Otomatik pilot

Otomatik pilot (ya da otopilot; İngilizce autopilot), bir hava aracı, deniz aracı veya uzay aracının yolunu bir insan operatör tarafından sürekli manuel kontrol gerektirmeden kontrol etmek için kullanılan bir sistemdir. Otomatik pilotlar operatörlerin yerini almaz. Bunun yerine, otomatik pilot operatörün aracı kontrol etmesine yardımcı olarak operatörün operasyonların daha geniş yönlerine (örneğin, yörüngeyi, hava durumunu ve yerleşik sistemleri izlemek) odaklanmasına imkan sağlar.

Havacılığın ilk dönemlerinde, hava araçlarının güvenli bir şekilde uçuşunu sürdürebilmesi için sürekli olarak pilotun kumandası ve dikkati gerekmekteydi. Uçakların uçuş menzillerinin artması ile saatler süren uçuşlarda, bu sürekli dikkat önemli yorgunluğa sebep olmaya başladı. Bu nedenle otomatik pilotlar pilotların bazı görevlerini devralmak üzere dizayn edildi.

Hava araçları için ilk otopilotlar 1912 yılında Sperry Corporation firması tarafından üretilmeye başladı. Bu otopilot jiroskopik istikamet göstergesi ve durum cayrosu'na bağlı olarak hidrolik sistemle irtifa dümenini (elevator) ve dümeni (rudder) kumanda ediyordu. Ancak kanatçıklarda (aileron), dihedral kanat yapısından dolayı dönüşlerde stabiliteyi sağlayamama olasılığından ötürü kullanılmadı. Bu otopilot tasarımı uçağın bir seviyede ve rota üzerinde pilotun kumandası olmadan uçabilmesini sağlaması ile, işgücünü büyük ölçüde azalttı.

Lawrence Sperry (ünlü kâşif Elmer Sperry'nin oğlu) iki yıl sonra, 1914'te, Paris'te yapılan bir havacılık emniyet toplantısında otomatik pilot sistemini sundu. Bu sunumda Sperry, otopilot sisteminin güvenilirliğini göstermek için izleyicilerin göreceği şekilde ellerini uçuş kumandalarında tutmadan uçağın uçtuğunu gösterdi. Bu otopilot sisteminin iniş ve kalkış kapasitesi de vardı ve Fransa askeri kuvvetleri sisteme hemen ilgi gösterdi. Sperry, I. Dünya Savaşı sonras sistem üzerinde çalışmaya devam etti ve 1930 yılında daha kompakt ve güvenilir bir otopilotu test ettiler. Bu otopilot bir ABD Hava Kuvvetleri uçağını doğru baş ve irtifada üç saat boyunca uçurdu. Aynı sistemin 1933 yılında Dünya'nın çevresini 8 günden kısa sürede tek başına uçan Wiley Post tarafından kullandığı da iddia edildi.

1930 yılında İngiltere'de "Royal Aircraft Establishment" pilots' assister (pilotların yardımcısı) adında bir otomatik pilot sistemi geliştirdi. Bu otomatik pilot jiroskop ve sıkıştırılmış hava ile uçuş kumandalarını hareket ettirebiliyordu.

Sonraki yıllarda, otomatik pilotlarda gelişmiş kontrol algoritmaları ve hidrolik servomekanik gibi birçok geliştirme yapıldı. Ayrıca, radyo navigasyonu ile ek enstürmanların yardımıyla gece ve kötü hava şartlarında uçuş olanaklı hale geldi. 1947'de ABD Hava Kuvvetleri'ne ait bir C-54 kalkış ve iniş de tamamen otomatik pilot kontrolünde olduğu halde ilk kıtalararası uçuşu gerçekleştirdi.

Günümüzde başta büyük yolcu uçakları olmak üzere otomatik pilotu çok yaygın olarak kullanılmaktadır. Genel havacılık amaçlı küçük uçaklarda çoğunlukla otomatik pilot sistemi kullanılmamakta, uçaklar sadece elle uçurulmaktadır. Hatta küçük havayollarına ait olan 20'den az yolcu kapasiteli yolcu uçakları da kısa mesafelerde iki pilot ile otomatik pilotsuz uçuş gerçekleştirebilmektedir. Genel olarak uluslararası kurallara göre 20 koltuktan fazla kapasiteli uçaklarda otomatik pilot zorunludur.

Modern uçaklardaki otopilotlar genel olarak üç eksenlidir ve uçuşu taksi, kalkış, tırmanış, seviye uçuşu, alçalış, yaklaşma ve iniş safhalarına ayırır. Otomatik pilotlar taksi ve bazı uçaklarda kalkış hariç, diğer safhalarda uçağa kumanda edebilir. Otomatik pilot kullanılarak yapılan iniş tekniği ile uçak kontrollü olarak pilot kumandası gerekmeden inişi gerçekleştirir ve iniş rulesini pist orta hattında yapacak şekilde başlatır. Bu inişe CAT IIIb iniş veya İngilizce terminolojik terşimi ile "Autoland" denir. Bu iniş imkânı artık Dünya'da pek çok ana meydanda ve sis gibi hava oluşumları etkisinde sık sık kalan hava meydanlarında kurulmuştur. İnişle beraber park pozizyonuna kadar taksi kontrolünün de olduğu CAT IIIc operasyonu ise halen geliştirme aşamasındadır.

Modern uçaklarda otomatik pilotlar "Uçuş Yönetim Bilgisayarları"'nın (FMS) ayrılmaz bir parçası olarak beraber çalışırlar. Yeni nesil otomatik pilotlar uçağı kontrol için bilgisayar yazılımı kullanır. Bu yazılımlar uçağın gerçek pozisyonunu GPS, radyo navigasyonu aletleri ve uçak içi pozisyon güncelleme cihazlarından devamlı güncelleyerek, otomatik pilot kontrol paneli veya uçuş bilgisayarındaki bilgileri baz alarak uçağı kumanda ederler. Modern sistemlerde, klasik uçuş kontrollerinin yanı sıra otomatik pilotlar motorların çalışma kuvvetini (auto-thrust) kontrol eden sistemler ile kombine edilmiştir. Bu sayede uçağın eksenleri boyunca hareketinin yanı sıra süratini de otomatik pilot sistemi kontrol edebilmektedir.