Parker Hannifin’in Wheel and Brake (Tekerlek ve Fren) bölümü, uçak tekerlekleri ve frenlerinin doğru ve güvenli şekilde çalışmasını sağlamak amacıyla çok çeşitli testler gerçekleştirmektedir.
Laboratuvar, bu testleri yürütmek için farklı ve eski cihazlar ile sistemler kullanmakta olup, mühendisler tüm test süreçlerini tek bir platform üzerinden yönetebilecekleri entegre bir çözüm arayışına girmiştir. Dewesoft tarafından sunulan çözüm ile birlikte farklı ölçüm sistemleri tek bir yapı altında toplanarak test süreçleri otomatikleştirilmiş, veri toplama ve analiz süreçleri daha hızlı, güvenilir ve tekrarlanabilir hale getirilmiştir. Benzer şekilde RMC Mühendislik’in sunduğu çözümler de farklı sensör ve ölçüm sistemlerini entegre ederek, tek bir merkezden senkronize veri toplama, gerçek zamanlı izleme ve otomatik test senaryoları oluşturulmasına imkân tanır; bu sayede hem test hem de yapısal izleme uygulamalarında operasyonel verimlilik artırılırken, mühendislik karar süreçleri daha doğru ve veri odaklı şekilde yönetilebilmektedir.
Herhangi bir test laboratuvarı için, yeni bir temel teknolojiye geçiş her zaman zorlu bir süreçtir. Şirketler teknolojiye ayak uydurmaya, yeni yetkinlikler geliştirmeye ve verimliliği artırmaya çalışırken, maliyet ile üretkenlik arasında içsel bir denge kurma mücadelesiyle karşı karşıya kalırlar. İnsan doğası gereği riskten kaçınma eğilimi de bu duruma eklenir. Sonuç olarak durum, “Çalışıyorsa neden değiştirelim?” anlayışına dayanır.
1936 yılından bu yana Parker Hannifin’in Wheel and Brake (Tekerlek ve Fren) bölümü; genel havacılık, iş jetleri, döner kanatlı hava araçları ve askeri havacılık uygulamaları için uçak tekerlek ve fren sistemlerinin yanı sıra hidrolik ürünlerin tasarımı, üretimi ve test edilmesinde pazar lideri konumundadır.
Günümüzde bu birim, Kaman Corporation bünyesinde faaliyet göstermekte olup, hala Avon şehrinde, Cleveland’ın hemen dışında konumlanmaktadır. İlgili departman, uçak tekerlekleri ve frenlerinin doğru ve güvenli çalışmasını sağlamak amacıyla çeşitli testler gerçekleştirmektedir.
Sorun – Sistem Entegrasyonu ve Esneklik
İlgili departmanın Uçak Tekerleği ve Freni Kalifikasyon Test Laboratuvarı (AWB), bu testleri gerçekleştirmek için çeşitli test ve ölçüm cihazlarından oluşan bir yapı kullanıyordu. Aslında tam anlamıyla bir “sistem” yoktu; çünkü cihazlar birbirleriyle senkronize değildi ve her biri ayrı ayrı çalıştırılmak zorundaydı.
Her bir test, adım adım kurulum gerektiren önemli ölçüde manuel iş gücü içeriyordu. Ayrıca birden fazla teknisyen sürece dahil olduğundan, testler arasında kurulumlar tutarlılık göstermiyordu. Entegre bir veri toplama sisteminin olmaması nedeniyle, test konfigürasyon detayları ve bazı veriler elle kağıt üzerine kaydediliyordu.
AWB, klasik bir ikilemle karşı karşıyaydı: Hazır bir COTS (ticari raf ürünü) DAQ sistemi alıp bunu kendi ihtiyaçlarına uyarlamak mı, yoksa bazı DAQ donanımları kullanarak LabVIEW veya başka bir programlama diliyle aylar hatta yıllar sürecek özel yazılım geliştirmek mi? Piyasada, her iki yaklaşımın avantajlarını bir araya getiren ve zaman alıcı, maliyetli yazılım geliştirme sürecini ortadan kaldıran bir çözüm var mıydı?
