18 Haziran 1914, Fransa’nın başkenti Paris’in ünlü Seinne Nehri kenarında meraklı ve heyecanlı oldukça kalabalık bir grup, Airplane Safety Competition yani Uçak Emniyet Yarışması’nı canlı takip etmek için toplandı.
Yarışmanın toplam 57 katılımcısı vardı. Her biri, geliştirdikleri özel donanımları ile uçakların ne kadar emniyetli ve performanslı hale geldiğini kanıtlama iddiasıyla; manyetolar, kendi kendine ateşleme yapan güç bileşenleri, karbüratörlü sistemler gibi uçak teknolojisindeki yenilikleri temsil etmek üzere oradaydı.
57’nci ve son sıradaki yarışmacı olan ve henüz 21 yaşındaki Lawrence Sperry, diğer tüm katılımcılarından farklı bir donanım ile yarışmaya katılıyordu. Uçağının stabil bir uçuş yapabilmesini sağlayan ve uçağının havada kontrolünü iyileştirebilmek için tasarladığı bir jiroskopik stabilizatör aparatı geliştirmişti.
Otopilot Sistemi İlk Kez Gökyüzünde
Sıra kendisine geldiğinde, Sperry’nin cihazı, deniz uçağı gövdesine sahip tek motorlu bir Curtiss C-2 çift kanatlı uçağa monte edildi. Sperry, uçuşu kısa süre önce işe aldığı asistanı Fransız teknisyen Emil Cachin ile beraber gerçekleştirecekti. Ancak sorun şu ki Sperry neredeyse hiç Fransızca bilmiyor, Cachin ise tek kelime İngilizce konuşamıyordu. Teknik tabirler üzerinden kolayca anlaşabileceklerini umuyorlardı. Odaklanmaları gereken nokta, Sperry’nin jiroskopik stabilizatörün uygulanabilirliğini gösterme fırsatını yakalamış olmasıydı.
Lawrence’ın babası, ünlü Amerikalı mucit Elmer Sperry, eşi Zula ile yarışmayı izlemeye gelenler arasındaydı. Sessiz ama heyecanlı kalabalıkla birlikte, genellikle pratik olmadığı düşünülen bir cihazın, uçakta işe yarayıp yaramayacağını görmek için bekliyordu.
Elmer Sperry, 30’dan fazla Amerikan savaş gemisine yerleştirilen gyrocompass’ı geliştirmesiyle dünya çapında bir üne sahipti. O zamanlar sadece denizde kullanımı pratik devasa bir cihaz olan icadı, gemiler için standart ekipman haline gelmişti. Gyrocompass, özellikle büyük savaş gemilerinde o güne kadar üstesinden gelinmesi zor olan sapma ve varyasyon problemlerini çözebiliyordu. Geleneksel manyetik pusulaların gerektirdiği dev dengeleme cihazları, Sperry’nin buluşuyla ortadan kaldırıldı. İşte o zamandan beri oğlu Lawrence da uçağın uçuş eksenlerini korumak için kontrol yüzeylerine bağlanabilen hafif bir jiroskop uyarlaması geliştirmenin planlarını yapıyordu.
Uçağı ile kalkış yapan Lawrence Sperry, uçuş sırasında jürinin önünden geçerken, ellerini havaya kaldırarak, uçağın kendi kendine düz ve sabit bir rotada devam ettiğini gösterdi ve tüm kalabalığın büyük bir şaşkınlıkla alkışlar ve tezahüratlara başlamasına neden oldu. Herkes, şaşkın bir şekilde C-2’nin kendi kendine uçuşunu izliyordu.
Sperry onlara cihazının diğer yeteneklerini de göstermek için kararlıydı. İkinci geçiş sırasında, Cachin sancak kanadına çıktı ve gövdeden yaklaşık 7 fit uzağa gitti. Sperry’nin elleri ise hala havadaydı ve uçağın kontrolünün kendinde olmadığını gösteriyordu. Cachin’in hareketi nedeniyle uçağın ağırlık merkezi değiştiği için uçak anlık olarak yattı, ancak jiroskop dengeleyici hemen görevi devraldı ve uçağı düzeltti. Üstelik bunu kendi kendine yapmıştı. Ardından da uçuş sorunsuz bir şekilde tamamlandı…
Sperry yoğun istek üzerine bir uçuş daha yapmayı kabul etti. Bu kez jürinin önünden geçerken, Sperry ve Cachin uçağın kanatlarındaydı; pilot koltuğu ise tamamen boştu. Bu artık beklentilerin de ötesinde bir gösteri haline gelmişti. Pilot ve teknisyenin, uçağın kanatlarında olduğu, pilot koltuğunda kimsenin oturmadığı bir uçak, karşılarında sorunsuzca uçuyordu. Büyülenmişlerdi.
