AERODİNAMİK: Hava içerisinde seyreden cisimlerin havaya, havanında cisimlere olan etkisine aerodinamik denir.
UÇUŞ : Uçakların muayyen bir uçuş açısıyla yani rüzgar içine kanatların havayı yararak hava içerisinde tutunabilecek bir kaldırıcı kuvvet meydana getirerek ileri doğru hareket etmesi olayıdır.
UÇUŞ PRENSİBİ : Uçağın nasıl uçtuğu prensibini anlatır. Hava içerisinde uçan ister kanatlı ister kanatsız olsun her cisim uçuş teorisine göre uçmaktadır. Nasıl uçtuğu konusunu ilerleyen konu başlıkları altında inceleyeceğiz.
UÇUŞ TEORİSİ : Uçuş olaylarını ve uçuşta uçağa tesir eden kuvvetleri earodinamik bir gözle inceleyen bir bilimdir. Uçuş olaylarını ve yani ağrlık merkezini ayarlayıp imal safhasında kanat sağa yatıyor, sola kurşun koyalım yada uçuşta sola trim ayarı yapalım, uçuş esnasında uçağın hangi pozisyonunda ne kumanda vereceğimizi %100 bildiğimiz zaman uçuş teorisi bizlere neyi sağlar.
En başta kendimize güveni, bunun paralelinde uçağa hakimiyeti sağlar.
Yapılacak her hareketin en iyi şekilde yapılmasını sağlar.
Uçağın anormal bir duruma girmemesini, eğer girdi ise panik yapmadan, çünkü nerde ne kumanda vereceğimizi bildiğimiz için emniyetli bir şekilde düzeltmemizi, düzgün bir şekilde uçuş yapmamızı sağlar.
ATMOSFER: Arzın etrafını saran hava kütlesidir. Atmosferin kalınlığı yaklaşık 900 Km kadardır.
HAVA: Uçuş olaylarını iyice anlayabilmek için evvela havayı anlamamız gerekiyor. Hava kendi özelliğine göre bir gazdır. Gazın ağırlığı, ısısı, basıncı ve yoğunluğu vardır. Hava aynı zamanda akışkandır ve suya göre 800 defa hafif olan bir cisimdir.
Uçuş esnasında uçağa etki eden Kaldırma (Lift), yer çekimi (gravity), ileri çekici kuvvet (thrust) ve geri sürükleyici kuvvet (drag) olmak üzere dört ana kuvvet vardır.
UÇUŞA ETKİ EDEN KUVVETLER
Kaldırma kuvveti kanatların altından ve üstünden geçen akım vasıtasıyla oluşur. Kanadın şekli aerodinamik yapıyla yakından ilgilidir. Yerçekimi kaldırma kuvvetinin aksi istikametle meydana gelen kuvvettir. İleri sürükleyici kuvvet motor ve pervanenin meydana getirdiği kuvvet olup, uçağın ileri gitmesini sağlayan kuvvettir. İleri sürükleyici gücün gerisinde ise meydana gelen hava akımlarıyla değişiklikler gösteren ve uçağın ileri hareketini çeşitli sebeplerle az veya çok etkileyen bir kuvvet oluşur ki bu kuvvete geri sürükleyici kuvvet denir.
a)Yerçekimi (Gravity): Yerçekimi nedeniyle uçağı aşağı doğru çeken kuvvettir. Uçak hhavadan ağır olduğundan havada tutunabilmesi için bu ağırlığı yenecek kuvvete sahip olması gerekir.
b)Kaldırma Kuvveti (Lift): Toplam ağırlığı yenmek veya dengelemek için gerekli olan bir kkuvvettir. Ağırlığın aksine uçağı yukarı çekerek havada tutar. Kaldırıcı kuvvet muçağın ileri doğru hhareket etmesi sonucu kanatların alt ve üst yüzeyleri arasında basınç farkından doğmaktadır. Kkaldırıcı kuvvet kanadın üzerinde meydana gelir. (Bernoulli prensibi)
KALDIRMA KUVVETİNE ETKİ EDEN FAKTÖRLER
A) Kanat kesitinin şekli, genişliği ve uzunluğu
B) Hava Akımının sürati ( Nisbi Rüzgar )
C) Hücum açısı
Sabit bir hücum açısında, hava akımının sürati artırılacak olursa kaldırıcı kuvvette artar. Hava akımı sabit iken hücum açısı artırılır ise kaldırıcı kuvvet bir noktaya kadar artar sonra stoll olur. Bu durumda geri sürükleyici kuvvet ve yer çekimi nedeniyle havada tutunma mümkün olmaz.