AWB testlerini profesyonel şekilde gerçekleştiriyor ve kaliteli veriler elde ederek nitelikli ürünler ortaya koyuyordu. Ancak bu süreç kesinlikle verimli değildi. Sonunda laboratuvarda ortak görüş oluştu: Gerçek anlamda entegre bir DAQ sistemine ihtiyaç vardı.
Bu sistem, teknisyenlerin testleri her seferinde aynı şekilde kurabilmesini, sadece tamamen entegre donanım ve yazılım yapısı içinde bir listeden seçim yaparak gerçekleştirmelerini sağlamalıydı.
Böyle bir çözüm, mühendisler için büyük avantaj sağlayacaktı; çünkü aynı konfigürasyonlarla yapılan testler arasında veri karşılaştırması çok daha kolay olurdu. Yönetim ise artan verimlilik sayesinde test başına düşen maliyetin azalmasından memnun kalacaktı.
Uygulama – Uçak Tekerlek ve Fren Testleri
AWB’nin uygulamaya aldığı çözümden bahsetmeden önce, her gün düzenli olarak gerçekleştirmekle yükümlü oldukları test türlerini incelemek gerekir.
Kalkış ve iniş, herhangi bir uçağın operasyonundaki en kritik iki aşamadır. AWB; ana tekerlekler, burun tekerlekleri, ana frenler ve ilgili hidrolik bileşenlerin test edilmesinden sorumludur.
İzlenebilir ve tekrarlanabilir testler, yeni uçak tasarımlarının sertifikasyon süreci ile mevcut uçak filolarının bakım ve güvenliğinin sürdürülebilmesi açısından kritik öneme sahiptir. Testler; Federal Aviation Administration (FAA), DO-160 ve MIL standartları ile European Aviation Safety Agency (EASA) gibi kuruluşlar tarafından belirlenen endüstri standartları ve düzenlemelere uygun şekilde yürütülmektedir.
Laboratuvar, bu testleri dinamometre, yuvarlanma (roll), birleşik yük (combined load), dayanım (endurance) ve darbe (impulse), doğrulama (proof) ve patlama (burst) ile çevresel testler gibi çeşitli test metodolojileri kullanarak gerçekleştirmektedir. Aşağıda bu uygulamaların her biri kısaca açıklanmaktadır:
Şekil 1. Temas etmek üzere olan bir uçak tekerleği ile dinamometre.
Dinamo (Dynamometer) Testleri
Dinamometreler ya da dinamolar, mühendislerin gerçek dünya koşullarını kontrollü bir ortamda simüle etmesine olanak tanır. Dinamo sistemleri, temas halindeki bir tekerleğin torkunu ve dönme hızını ölçer. Bu sayede tekerleğin kalkış, iniş ve taksi sırasında maruz kalacağı yükler simüle edilebilir.
Tekerleğe çeşitli yükler uygulanarak; farklı hız, sıcaklık, lastik basıncı ve yük koşulları altında performansı değerlendirilebilir. Bu yöntem, mühendislerin farklı senaryolarda tekerlek performansını analiz etmesine ve gerekli ayarlamaları veya iyileştirmeleri yapmasına imkan sağlar.
Birleşik Yük (Combined Load) Testleri
Yük testleri, uçak tekerlekleri ve frenlerinin kalkış, iniş ve taksi sırasında maruz kalacakları yük ve gerilmelere dayanma kabiliyetini değerlendirir.
Birleşik yük testlerinde, teknisyenler tekerlek ve frenleri; gerçek uçuş koşullarını simüle edecek şekilde düşey (vertical), yanal (lateral) ve boyuna (longitudinal) yüklerin birleşimine maruz bırakır.
Dayanım (Endurance) Testleri
Bu testler, mühendislerin uçak tekerlekleri ve frenlerinin sürekli kullanım altındaki dayanıklılığını ve ömrünü değerlendirmesine olanak tanır. Dayanım testleri sırasında, tekerlekler ve frenler tekrar eden dur-kalk döngülerine maruz bırakılarak, uçağın operasyon süresince yaşadığı kalkış ve iniş döngüleri simüle edilir.