Bu etkileyici performans karşısında şaşkına dönenler arasında yer alan Fransız Hava Kuvvetleri Komutanı Joseph Barrès, Lawrence Sperry ile bu deneyimi uçak üzerinde kendi de test etmek isteyecek kadar etkilenmişti.
Otopilotun Mucidi Lawrence Sperry Ünlü Oldu
Yarışmanın birincilik ödülü olan 50 Bin Frank yani yaklaşık 10 Bin Dolar kazanan Sperry, artık ünlüydü. Yakışıklı genç Amerikalı’nın yüzü Paris, Londra ve Berlin’deki gazetelerin manşetlerini süslüyordu. New York Times’ın 22 Haziran tarihli sayısının 6’ncı sayfasındaki teknik bir makalede de stabilite açısından, uçakların ulaşması güç olan korkunç bir başarı yakalandığı anlatılıyordu.
Lawrence Sperry’nin, uçakların, yunuslama, yalpa ve sapma olmak üzere, üç temel momentinin bir jiroskobun stabilitesine bağlanması durumunda otomatik bir kontrol sisteminin geliştirilebileceği fikrinden yola çıkan ilk başarılı otopilotu, bugün kullandığımız ticari uçaklar için standart bir donanım haline geldi ve işin ilginç yanı aradan geçen 100 yılı aşkın sürede çok az değişikliğe uğradı.
Otomatik Uçuş Kontrol Sistemi
Otopilot ya da daha doğru bir ifadeyle otomatik uçuş kontrol sistemi, uçakların hidrolik, mekanik ve elektronik sistemlerini kullanarak belirli şartlar altında uçağı yönetebilen bir yazılım sistemi. Başlangıçta, uçuşun uzun ve genellikle sıkıcı seyir aşamalarında pilotlara kolaylık sağlamak için geliştirilmiş olsa da; sonrasında gelişmiş bazı manevralar gerçekleştirebilir hale dönüştürüldü.
Otopilot sistemi, elevatör, rudder, aileron gibi uçuşa yardımcı kontrol yüzeylerini kontrol edebiliyor. Tek eksenli’ otopilotlar, uçağı sabit bir irtifada tutmak için genellikle kanatlardaki hareketli yüzeyleri kontrol ederken; daha gelişmiş olan iki ve üç eksenli otopilot sistemlerinin kontrol alanları çok daha geniş. Tahmin edebileceğiniz üzere, günümüzde kullandığımız yeni nesil uçaklarda geliştirilmiş üç eksenli otomatik pilotlar bulunuyor.
Modern otopilotlar, uçağı kontrol etmek için yüksek hızlı işlemciye sahip bir bilgisayar kullanıyor olsa da sistemin temelinde yatan teknoloji, Sperry’nin 100 yıl önce tasarladığı ile aynı: Bir jiroskop ve irtifa göstergesi. Sadece artık ölçümler o günlere göre daha hassas ve daha doğru.
Pusulalar, hava hızı göstergeleri, ivmeölçerler ve uçağın konumunu belirten GPS sistemleri, otopilot işlevine dahil olan ve sisteme yardımcı olan uçaktaki diğer mekanizmalar. Tüm bu bilgilerle donanmış olan otopilot, sadece düz uçuş yaparken uçağın hızını, yönünü ve irtifasını koruyarak, uçağı sabit tutmakla kalmıyor; aynı zamanda bütün bir uçuş planını kusursuzca uygulayabiliyor. Uçağın yardımcı kontrol yüzeylerinde ayarlamalar yapmak için elektrik veya hidrolik sistemlere çeşitli sinyaller göndererek görevini gerçekleştiriyor.
Pilotsuz Uçaklar Mümkün mü?
Günümüzde otopilotlar çok daha akıllı bir hale gelmiş durumda ve en zorlu manevraları tek başına yapabiliyor. Öyle ki artık uçakları mükemmel bir şekilde indirmek onlar için çocuk oyuncağı. Zaten görüş mesafesinin çok zayıf olduğu durumlarda, aletli iniş sistemi dediğimiz ILS ile koordineli şekilde uçağı sorunsuz şekilde indirebiliyor. Bu, durum elbette inilecek havalimanının da ILS teknolojisi ile donatılmış olmasını gerektiriyor. Sadece uçağa bağlı bir şey değil. Her şeye rağmen pilotlar günümüzde yüzde 99 ve üzeri oranlarda uçağı manuel olarak indirmeyi tercih ediyor.
