- F-4 Phantom II’nin durum göstergesi, sıradan bir yapay ufkun gösterdiği pitch ve roll’a ek olarak azimut (yaw) da göstererek pilotun yüksek hızlı manevralar sırasında 3 eksenli durumu ve gidiş yönünü tek bakışta görmesini sağlar
- Dönen küre tam bir küre değil, üst ve altta içi boş iki yarım küre kabuğuna ayrılmıştır; iç mekanizma ekvator civarında sabit kalırken yalnızca kabukların hareket ettiği bir yapıya sahiptir
- Roll, pitch ve azimutun her biri motorla tahrik edilir; 1960’ların aviyoniklerinde kullanılan synchro 3 telli sinyaller ve kontrol transformatörleri açı hatasını oluşturarak servo döngüsünü kapatır
- Dönen yapıdaki kabloların dolanması, roll ekseni ve pitch eksenindeki slip ring’lerle çözülür; azimut ekseninde ise elektronikler değil yalnızca küre kabuğu döndüğü için ayrı bir slip ring gerekmez
- F-35 gibi modern savaş uçakları ekran merkezli glass cockpit’lere geçmiş olsa da bu gösterge, 3 eksenli mekanik gösterim için hassas bir elektromekanik yapıyı analog kontrolle birleştiren bir örnektir
F-4 durum göstergesinin rolü
- Bu cihaz, F-4 savaş uçağı için bir durum göstergesidir; dönen bir küre kullanarak uçağın durumunu ve yönünü gösterir
- Genel havacılık uçaklarındaki yapay ufuk pitch ve roll olmak üzere 2 ekseni gösterir, ancak F-4 göstergesi azimutu da ekleyerek 3 eksenli durumu gösterir
- F-4 Phantom II, 1958’den 1981’e kadar üretilen süpersonik bir savaş uçağıdır; 5000’den fazla üretilmiş ve ABD süpersonik uçakları arasında en çok üretilen model olmuştur
- Pilot panelinin ortasına, kırmızı radar ekranının altına yerleştirilecek kadar önemli bir göstergedir; arka koltukta ise daha basit, 2 eksenli bir durum göstergesi bulunurdu
- F-4 iki kişilik bir uçaktır; arka koltuktaki radar önleme subayı radarı ve silahları kontrol eder
Kürenin 3 eksende döndüğü mekanik yapı
- Gösterim küresi tek bir kapalı küre değil, içi boş iki yarım küre kabuğundan oluşur
- Yarım küre kabukları, içteki dikey eksenin üstüne ve altına bağlanır
- Ekvator konumundaki iç mekanizma, küre kabuklarının aksine sabit kalabilir
- Üç eksen farklı biçimlerde tahrik edilir
- Roll motoru gösterge çerçevesine bağlıdır ve roll gimbal’ını ve tüm küreyi saat yönünde veya saat yönünün tersine döndürür
- Pitch motoru kürenin içindedir ve iç mekanizmanın tamamını yatay pitch ekseni etrafında döndürür
- Azimut motoru dikey ekseni döndürerek üst ve alt yarım küre kabuklarını azimut ekseni etrafında çevirir
- Roll gimbal’ı, küre mekanizmasının üst ve alt pivot noktalarına bağlanarak küreyi destekler
- Roll kontrol transformatörü konum geri bildirimi sağlar; roll gimbal’ına, kürenin iç mekanizmasına giden çok sayıda kablo bağlanmıştır
Kablolar neden dolanmıyor?