Darbe (İmpulse) Testleri
Darbe testleri, uçak frenlerinin hızda veya yön değişimlerinde meydana gelen ani ve aşırı değişimlere dayanma kabiliyetini değerlendirir. Bu testlerde frenler, ani ve yüksek şiddetli duruşlara maruz bırakılarak, uçuş sırasında oluşabilecek acil frenleme durumları simüle edilir.
Yuvarlanma (Roll) Testleri
Yuvarlanma testleri, tekerleklerin taksi hareketi ile kalkış ve iniş sırasında oluşan yuvarlanma kaynaklı gerilmelere dayanma yeteneğini değerlendirir. Bu testlerde uçak, bir test düzeneği üzerine yerleştirilir ve tekerlekler dönerken üzerine yük uygulanarak uçağın ağırlığı simüle edilir.
Bu testler, uçak operasyonları sırasında güvenliğini etkileyebilecek aşırı ısınma, titreşim veya aşınma gibi tekerlekler veya frenlerle ilgili olası sorunların tespit edilmesini sağlar.
Doğrulama (Proof) Ve Patlama (Burst) Testleri
Bu testler, uçak tekerleklerinin güvenliğini sağlamak amacıyla gerçekleştirilir. Mühendisler, bu testler sayesinde tekerleğin güvenli çalışma için dayanabileceği maksimum basıncı belirleyebilir. Ayrıca tekerleğin, arızalanmadan aşırı yük koşullarına dayanıp dayanamayacağı ve normal ile acil durum koşullarında güvenli ve güvenilir şekilde çalışıp çalışamayacağı doğrulanır.
Bunlara ek olarak; sızdırmazlık testleri, aşırı sıcaklık testleri, sıcaklık bekletme (temperature soak) testleri gibi daha birçok farklı test de uygulanmaktadır.
Test Sisteminin Değiştirilmesi
Mevcut AWB “sistemi” işini yerine getiriyordu ancak artık eskimeye başlamıştı. Ayrıca bu “sistem”, her biri kendi ekranına ve arayüzüne sahip ayrı cihazların bir araya getirilmesinden oluşuyordu. Kontrol cihazları, osiloskoplar, fonksiyon jeneratörleri ve daha birçok ekipman bir araya getirilmiş durumdaydı ancak hiçbir şey otomatik değildi.
Teknisyenler, tüm bu ayrı cihazları aynı anda kullanırken yaptıkları işlemleri kağıt üzerine manuel olarak kaydetmek zorundaydı. Sistem; alarm, çevrim kontrolü veya uzaktan kapatma gibi yeteneklere sahip değildi. Kısacası sistem çalışıyordu ancak kesinlikle ideal değildi.
AWB, gerçekleştirdiği tüm testleri kapsayacak şekilde uyarlanabilir tek bir sistem istiyordu ancak yukarıda da belirtildiği gibi, düşük seviyede dahi programlama gerektiren bir çözümden kaçınmak istiyorlardı; çünkü bunun için yeterli zaman ve kaynakları yoktu. Bu nedenle birkaç önemli sebepten ötürü Dewesoft’u tercih ettiler:
- DAQ donanımı, gerekli örnekleme hızı ve dikey eksen çözünürlüğünü sağlama konusunda fazlasıyla yeterlidir.
- DewesoftX yazılımı, ek bir ücret, lisans veya güncelleme maliyeti olmadan donanımla birlikte sunulmaktadır.
- DewesoftX yazılımı, AWB’nin testlerini otomatikleştirmesine olanak tanıyan yerleşik bir sequencer içerir. Bu sayede kullanıcı yönlendirmeleri ve özel ekranlarla adım adım test senaryoları oluşturulabilir; üstelik yalnızca makro seviyede yapılandırma ile, düşük seviyeli programlamaya ihtiyaç duyulmadan.
