Döner Kanat Hava Araçlarında Bir Balistik Koruma Örneği

High Performance PolyEthylene (HPPE) Fiber Balistik Koruma Sistemlerine (BPS, Ballistic Protection System) yönelik bu değerlendirmede hava araçlarının iç döşemesi ve zırhlanması konularında yaptığı üretimler ile dikkat çeken bir KOBİ’nin balistik koruyucu zırhlanma sistemleri incelenecektir.

Ulusal havacılık otoritelerince kabul edilip yetkilendirilen bazı KOBİ’ler en son teknoloji ürünü hafif havacılık zırhlanma sistemlerini üretmektedir.

Havacılık endüstrisinin en büyük imalatçılarından (OEM), hükümet kontratlarına, emniyet ve savunma güçlerine kadar uzanan bir müşteri yelpazesi içinde pek çok platforma zırh uygulamasını kapsayan büyük programlardan ihtiyaca göre gerçekleştirilen tek uçaklık zırhlanmaya kadar en kaliteli havacılık ve zırhlanma ürünlerini sunulmaktadır.

İhtiyaç ne olur ise olsun, şirket yapısı içinde bulunan tasarım, mühendislik, yapısal analiz, imalat ve montaj kabiliyeti ile ürünlerini çok geniş bir yelpaze içindeki uçak ve helikopterlere zırhlanma uygulaması yapmaktadır.

Fonksiyonel Açıklama

Söz konusu KOBİ hava araçları için mevcut değişik tehdit seviyelerine yönelik olarak balistik koruma sistemi üretmektedir.

Tehdit	Çözüm (*)	Alansal Zırh  Ağırlığı (kg/m2)	Hız (km/saat)
NIJ Level IIIA (9mm/.44 Magnum)	HPPE	3.9	1536
NIJ Level III (M80 NATO Ball FMJ)	HPPE	17,5	3017
7.62 x 39 FMJ MSC	HPPE	17,5	2611
NIJ Level IV (30.06 APM2)	B4C/HPPE	30,1	3127
12.7mm 50 CAL (API)	B4C/HPPE	42,8	1755
12.7mm 50 CAL (API)	B4C/HPPE	62,5	3017
12.7mm 50 CAL (BALL)	B4C/HPPE	57,65	3017

Balistik koruma sistemi, müşteri tarafından tanımlanan kritik yapı elemanları ile beraber hava aracı içindeki mürettebat ve yolcuya koruma sağlamak üzere tasarlanır. Bu sistemler kokpit ve kabin tabanı, mürettebat ve yolcu sandalyeleri, yan duvar ve bölmeler, motor kompartımanları ve oksijen sistemlerine yönelik olarak tasarlanmaktadır.

Aşağıda yer alan resimlerde MH-53 helikopterlerinde yerleştirilen bir zemin sistemi örneği gösterilmektedir:

Bağlantılarda bağlama elemanı zırh yapısı içinden geçerek hava aracı yapısı içindeki tutturma noktasına bağlanması için;

• 3M Reclosable Fastener System (Çengel-Çember),
• Vida veya Civata-Somun,

uygulamalarından biri kullanılmaktadır.

Söz konusu KOBİ balistik koruma sistemi için kullanılan tipik bir örnek aşağıda şematik olarak gösterilmektedir:

Söz konusu KOBİ tarafından zırh panel insertleri için kullanılan proses şartnamesinde yer alan gerilme ve kesme limitleri 2007 yılında ABD Ulusal Havacılık Dairesi (FAA) tarafından onaylanmıştır.

Her iki bağlantı türünde de panel sistemin en fazla iki kişi tarafından ve hiçbir özel takım-avadanlık kullanmadan 30 dakika içinde hava aracı içine döşenmesi ve sökülmesi mümkündür. Bu panel sistemi ayrıca rutin bakım aralıklarında hava aracının kontrolü için gerekli önemli bölgelere de ulaşmayı kolaylaştıracak şekilde tasarlanmıştır. Aynı parça numarasını taşıyan tüm paneller birbirleri ile değiştirilerek birbirleri yerlerine kullanılabilirler.

Hazır Balistik Koruma Sistemi Çözümleri

Şirket müşteri ihtiyacına özgü tasarlanan zırhlanma sistemlerine ilave olarak bugün 3 tür için hazır (COTS) çözüm de sunabilmektedir.