- Dönen yapının içinde elektrik bağlantısını korumak için iki set slip ring kullanılır
- İlk slip ring düzeneği, roll ekseni dönüşünü yönetir
- Sabit gösterge gövdesi ile dönen roll gimbal’ı arasında elektriksel bağlantı kurar
- Merkez mil, küre düzeneği muhafazasıyla birlikte döner; mil içindeki kablolar dairesel metal kontaklardan roll gimbal’ına uzanır
- İkinci slip ring, kürenin içinde roll gimbal kabloları ile küre mekanizması arasını bağlar
- Pitch ekseni dönüşü sırasında elektrik bağlantısını üstlenir
- Gerçek slip ring içeride bulunduğu için fotoğraflarda görünmez
- Azimut ekseninde slip ring gerekmez
- Çünkü azimut dönüşünde elektronikler sabit kalır, yalnızca kürenin yarım küre kabukları döner
synchro ve servo döngüsü
- Gösterge, harici jiroskoptan roll, pitch ve azimut konumlarını temsil eden elektrik sinyalleri alır
- 1960’ların aviyoniklerinde yaygın olan synchro, açıyı 3 kablo üzerinden iletir
- Synchro vericisi, milin açısal konumunu AC sinyale dönüştürür
- İç rotor 400Hz AC ile sürülür; 3 sabit stator sargısı, açıya göre fazı ve gerilimi değişen 3 çıkış sinyali üretir
- Her eksenin motoru bir servo döngüsü ile kontrol edilir
- Kontrol transformatörü, 3 telli giriş açısını gerçek eksen dönüşüyle karşılaştırarak hata sinyali üretir
- Yükselteç, hata sinyali sıfır olana kadar motoru uygun yönde sürer
- Motor/takometre biriminin takometre sinyali negatif geri besleme gerilimi olarak kullanılır; hedef konuma yaklaşıldıkça motor hızını düşürür
- Motor/takometre birimi sıradan bir elektrik motorundan daha karmaşıktır
- Motor 115V AC, 400Hz güç alır, ancak yalnızca bununla dönmez
- İki düşük gerilimli AC kontrol sargısından biri uyarıldığında bir yönde ya da ters yönde döner
- Takometre, dönüş hızıyla orantılı düşük gerilimli bir AC sinyal üretir; dönüş yönüne bağlı olarak 400Hz sürüş sinyaliyle aynı fazda veya 180 derece ters fazda olur
Yükselteç düzeneği
- Motorlar, göstergenin arka tarafına takılan yükselteç düzeneği tarafından sürülür
- Yükselteç düzeneği, üç eksen için ayrı 3 hata yükselteci içerir
- Roll, pitch ve azimut için birer yükselteç kartı vardır
- DC güç kaynağı kartı, AC transformatör ve trim potansiyometreleri de bulunur
- Üç yükselteç kartı aynı yapıdadır
- Bazı parçalar yerden tasarruf için başka parçaların üzerine istiflenmiştir
- Bazı uçlar uzundur ve şeffaf plastik kılıflarla korunur
- Kartlar nem ve kirleticilerden korunmak için conformal coating ile kaplanmıştır
- Her yükselteç kartı, hata sinyalini ve takometre çıkışını kullanarak motorun iki kontrol sargısını sürer
- Giriş 400Hz AC’dir ve fazı pozitif ya da negatif hatayı temsil eder
- Çıkış, hangi kontrol sargısının etkinleştirileceğini belirleyerek motorun dönüş yönünü seçer
- Aynı durum göstergesi ailesinde uyumlu olmayan yükselteçler kullanan iki sürüm vardır
- Daha yeni göstergenin motorunda tek bir kontrol sargısı olduğu görülüyor
- Konnektör anahtarlaması farklı olduğundan yanlış yükselteç takılamaz
Pitch trim devresi
- Göstergenin sağ alt tarafında pitch trim düğmesi vardır, ancak incelenen cihazda bu düğme eksikti
- Düz uçuş sırasında uçak, istenen hücum açısını elde etmek için burnunu hafifçe yukarı veya aşağı yöneltebilir
- Pilot, gerçek uçak hafifçe eğik olsa bile durum göstergesinin düz uçuş göstermesini ister
- Pitch trim düğmesi bu düzeltmeyi uygular
- Savaş uçağı dikey 90 derece tırmanış gibi bir duruş aldığında, trim düzeltmesi yok sayılmalı ve gerçek durum gösterilmelidir
- 1957 tarihli patent, uçak düz uçuştan uzaklaştıkça trim ayarını kademeli olarak kaldıran bir yöntem kullanır
- Özel çok bölgeli bir potansiyometre, pitch açısına göre trim sinyalini ayarlar
- Pitch trim sinyali de çoğu iç sinyal gibi 400Hz AC’dir
- Ufka yakınken potansiyometre sürgüsü pozitif fazlı AC alır ve pilotun ayarladığı trim düzeltmesini uygular
- Neredeyse dikey tırmanış veya sert dalış durumunda sürgü 0V bölgesini alır ve pitch trim kaldırılır
- Ters uçuş durumunda negatif fazlı AC alır ve trim düzeltmesi ters yönde uygulanır
Modeller, teknik özellikler ve ilgili cihazlar
- Bu 3 eksenli durum göstergesi, Apollo uzay uçuşlarında kullanılan FDAI ile birçok yönden benzerdir, ancak FDAI’de daha fazla gösterge ve ibre vardır
- Soyuz Globus navigasyon için kullanılmıştır ve iki eksende döner; bu F-4 göstergesinden daha basittir
- İlgili askeri standart olarak MIL-I-27619 bulunur ve ARU-11/A, ARU-21/A, ARU-31/A olmak üzere üç benzer göstergeyi kapsar
- ARU-11/A, F-111A’da kullanılmıştır
- ARU-21/A, A-7D Corsair’de kullanılmıştır
- ARU-31/A, F-4’ün keşif varyantı RF-4C Phantom II’de kullanılmıştır
- Gösterge, AN/ASN-55 Attitude Heading Reference Set’in bir parçasıdır; bu set MIL-A-38329’da tanımlanmıştır
- İncelenen göstergede tanımlama işareti yoktur ve bazı parçalar eksik olduğundan kesin modeli belirlemek zordur
Elektromekanik göstergelerin sınırları ve cazibesi
- Uçak durum göstergesi, özellikle görüşün düşük olduğu koşullarda uçuşu sürdürmek için kritik bir göstergedir
- F-4’ün durum göstergesi, sıradan bir yapay ufuktan bir eksen daha fazla gösterir; buna karşılık mekanik ve elektrik devreleri çok daha karmaşık hale gelir
- Modern savaş uçakları bu tür karmaşık elektromekanik göstergeler yerine glass cockpit kullanır
- Örneğin F-35 konsolu, çok sayıda göstergeyi geniş bir panoramic touchscreen ile değiştirerek bilgileri renkli gösterir
- Mekanik göstergeler pratiklik açısından dezavantajlı olsa da içleri açıldığında, 3 eksende dönen küreyi sağlam biçimde desteklerken aynı zamanda serbestçe hareket ettiren benzersiz bir tasarım ortaya çıkar
1 yorum
Hacker News yorumları
Ultra yüksek çözünürlüklü görseller eklenmiş olması güzel; bu kadar çok analog numara kullanılmış olması da şaşırtıcı.