- Analog ve dijital girişlerin yanı sıra, analog ve dijital çıkışlara da sahip olması sayesinde harici kontrol cihazları ve fonksiyon jeneratörlerinin yerini alabilir; böylece tüm sistem tamamen entegre ve otomatik hale getirilebilir.
AWB, dört adet çok işlevli girişe ve dört adet düşük voltaj girişine sahip tek bir Dewesoft SIRIUS modülünün, karşılaştıkları neredeyse tüm dinamik sinyal türlerini karşılayabildiğini belirledi. MULTI amplifikatörü; farklı gerinim ölçerler (strain gage), yük hücreleri (load cell), düşük voltaj ve potansiyometrik ölçümleri doğrudan destekleyebilmektedir.
Küçük bir DSI adaptörü eklendiğinde ise herhangi bir MULTI girişine; IEPE ve şarj tipi ivmeölçerler, mikrofonlar, LVDT sensörleri, ±200 V sinyaller, termokupllar, RTD’ler ve akım sensörleri bağlanabilmektedir.
Şekil 2. Sekiz dinamik girişe, sensör beslemesine ve TEDS arayüzüne sahip tipik bir Dewesoft SIRIUS modülü.
Çeşitli konnektör seçenekleri mevcut olsa da AWB, testler arasında kablo demetleri değişmediği için SIRIUS sistemi için DB9 konnektörünü tercih etmiştir. Çok pinli konnektörler sayesinde sensör beslemesine ve sensörlerin otomatik olarak tanımlanmasını sağlayan TEDS verilerine erişim mümkün olmuştur.
AWB, sıcaklık ölçümü ve ek voltaj kanallarını sisteme dahil etmek amacıyla oldukça dayanıklı ve su geçirmez çok kanallı Dewesoft KRYPTON modüllerini tercih etmiştir. Her bir KRYPTON TH modülü, sekiz adet izole evrensel termokupl girişine sahiptir. Bu modüller ölçüm noktasına yakın konumlandırılabildiği için pahalı termokupl kablolarının maliyetini azaltır.
Modül içerisinde veriler dijital formata dönüştürülür ve senkronizasyon bilgisi ile güç iletimini de sağlayan EtherCAT arayüzü üzerinden Dewesoft SIRIUS sistemine iletilir. Kaynağı ne olursa olsun tüm veriler senkronize edilir.
Şekil 3. Sekiz adet evrensel termokupl girişine sahip Dewesoft KRYPTON modülü.
AWB ayrıca BNC konnektörlere sahip, dört adet voltaj girişli bir Dewesoft KRYPTON modülü daha sisteme ekleyerek analog kanal sayısını 20’ye çıkarmıştır.
Özellikle KRYPTON modülleri; aşırı çalışma koşullarına, darbe ve titreşime ve sıcaklığa (−40 ile +80 °C / −40 ile +185 °F) dayanabilecek şekilde tasarlanmıştır. Bunun yanı sıra, IP67 standardında hermetik olarak sızdırmaz olduklarından suya, toza, yağa ve havadaki diğer partiküllere karşı dayanıklıdır.
Bu özellikler sayesinde KRYPTON modülleri ölçüm noktasına oldukça yakın konumlandırılabilmektedir.
Şekil 4. DewesoftX donanım kurulum ekranında SIRIUS ve KRYPTON modüllerinin gösterimi.
Dewesoft’un seçilmesinde kritik faktörlerden biri, DewesoftX yazılımında yerleşik olarak bulunan sequencer özelliğidir. Bu özellik sayesinde testler önceden yapılandırılabilir ve gerekli kullanıcı yönlendirmeleri, özel ekranlar ve hatta veri çıkışları ile çalıştırılabilir. Ayrıca donanımın, ek bir maliyet olmadan ömür boyu güncelleme sunan yazılım ile birlikte gelmesi de yatırım açısından önemli bir avantaj sağlamıştır.
