UÇAKLAR NASIL UÇAR?
"O Yük Kalkar Mı Be?"
Bu içerikte 'ya bu uçaklar nasıl uçuyor?' sorusunu herkesin anlayacağı bir sadelikle, yaşamınızdan vereceğim örneklerle kafaları fazla bulandırmadan anlatmaya çalışacağım. Umarım faydalı olur.
Tüm Yükü Çeken "Kanatlar"
Evet, uçaktaki en önemli şey olmazsa olmaz dediğimiz şey nedir desek eminim herkes bu başlıktan sonra kanat diyecektir. Elbetteki en önemli şey uçağın motoru ancak kanat olmadan motor bir yere kadar.
Temel Unsurlar: "Motor ve Kanatlar"
Kanatların işlevini şöyle tanımlayacağız. Uçak motorları uçağı ileri doğru ittirirken uçağın yükselmesini sağlayan yegane unsur olan kanatlara iş yaptırırlar. Yani motorsuz kanat ve kanatsız motor düşünülemez. Bir yükü yerde sürüklemek onu kaldırıp taşımaktan daha kolay olduğunu hepimiz biliyoruz. Hele hele yükümüzün tekerlekleri varken. O halde motorların en temel unsur olduğunu söyleyebiliriz ancak tüm işi yapan tüm yükü çeken kanatlardır. Motor bir ailede babaysa, kanatlar annedir de diyebiliriz.
Taşınan Yükün Büyüklüğü
Peki bu yük nedir, kanatlar ne kadar iş yapar? Her bir kanat uçağın yaklaşık olarak ağırlığının yarısını taşır. (bu değişkenlik gösterir tabi, dönüşlerde çok daha fazlasını taşımak zorunda kalabileceği gibi kuyruğun da bu işi paylaşmasıyla daha az da taşıyabilir). Yani yaklaşık 440 ton ağırlığındaki Boeing 747-8I uçağının bir kanadı en az 220 ton kaldırabiliyor. Yani bu uçağın kanadını ters çevirip üzerine 220 ton koyarsak bana mısın demeyecektir. Uçakların en kırılgan görünen böylesi narin yapıların bu kadar ağırlığı kaldırabilecek şekilde tasarlanmaları bir mühendislik harikasıdır.
Aerodinamik Kuvvetler
Öncelikle bir uçağa uçarken etki eden kuvvetleri tanımakta fayda var. En basit şekliyle hareket eden bir cismi hareketlendiren bir kuvvet ve bu harekete direnç gösteren zıt bir kuvvet her zaman vardır. Şekilde de görüleceği üzere bir uçağın uçuşunda da 'thrust' (itki) dediğimiz hareket yönüne doğru, motorların sağladığı bir kuvvet mevcut. Aksi yönde ise 'drag' (sürükleme) kuvveti havanın uçağın yüzeyiyle sürtünmesinden dolayı bir kuvvet uyguluyor bu kuvvet zeminde hareket eden bir cisme zemin tarafından hareket yönünün tersine etkiyen sürtünme kuvvetine benzer bir kuvvettir. Ek olarak uçağın ağırlığı yani 'weight' ve onu dengeleyen 'lift' (taşıma) kuvveti mevcut. İşte kanadın yaptığı taşıma işi ağırlığı dengeleyen yani uçağı taşıyan bir kuvvettir ve uçağı uçuran esas kuvvet de budur, biz de bu kuvvet üzerinde duracağız.
Kanatlar Nasıl Kaldırır?
Atmosfer Basıncı
Yani havayı görebildiğimizi düşünürsek cisimlerin etrafının atmosfer içinde tamamen hava ile kaplı olduğunu görürüz ve bu atmosfer tabakasının ağırlığı cisimlerin sadece üstünde değil her yününde etki eder. Kağıdın üzerine üflediğimizde de bir anlığına kağıt üzerindeki havayı hızlandırıp basıncını azalttığımızı düşünebiliriz.
Bernoulli Prensibi
Bu akış hızının artmasıyla basıncın düşmesi hadisesine kafa patlatıp formülize eden abimiz de Daniel Bernoullidir. Herhangi bir akış işiyle uğraşan kişinin Bernoulli'yi tanımaması, Bernoulli denklemini bilmemesi düşünülemez.
Kanat Profili
Bu noktada akıllara gelen ilk soru 'uçak hareket ederken kanadın altından da üstünden de aynı hava geçmesine rağmen nasıl olur da böyle bir taşıma oluşur?' olacaktır. Bunun için mühendisler bir kanat profili geliştirmişlerdir. Daha doğrusu her uçak tipi için ayrı kanat profilleri vardır ama en genel anlamda şekilde görüldüğü gibi bir 'damla' şekline benzerler (ses üstü giden savaş uçaklarında daha farklıdır). Yani kanadı uçak gövdesine paralel olarak kestiğimizde bunun gibi bir profille karşılaşırız. Bu profil tam olarak simetrik değildir. Alt tarafı daha düz iken üst tarafı daha kamburlu bir yapıya sahiptir.
Basınç Farkı
Genel kanı kanat profillerinin üst kısmının daha kambur olmasından dolayı hava taneciklerinin yolunun uzaması ve profilin altından geçen havayla aynı zamanda profili terk etmesine rağmen daha uzun yolu aynı sürede almasından dolayı daha hızlı akış sağlamasıdır. Ancak bu genel kanı şekildeki deneyde de görüleceği üzere doğru değildir. Profil üzerinden geçen hava sadece daha fazla yol almıyor aynı zamanda gerçekten hızlanmaktadır. (şekildeki profil simetrik ancak belli bir açı verildiğinden dolayı simetrik olmayanlarla aynı işlevi görür). Kısacası kanat üzerindeki hava çok daha hızlı seyrettiğinden kanat altındaki basınç kanat üzerindeki basınçtan çok daha büyük olmaktadır. Bu basınç farkı da taşımayı sağlamaktadır.
Paraşütler
Bu durumu paraşütlerde de görmek mümkündür. Paraşütlerin üst kısmı kamburlaşırken altta toplanan hava sıkışarak alt tarafta görünmez bir tabaka oluşturur ve bu tabaka paraşüte bir kanat profili görünümü kazandırır.
Kanat Profillerinin Kullanım Alanları
Kanat profillerinin tek kullanım alanları elbette ki uçaklar ve paraşütler değildir. Uçak, helikopter ve gemi pervanelerinde, rüzgar tirbünlerinde hatta Formula-1 araçlarının kanatçıklarında tonlarca ağırlıktaki uçakların havalanmasını sağlayan bu profillerden kullanılır
F1 Araçları
Uçakların havalanmasını sağlayan bu profiller F1 araçlarının kanatçıklarında ters şekilde durur (kamburluk aşağıda olacak şekilde). Bunun nedeni aracın hızlanmasıyla kontrol kaybının azalmasını önlemek için aracın daha fazla yere yapışmasını sağlamaktır yani yol tutuşunu artırmaktır.
Yorum Yazın
Bunu hangi gerizekalı onaylamadı en güzel içeriklerden biri bu...
Kim onaylamadı bilmiyorum, biraz yazı fazla ama bilgi vermek için yazının fazla olması gerek. Açıkçası onedio okuyucuları da sıkılmasın diye eğlenceli hale d... Devamını Gör