afroil, bernoulli, drag, grovity, lift, thrust, uçağıneksenleri, uçakkuvvetleri, uçaknasıluçarkısabilgi, uçaknasıluçarvideo, wrightkardesler
Demir Kuşların Büyüsü
“Uçma arzusu, tarih öncesi çağlarda iz bırakmayan topraklar boyunca yorucu yolculuklarında, kuşların serbestçe akan kuşları, kıskanmış gibi görünen atalarımız tarafından bize verilen bir fikirdir.”
Orville WRİGHT
Geçmişten bugüne taşıdığımız, tarihte birçok olayın sebeplerinden biri olan merak duygumuz aynı zamanda birçok icadın yapımında da en temel etken. Çocukluğumuza dönelim çocukların merak duygusuyla başa çıkamadığını biliriz hangimiz kağıttan uçak yapmaya çalışmadık? Koltuğun üstüne çıkıp kollarını açarak uçmaya çalışıp hangimiz dizlerimizi yaralamadık? Merak ettiğimiz her şey bir icada sebep oldu ve biz ‘’geri dönülmez bir yol ‘’ olan teknoloji yoluna girdik. Her insanın merak ettiği alanlar farklıdır, gökyüzüne baktığımızda kuşlar dışında uçan uçakları fark edip kaç kere ‘’Uçaklar nasıl uçuyor ?’’ deyip şaşkınlığımızı hayranlığımıza katmadık ki? Belki sen demedin ama uzat şu yazının başlığını yakınındaki herhangi birine bakalım o demiş mi? 7’den 70’e merak edilen bir konunun anahtarını elinize vermeden önce bir çocuğun babasına uçağın nasıl uçtuğunu sorup cevapsız kaldığını, dedelerimizin nenelerimizin uçakları görünce elleriyle kafalarını korumaya çalışıp aman şimdi üzerimize düşecek korkusuyla kapalı alanlara kaçtığını hatırlatmak istiyorum. Şimdi birlikte anahtarı kavrayalım yıllardır merak edilen onlarca ton ağırlığındaki metal kütlelerin nasıl oluyor da havada kaldığına bakalım.
Öncelikle çocukların yaptığı kanat hareketini hatırlamanızı istiyorum, kaçımız kollarımızı kanat yaptık kim bilir uçmak için kanatların yeterli olabileceğini düşünen çağlar aslında aracın en önemli parçasını bulmuşlar ya da şöyle bakalım yüzyıllar önce kuşlardan esinlenerek gökyüzünde olunmak istenmiş peki kuşlara da bakınca yine kanatların uçmak için gerekli olduğunu düşünmedik mi? Yani öncelikle yanlış bilineni düzeltelim uçaklar devasa motorları sayesinde değil çok basit fizik prensipleriyle kanatlarının yapısı sayesinde havada kalabiliyorlar. Bir hava aracının motorsuz olabilme ihtimali vardır ; planör ve yamaç paraşütü gibi. Kuşlardan farklı olarak uçakların motorları vardır evet kanatlar uçmasını sağlar ama motorlar öndeki havayı alıp arkaya iter böylelikle öndeki hava ağırlığını hafifletip arkanın hava ağırlığını artırır. Bu da itme gücünü sağlar.
Uçağa etki eden dört (4) temel kuvvet vardır.
Uçağı ağırlık merkezinden aşağı doğru çeken kuvvete grovity (yerçekimi kuvveti) , bunu karşılayacak olan uçağı yukarı doğru çeken kuvvete lift (kaldırma kuvveti) denir. Kaldırma kuvvetini kanatlar üretir eğer lift (kaldırma kuvveti) , grovity ( yer çekiminden) küçük olursa uçak irtifa kaybeder. Eğer (kaldırma kuvveti) lift, (yer çekiminden) grovity büyük olursa uçak tırmanır. Her iki kuvvet eşit olursa uçak sabit yükseklikte uçmaya devam eder. Uçağı etkileyen bir diğer kuvvet uçağı öne doğru çeken ve motorlar tarafından üretilen thrust ( itme kuvveti). Thrust kuvvetine karşı koyan ve uçağı yavaşlatmaya çalışan kuvvete drag (sürtünme kuvveti) denir. Thrust havanın gövde üzerindeki sürtüşmesi ve karşıdan çarpan havanın yavaşlatıcı etkisinden oluşur. Burada dikkat etmemiz gereken kural: itme kuvveti sürtünme kuvvetinden büyük olursa uçak hızlanır, küçük olursa uçak yavaşlar, eşit olursa uçak sabit hızda uçmaya devam eder.