Çözüm #1:

Gerekli sertifikasyonlara sahip olarak ABD Özel Kuvvetleri tarafından 2005 yılından beri kullanılmaktadır.

Ağustos 2005 ayında ABD Özel Kuvvetleri tarafından Irak'ta kullanılan MH-53M Pave Low helikopterlerinin balistik korumalarının iyileştirilmesi bir harekât ihtiyacı olarak belirlenmiştir.

Mürettebat el silahları gibi nispeten küçük silahlara karşı düşünülenden daha fazla savunmasız kalındığını tespit etmiştir. Bir helikopterin altından geçip mürettebat kompartmanına giren bir tüfek mermi çekirdeğinin bulunması alarma geçilmesine neden olmuştur. Yaşlanma ve yakıt ve hidrolik etkisi nedeni ile bu tip tehdide önlem olarak mevcut olan balistik koruma örtüsü görev yapamaz haldeydi. Özel Kuvvetler benzer balistik koruma örtüsüne sahip MH-53M Pave Low helikopterleri ile yapılan görevlerde küçük silah ateşi riskine çok yüksek olması nedeni ile çarenin hızlı olarak bulunmasını talep etmişlerdi. Bu talep üzerine özel Kuvvet timlerden biri (o zamanki adı ile 330th Special Operations Support Group, şimdiki adı ile 580th Aircraft Sustainment Group) bir pazar araştırması başlatmıştır.

Sekiz ay sonunda şirket tarafından tasarlanarak üretilen hafif balistik koruma sistemi tüm MH-53M helikopterlerine takılmıştır.

MH-53M Pave Low helikoptelerin techizat uzmanı ve tadilat yöneticisi Teknisyen Astsubay James HARDY zırh kitlerinin montajı konusunda ilgili tüm bakım personelini eğitmiştir. Astsubay HARDY Kullanılan bu şirket balistik sistemini "diğer havaaraçlarına bakıldığında sahip olunan hafiflik çok ileri, bu bizim operasyon sırasında aradığımız bir ihtiyaçtı; daha da önemlisi harekat ortamında helikopterlerimizde aldığımız sonuç ile de çok mutluyuz.." şeklinde nitelendirmektedir.

MH-53M helikopterleri bu balistik koruma sistem (son işleme yapılmadan) 18 kg/m² (3.7 lb/ft²) alansal ağırlığa sahiptir ve;

• Hem Sovyet yapısı 7,62mmx54R (Type LPS round at a velocity equivalent to a 150 meter standoff distance (2432 fps +0/-50 fps) at 0 degrees obliquity),
• Hem de 7,62mmx39 (Type LPS round at muzzle velocity (2380 fps ±50fps) at 0 degrees obliquity),

tehdite karşı koruma sağlayabilmek üzere tasarlanıştır. Şematik olarak aşağıda gösterilen yapı yaklaşık 24mm kalınlıktadır.

Bu sistem hem tekil ve hem de (3 inc çaplı daire içinde 3 adet) çoğul vuruşlarda mermi geçirmeden koruma sağlayabilmiş, MIL-STD-662F (Department of Defense Test Method Standard: V₅₀ Ballistic Test For Armor) ve MIL-PRF-46103E (Performance Specification Armor: Lightweight, Composite) gereği testlerden başarı ile geçmiştir.

Şirketin bu balistik çözüm için hedefleri balistik sertifikasyon için ABD Uygulamalı Havacılık Teknolojileri Direktörlüğüne sunulmuştur. Tekrarlanarak yapılan testlerin hepsinde diğer zırhlanma ürünlerini yüksek bir başarı ile geride bırakan şirket zırhlanma çözümü belirtilen ihtiyacı karşılamak üzere seçilmiş ve sözleşme yapılmıştır.

ABD Özel Kuvvetler Harekat Komutanlığı Helikopter Program Yönetim Ofisi (USSOCOM PEO-RW, Special Operations Command Program Executive Office for Rotor-Wing aircraft) kendi filolarında bulunan diğer hava araçlarına yönelik gelecekte uygulanacak hafif zırhlanma sistemlerini de yönetecektir.