Kaldırma kuvvetinin özellikleri aşağıdaki şekilde sıralanabilir;
* Kaldırma kuvveti nisbi rüzgara diktir.
* Kaldırma kuvveti hücum açısı ile artar.
* Kaldırma kuvveti hücum açısının stoll durumu ile birdenbire azalır.
c) İleri Çekici Kuvvet (Thrust): Kaldırma kuvvetinin doğabilmesi için uçağın tümü ile ileri doğru hareket etmesi gerekir. Bunu sağlayan kuvvete ileri çekici kuvvet denir. Uçakta bu kuvvet motor gücüyle sağlanır.
d) Geri Sürükleyici Kuvvet (Drag): Nisbi rüzgara paralel ve aynı yönde hareket eden bir kuvvettir. Kesit hava içinde hareket ederken nasıl bir kaldırma kuvveti meydana geliyorsa ve bu kaldırma kuvveti kesitin hücum açısı ile değişiyor ise ki bu kanadın dayanıklılığını (mukavemetini) gösterir. İşte buna geri sürükleme kuvveti denir.
Sürükleme kuvvetinin özellikleri aşağıdaki şekilde özetlenebilir;
Nisbi rüzgara paralel ve aynı yöndedir.
Hücum açısı ile artar.
Hücum açısının stoll durumunda birdenbire artar.
Düzgün bir tüp içinden belli zamanda bir hava akımı geçirecek olursak bu havanın bütün noktalarda aynı olduğunu görürüz. Tüpü bir noktadan inceltecek olursak dar ve geniş kısımlarında havanın aynı süratle akması için daralan yerden geçen havanın süratini arttırması gerekecektir. Sıkışmış hava da hızlı aktığı için basınç düşmesinden dolayı suyu yukarı doğru emecektir.
KALDIRMA KUVVETİNİN DOĞUŞU
Aerodinamik kesitin hücum kenarına çarpan nispi rüzgar ikiye ayrılır. Bir kısmı yukardan akar (yukarı akış) bir kısmı da aşağıdan akarak aynı anda firar kenarında birleşerek kanadı terk eder. Kanat kesitinin üst kısmı altından daha uzun olduğu için kanadın altından ve üstünden geçen hava akımlarının hızı farklı olmaktadır. (özellikle yarım damla ve altı oyuk profillerde) Bu geçiş esnasında üstteki hava filelerinin alttakine yetişebilmesi için daha hızlı hareket etmesi gerekmektedir. Bernolli teorisine göre de süratin arttığı yerde basınç azalır. Bu basınç düşmesiyle kanatta kaldırma kuvveti doğmuş olur.
Genel olarak kaldırma kuvvetinin 1/3 kesitin alt tarafından havanın çarpması ile 2/3 üst kenarında basıncın azalması ile olur.
KANAT : Hava içerisinde hareket ederken bir aksi tesir meydana getirecek şekilde dizayn edilmiş olan aerodinamik satıhlardır.
AERODİNAMİK KESİT (PROFİLLER)
Üzerinden bir hava akımı geçirildiğinde kaldırma kuvveti meydana getirecek şekilde yapılmış veya planlanmış yüzeylerdir. Bunlar :
1- Damla kesitler:
2- Yarım damla kesitler:
3- Altı oyuk kesitler:
Eğitim KADET modelinin kanadı yarım damladır. Bu da süzülüş oranını arttırmaktadır. Diğer gösteri ve akrobasi modellerinde tam damla profil kullanılmaktadır. Bu profillerde yarım damlaya göre süzülüş oranı daha azdır. Motor gücü ön plana çıkar. En yüksek süzülüş ve kaldırma kuvveti olan profil ise altı oyuk profillerdir.
SİMETRİK KESİTLER: Alt ve üst yüzeyleri birbirine ait olarak imal edilmiş olan aerodinamik kesitlerdir.
SİMETRİK OLMAYAN KESİTLER: Alt ve üst yüzeyleri farklı olarak imal edilmiş olan aerodinamik kesitlerdir.
HÜCUM KENARI: Kanat kesitinin havayla ilk temas ettiği yerdir.
FİRAR KENARI: Hava akımının kanat kesitini terk ettiği arkadan birleşen kısımdır.
NİSBİ RÜZGAR: Bir aerodinamik kesitin uçuş istikametine paralel fakat zıt yönde olan kesitin hem altından hem üstünden geçen hava akımıdır.Kısaca kanat profillerinin ileri doğru hareket esnasında altından ve üstünden geçen rüzgardır.