Uçağa etki eden kuvvetlerden sonra uçağa yandan baktığımızı düşünelim . Kanatların tasarımına airfoil denir. Yandan bakılınca asimetrik bir su damlası şeklindedir. Kanada gelen hava molekülleri ikiye ayrılır bir kısmı airfoil üst kısmını takip ederken bir kısmı alt kısmını takip etmektedir. Üst tarafını takip eden hava molekülleri şekilde de görüldüğü gibi daha fazla yol katederler . Böylece kanadın üstünden akan havanın hızı arttığından ve basıncı düştüğünden dolayı kanat üzerinde vakum oluşur. Bu vakum kanadı yukarı doğru çeker, kanatta uçağa bağlı olduğu için uçağı da yukarı doğru çekmiş olur. Uçak havadayken kanatlar yukarı doğru esner ve kanadın ucu uçağın tavanıyla aynı hizaya gelir.
Bu etkenler Bernoulli prensibine dayanır. Bernoulli ilkesi, akışkanların hızı ile basıncı arasındaki ilişkiyi açıklar. Buna göre hareket halindeki akışkan taneciklerinin hızı ile akışkanın uyguladığı basınç arasında ters orantı vardır. Yani akışkanın hızının arttığı kesitte basınç azalır, hızın azaldığı kesitte basınç artar. Uçak hareket ettiğinde Bernoulli prensibine göre laminer akışı halinde olan hava, kanadın üst tarafında alçak alt tarafında ise yüksek basınç oluşur. Oluşan bu basınç farkı sayesinde uçak yukarı doğru itilir.
Uçak havadayken kanatçıklar, kuyruk dümeni, kuyruk kanadıyla yönlendirebiliriz. Kanatların dış yüzünde yer alan kanatçıklar birbirlerinden bağımsız olarak yukarıya ya da aşağıya doğru hareket ettirilebiliyor. Bu harekete yalpa denir. Bu manevra kanatların taşıma kuvvetini değiştiriyor. Uçak daha küçük taşıma kuvvetli kanadın yönüne doğru yalpa vuruyor. Uçakların yön değiştirmesi uzunlamasına, yanlamasına ve düşey üç eksen etrafında olur.
Longitudinal Axis (Uzunlamasına Eksen) : Bir uçağın ağırlık merkezinden geçerek burnundan kuyruğuna uzanan eksendir. Uçağın boyuna ekseni etrafında yaptığı harekete yatış hareketi denir. Uçağın bu eksen etrafındaki hareketleri kanatçık, elevon ve spoiler ile kontrol edilir.
Lateral Axis (Yanlamasına Eksen) : Uçağın ağırlık merkezinden geçerek bir kanat ucundan diğer kanat ucuna doğru uzanan eksendir. Bir uçağın burun ekseni etrafında yaptığı harekete yunuslama denir. Uçağın burun ekseni etrafındaki yunuslama hareketi, irtifa dümeni (elevator), hareketli yatay stabilize (stabilizatör) ve elevonlar tarafından kontrol edilir.
Vertical Axis (Düşey Eksen) : Uçağın ağırlık merkezinden geçerek gövde alt kısmına uzanan eksendir. Bir uçağın düşey eksen etrafında yaptığı harekete sapma hareketi denir. Bu hareket istikamet dümeni tarafından sağlanır.
Belki yarın kullanacağın aracı, belki şu an merdivenlerini çıktığın aracı belki yine içinde bulunduğun ve şaşkınlıkla kanatlarına baktığın aracı, nasıl uçtuğunu bilmediğin için korktuğun aracı artık tanıyorsun. Çocuğuna ‘’boşver ‘’ demeden cevaplandırabilirsin , yanında bulunan insanların meraklarını giderebilirsin. Kaldır başını gökyüzünün güzelliğine ulaşan demir kuşlarımız artık bize yabancı değil gör. Gökyüzünün büyüsüne yakından bakmamızı sağlayan , hızlı ulaşımı sağlayan Orville ve Wilbur Wrigt kardeşlere teşekkür ederiz.
‘’Uçak düşmeye vakti olmadığı için havada kalır.’’
Orville WRİGHT
Yazan: Zeynep Helin Salık
Kaynakça:
https://www.muhendisbeyinler.net › Havacılık ve Uzay Mühendisliği
Pascoe, D. H.,(2015) Uçak, Optimist Yayınları
Dr. Ocak, M.E., (2016) Uçaklar Nasıl Uçar? , TUBİTAK
