Uçak içi eğlence sistemleri-ıfe server havacılık standartlarına uygun ürün çıkarma ve RTCA/DO-160G sıcaklık testleri
In-flight entertainment systems-ife server issuance product according to aviation standards and RTCA/DO-160G temperature tests
Yazar: FURKAN ÖCAL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ VEDAT TEMİZ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Sivil Havacılık = Civil Aviation ; Uçak Mühendisliği = Aircraft Engineering
Dizin: Havacılık = Aviation ; Sertifikasyon kriterleri = Certification criteria ; Sivil havacılık = Civil aviation ; Sıcaklık ölçme = Temperature measurement

Özet:
Hava ulaşım araçaları günümüzde en güvenli ulaşım seçeneklerinden biri olarak hizmet vermektedir. Hava ulaşımının başlangıç yıllarından bugüne, hava araçlarında güvenlik ve konfor alanında büyük gelişmeler yaşanarak günümüzdeki seviyesine ulaşmıştır. Hava ulaşımının başladığı ilk yıllarda yaşanılan kazaların çok şiddetli ve ölümcül olması bu kazaların engellenebilmesi için bazı önlemlerin alınmasını zorunlu kılmıştır. Hava aracı kazalarının şiddetini azaltma yönünde bir çalışma yapılması konusunda yapılacaklar kısıtlı olduğu için kaza olasılığına düşürecek çalışmalara odaklanılmıştır. Bu kapsamda meydana gelen her kazanın kök neden analizleri yapılarak kazaya sebebiyet veren durumlar detaylı olarak incelenmiş ve bu kazaya sebebiyet veren durumları engelleyecek çözümler üretilmiştir. Kök nedenler sonucunda kazaların; insan ve donanım kaynaklı olduğu görülmüş insan kaynaklı hataları azaltmak için çalışma saatlerine sınırlamaları getirilmiş, kalifiye personellerin yetiştirilmesi için adımlar atılmıştır. Donanımsal kaynaklı kazaları engellemek için ise havacılık otoriteleri oluşturulmuş, uçak içerisinde kullanılacak her türlü bileşenin uçuş emniyetine etkisi risk gruplarına bölünmüş, her ürün kendi risk grubunda değerlendirilerek tasarlanması ve sisteme entegre edilmesi hedeflenmiştir. Bu hedef doğrultusunda takılan parça ve komponentlerin fonksiyonunu yerine getiremediği durumlarda dahi uçağın uçuş emniyetine zarar vermeyecek şekilde tasarlanıp üretimi için bir çok gereklilik zorunlu hale getirilmiştir.
Hava aracı ve hava araçlarında kullanılan birleşenlerin uçuşa elverişli bir şekilde çalışmalarını devam ettirebilmesi, kullanılan tüm birleşenlerin tasarım ve üretim süreçlerinin bir standarda bağlanması amacıyla gerçekleştirilen konsorsiyumlar, bilgi birikimlerinin iletilmesi ile havacılık bünyesinde emniyetin artmasına büyük ölçekte katkı sunmaktadır.
Güncel bilgiler doğrultusunda havacılık faaliyetlerinde yer alan bir aracın uluslararası semalarda faaliyet gösterebilmesi amacıyla "ICAO (Uluslararası Sivil Havacılık Örgütü)" yasalarınca minumun seviyede emniyeti sağlayarak tip sertifikalandırılması yapılmış olmalı ve bu hava aracı üzerinde yapılacak her türlü modifikasyonun ek tip sertifikaları ile kayıt altında tutularak uçuş emniyetine engel oluşturmadığı belirli süreçlerden geçilerek ispatlanmaktadır. Bahsi geçen durum dikkate alındığında; hava aracını tasarlayan, üreten ve sertifikalandıran organizasyonların bu yetkinliklere sahip olduğunu gösterme zorunluluğu ortaya çıkmaktadır.
Ülkemizin bu alandaki gelişmeleri takip ederek havacılık alanındaki hedeflerinden "Hava aracı ve hava aracına bağlı komponentlerin sertifikasyon yetkinliğine sahip olunması" ile ilgili geliştirme çalışmalarını devam ettirerek bu alanda kendini geliştirmesi ve önemli gelişmeler sağlayarak, havacılık ile ilgili teknolojik, deneysel, yatırımsal alt yapının oluşturulması gerekmektedir. Bu hedef doğrultusunda hava aracı ve hava aracı komponenti tasarlayıp, üreten şirketler oluşutulmalı bu şirketler EASA ve SHGM ile yetki kazanma çalışmaları yürütmelidir.Bu kapsam doğrultusunda bu çalışmada hava aracı sistemlerinden; Motor ve Motor Komponentlerinden sonra en maliyetli sistem olan Uçak İçi Eğlence Sistemleri içerisinde yer alan IFE Server ürününün sertifikasyona uygun olarak uçağa takılması için gereklilikler genelden özele anlatılmış ve bu gerekliliklerden biri olan DO-160G Sıcaklık testlerinin sağlanması süreci, tasarım çalışmaları, analizler, eklemeli imalat ve talaşlı imalat ile üretilen prototip ürünleri ile yapılan deneysel çalışmalar, dökümantasyona uygun olarak uygulanmış ve tüm detayları ile anlatılmıştır.