BASINÇ MERKEZİ: Kaldırma ve sürüklenme kuvvetlerinin uçak kanadına tesir ettikleri nokta olup, sabit bir yer değildir.
AĞIRLIK MERKEZİ: Bütün yüzeylere düşen ağırlığın birleştiği noktadır. Ağırlık ve basınç merkezi aynı nokta değildir.
KORDA HATTI: Hücum kenarı ile firar kenarını birleştiren hayali hattır.
AERODİNAMİĞE TESİR EDEN ATMOSFERİK ŞARTLAR
Belirli bir hacimdeki kuru havada hava içerisinde %78 Azot %21 Oksijen %1 Asal gazlar bulunur.
ASAL GAZLAR
a) Karbondioksit
b) Hidrojen
c) Helyum
d) Neon
e) Kripton
f) Argon
g) Su Buharı
Havanın birleşimlerini meydana getiren gazlarda yukardaki gazlardır.
Dünyamızı çevreleyen atmosferdeki havanın bir ağırlığı vardır demiştik. Bu ağırlık bir basınç oluşturur ve buna biz atmosfer basıncı diyoruz. Atmosfer basıncı deniz seviyesinde maksimum değere ulaşır. Havanın ağırlığı deniz seviyesinde 1.29 gr’dır. Yukarı çıktıkça üstte kalan hava miktarı azaldığı için bu yoğunluk azalır. Havanın sıkıştırılma özelliğinden dolayı alttaki hava yukardaki havayla sıkışır ve deniz seviyesinde daha yoğun olur. İşte bu yoğunluk farkları uçakların tasarlanmasında ve yapılmasında dikkate alınması gerekiyor. Bunun sonucu olarak da uçak tiplerine göre uçuş tavanı ortaya çıkıyor. Bizi ilgilendiren yanına geliyoruz.
UÇUŞ TAVANI : Bir uçağın kendi motor gücüyle yükselerek uçabileceği ve düz uçuşta koruyabileceği azami yükseklik sınırıdır.
Bir uçağın yükselebilmesi için motor gücünü artırarak veya hücum açısını artırarak yada ikisini birden artırarak irtifa kazanır. Fakat uçak yükseldikçe hava yoğunluğu azalacağından kanatlardaki kaldırma kuvveti azalır. Bunu yenmek için motor gücünü artırmak yada hücum açısını artırmak gerekir. Sonuçta uçağın motor gücü, uçabileceği maksimum hız ve ulaşabileceği maksimum hücum açısı sınırlı olduğundan artık daha fazla yükselemez. Bu yüksekliği de UÇUŞ TAVANI diyoruz. Motorlar yakıtlarını hava ile yakarlar ve çalışırlar.hava yoğunluğu azaldıkça motor gücü düşer.Bunun için her motorun çıkacağı irtifa bellidir. Yüksek irtifalarda uçmak için jet motorları kullanılmaktadır. Yükseldikçe hava yoğunluğu azalıyor.
FİZİK KANUNLARI
Havadaki bir cismin uçuşuna engel olan faktörler olduğu gibi uçuşu kolaylaştıran bazı faktörler de vardır. Kısaca aerodinamik kurallar diye tanımlanan bu faktörler, bazı temel fizik terimleri ve kanunları bilinirse ve uygulamalı olarak öğrenilirse, karşılaşılabilecek sorunlar daha kolay bir şekilde anlaşılabilir ve çözümlenebilir.
İş: Tatbik edilen bir kuvvet neticesinde meydana gelen harekettir.
İş=Kuvvet x Yol şeklinde formüle edilir.
Güç: Birim zamanda yapılan işe güç denir.
Güç= (Kuvvet x Yol) / Zaman şeklinde formüle edilir
Enerji: İş yapabilme kabiliyetidir. Bir cismin, biri potansiyel diğeri kinetik enerji olmak üzere iki çeşit enerjisi vardır.
Potansiyel Enerji: Duran cisimlerin sahip olduğu enerjidir. Yüksek irtifada motoru duran bir uçak bulunduğu irtifadan dolayı potansiyel enerjiye sahiptir. Bir barajda biriken suyun potansiyel enerjisi vardır.
Kinetik Enerji: Hareket halindeki cisimlerin sahip olduğu enerjidir. Barajda dururken potansiyel enerjiye sahip olan su, akmaya başladığı zaman kinetik enerjiye dönüşmektedir.