Bugün olsa birkaç satır kodla bitecek bir iş gibi görünüyor.
Güvenilir, hızlı ve ucuz mikroelektronik ile denetleyicileri seri üretmenin bir yolu henüz olmadığı için, yüksek güvenilirlik gerektiren alanlarda cevap analog bilişimdi.
1954’te Rex Rice, programlama dili gibi soyutlamalar yerine bilgisayarı basit bir plugboard ile programlamayı tercih ettiğini yazmıştı (https://dl.acm.org/doi/10.1145/1455270.1455272).
Bu yüzden üst düzey programlama dillerinin eldeki problem için doğru çözüm olup olmadığı o dönemde hâlâ tartışmalıydı; fiziksel dünyayı manipüle ederek matematiksel hesaplamalar üreten öncüller gerçekten dahiydi bence.
Babam kariyerinin başlarında Sovyet yapımı havacılık-uzay cihazlarını söküp tersine mühendislik yapmak zorunda kalmıştı; Sovyet cihazlarının üstün mühendislik olgunluğunu ve hassasiyetini hâlâ iyi hatırlar.
Sovyet bilişimi hakkında daha fazla kaynak olmasını isterdim ama sonuçta tarihi kazananlar yazar.
Böyle bir göstergeyi araba ön paneline takmak istemiştim.
Zaten bir tekne pusulası takmış durumdayım; oldukça kullanışlı ve görünüşü de güzel.
Ne yazık ki elektrikli göstergeler, vakumla çalışan olanlardan ya da tamamen cam kokpitlerden çok daha nadir.
3D yazdırılmış bir yarım kürenin içine step motorlar, manyetik döner enkoderler ve 6 serbestlik dereceli pusula/jiro atalet ölçüm birimi koymak gibi.
İçine bir Arduino ya da ESP32 koyup sürerseniz, roll ve pitch eksenleri üzerinden yalnızca güç taşıyan basit bir slip ring ile bile mümkün görünüyor.
Yine de sadece düşünüyorum; Ken’in başka bir yazısını https://www.righto.com/2023/01/inside-globus-ink-mechanical-... gördükten sonra Rus Soyuz mekanik seyrüsefer cihazını yapmayı hayal ettiğim de olmuştu.
Ama bugünlerde Sovyet vintage teknolojisi replikaları yapma fikri birkaç yıl önceki kadar çekici gelmiyor.
Vakum sistemi olmayıp elektrikli mekanik attitude indicator taşıyan uçak sayısı oldukça az.
En gerçekçi seçenek, erken dönem G1000 tamamen cam kokpit kurulumlarında kullanılan elektrikli mekanik yedek göstergeler.
Elektrikli yedek attitude indicator için Diamond DA40 ve DA42’ye bakılabilir; sonraki modeller olan DA50 ve DA62 ise tamamen cam yedek göstergeler kullanıyor.
Ben de denemek isterim ama aracın kendisinden kaynaklanan enterferans sorunu yaşayıp yaşamadığını merak ediyorum.
Merak ettiğiniz bir şey varsa cevaplarım.
Bunun mekanik attitude indicator’ın hassasiyeti ve ölçeğiyle mi, yoksa askeri uçakların daha geniş uçuş zarfıyla mı ilgili olduğunu merak ediyorum.
Bu tür uçaklar hâlâ İran Hava Kuvvetlerinin ana vurucu gücü olarak kullanılıyor ve birkaç yıl önce bazı türevlerin aviyonikleri yükseltilene kadar aynı cihaz kullanılmaya devam ediyordu.
