçok parçası üretilir ve kısmen uçuşa hazırlanır. Temel analizler de bu aşamada yapılır. (CL/CD, CL/alpha, CD/alpha, Cp/alpha, L/D, T/W, WingLoading vs.)  Yapılan analizler doğrultusunda, ilk başta kullanılan tahmini veriler yavaş yavaş tasarım için spesifikleşmeye başlar. Uçağın detaylı bilgileri bu aşamada belli olmaya başlamaktadır. Ayrıca bu aşamada ürünün maliyeti de hemen hemen ortaya çıkar. Bu tasarımcıya fabrikasyon işlemine kadar maliyetin değişmesi için oldukça uzun bir zaman tanır.

"Detail Design" tasarım sürecini son aşamasıdır. Bu aşamada artık uçak ortaya tamamen çıkmaya başlamıştır. Detaylı analizler (Dragrates, Gust, g factor, cornerspeed vs.) burada yapılır. Uçağın detaylı parçaları entegre edilir.“Hangi iniş lastiği kullanılacak? Nasıl bir iniş sistemi olacak (Oleo vs.)?" gibi birçok soru bu aşamada cevap bulur. Uçağın temel parçalarının detaylı analizleri yapılır. Yapısal olarak uçak burada test edilir. Silahların uçağa entegrasyonu ve kullanımı, yakıt ikmal denemeleri, hücum açısı testleri bu aşamada gerçekleşir.

Tasarım aşamaları tamamlandıktan sonra fabrikasyon sürecine geçilir. Aslında hepsinin tamamlandıktan sonra demek yanlış bir kelime olabilir zira "Detail Design" uçak emekli edilene kadar devam eder. Bunun sebebi sürekli olarak teknolojinin gelişmesi ve gelişen teknolojilerin kullanılan ürünlere uygulanmasıdır.

F-35'lerde çıkan birçok yapısal problem projenin uzamasına sebep oldu. Başlıca sorunların yaşandığı bölge tabii ki de itki sistemi. STOVL (Kısa kalkış-Dikey iniş) yıllardır kullanılmaya çalışılan ancak bir türlü aktif olarak kullanılamayan bir sistem. Bunun sebebi bu sistem konusunda ortada net teknik veriler bulunmamasıdır. Bu sistem birçok uçağın tasarlanıp, birkaç tane üretildikten veya prototip aşamasında projenin iptaline sebep olmuştur. (Bkz. Lockheed XV-4 Hummingbird, Rockwell XFV-12, VFW VAK 191B, Yakovlev Yak-36 vs)

PEKİ YA MALİYET?

İtki sistemlerinin geleneksel yapısı, VTOL-STOVL için pekte uygun değildir. Bu durum uygun hale getirilmeye çalışıldığında performans açısından birçok kayıp ile karşılaşılmakta ve bu durumu telafi etmek için birçok çalışma yapılmaktadır. 2007 yılında Amerikan Hava Kuvvetleri tarafından paylaşılan bilgiye göre, yıllar süren sadece Rüzgar tüneli ve Jet Motoru testlerinin maliyeti 200 Milyon$(4). F-35B’de kullanılan Pratt&Whitney F135 motorunun birim maliyeti 13.3 M$ ile 19.05 M$ arasında.

2015 yılında CNN International da yazılan bir yazıda (5) hükumet kaynaklarına dayandırılan verilere göre toplam F-35 programına yapılan-yapılacak harcama 1 Trilyon $ ı aşmış durumda. Tabi bu durum da bu “Devrimci” proje konusunda birçok soru işaretini beraberinde getirdi.

Tüm bunların sonucunda 8 Kasım da ABD başkanlığına seçilen Donald Trump’ın ilk işi bu konuya müdahale etmek oldu. Birçok müdahale sonunda ise Donald Trump F-35 fiyatlarında Lockheed Martin’i köşeye sıkıştırıp, programın maliyetinde ciddi bir indirim sağladı.

Yukarıdaki grafik de F-35’lerde yaşanan birim-fiyat değişimi görülmekte. Özellikle F-35A varyantında meydana gelen düşüş oldukça fazla. İlk iki uçağın sipariş edildiği 2007’den bugüne dek, F-35A fiyatları %60 azalmış durumda.

F-35B varyantında ise 2008 yılındaki satış fiyatı 226 Milyon $ iken, bugün 123 Milyon$.

F-35C de durum farklı değil. 2010’da 196 Milyon$ iken şuanda 122 Milyon$. (6)

2016Temmuz ayı itibari CNN International da yer alan ve Amerikan Hava Kuvvetleri tarafından yapılan açıklamada (7) F-35A ve F-35B'nin Başlangıç Harekât Kabiliyetine (initialoperationalcapability/IOC) ulaştığı açıklandı. Bu kabiliyet nispeten daha "kolay" görevler için yeterli bir standart olarak görülmekte ancak tam anlamıyla savaş kabiliyetini kazanması için F-35'in önünde uzun bir yol var.

Birçok eleştiriye rağmen F-35 projesi, havacılık alanında gerçek bir “devrim” yapmış durumda. Fakat tarihin de bize öğrettiği gibi “Devrim yapmanın da bedelleri var.”

Kadir Doğan

Gelecek Göklerde!

Referans Linkler:

http://www.iata.org/whatwedo/Documents/economics/Central-forecast-mid-year-2016-tables.pdf

https://www.flightglobal.com/pdfarchive/view/1995/1995%20-%200834.html

https://www.f35.com/about/history

http://www.af.mil/News/ArticleDisplay/tabid/223/Article/127739/f-35-production-a-step-closer-after-wind-tunnel-test.aspx

http://edition.cnn.com/2015/07/16/politics/f-35-jsf-operational-costs/

http://www.defenseone.com/business/2017/02/charted-heres-how-cost-each-version-f-35-changing/135451/

http://edition.cnn.com/2016/08/02/politics/air-force-f-35-combat-ready/

Kaynak: www.kokpit.aero

Kokpit Aero

Yorum Yap