NEWTON HAREKET KANUNLARI
1.Newton’un Atalet Kanunu: Duran bir cisme dışardan bir kuvvet tatbik edilmedikçe ilk durumunu muhafaza eder veya hareket halindeki bir cisme dışardan bir etki edilmedikçe hareket istikameti veya sürati değişmez. Bu nedenle rölantide çalışan bir uçağın ileri hareketi ancak, ilave motor gücü ile olabilir. Bir cismin hava içerisinde ileri hareketi ancak dikey ve yatay kuvvetlerin dengesinin bozulmasıyla başlar.
Örneğin, mermi şarjörden, mermi yatağına sürülmüş ve namluda durmaktadır. Herhangi bir kuvvet tatbik edilmediği yani tetik çekilmediği sürece hem bir tehlikesi yoktur hem de hareket olmaz.
2. Hızlanma Kanunu: Bir cismin kendisine tatbik edilen kuvvet istikametinde hareket edip tatbik edilen kuvvetlerin şiddeti ile doğru cismin kütlesi ile ters orantılı olarak hareket eder.
Örneğin tüfeğin tetiği çekildiği zaman, mermi ateşlenir ve namlu atım yatağındaki mermi barut gazının tesiri ile ileri doğru hareket etmeye başlar.
3. Etki ve Tepki Kanunu: Her kuvvet aksi yönde ve kendisine eşit bir kuvvet yaratır. Cisme ne kadar bir kuvvet tatbik edersek cisimde o kuvvete eşit ve zıt yönde hareketle tepki gösterecektir. Tepki olmasa o zaman bu değişiklik sürekli hızlanmaya döner ve sonsuzluğa varır.
Örneğin yanıcı yakıt gazları, mermi çekirdeği namlu istikametinde önünü kapattığından ileri hareket edemez. Dolayısıyla sıkışan basınçlı gazlar bir an önce dışarı çıkmak istediği halde çıkamamaktadır. Çıkamadığından dolayı şiddetini, aksi tesirini yada geri tepme hadisesini meydana getirerek aksi tesirini göstermektedir.
UÇAKLARDA DÖNÜŞ, KALKIŞ VE İNİŞ
Uçaklarda dönüş yaparken döndükleri tarafa doğru yatış yaparlar. Eğer bu dönüşü yatış yapmadan yapacak olursa pedallarla (iniş takımını hareket ettirerek kumanda verdiğimizde ) dikey stablizede hareket edeceği için dikey stablize dönüş yaptırabiliriz. Örneğin dikey stablizenin oynar yerini sola verdik çarpan hava fileleri sol taraftaki oynar yerine dolar, çarpar ve yatış yapmadan otomatikman uçağın yönünü sola çevirir. Fakat böyle yapıldığı takdirde uçakta oluşan merkezkaç kuvvetinin etkisiyle uçak dönülen tarafından tersine doğru savrulur. Kayar ve gövdede vibrasyona sarsıntıya neden olur. Gerçek uçaklarda yolcular rahatsız edici biçimde sağa sola doğru savrulurlar. Modelde ise vibrasyondan dolayı servoların vidaları gevşer kumanda tellerimiz titreşim yaparak hareket eden aksanların titreşimine neden olur. Klips başları yalama olur. Yatış yapmadanda gerektiği anda dönüş yapabiliyoruz. Ama yatışla dönüş yaparak (Karayollarındaki viraj eğitimi gibi ) bu oluşan merkezkaç kuvveti kaldırma kuvvetinin yatay etkisi (bileşeni) ile yok ederek kaymadan savrulmadan düzgün bir dönüş elde eder. Teorik olarak basit görünen bu olayın gerçekte bazı yan etkileri vardır. Bunlar ; uçağı dönüş için bir yana yatırınca kanat firar kenarlarında kanatçıkların yatılan taraftaki yukarı, diğeri aşağı hareket eder ve bu durum iki kanatta farklı bir sürükleme kuvveti (drag) olmasına neden olur. Buda uçağın burnunun dönülen yönün tersine doğru yalpa (yaw) yapmasına neden olur. Örneğin uçak sağa doğru dönmek için sağa yatınca kanatlarda oluşan eşit olmayan geri sürükleme kuvvetinden dolayı uçağın burnu sola doğru dönmek ister. Bu nedenle dönüş yapılan ve yatış yapılan yöne doğru olan dikey dümenin kumandasına (yani sağ kumandaya) belirli bir miktar kumanda verilerek dikey yön dümeni ile bu ters etki gidebilir. Yani dönüşlerde olan yalpayı almak için bir miktar dikey stablizeyide kullanmamız lazım. Bu yalpalar, sarsmalar Modelimizi yıpratacak ve malzeme yorgunluğunuda düşünerek, havada uzun uçuşlardan sonra yalpalar sarsıntılar neticesinde kanatçıkların bağlantı yerleri, menteşeler açılacaktır ve malzeme yorgunluğuda varsa kanat kopmasına dahi neden olabilecektir. Dönüş sırasında kanatçıklarda oluşan geri sürükleme kuvvetinden dolayı ve yatış nedeniyle biraz kaldırma kuvvetinde azalma olur. Buda uçağın dönüş sırasında yükseklik kaybına neden olur. Bu nedenle pilot yatışla beraber lövyeyi kendine doğru çekerek yatay stablizeyi yukarı kaldırarak uçağın burnunu dolayısıyla kanat hücum acısını artırarak yukarda anlatılan nedenden dolayı oluşabilecek irtifa kaybını önler. Gerekirse motor gücünüde artırır.