Bu donanım, yazılım ve uygulama bilgisinin birleşimi sayesinde AWB, ekibin tamamının tekrarlanabilir ve eksiksiz olarak dokümante edilmiş sonuçlar elde edebileceği bütüncül bir test çözümü oluşturabilmiştir.
Şekil 5. Üst düzey menüden istenen test türünün seçilmesi.
Yazılımda test türü seçildikten sonra, kullanıcıya kayıtlı bir testi seçme ya da yeni bir test oluşturma imkanı sunan ikinci bir diyalog ekranı açılır.
Çevresel özelliklerin bilinmesi ve belgelendirilmesi kritik öneme sahiptir; bu nedenle AWB, her testten önce bu bilgileri kaydetmek için özel bir ekran oluşturmuştur:
Şekil 6. Çevresel özelliklerin girildiği ekran.
Yazılımın sunduğu esneklik son derece değerlidir. DewesoftX, herhangi bir programlama gerektirmeyen, eksiksiz ve bağımsız bir DAQ yazılım paketidir. Bununla birlikte, yerleşik sequencer ve diğer özellikleri sayesinde yazılım, farklı test senaryolarına kolaylıkla uyarlanabilir.
AWB, her iki dünyanın en iyi yönlerini elde etmiştir: Düşük seviyeli programlama gerektirmeden tamamen özelleştirilebilir bir DAQ yazılım paketi. Gerekli değişiklikler, tamamen yeni bir sistem geliştirmeye ihtiyaç duymadan, son derece esnek bir şekilde yapılabilmektedir.
Şekil 7. Bir Dayanım (Endurance) Testine ait örnek DewesoftX ekranı.
Bir test çalıştırıldıktan sonra, veriler gözden geçirilmek üzere grafiksel olarak sunulabilir:
Şekil 8. Bir Dayanım (Endurance) Testine ait test sonuçları.
Oynatma modunda, zaman geçmişi ekranlarında sarı bir zaman imleci görünür (bkz. Şekil 8). Kullanıcılar, bu imleci fare ile sürükleyerek kolayca hareket ettirebilir. Diğer tüm ekranlardaki veri değerleri, sarı imlecin bulunduğu zaman konumuyla senkronize kalır; bu da veri inceleme ve doğrulama işlemlerini hızlı ve sezgisel hale getirir.
Elbette, gerçek veriler dijital olarak kaydedilir ve daha ileri analiz gerektiğinde farklı formatlara (örneğin MATLAB veya Microsoft Excel) aktarılabilir.
Aşağıdaki örnekte, AWB bir Proof Pressure Test (5K psig’in altında) gerçekleştirmiştir — gerçek test sonuçları için Şekil 9’a bakınız.
Şekil 9. DewesoftX üzerinde gösterilen proof basınç testi sonuç ekranı.
Yeni Dewesoft sistemi, farklı spesifikasyonları karşılamak için gerekli olan birçok yük artış hızının seçilebilmesine olanak tanır. Eski donanımla karşılaştırıldığında bu, büyük bir avantajdır.
DewesoftX yazılımı, analog ve dijital verilerle senkronize şekilde video kaydı da yapabilmektedir. Bu etkileyici veri oynatma özelliği, bir uçak tekerleğinin dinamometre üzerinde temasa geçtiği anı, inişi simüle edecek şekilde gösterir. Video ve veriler birbiriyle senkronizedir. Ayrıca ses kaydı da dahildir; tekerleğin dinamo ile temas sesi duyulabilir.
Şekil 10. İnişi simüle eden bir dinamo tekerlek testine ait veri oynatma (data replay). Videoyu oynatmak için tıklayın.
