Konu: Uçak Nasıl Uçar?

Wright kardeşlerin 17 Aralık 1903’de uçtuğu oldukça hafif “uçan makine” adını verdiği uçaktan başlayarak, günümüzde tonlarca ağırlığı olan uçakların havada nasıl durduğu, nasıl uçtuğu anlaşılması zor olan bir konu değildir.

Uçuş sırasında uçak dört aerodinamik kuvvetin etkisi altında kalır. Bu kuvvetler; kaldırma kuvveti, ileri çekici kuvvet, geri sürükleyici kuvvet ve yer çekimi kuvveti(ağırlık)’dır.

Uçuş sırasında uçağı etkileyen dört aerodinamik kuvvet

Kaldırma kuvveti:

Kaldırma kuvveti, uçağın havalanmasını ve havada uçmasını sağlar. Kaldırma kuvvetinin oluşması, kanatların yapısı ile doğrudan bağlantılıdır.

Kanadın üst bölümü; ön taraftan arkaya doğru azalan oranda kavisli, alt kısmı ise düz bir yapıya sahiptir. Bu nedenle, üst taraftaki hava akışı, alt tarafa oranla daha fazladır. Kanadın üst tarafından, alt tarafa göre daha fazla olan hava akışı, oluşturduğu basınç farkı nedeniyle kaldırma kuvvetini meydana getirir.

Kanadın yan kesiti

Kanadın yan görünümü

Kanat kesiti ve hava akışı

Kaldırma kuvvetinin tam olarak oluşması, kanat hücum açısının değiştirilmesi ile mümkün olur. Kanat hücum açısı arttırıldığında, kaldırma kuvveti ile hava sürati ve geri sürükleyici kuvvetlerde de değişiklik meydana gelir.

Kanat hücum açısı (Angle of attack)

Kaldırma kuvvetinin meydana gelmesinde hücum açısına ilave olarak; kanat alanı, hava yoğunluğu ve hız da önemli birer etkendir. Bütün bu etkenler aşağıdaki formülde yerini aldığında kaldırma kuvvetinin oluşması daha iyi anlaşılır.

K = Kaldırma Kuvveti
K k= Kaldırma Kuvveti Katsayısı (Havanın direnci ve hücum açısı ile değişir.)
S = Kanat Alanı
P = Hava Yoğunluğu
V2 = Hız Kare (Hız saniyede feet’dir.)

Uçuş seviyesinin korunmasını sağlamak için; uçağın hızı azaldığında hücum açısı küçültülmeli, uçağın hızı arttığında hücum açısı büyütülmelidir. Diğer bir anlatımla, hücum açısı, uçağın hızı ile ters orantılıdır.

Ayrıca, kaldırıcı kuvvete yardım eden flaplar kullanılarak, hücum açısı ve hız kontrol altında tutulur. Kanatların arkasında yer alan flaplar, kanadın üst kısmındaki kavisi uzattığı için büyük ölçüde kaldırma kuvveti meydana getirir. Bu nedenle, kalkışta ve düşük hızın gerekli olduğu inişte kullanılan flaplar ile hücum açısı ve hız kontrol altında tutulur ve düşük hızda uçağın havada uçmasını sağlayan yeterli düzeyde kaldırma kuvveti elde edilmiş olur.

Flapların tam açık görünümü

İleri Çekici Kuvvet:

İleri çekici kuvvet, düzenli ve verimli çalışan motorla sağlanır.

İleri çekici kuvvet, toplam geri sürükleyici kuvveti yenebilmelidir. Düz uçuşta ve sabit hızda ileri çekici kuvvet, geri sürükleyici kuvvetin toplamına eşittir.

Eğer ileri çekici kuvvet, geri sürükleyici kuvvetten fazla olursa, uçağın hızı, ileri çekici kuvvet ile geri sürükleyici kuvvet eşit olana kadar artmaya devam eder.

Palleri sabit pervaneler ile palleri küçük açılı olarak ayarlanmış pervaneler, düşük hızlarda, yüksek devirle istenen ileri çekici kuvveti meydana getirir. Palleri ayarlanan pervanelerde, yakıtın harcanmasında ekonomi sağlamak için, seyahat hızında büyük açı ve düşük devir kullanılarak gerekli olan ileri çekici kuvvet elde edilir.

Motorun gücü ile ileri çekici kuvvet birbirine eşit değildir. Geri sürükleyici kuvveti yenen veya dengeleyen ileri çekici kuvvet, motordan aldığı güç ile dönen pervane tarafından meydana getirilir.

Palleri küçük açıya ayarlı pervane

Geri Sürükleyici Kuvvet:

Uçak havalandığında, iki ayrı geri sürükleyici kuvvetin birleşmesinden oluşmuş, toplam geri sürükleyici kuvvetin etkisi altına girer.

Birinci geri sürükleyici kuvvet:

Kanat hücum açısı arttırıldığında, kanadın üst ve alt kısmından farklı oranlarda geçen hava, kanadın sonunda geri sürükleyici bir kuvvet meydana getirir. Buna ek olarak, kuyruk ve gövdede de benzer şekilde geri sürükleyici bir kuvvet meydana gelir. Bu şekilde meydana gelen geri sürükleyici kuvvet, hava sürati ve hücum açısının değerlerine bağlı olarak değişir. Kanatlarda kaldırma kuvveti oluşmaya başladığında, geri sürükleyici kuvvet de oluşmaya başlar.

İkinci geri sürükleyici kuvvet:

Gövdenin dışında bulunan iniş takımı/tekerlekler, radyo anteni ve benzeri parçaların hava içinde meydana getirdiği direnç nedeni ile oluşur. Uçağın bu tür parçalarına aerodinamik şekil verilerek, geri sürükleyici kuvvetin mümkün olan en alt düzeyde oluşması sağlanır.

Kanatlarda meydana gelen geri sürükleyici kuvvetin, hız arttığında azalmasına karşın, gövdenin dışında yer alan parçaların meydana getirdiği geri sürükleyici kuvvet artar.

Gövde dışında aerodinamik şekil kazandırılmış eklentiler

İki farklı şekilde meydana gelen geri sürükleyici kuvvet birlikte toplam geri sürükleyici kuvveti meydana getirir.

Yerçekimi kuvveti (ağırlık):

Yerçekimi kuvveti veya ağırlık, uçağı etkileyen dört kuvvetten, herkes tarafından en fazla bilinenidir. Yerçekiminden kaynaklanan uçağın ağırlığı (1 G) olarak tanımlanır. Normal şartlarda “1 G” olan bu oluşum, uçağın yukarı doğru yaptığı hareketlerde hücum açısıyla orantılı olarak artar.

Bu nedenle, uçak üretilirken, yük ve kullanma limitleri göz önünde tutularak gerekli hesaplamalar yapılır ve kanat ile gövdenin uçuştaki dayanıklılığı sağlanmış olur.