Uçaklar Nasıl Uçar? Uçaklar Hakkında Bilgi

Uçak Nedir?

Uçak kanatlarının altındaki havanın yaptığı basınç yardımıyla yükselip ilerleyebilen motorlu hava ulaşım aracıdır. Pervaneli ya da jet motorlu, sabit kanatlı ve havadan ağır pek çok hava taşıtı uçak kategorisine dâhildir. Günümüzde en temel uçak tipleri, yolcu uçağı, savaş uçağı, kargo uçağı olarak bilinirken, farklı coğrafi şartlara göre özelleştirmiş uçaklar da mevcuttur.

Uçağın ana parçaları havada tutunabilmeyi sağlayan kanatlar, kanatları dengede tutmaya yarayan kuyruk, uçağın durum ve pozisyonunu değiştiren kumanda yüzeyleri ve gerekli itmeyi sağlayan motor, pervane gibi elemanlardır. Yolcuları ve yükü barındıran gövde ile uçuş ekibi ve uçuş kumandalarını barındıran kokpit uçağın ana bölümlerindendir.

Uçaklar Nasıl Uçar?

Genel bilinenin aksine uçaklar motorları sayesinde uçmazlar. Uçakları asıl uçuran ve havada kalmasını sağlayan şeyler onların özel tasarlanmış kanatlarıdır. Motorlar uçaklara itme kuvveti sağlar ancak bu itme kuvveti havada böylesine süzülmeleri için yeterli değildir.

Motor sadece öndeki havayı alır ve arkaya doğru iter. Bu bir itme gücü (thrust) sağlar. Bu güç sayesinde uçak ileri geri doğru hareket eder. Uçak ileri doğru hareket ederken kanadının kesit (airfoil) yapısından dolayı kanadın alt yüzeyinde yukarı doğru bir kaldırma kuvveti (lift) doğar. Bu arada da hava , içinde ileri doğru hareket etmekte olan uçağa karşı bir direnç (drag) gösterir. Uçağın süradı arttıkça kanadın kaldırma kuvveti de artar. Bu kaldırma kuvveti yer çekimi (gravity) ve hava direnci (drag) toplamından fazla olduğunda uçak yerden havalanır. Kısacası uçak uçmaya başlar. Uçağın yükselip alçalması kanatlardaki ve kuyruklardaki kanatçıkların aşağı yukarı hareketiyle olur.

Kanat tipleri, kesiti, alanı, ağırlığı kanada etki edecek kaldırma kuvveti hususunda önemlidir. Daha çok kaldırma kuvveti uçak menzilini arttırır. Ayrıca yakıt vs. daha fazla kanatlarda depolandığı için bu depolama imkânı da artar. Daha aerodinamik yapı elde edilir.

Uçağa Etki Eden Kuvvetler

Bir uçağın uçmasını sağlayan 4 temel etki ;
1. Kaldırma Kuvveti (Lift Force): Uçaklarda kanatlardan , helikopterlerde pollerde akan havanın yarattığı etki ile oluşturulur .
2. Ağırlık Etkisi (Gravity Force): Bir uçak ne kadar hafif olursa yer çekimini o kadar rahat yener.
3. Sürükleme kuvveti (Drag Force): Hava direncidir. Uçak bu direnci yendiği zaman havalanır.
4. İtki Kuvveti (Thrust Force): Uçağın ileri hareketini sağlayan etkidir.

Bir uçağın en basit uçus hali, sabit irtifada düzgün-simetrik uçuş (yatay uçuş) halidir. Bu haldeki ucuşun sürdürülebilmesi için uçağın ağırlığına eşit bir kaldırma kuvvetine gereksinim vardır.

Newton’un III. Yasasından her etki için aynı büyüklükte ve ters yönde bir tepki vardır. Sabit uçuşta, genellikle bir uçağa etki eden tüm kuvvetlerin dengesi olarak tanımlanan bir denge gerekir. Ağırlık, kaldırma, itme ve çekme, bir uçaktaki etki eden kuvvetlerdir. Düz bir uçuş var sayarsak, kaldırma kuvveti ağırlığa eşit olmalı ve sürükleme de itmeye eşit olmalıdır. Bu denge ihlal edilirse ne olur: Newton’un II. Yasasına göre eğer bir cisim üzerine bir kuvvet etki ederse, bunun meydana getirdiği ivme, kuvvetin büyüklüğüyle doğru orantılıdır bununla bağlantılı olarak kaldırma kuvveti ağırlıktan fazla olduğunda, uçak daha yukarı doğru hızlanır.
Ağırlık kaldırmadan daha büyükse, uçak daha aşağı doğru hızlanır.
İtiş sürüklemeden daha fazla olduğunda, düzlem ileriye doğru hızlanır.
Sürükleme itkiden daha büyük olursa ise, bir yavaşlama meydana gelecektir.

Aerodinamik taşıma ancak uçağın belli yüksek bir hızla uçması halinde sağlanabilir. Hava içinde yüksek hızla hareket eden bütün cisimlerde olduğu gibi uçağa bir direnç kuvveti (surukleme) etki eder. Uçusun aynı şekilde devam ettirilebilmesi için sürükleme kuvvetinin de bir çekme (veya itki) kuvvetiyle dengelenmesi gereklidir.

Uçağın bütün elemanlarının (kanat, kuyruk, gövde gibi) taşımaya olumlu veya olumsuz katkıları vardır. Ancak uçağın gereksinim duyduğu tasıma kuvvetini esas itibariyle kanatlar sağlar. Uçağın sürükleme kuvveti de kanatlar yanında gövde, kuyruk takımı, iniş takımları ve benzeri diğer elemanlardan da kaynaklanır.

