Uçaklar Nasıl Uçar? Etki Eden 4 Kuvvet.

Uçaklar Nasıl Uçar sorusu, havacılık sektörüne ilgi duyan veya duymayan hemen her insanın aklına takılan bir konudur. Bunu biraz detaylı açıklayalım. Buyurun:

Uçaklar, modern dünyanın en önemli ulaşım araçlarından biridir. Her gün binlerce uçak, yüz binlerce insanı hızlı ve güvenli bir şekilde istedikleri yere götürür. Ancak, uçakların nasıl uçtuğu hakkında çok az insan bilgi sahibidir. Bu makalede, uçakların nasıl uçtuğunu, uçakların temel bileşenlerini ve uçuş prensiplerini ayrıntılı olarak açıklamaya çalışacağım.

Uçakların Temel Bileşenleri

Daha önce, şu makalemde>>> uçakların ana bölümlerini açıklamıştım. Bu yazının özetinin özeti ise şudur: uçaklar, karmaşık bir yapıya sahip olan büyük makinelerdir. Ancak, temel olarak üç ana bölümden oluşurlar: gövde, kanatlar ve güç ünitesi. Gövde, uçağın yolcular ve yük için tasarlanmış iç mekanını barındırır ve uçağın ağırlık merkezidir. Kanatlar, uçakların havada kalmasını sağlayan en önemli bileşendir. Güç ünitesi, uçağın ilerlemesini sağlayan motordur.

Uçuş Prensipleri

Eğer bir uçağın iniş ve kalkışını izleme fırsatı bulduysanız, muhtemelen ilk hissettiğiniz aşırı gürültü olmalı. Jet motorları, pervaneli uçakların motorlarına göre çok daha gürültülü ve bir o kadar da güçlüdür.

Bu his, insanların “uçağı motorlar uçurur” fikrine kapılmasına yol açar. (Hatta havacılık sektörü çalışanlarının bile) Şayet bu fikir doğru olsaydı, planörleri ve basit kağıt uçakların nasıl uçtuğunu nasıl açıklayacaktık?

Uçakların nasıl uçtuğunu anlamak için, uçuş prensiplerini anlamak önemlidir. Uçakların uçuş prensipleri, aerodinamik kanunlarına dayanır ve BernoulliDaniel Bernoulli (8 Şubat 1700 – 17 Mart 1782) İsviçreli matematikçi ve fizikçidir. Bernoulli ailesindeki ünlü matematikçilerdendir. Özellikle matematiği akışkan mekaniği alanına uyarlamasıyla bilinir. Olasılık ve istatistik alanındaki çalışmalarıyla bu alanların gelişimine öncülük etmiştir. İsmi, 20. yüzyılın iki önemli teknolojisinin çalışmasının altında yatan matematiği tanımlayan Bernoulli İlkesi ile bütünleşmiştir. Bahsi geçen bu iki önemli teknoloji karbüratör ve uçak kanadıdır. prensibiAkışkanlar dinamiğinde Bernoulli prensibi, sürtünmesiz bir akış boyunca, hızda gerçekleşen bir artışın aynı anda ya basınçta ya da akışkanın potansiyel enerjisinde azalmaya neden olduğunu ifade eder. "Yani hız artarsa basınç düşer...", NewtonIsaac Newton (d. 4 Ocak 1643, Wollsthorpe – ö. 31 Mart 1727, Kensington), İngiliz fizikçi, matematikçi, astronom, mucit, simyacı, teolog ve filozoftur.’ un hareket kanunlarıNewton hareket yasaları olarak bilinen üç yasa şu şekildedir:
• Hareketli bir cisim dışarıdan bir kuvvete maruz kalmazsa doğrusal hareketini sürdürür.
• Bir cismin kütlesi ne kadar fazla ise hareket ettirici bir etkiye direnci o kadar büyük olur. (F=ma)
• Her etkiye karşı ona eşit ve karşıt yönde bir tepki vardır.
ve dönme hareketi prensiplerini içerir.

Uçağa Etki Eden Faktörler:

Uçuş sırasında bir uçağa etki eden faktörler şunlardır:

• Lift (kaldırma) Kuvveti:

Uçağa yukarı doğru etki eden kuvvettir. Uçağın airfoil yapısı ve özellikle kanatları sayesinde sağlanır.

• Gravity (ağırlık) Kuvveti:

Uçağa aşağı doğru (yer çekimi etkisi ile) etki eden kuvvettir.

• Thrust (ileri itme) Kuvveti:

Uçağın ileri doğru hareketini ifade eder. Yolcu uçaklarında motorlar sayesinde sağlanır.

• Drag (geri sürükleme) Kuvveti:

Uçağa geriye doğru etki eden kuvvetleri açıklar.

Bernoulli Prensibi

[bs-quote quote=”Sürekli bir akış gösteren akışkanın hidrostatik basıncı, akışkanın hızı ve yüksekliği ile zıt bir dengede olacaktır.
Akışkanın hızı ile basıncı arasında ters orantı vardır. Yani akışkanın hızının arttığı kesitte basınç azalır, hızın azaldığı kesitte basınç artar.” style=”default” align=”left” color=”” author_name=”Daniel Bernoulli” author_job=”Mathematician” author_avatar=”https://erolsalcan.com/wp-content/uploads/2023/03/Daniel-Bernoulli.png” author_link=””][/bs-quote]

Bernoulli prensibi, bir akışkanın hızı arttığında basıncının düştüğünü söyler. Bu prensip, uçakların kanatlarındaki yanal hava akışı için çok önemlidir. Uçaklar ileri doğru hareket ettiklerinde, kanatlarının eğimi sayesinde hava akışı hızlanır ve basınç düşer. Daha yüksek basınçlı havanın alt kanat yüzeyine itilmesi, kanatların yukarı kalkmasına neden olur.