Tasarımı, yazılımı ve üretimi tamamen yerli olarak Türk Hava Yolları Teknik A.Ş. tarafından yapılan IFE Server, uçak içi yolculukları daha eğlenceli bir deneyime dönüştürmek için kullanılan bir uçak içi ürünüdür. Bu sunucu uçaklardaki medya içeriklerinin depolanması, anlık internet erişimi ve istendiğinde içeriklerin yolcular ile paylaşılmasına imkan sunmaktadır. IFE Server; Medya ve internet kaynağı olarak özetlenmektedir.
Mekanik ve aviyonik parçaların dizaynı, gelişim sağlaması, gerekli test isterlerine uyum göstermesi, üretim ve sertifikasyon süreçlerinin tamamlanması, dokümante edilmesinin tamamlanması; ürüne ilişkin teknik özellik veri paketinin sağlanması ve prototip üretim ile teknik özellik veri paketinin EASA ve SHGM tarafından kabulünü kapsayan bu proje Airbus A321 tipi uçaklarda kullanılmak üzere hazırlanan bir yerlileştirme projesidir. Ek olarak bu proje Sivil Havacılık alanında Türkiye'nin ilk yerli uçak içi eğlence sistemi projesidir.
IFE Server'ın tasarım, üretim ve sertifikasyon sürecinin tamamlanması yönünde yapılan faaliyetler; "EASA" ve "SHGM" arasında onaylanan "Working Arrangement" kabullerine göre yürütülmüştür. Bu düzenleme de Easa Part 21 kuralları SHGM tarafından kullanılması yönünde anlaşmaya varılmıştır. Ek olarak sertifikasyon sürecindeki tüm teknik kabullerin EASA süreçlerine uygun olarak, EASA tarafınca gerçekleştirilmesi kararlaştırılmıştır.
DO-160G testleri; bir dizi standart çevresel test koşulunu ve havadaki ekipman için geçerli test prosedürlerini tanımlar. Bu testlerin amacı, ekipmanın uçuş sırasında çalışırken karşılaşılabileceği çevresel koşulları temsil eden havadaki ekipmanın performans özelliklerini belirleyen bir laboratuvar simulasyonu sağlamaktır.
Test koşullarının ve prosedürlerinin belirli veya genel bir sınıf veya uçak tipine veya üzerine monte edilmesi amaçlanan belirli bir ekipmana uygulanabilirliğini belirlemek, bu belgede yer alan test koşullarını ve prosedürlerini uygulamak isteyenlerin sorumluluğundadır. DO-160G dökümanı ürün özelinde testten geçme sınırlarını belirlemez. Testleri uygulayan ornagizasyonlar test raporlarını ve test geçme kabullerini ürünün uçuşa elverişliliğini denetleyen otoriteye sunar. Otorite sınır değerlerinin uygunluğunu teyit eder ve ürünün DO-160G test başarısı bu değere göre yorumlanır. Sertifikasyon dökümanlarında bu kabuller belirtilmelidir.
Sonuç olarak bahsedilen tüm bu isterler doğrultusunda tasarım, analiz ve test çalışmaları süreçlerinden geçilerek IFE Server cihazı DO-160G Sıcaklık testlerinden başarılı olarak kabul görmüş ve DO-160G Sıcaklık kalifiye onayı almıştır. Onay alınması sürecinde karşılaşılan problemler, bu problemlere getirilen çözümler, sınırlamalar bu çalışmanın konusunu oluşturmaktadır.

Abstract:
Air transportation has become one of the safest transportation options today. Air transportation vehicles have reached today's level by experiencing great developments in the field of safety and comfort since their initial years. The severity of the accidents experienced in the first years of air transportation made it necessary to take some measures to prevent these accidents. Since there is limited work to be done to reduce the severity of aircraft accidents, studies that will reduce the probability of an accident have been focused on. In this context, root cause analyzes of every accident that occurred were analyzed in detail, and solutions were produced to prevent the situations that caused this accident. As a result of root causes, it was seen that all of the accidents were caused by human and hardware, and working limitations were introduced to reduce human-induced errors. Aviation authorities have been established to prevent hardware-related accidents, and it is aimed to design all kinds of components to be used in the aircraft in a way that will not impair flight safety and integrate them into the system. Even in cases where the parts and components installed in line with this target cannot fulfill their function, many requirements have been made necessary for the production of the aircraft designed in such a way that it will not interfere with flight safety.