Sırf meraktan soruyorum; yazıda F-35’in uçaktaki neredeyse her şeyi yöneten tamamen dijital bir dokunmatik ekrana sahip olduğu söyleniyor.
Güçlü bir top bunu hasara uğratırsa, ekran tamamen donduğunda pilot ne yapar, merak ediyorum.
F-4’te yalnızca isabet hattındaki göstergeler bozulur gibi olurdu; bir tarafta her şey tamamen biterken diğer tarafta sadece bazı göstergeleri kaybetmek gibi bir fark yok mu diye düşünüyorum.
F-35 hakkında bir şeyi, belki de birçok şeyi kaçırıyor olabilirim ama zihnimde %100 dijital bir uçak oldukça ürkütücü geliyor.
Eski top kullanılan hava muharebelerinde ateş çoğunlukla arkadan gelir ya da yukarıdan kanopiyi delip girerdi.
Her iki durumda da göstergelere isabet edecekse pilotun içinden geçme ihtimali yüksektir.
Daha eskiye gidildiğinde önden isabetler de vardı ama savaş uçaklarının birbirine karşı kafa kafaya karşılaşması oyunlar dışında çok zordur; bu daha çok bombardıman uçaklarının arka makineli tüfekçileri yüzündendi.
Bu yüzden 2. Dünya Savaşı dönemindeki çok eski uçaklarda pilotun önünde zırhlı cam da bulunurdu.
F-35 top it dalaşına girdiyse pilot ciddi hata yapmış demektir; F-35 bir dogfighter olarak tasarlanmış bir uçak değil.
Modern dönemde de bir füze ya da uçaksavar topu parçası kokpitin yanında patlayıp göstergelere zarar verdiyse, şarapnelin pilota da zarar verip o gün eve dönüş uçuşunu zorlaştırmış olması muhtemeldir.
F-35’in modern savaşta hasar görmesinin en olası yolu da budur.
Gösterge panelinin bozulduğu ama pilotun sağlam kaldığı senaryo tamamen imkânsız değil; ancak olasılığı o kadar düşük ki, muhtemelen cam kokpitin faydalarından daha az zararlı bir risk olarak değerlendirilmiştir.
Örneğin uçuş kontrol sistemi pilotun arkasındadır.
Yine de uçuş emniyeti açısından F-35 göstergesinin en azından yedekli olacağını düşünüyorum.
İki göstergenin tek bir ekran gibi kusursuzca birleştirildiği bir yapı hayal edin.
ISIS genelde kendi sensörlerine ve pil yedeğine sahiptir; ana gösterge arızalansa bile çalışmaya devam etmesi gerekir.
https://en.wikipedia.org/wiki/Integrated_standby_instrument_...
Yüksek derecede güçlendirilmiş, yedekli yapılandırılmış, özel amaçlı bir gösterge; tek başına bile bir endüstri.
Ekranın üstüne şeffaf iletken katman koyup ısıtılabilir hâle getirerek, Kuzey Kutup Dairesi’ndeki uçak gemisi güvertesinde bile kullanılabilen ve işlevini koruyan göstergeler üreten şirketler var.
Belirli askeri amaçlar için hâlâ CRT üreten şirketler de var.
Bu ekranlar yerini aldıkları mekanik sistemlerden daha emniyetli, daha güvenilir ve daha dayanıklı.
F-35’te orta konsolda attitude indicator ve uçuş parametrelerini gösteren küçük kare bir ekran var.
Söylemeye gerek yok, ana ekran giderse hemen geri dönüp en yakın havaalanını ararsınız.
kens@ bizim hak ettiğimizden fazlasıyla değerli bir hazine.
Bir dakika, Linux/4004’ü yapan kişi değil mi?
O proje gerçekten harikaydı.
Tüm bu teknolojiyi sürgülü hesap cetveli kullanan insanların yaptığını düşünmek şaşırtıcı.
Bunu yapan mühendisler, birilerinin tüm bu problemleri nasıl çözdüklerini çözdüğünü bilseydi gerçekten çok heyecanlanırdı herhâlde.
İçindeki mühendislik ayrıntılarını görmek gerçekten harika.
Yazılım tarafında biri olarak, böylesine karmaşık donanımlar yapılırken bug’ların ve kalite güvencenin nasıl ele alındığını hep merak ederim.
Bu başlı başına çalışmaya değer bir alan.
Ultra yüksek güvenilirlikli uygulamaları anlamak istiyorsanız Design for Six Sigma iyi bir başlangıç noktasıdır.
https://www.youtube.com/watch?v=_g6UswiRCF0
Böyle kısıtlar altında ürün çıkarmak zorunda kalırsanız, modern tasarımda pek deneyimlenmeyen düzeyde bir odaklanma ortaya çıkar.