Sonuç – Önce ve Sonra
Daha önce AWB birçok kısıtlamayla karşı karşıyaydı:
- Elle, kağıt üzerinde kayıt tutma,
- Verilerin birden fazla ayrı cihaz üzerinden görüntülenmesi,
- Ayrı cihazların senkronize olmaması,
- Sadece analog rölelerin kullanılabilmesi,
- Dewesoft sisteminde yer alan programlanabilir jeneratörler yerine harici fonksiyon jeneratörleri kullanma zorunluluğu,
- Test sonuçlarına senkronize video ekleyememe,
- Testlerin farklı şekillerde kurulabilmesi nedeniyle sonuçların sonradan karşılaştırılmasının zor olması,
- Dijital bir kayıt yerine, verileri incelerken elle tutulmuş notlara ve veri anlık görüntülerine güvenilmesi,
- Müşterilere rapor sunmak için verileri hızlı ve kolay bir şekilde Microsoft Excel’e aktarma imkanının olmaması.
Tüm bu sorunlar, yeni Dewesoft sistemi sayesinde giderilmiş ve çözülmüştür.
AWB teknisyenleri artık her zamankinden daha tutarlı çalışabilmekte ve her testin kurulumu ile yürütülmesi çok daha kısa sürmektedir. Tek bir cihazı kullanmaları yeterli olmakta; sequencer ise onları test seçimi, kurulum ve operasyon adımlarında yönlendirmektedir.
AWB mühendisleri artık tüm veri ve notları tek bir “it.” formatındaki tek bir dosyada elde etmektedir. Yazılımı bilgisayarlarına serbestçe yükleyerek bu veri dosyalarını oynatabilir ve ihtiyaç duydukları her türlü bilgi ile sonucu bu verilerden çıkarabilirler. Tüm kaynaklardan gelen veriler senkronizedir. Test kurulumu hakkında şüphe duymalarına gerek kalmaz çünkü tek bir dosya; test konfigürasyonu dahil her şeyi içerir.
Artık AWB, test sürecini geliştiren yeni yeteneklere de sahiptir; testler sırasında otomatik e-posta uyarıları ve gerektiğinde otomatik durdurma fonksiyonları gibi. Ayrıca, basit bir VNC yazılımı kullanarak veriler uzaktan görüntülenebilmektedir.
Bunun yanında DewesoftX içerisinde bir sensör veri tabanı da bulunmaktadır ve laboratuvar, yaygın olarak kullandığı tüm sensörlerin kalibrasyon ve EU verilerini bu sisteme girmiştir. Bu veriler, kurulum sürecini kolaylaştırır ve her sensörün kendine özgü kalibrasyon özelliklerini dokümante eder. Dewesoft sistemi, bir sensörün kalibrasyon tarihinin geçip geçmediğini bile tespit edebilir ve böylece AWB’nin o sensörü başka bir sensörle değiştirmesine olanak tanır.
Dewesoft sisteminin uygulanması, bazı beklenmedik ek avantajlar da sağlamıştır. Örneğin, AWB’yi her testin konfigürasyonu, kanal sayısı ve benzeri konularda net ve kesin kararlar almaya yönlendirmiştir. Bu sayede laboratuvarın çalışmaları ve elde edilen sonuçlar her zamankinden daha tutarlı hale gelmiş, bu da AWB’de zaman kullanımını ve maliyetleri olumlu yönde etkilemiştir.
Yeni sistemin uygulanması sırasında AWB, ilk olarak yalnızca tek bir testle başlamış ve her bir testin sorunsuz çalıştığını doğruladıkça sistemi kademeli olarak genişletmiştir. Bu yaklaşım, yeni bir sistemi devreye almanın mantıklı ve güvenli bir yoludur.
Dewesoft SIRIUS ve Dewesoft KRYPTON donanımları da genişletilebilir yapıdadır; ihtiyaç duyulması halinde gelecekte ek modüller sisteme dahil edilebilir. Bu uygulama genel olarak büyük bir başarıyla sonuçlanmıştır.
Her ne kadar “çalışan” bir sistemi yeni bir sistemle değiştirmek her zaman biraz riskli ve tedirgin edici olsa da,bu durumda Dewesoft tercihinin doğru bir karar olduğu görülmüştür. Artık AWB, kritik testleri çok daha kolay ve verimli bir şekilde gerçekleştirebilmekte ve yüksek kalitede, güvenli uçak tekerlekleri ve frenleri üretmek için gerekli verileri elde edebilmektedir.