Kuşlar, Kanatlar ve Uçaklar Hakkında Bilgi

Uçakların nasıl uçtuğuna bakmadan önce uçma eyleminin kuşlardan esinlenildiği gerçeğine değinilmelidir. Kuşlar doğada bulunan en güzel uçma yeteneğine sahip canlılardır.Uçaklar da tasarlanırken ve mühendislik hesapları yapılırken kuşlardan esinlenilmiştir.

Kuşların uçması için iki farklı yöntem sağlanmalıdır;

1. Kuşlar, uçabilmek için kanat çırpar.Bu hareket etki-tepki prensibine dayanarak kuşların havalanmasını sağlar.
2. Kuşlar, aerodinamik kanat yapısına sahiptirler.Bu aerodinamik kanat yapıları sayesinde kuşlar havada kalabilir ve taşıma kuvveti sağlayabilirler.

Kuşlar kanat çırparak havalanır ve hız kazanırlar.Kazanılan hız kanatlarındaki havanın akışı ile de birleşerek kaldırma kuvveti oluşturur ve tekrar kanat çırparak hızlarını tekrar artırırlar.Kuşlar bu döngüyü tekrar ederek uçma eylemini gerçekleştirebilirler.

Uçak Kanatlarının Uçmaya Etkisi

Uçak kanatlarının altındaki havanın yaptığı basınç yardımıyla yükselip ilerleyebilen motorlu hava ulaşım aracıdır. Kanat tipleri, kesiti, alanı, ağırlığı kanada etki edecek kaldırma kuvveti hususunda önemlidir. Daha çok kaldırma kuvveti uçak menzilini arttırır. Ayrıca yakıt vs. daha fazla kanatlarda depolandığı için bu depolama imkânı da artar. Daha aerodinamik yapı elde edilir.

Uçağın süratı ile kanadın kaldırma kuvveti doğru orantılıdır. Uçağın süratı arttıkça kanadın kaldırma kuvveti de artar. Kanadın üst kısmında basıncın düşük olması, alt kısmında basıncın yüksek olması; alttan üste bir kaldırma kuvveti oluşturur.

Kanadın yapısı bunu çeşitli yollarla etkiler.

• Kanadın yerleşim yeri -> Dengeyi etkiler.
• Kanat Kesiti -> Kaldırma Kuvvetini etkiler.
• Kanat Alanı -> Kaldırma Kuvvetini etkiler.
• Kanat Yüklenmesi
• Dihedral -> Dengeyi etkiler.
• Kanat kalınlığı -> Hızı etkiler.
• İniş takım yeri -> Kontrolü etkiler (Yerde )

Uçma Prensibi

Bir cismin havada kalabilmesi için kaldırma kuvvetinin yer çekimi kuvvetinden daha büyük olması gerekmektedir.Eğer kaldırma kuvveti, yer çekimi kuvvetinden küçük ise cisim havalanamaz.Kuvvetler eşit ise cisim havada kalabilir.Ancak yükselmek isteniyorsa kaldırma kuvveti artırılmalıdır.

Uçakların gerçek anlamda havada belirli bir süre kalabilmesi yani uçabilmesi için kanatlar en önemli etmenlerden biridir.Şimdi de uçakların kanat yapılarına ve uçma eylemini nasıl gerçekleştirdiğine bakalım.

Özel tasarlanmış olan uçak kanatları uçağın hızı arttıkça kaldırma kuvveti oluşturur.Uçak hızlanırken uçağın kanatlarının tasarımı sayesinde kanat altındaki hava kanat üstündeki havadan daha yavaş akar.Akış hızı fazla olan üst tarafta hava basıncı düşer.Alt tarafta ise hava basıncı daha fazla olduğundan uçak havalanmaya başlar.Uçak kanatlarının temel tasarım prensibi buna dayanmaktadır.

Uçaklar havada büyük bir hızla hareket ederler.Havada büyük bir hızla hareket eden tonlarca ağırlıktaki bu araca yön vermek de gerekir. Uçaklara havada yön verme işlemi üç eksen etrafında olur. Uçakların yön değiştirebilmesi, uzunlamasına, yanlamasına ve düşey eksenler etrafında gerçekleşir.

Uzunlamasına eksen;

Bu eksen, uçağın burun tarafından kuyruk tarafına kadar uzanmaktadır. Uzunlamasına eksen uçağın ağırlık merkezinden geçer. Uçağın havada boyuna doğru olan ekseni çevresinde yapmış olduğu harekete, yatış hareketi denmektedir. Uçakların uzunlamasına eksen etrafında yapmış olduğu hareketler, kanatçık, spoiler ve elevon ile kontrol edilmektedir.

Yanlamasına eksen;

Uçağın ağırlık merkezinden geçer ve kanat uçlarını birleştiren bir eksendir. Bir kanat ucundan, öteki kanat ucuna doğru uzanır. Uçakların burun eksenleri etrafında yaptıkları harekete yunuslama adı verilir. Hareket, elevator, elevonlar ve stabilizatör tarafından kontrol edilmektedir.

Düşey eksen;

Uçağın gövde alt kısmına doğru uzanan bir eksendir. Uçakların düşey eksen etrafında yaptıkları bu harekete sapma hareketi ismi verilir. Sapma hareketi istikamet dümeni adı verilen alet tarafından kontrol edilir.