MH-53M helikopterleri balistik koruma sistemi programının elde ettiği başarı nedeni ile son iki yıldır bu şirkete Kara Kuvvetlerinin daha farklı zırhlanma kontratlarını da kazanılmasına katkı sağlamıştır. Artık ABD Kara Kuvvetleri Özel Kuvvetlerince (160th US Army Special Operations Aviation Regiment) kullanılan AH-6 “Little Bird” ve MH-60 Blackhawk helikopterlerine benzer sistemler üretilmektedir.

Çözüm #2:

Gerekli sertitifikasyonlara sahip olarak pekçok helicopter ve uçak üreticilerinin tamamlama merkezleri (OEM completion centers), L3 Communications ve Savunma Bakanlığı’na kontratla iş yapan ticari organizasyonlar gibi ABD hükümetinin ana kontrat yüklenicileri tarafından temin edilmektedir.

Bu zırhlanma çözümü 7,62mm (7.62 mm full metal jacketed (US military designation M80) ball round as defined by the NIJ Standard 0108.01 (NIJ Level III)) tehdide karşı koruma sağlamaktadır.

Bu çözümde zırh panelleri de “High Performance Polyethylene Fiber” malzemeden yapılmıştır ve bu çapta çoklu vuruşlardan koruma sağlayabilmektedir. Son işleme yapılmamış halde panelin alansal ağırlığı 17,6 kg/m2 (3.6 lbs/ft2) altındadır.

Aşağıda Bell 412 helikopterine monte edilmiş bir sistem örneği sunulmaktadır.

Çözüm #3:

Bu seçenek ile de 30 kalibre zırh delmelerine (30 caliber armor piercing (US Military designation APM2) round as defined by the NIJ Standard 0108.01 (NIJ Level IV)) karşı koruma sağlamaktadır.

Zırh panelleri “High Performance Polyethylene Fiber and Boron Carbide Ceramic”  malzemeden yapılmıştır ve tekil zırh delinmelerine karşı koruma sağlamaktadır.

Son işleme yapılmamış halde panelin alansal ağırlığı 32,2 kg/m2 (6.6 lbs/ft2) altındadır.

Tüm zırh paneller dayanımı artıracak şekilde kenarları U profille kapatılarak işlenmiş, üzerileri şirketin kendi geliştirdiği koruyucu kaplanmıştır.

Bu koruyucu kaplama;

• Çevre ve insan faktörünün yaratacağı etkilerden zırhlanma sistemini koruyarak ömrü ve dayanımı artırır.
• Su, yağ, yakıt (dizel ve jet yakıtı), hidrolik, antifriz, yol tuzu, amonyum nitrat ve diğer yüzey temizliyici kimyasallara karşı test edilerek dayanımı ispatlanmıştır.
• MIL-STD-810F gereği -51°C ile 71°C (–60°F to 160°F) sıcaklık ve %95’e kadar bağıl nem ortamlarında test edilmiştir.
• FAR 29.853 gereği FAA 12-saniye ve 60-saniye dikey yanma testlerini başarı ile geçmiştir.
• Hızlandırılmış test şartlarında 500-1500 saatlik korozyon testlerine tabi tutulmuştur.
• Güneş ışığı, UV ve tuz spreyine maruz bırakıldıktan sonra çarpılma, çatlama, kabarma, bozulma olmadığını kanıtlamıştır.
• Küf ve bakteriye karşı anti-mikrobiyal ajanlara sahiptir.

Şirketin ürünleri ile ilgili;

• MIL-STD-810F (Department of Defense Test Method Standard: Environmental Engineering Considerations and Laboratory Testing),
• MIL-PRF-46103E (Performance Specification Armor: Lightweight, Composite),

test planı ve destek bilgileri de mevcuttur.

Teste tabii 8 adet panelin tamamı her vuruş sonrası balistik bütünlüğünü koruyabilmiş, herhangi bir geçirgenlikle karşılaşılmamıştır.

Kalite Temini

Şirket kaliteli ve geçerliliği ispatlanmış uygulamalar gerçekleştirmekte, ürettiği tüm sistemlerindeki her bir panel ilgili mühendislik çizim paketinde yer alan numaralarla (silinmez/çıkmaz bir şekilde) markalanmaktadır. Bu plakalarda parça numarası, ağırlık, hava aracı modeli, /gün 24 saat ulaşılabilecek üretici iletişim bilgisi yer alır. Parça numaraları yedek malzeme gerektiğinde kullanılmaktadır.