KANATLAR
Bir kara aracı tüm yükü tekerlekleri ile taşır. Sağlam bir şasi veya monokok gövde, amotisörler ve sarsıntı giderme yayları ile araç kaporta denilen yolcu bölmesini veya yük bölümünü taşır. Uçaklarda ise uçağı havaya kaldıran ve havada tutan en önemli yapı kanattır. Kanat hem kendini hem de uçağın tamamının ağırlığını havada taşıdığı gibi yatış, flaplarla yavaşlama gibi çeşitli farklı kuvvetlerlealdığı işler yapar. Örneğin bir yatış kumandasıyla kanatçıklar kanadı havada burkmak, kıvırmak ister. Kanada motor bağlı ise bağlantı yerlerinde çok büyük kuvvetler uygular, sarsıntılar, titreşimler olur, motorların dönmesinden dolayı burkma kuvvetleri oluşur. Havadaki girdapların kanadın ucunu aşağı yukarı ( Büyük uçaklarda birkaç metreye kadar ) sallandığınıuçak yolculuğu yapanlar görmüştür. Eğer kanatlar belirli bir miktar esnek olmasaydı bütün o hava karışıkları sarsıntı olarak uçağın gövdesine yolculara aktarılacaktır. Dolayısıyla kanatlar kara araçlarındaki amortisörlerin işini de yaparlar. Kanat gövde bağlantıları bu devamlı değişen yükler nedeniyle metal yorgunluğu (fatique) ile karşı karşıya kalırlar. (Metal yorgunluğuna en basit örnek: bir teli örneğin, kağıt ataçını açıp elimizde ileri geri kıvırırsak kısa bir süre sonra telin koptuğunu görürüz.) Bu nedenlerle genellikle uçak kanatları YARI-MONOKOK yapıya sahiptir. Yarı monokok kanatlarda Spar’lar kanatların ana taşıyıcı elemanıdır. Spar’lar kanatta bir veya iki adet olup gövdeye dik veya açılı olarak birleşir. Sparlar genellikle “I” veya “[“ şeklinde olurlar. Sparları esnemelerde, eğilmelerde güçlendirmek için “flanş (flanga)” olarak isimlendirilen kanadın alt ve üst yüzey kaplamasına paralel yüzeyler arasına “Stiffener” denilen destek plakaları perçinlenir. Bunlar burkularak deforme olmayı (buckling) önler. Kanat kaplamasının deforme olmasını önlemek için de spara paralel “Stringer” isimli profil parçalar kanat sacına destek olurlar.
Kanadın dış hava akışına uygun şeklini vermek ve bu akımın oluşturduğu basınca, kuvvetlere direnç göstermek için genellikle sparlara dik olarak kanat kesiti şeklindeki rib’ler kullanılır. Ağırlıklarını azaltmak için sparlarda, riblerde büyük flanşlı delikler açılır ve bu yolla hafifletilir. Bazı uçaklarda sparlar gövdenin altından veya üstünden bir bütün olarak geçerler. Bu durumda kanat parçalıdır. Kanadın içinde sparlara bağlı olarak rib’ler, stringerler, hücum ve firar kenarlarında former (şekil verici rib’ler) kullanılır. Üst ve alt kaplama sacı üzerine binen yük ve gerilmeleri riblere, stringerlere, former ve sparlara dağıtır ve aktarırlar. Sparlar da kendilerine gelen yükleri (yerde iniş takımlarından gelen yükleri de) gövdeye aktarırlar.
Yapısal olarak kanatları
a) TEK SPARLI KANATLAR (MONOSPAR)
b) ÇOK SPARLI KANATLAR (MULTISPAR)
c) BOX BEAM olarak üçe ayırmak mümkündür.
Kaynak:THK.