Newton’ un Hareket Kanunları

Newton’ un hareket kanunları, herhangi bir nesnenin hareketinin hız, kütle ve kuvvetle ilgili olduğunu söyler. Uçaklar, motorlarından gelen itme kuvveti sayesinde ileri doğru hareket ederler. Kanatlar, uçağın hareketi sırasında yanal itme kuvveti oluşturur ve uçağın yönünü değiştirir. Uçakların kalkış ve inişleri de Newton’ un hareket kanunlarına dayanır. Uçaklar, itme kuvveti sayesinde kalkar ve yer çekimi kuvveti ile karşı karşıya kaldıklarında iniş yaparlar.

Dönme Hareketi Prensipleri

Dönme hareketi prensipleri, uçakların kontrol edilebilmesi için önemlidir. Uçaklar, yanal hareketlerini kontrol etmek için kanatlarındaki aileronlarla döndürürler. Dikey hareketleri kontrol etmek içinse yatay stabilizatörlerindeki dümenleri kullanırlar. Bu prensipler sayesinde, pilotlar uçağı istedikleri yöne doğru hareket ettirebilirler.

Uçaklar Nasıl Uçar

[bs-quote quote=”Kaldırmanın popüler açıklaması yaygın, hızlı, kulağa mantıklı geliyor ve doğru yanıtı veriyor, ancak aynı zamanda yanlış anlamalara da yol açıyor, anlamsız bir fiziksel argüman kullanıyor ve yanıltıcı bir şekilde Bernoulli’ nin denklemine başvuruyor.” style=”default” align=”left” color=”” author_name=”Prof. Holger Babinsky” author_job=”Cambridge Üniversitesi” author_avatar=”https://erolsalcan.com/wp-content/uploads/2023/03/Prof-Holger-Babinsky.png” author_link=””][/bs-quote]

Uçakların uçuşu, hava akışının kanatların alt ve üst yüzeyleri arasındaki farklı basınçlardan kaynaklanan kaldırma kuvveti ile sağlanır. Kaldırma kuvveti, uçağın ağırlığına eşit olduğunda uçak havada kalabilir. Uçakların hareketi, motorlar tarafından sağlanan itme kuvveti sayesinde gerçekleşir. İtme kuvveti, uçağın hareket etmesini ve havada kalmasını sağlar.

Hava, kavisli üst kanat yüzeyi üzerinden hızla geçtiğinde, alttan geçen havadan daha uzağa ve dolayısıyla daha hızlı gitmesi gerekir (daha fazla mesafe kat etmek için).

Bernoulli yasası adı verilen bir aerodinamik ilkesine göre, hızlı hareket eden hava, yavaş hareket eden havadan daha düşük basınçtadır, bu nedenle kanadın üzerindeki basınç, altındaki basınçtan daha düşüktür ve bu, uçağı yukarı doğru iten kaldırma kuvvetini oluşturur.

[box type=”info” align=”aligncenter” class=”” width=””]Bu ifade, kısmen doğru olsa da uçuş konusunu tamamen açıklamaya yetmez. Zira bu tanım doğru olsaydı, akrobatik uçuşları ve bu uçuşlarda ters uçan uçakların kaldırma kuvvetini açıklayamazdık.[/box]

Şu halde, konuyu şu şekilde açıklarsam daha doğru ifade etmiş olacağım.

Kavisli hava profili uçuş esnasında havayı saptırır ve üstündeki ve altındaki hava basıncını değiştirir. Bir uçak ileri uçarken, kanadın kavisli üst kısmı doğrudan üzerindeki hava basıncını düşürür, böylece yukarı doğru hareket eder.

Hava kavisli üst yüzey üzerinden akarken, doğal eğilimi düz bir çizgide hareket etmektir, ancak kanadın kıvrımı onu çevresine ve aşağı doğru çeker. Bu nedenle, hava etkili bir şekilde daha büyük bir hacme doğru gerilir (aynı sayıda hava molekülü daha fazla yer kaplamaya zorlanır) ve bu da havanın basıncını düşürür.

Tam tersi bir nedenden dolayı kanadın altındaki havanın basıncı artar: ilerleyen kanat önündeki hava moleküllerini sıkıştırarak daha küçük bir alana sıkıştırır. Üst ve alt yüzeyler arasındaki hava basıncı farkı oluşur.

Hız farkı (gerçek rüzgâr tüneli deneylerinde gözlemlenmiştir), basit (eşit geçiş) teorisinden tahmin edilenden çok daha büyüktür. Yani ön tarafta iki hava molekülümüz birbirinden ayrılırsa, üstten giden hava, alttan gidenden çok daha hızlı bir şekilde kanadın kuyruk ucuna varır. Ne zaman varırlarsa varsınlar, bu moleküllerin ikisi de aşağı doğru hızlanacak ve bu durum kaldırma kuvveti oluşturmaya yardımcı olacaktır…

Uçakların hızı, uçuş yüksekliği ve kanat açısı, uçağın kaldırma kuvvetini etkileyen faktörlerdir. Uçakların hızı arttığında kaldırma kuvveti de artar. Ancak, kanat açısı çok dik olursa, kanatlardaki hava akışı düzgün olmayacak ve kaldırma kuvveti azalacaktır.

[box type=”info” align=”aligncenter” class=”” width=””]Sanıyorum, temel manada uçakların nasıl uçtuğu konusunda bir fikir edinilmiştir.

İleride daha detaylı incelemek üzere…[/box]

Saygılar