Правильно: великолучане, в ед. числе – великолучанин, великолучанка. Допустим также вариант лучане, лучанин, лучанка.

Правильное склонение мужской фамилии ЛуцкИй: Луцкий, Луцкия, Луцкию, Луцкия, Луцкием, о Луцкии.

От имени Лука – Лукич, Лукинична.

От имени Лукаш – Лукашевич, Лукашевна.

По общим правилам склонения фамилий изменяется окончание второй части: Луки Кавалли-Сфорцы, Лукой Кавалли-Сфорцей и т. д.

Форма мн. ч. слова лук ограничена в употреблении. Действительно, это луки, луков, лукам и т. д. Однако обычно эта форма заменяется словосочетаниями, в которых первое слово стоит во мн. ч., а слово лук используется в ед. ч. (сорта лука, виды лука и т. д.).

Правильно: Машины руки.

Правильно: Лукич, Лукинична.

Обе формы корректны.

В научной статье лучше выбрать форму Великолуцкий уезд, соответствующую старому произношению (такое написание принято, например, в БРЭ). В материале для широкого читателя предпочтителен тот же вариант, но стоит указать в сноске при первом упоминании, что современная форма прилагательного от Великие Луки — великолукский.