Ürünle temin edilen uygunluk belgesinde (CoC, Certificate of Conformity) belirtilen Kalite Kontrol Yöneticisi ve Doküman Kontrol Sorumlusu tarafından komple zırh izlenebilirliği ve konfigürasyon bütünlüğü (hem basım ve hem de elektronik olarak) sürekliliği sağlanmaktadır.

Can EREL
Haziran 2008

(*) Açıklama

HPPE: High Performance PolyEthylene Fiber

B4C: Boron Carbide Ceramic 

SiC: Silicium Carbure 

Al2O3: Aluminum Oxide, Alumina

HPPE fiber is 40% stronger than Kevlar, ballistically performs better than Kevlar, and in some circumstances less than half the weight of Kevlar and metallic solutions..

NOT: Belirtilen detaylardaki balistik koruma sistem uygulamaları;

• Hava aracı tipine göre geliştirilmiş, sertikasyonu yapılmış satışa hazır kitler şeklinde (COTS, Commercial-Off-The-Shelf)  çözümler,
• Müşteri talebine göre geliştirilebilecek çözüm uygulamaları,

şeklinde yapılmaktadır.

MH-60 Blackhawk helikopterleri için de hazır olan ve “Çözüm #1” içinde açıklanan uygulama sistemi yaklaşık 24mm kalınlıkta ve (son işleme yapılmadan) 18 kg/m² (3.7 lb/ft²) alansal ağırlığa sahiptir.  

Bu koruma sisteminin esas alındığı tehditler;

• Sovyet yapısı 7,62mmx54R (Type LPS round at a velocity equivalent to a 150 meter standoff distance (2432 fps +0/-50 fps) at 0 degrees obliquity),
• 7,62mmx39 (Type LPS round at muzzle velocity (2380 fps ±50fps) at 0 degrees obliquity).

Bu çözümün sahip olduğu balistik performans ve ağırlığına kıyasla sahip olduğu dayanım nedeni ile, 2005 yılından beri USSOCOM (United States Special Operations Command) tarafından 2005 yılından beri tedarik edilmektedir.

High Performance Polyethylene (HPPE) fiber malzeme;

• Kevlar malzemeden %40 daha mukavimdir,
• Balistik performansı Kevlar malzemeden daha iyidir,
• Bazı durumlarda Kevlar ve metal esaslı zırh çözümlerine kıyasla %50’den daha hafiftir.

Sunulan BPS çözümleri kalitesi ve mevcut durumda piyasadaki en hafif yapı olması, çok iyi seviyedeki performansı ve gelişmiş müşteri desteği nedeni ile tercih edilmektedir.

Söz konusu KOBİ şirketinin bir uzmanının eşliğinde ilk helikopterde bir gün süreceği değerlendirilen kit uygulamasın;

• Uygulamanın tamamlanması,
• Bir eğitim olarak yapılması  (diğer helikopterlere yapılacak uygulamadan sorumlu ekip ve/veya bu uygulamayı benchmark edecek ilgililer için),

düşünülebilir.

Kitlerin uygulaması sırasında herhangi bir tadilata, özel takım-avadanlığa gerek yoktur.

Belirtilen ABD Kara Kuvvetleri Özel Kuvvetleri (160th US Army Special Operations Aviation Regiment) uygulaması sonrasında iki kişilik ekip kitleri 9 dakikada monte etmiş ve 6 dakikada sökebilmiştir.

Bir MH-60 helikopterinde (kokpit zemini, kabin zemini, pilot/co-pilot kapı panelleri, sağ/sol silah teknisyeni panelleri zırhlanması için (COTS) hazır kiti bütçesi için 135,000 ABD doları olabileceği değerlendirilmekle beraber ihtyiaç sahibi tarafından,

• Görev tipi,
• Hava aracı silah sistemi konfigürasyonu,
• Zırhlama kiti bağlantı metodu,
• Zırh ile korunmaya alınacak bölgeler,

• Crew Seats,

• Cockpit Floors,

• Pilot/Co-Pilot door panels,

• Cabin Floors,

• Gunner Panels (RH and LH),

• Passenger Seats,

• Sidewalls,

• Bulkheads,

• Engine Compartments,

• Oxygen Systems,

gibi..

tam olarak belirlendikten sonra BPS kiti yapısı tanımlanabilir ve bu tanımlamaya göre teklif istenebilir.