Elektrikli dikey kalkış ve inişli hava araçlarının sertifikasyon süreçlerinin uçuşa elverişlilik yönünden incelenmesi: FAA ve EASA uygulamalarının karşılaştırılması

Abstract

Büyük şehirlerde nüfus yoğunluğu her geçen gün artmaktadır. Bu artış, altyapı yetersizliklerini ve trafik sıkışıklığını beraberinde getirmektedir. Trafik yoğunluğu nedeniyle, mega kentlerde yaşayan insanlar günlerinin 3 ila 7 saat gibi önemli bir bölümünü yollarda geçirmektedir. Böyle bir sorunun çözümü için karayolu ve raylı sistemlere yapılan yatırımlar, çok maliyetli olduğu gibi bazı noktalarda da yetersiz kalmaktadır. Diğer taraftan şehir içi taksi taşımacılığı küresel anlamda 400 milyar dolarlık bir pazara işaret etmekte ve alternatif ulaşım modları için önemli bir pazar fırsatı sunmaktadır. Dolayısıyla ''Kentsel Hava Hareketliliği'' nin yakın gelecekte ön plana çıkması beklenmektedir. Kentsel hava hareketliliği; geleneksel döner kanatlı hava araçlarından, küçük teslimat dronelarına ve son teknoloji elektrikli dikey kalkış ve inişli hava araçlarına kadar, şehir içi hava taşımacılığında kullanılan bütün hava araçlarını kapsamaktadır. Özellikle iklim değişikliğinin etkilerini en aza indirmek amacıyla, tüm yeniliklerin kalbinde yatan havacılık sektöründe, son dönemde önemli teknolojik gelişmeler yaşanmıştır. Batarya teknolojisinin gelişmesiyle birlikte elektrikli motorların kullanımı ön plana çıkmış ve otonom sürüş sistemleri, 5G gibi gelişmeler sayesinde yeni bir hava aracı sınıfı doğmuştur. Elektrikli dikey kalkış ve inişli hava araçları (EVTOL); şehir içi ve yakın mesafeli şehirler arasında yolcu veya kargo taşımak için tasarlanmış elektrikli hava araçlarıdır. Airbus, Uber, Joby Aviation, Archier, Lilium, EHang gibi büyük şirketlerden küçük girişimlere kadar, yaklaşık 250 civarında EVTOL projesi üretilmiştir. Bu projelerin, güvenli bir şekilde günlük kullanıma sunulmasının önündeki en büyük engellerden biri sertifikasyondur. Bir hava aracının sertifikasyonu, tip sertifikası ve uçuşa elverişlilik sertifikası olmak üzere iç içe geçmiş iki ana süreçten oluşmaktadır. Tip sertifikası; tasarım organizasyonu onayı ile başlayıp, bir uçak tipine genel olarak verilen sertifikayı ifade etmektedir. Uçuşa elverişlilik sertifikası ise üretim organizasyonu onayının alınmasıyla birlikte, her bir uçak için tekrarlanan ve uçak tescili ile sonlandırılan süreci ifade etmektedir. Çalışmanın amacı FAA ve EASA’nın EVTOL taşıtların uçuşa elverişlilik için geliştirdiği standartları ele almaktır. Bu bağlamda ilgili kuruluşların halka açık kaynaklarındaki veriler ve literatür incelenerek karşılaştırmalı bir analiz ii gerçekleştirilmiştir. Öncelikli olarak literatür taraması ile bu alanda yapılan çalışmalara ulaşılmış ve daha sonra Uluslararası Sivil Havacılık Örgütü (ICAO), Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi (NASA), Federal Havacılık İdaresi (FAA), Avrupa Havacılık Emniyeti Ajansı (EASA) tarafından yayınlanmış olan doküman ve raporlar incelenmiştir. Her iki otoritenin yaklaşımları ele alındığında EASA temelde bir taslak doküman yayımlayarak, bu dokümana gelen öneri ve eleştirileri değerlendirip yeni ve geliştirilmiş dokümanlar oluşturma yöntemini seçmiştir. FAA ise geçmişten gelen köklü uygulamalarını temel alıp yeni teknolojiler için modifikasyonlar yaparak dokümanlar yayımlamıştır.

Population density in big cities is increasing day by day. This increase brings infrastructure inadequacies and traffic congestion. Due to traffic congestion, people living in megacities spend a significant portion of their days on the roads, such as 3 to 7 hours. Investments in road and rail systems to solve such a problem are not only very costly but also inadequate at some points. On the other hand, urban taxi transportation represents a $400 billion market globally and offers an important market opportunity for alternative modes of transportation. Therefore, "Urban Air Mobility" is expected to come to the forefront in the near future. Urban air mobility encompasses all types of aircraft used in urban air transportation, from traditional rotary wing aircraft to small delivery drones and state-of-the-art electric vertical take-off and landing aircraft. The aviation sector, which lies at the heart of all innovations, has recently experienced significant technological developments, especially in order to minimize the effects of climate change. With the development of battery technology, the use of electric motors has come to the forefront and a new class of aircraft has emerged thanks to developments such as autonomous driving systems and 5G. Electric vertical take-off and landing aircraft (EVTOL) are electric aircraft designed to carry passengers or cargo within cities and between cities in close proximity. From large companies such as Airbus, Uber, Joby Aviation, Archier, Lilium, EHang to small startups, around 250 EVTOL projects have been produced. One of the biggest obstacles to the safe daily use of these projects is certification. The certification of an aircraft consists of two main intertwined processes: type certification and airworthiness certification. Type certificate refers to the certificate issued to an aircraft type in general, starting with the approval of the design organization. Airworthiness certification refers to the process that is repeated for each aircraft after the approval of the production organization and ends with the registration of the aircraft. The aim of the study is to address the standards developed by FAA and EASA for the airworthiness of EVTOL vehicles. In this context, a comparative analysis was carried out by examining the data in the publicly available sources of the relevant organizations and the literature. First of all, the studies in this field were accessed iv through a literature review and then the documents and reports published by the International Civil Aviation Organization (ICAO), National Aeronautics and Space Administration (NASA), Federal Aviation Administration (FAA), European Aviation Safety Agency (EASA) were examined. Considering the approaches of both authorities, EASA has basically chosen the method of publishing a draft document, evaluating the suggestions and criticisms received and creating new and improved documents. FAA, on the other hand, published documents based on its long-established practices and made modifications for new technologies.