International cooperation, knowledge and experience sharing, in order to ensure that aircraft and components used in aircraft continue to operate in an airworthy manner, and that the design and production processes of all components used are standardized, make significant additions to aeronatics safety.
In line with up-to-date information, in order for a vehicle involved in aviation activities to operate in international skies, type certification must be carried out by providing minimum level of safety by "ICAO (International Civil Aviation Organization)" laws, and any modifications to be made on this aircraft must be recorded with additional type certificates and ensure flight safety. It is proved that it does not create an obstacle by going through certain processes. Considering the aforementioned situation; Organizations that design, manufacture and certify aircraft are required to demonstrate that they have these competencies.
It is necessary for our nation to follow the developments in this field and to develop itself in this field by continuing the development studies related to "having the certification competence of the aircraft and the components connected to the aircraft", which is one of its goals in the field of aviation, and to create a technological, experimental and investment infrastructure related to aviation by providing important developments. In line with this goal, companies that design and manufacture aircraft and aircraft components should be formed and these companies should carry out work to gain authorization with EASA and DGCA.
In line with this scope, in this thesis, from aircraft systems; The requirements for the installation of the IFE Server product, which is included in the In-flight Entertainment Systems, which is the most costly system after Engine and Engine Components, on the aircraft in accordance with the certification are explained in general and one of these requirements, the process of providing DO-160G Temperature tests, design studies, analysis, additive manufacturing and Experimental studies with prototype products produced by machining were applied in accordance with the documentation and explained in all details.
Its design, software and production are completely domestically carried out by Turkish Technic IFE Server is an in-flight product used to make in-flight travel a more enjoyable experience. This server provides the opportunity to store the media content on the planes, instant internet access and share the content with the passengers when requested. IFE Server is summarized as media and internet resource.
Design, development, testing and verification of mechanical and avionic parts, completion of production and certification processes, completion of documentation; This project, which includes the creation of the technical data package of the product and the acceptance of the said prototypes and technical data package by EASA and SHGM, is an indigenization project prepared for use in Airbus A321 type aircraft. In addition, this project is Turkey's first domestic in-flight entertainment system project in the field of Civil Aviation.
IFE Server design and certification studies; The Working Arrangement agreement signed between SHGM and EASA was carried out according to the acceptances. In this regulation, it has been agreed that Easa Part 21 rules will be used by DGCA. In addition, it has been decided that all technical acceptances in the certification process will be carried out by EASA in accordance with EASA processes.
DO-160G tests; It describes the standard environmental test requirements and the content of the test processes required for the equipment inside the aircraft. With these tests, Berebaer is to provide a laboratory simulation that determines the performance characteristic of the component in the aircraft that simulates the environmental conditions that the aircraft component may encounter during flight.
Determining the applicability of test limitations and processes to a desired or general aircraft type or to a specific equipment intended to be mounted on it is defined in the obligation of those performing the test conditions and procedures contained in this document.
DO-160G document does not specify product-specific testing limits. Organizations performing the tests submit test reports and acceptance of test pass to the authority supervising the airworthiness of the product. The authority confirms the compliance of the limit values and the DO-160G test success of the product is interpreted according to this value. These acceptances should be stated in the certification documents.
RTCA/DO-160G Temperature Tests:
The tests are generally intended to demonstrate the operability of the device under temperature-related limitations. A category is determined before the test according to the flight parameters of the aircraft in which the device will be used. Boundary conditions of the tests are formed according to the determined category status of the device.
Looking at the content of these tests, the device to be tested is stabilized at certain temperature values by means of an air conditioner. For each test, the device may be requested to operate at the temperature it has determined, or it can be stabilized at a different temperature value after being exposed to this temperature value for a while.
The purpose of these tests is to show that the device is suitable for the outdoor conditions that the aircraft to which the device is connected will be exposed in different destinations, regardless of the aircraft.
Outdoor conditions can reach very high temperatures or go down to very low temperatures such as -40 degrees. In these extreme values, the device can be expected to operate, and it is desired that the device maintains its ability to perform its functions while it is switched off. During the tests, temperature increases are expected to increase or decrease at constant values in order to provide adequate stabilization. During short and long-term operation of the device, its resistance is observed under the desired value limitations and the test pass or fail status is reported.
How long the devices operating in areas with external air supply will operate in case of a cut-off of air can also be tested and evaluated according to the determined category requirements.
Each of the above-mentioned DO-160G temperature tests has been applied for the IFE Server product in the laboratory environment of Turkish Technic. With the aim of meeting the success criteria of the tests, the necessary design and analysis studies were carried out and the product, which passed these tests, was approved under the witness of EASA and AIRBUS officials.
As a result, IFE Server device was accepted as successful in DO-160G Temperature tests by going through design, analysis and test studies processes in line with all these requirements and received DO-160G Temperature qualified approval. The problems encountered during the approval process, the solutions to these problems, and the limitations are the subject of this study.