Havacılık endüstrisinde, bilim insanlarının üzerinde çalıştığı iki temel konu var. Biri alternatif enerji kaynakları ile çalışabilen itki sistemleri geliştirmek; diğeri ise tamamen otomatize sistemler yaratmak. Ulaştığımız mevcut teknoloji, bir uçağın pilotsuz şekilde kalkış iniş ve uçuş gerçekleştirebilmesi için yeterli durumda.
Avrupalı imalatçı Airbus, Otonom Taksi, Kalkış ve İniş Projesi kapsamında, Airbus A350-1000 uçağı ile Aralık 2019’da, kalkışta da otopilot kullanımını başarıyla gerçekleştirdi. Projenin devamında havacılığın geleceği için önemli adımlar elbette atılacak. Ancak şimdilik tüm kalkışlar pilotlar tarafından manuel olarak yapılıyor. Sistem genelde kalkıştan bir süre sonra devreye alınıp, inişten bir süre önce devre dışı bırakılıyor. Uçuşun tırmanış ve alçalış safhaları da çoğunlukla pilotlar tarafından yönetiliyor.
Otopilot ve Otomobildeki Hız Sabitleyici
Otopilot sistemini, bir anlamda otomobillerde kullanılan hız sabitleyici ile benzetmek mümkün. Hız sabitleme sistemi, otoyolda uzun süre sabit bir hız ile devam etmeniz için kullanışlı olabilir. Ancak aracınızı garajdan çıkarmak veya kendi kendine park etmesini sağlamak konusunda çalışmak herhangi bir yararı yok. Otopilot da pilotlara uçuş esnasında nefes aldırmak için harika bir yardımcı olmasına rağmen, yine de pilotlar tarafından sisteme girilen veriler ölçüsünde görevini icra edebiliyor. Yani kontrol hala pilotlarda…
Lawrence’nin Hikayesi Nasıl Sonlandı?
Lawrence’nin hikayesine dönersek, yarışmadan haftalar sonra patlak veren Birinci Dünya Savaşı ile onun da hayatı değişti. Deneyimli bir pilot olarak bir Fransız cephe filosunda hizmet etmeyi teklif etti, ancak üniversite diplomasına sahip olmadığı için reddedildi. Araştırmalarına devam etmek için Amerika Birleşik Devletleri’ne döndü.
Ardından da geri çekilebilir iniş takımları, yönlendirildiği bir hedefe uçabilen pilotsuz uçak konsepti gibi çok sayıda kritik konuda projeler geliştirip makaleler yazdı. 1915 ile 1923 arasında tam 23 patent aldı. Buluşları arasında, sıfır görüş mesafesinde uçağın kontrol edilmesini sağlayan enstrümantasyon sistemleri bile vardı.
Mart 1918’de pilot olarak görev yaparken test uçuşu sırasında, uçağı düşen ve leğen kemiği kırıldığı için üç ay boyunca hareketsiz yatmak zorunda kalan Lawrence, bu süreyi, uçaklar için bir paraşüt sistemi ve fırlatma koltuğu fikri geliştirmekle geçirdi.
Birinci Dünya Savaşı’ndan sonra Sperry, saatte 95 mil hıza ulaşabilen, Sperry Messenger isimli ucuz bir spor uçağı tasarladı ve üretti. 20 fitlik kanat açıklığına sahip uçak, 3 silindirli bir radyal motorla çalışıyordu.
ABD Hava Kuvvetleri’nden yetkililer uçaktan o kadar etkilendi ki Orduda genel hizmet için kullanılmak üzere 12 sipariş verildi. Sivil havacılar tarafından da uçak büyük ilgi gördü. Ülke çapındaki havalimanlarında çokça göründü.
Sperry de Brooklyn’deki evinden Long Island’daki fabrikaya gidip gelmek için kendi uçağını kullanıyordu. 23 Aralık 1923’te, İngiltere’den Fransa’ya yaptığı bir uçuşta Manş Denizi’nin sisli oldığundan habersizdi. Mekanik arıza ya da gizli buzlanma sebebiyle uçağı düştü ve Sperry’nin naaşına 11 Ocak 1924’te ulaşılabildi.
Lawrence Sperry’nin olağanüstü üretkenliği ve muhteşem hayal gücü düşünüldüğünde, bu kadar genç yaşta ölmesi olayı ayrıca trajik hale getiriyor. 31 yaşında kendi adını verdiği bir uçağı, dünyadaki tüm uçaklar için standart bir uygulama haline gelen otopilot sistemi ve uçak güvenliği ile ilgili 23 ayrı patenti vardı. Lawrence, daha uzun yaşamış olsaydı, uçmayı daha kolay, daha güvenli ve halka daha kolay erişilebilir hale getirmek için çok daha da parlak fikirler ve icatlar üreteceğinden hiç birimizin kuşkusu yok elbette.
