Hayaller...
Belki de insanlığın en eski hayallerinden biri olan uçma yeteneği bir asrı aşkın süredir hayal olmaktan çıkmış durumda. İnsanlar yaptıkları ve adına hava araçları denilen araçlar ile uçabilmeyi başarmaktadırlar. Peki nasıl oluyor da canlıların sadece bir kısmına ait bu mucize yetenek insan eliyle gerçekleşebiliyor?
Etki Eden Kuvvetler
Hava araçları onlara etki eden 4 adet kuvvet üzerinde yaptıkları değişikliklere göre hareket edebilmekte yani uçabilmektedir. Bu kuvvetler birbirlerine karşı oluşan ve birbirlerine zıt olan 2 kuvvet grubu ile ifade edilir. Bunlar Kaldırma Kuvveti(Lift) ve zıttı olan Ağırlık Kuvveti(Weight) ile İtiş Kuvveti(Trust) ve zıttı olan Sürtünme Kuvvetinden(Drag) oluşur. Bu kuvvet değişikliklerinin nasıl sonuçlar verdiğini örnek vermek gerekirse Kaldırma Kuvveti Ağırlık Kuvvetinden fazla olursa araç yükselir tersi durumda ise irtifa kaybeder.
Uçağa etki eden kuvvetler gösterimi.
Kaldırma Kuvveti Nasıl Oluşur?
Kaldırma Kuvvetini anlamaya çalışmadan önce bilmemiz gereken iki konu bulunmakta. Bunlar Akışkanlar ve Bernoulli İlkesi. Akışkan denince genelde insanların aklına sıvılar gelse de gazlar da birer akışkan formdur. Aynı su bardağında veya denizde olduğu gibi havada atomlardan oluşur ve belli kurallara göre bu atomlar konumlanır. Nasıl denizde dalga olabiliyorsa havada da rüzgar olabilmektedir ve benzer karakteristik özelliklere sahiplerdir. Bernoulli İlkesine göre akışkanlar hızlanır ise etrafına uyguladığı basınç azalır veya yavaşlar ise etrafına uyguladığı basınç azalır ilkesidir kısaca özetlemek gerekir ise. Bu iki bilgiyi de öğrendiğimize göre şimdi Kaldırma Kuvvetini anlayabiliriz.
Yan kesiti alınan bir kanat profili ve etrafındaki akım
Yukarıda gördüğünüz üzere hava araçlarının kanatlarının profilleri Kaldırma Kuvveti oluşturabilmesi için özel bir şekle sahiptir. Bu şekil kabaca damlanın formlarına benzetilebilir. Bu şekil sebebi ile eğer profilin etrafında hava akışı sağlanırsa, profil yapım amacı gereği altından geçen hava akımı ile üstünden geçen hava akımı arasında oluşturduğu fark ile Kaldırma Kuvvetini oluşturmaktadır. Profilin üstünden geçen hava akımının alacağı mesafe artırılarak üst kısımdaki atomların hızlanması sağlanır ve Bernoulli İlkesine göre profilin üst kısmındaki hava akımı altındaki hava akımına göre daha düşük bir basınca sahip olur ve altındaki yüksek basınçlı alan kanat profilini yukarıya yani düşük basınçlı alana doğru iter.
Ağırlık Kuvveti Nasıl Oluşur?
Ağırlık kuvveti, hava aracı ve bünyesinde bulunan her şeyin kütlesi ile yerçekimi çarpılarak bulunur. Dünyanın yerçekimi ivmesi Paris baz alınarak 9.81 m/s² olarak kabul edilir. Kaldırma kuvvetini arttırmanın en kolay yolu hava aracının ağırlığını azaltmak ile mümkün olabilmektedir.
Uçuş esnasında ki bir F16 Uçağına bakış
İtiş Kuvveti Nasıl Oluşur?
İtiş Kuvveti hava aracının sahip olduğu pervaneli motorlar, jet motorları, potansiyel enerji vs gibi yöntemler ile oluşturulabilir. İtiş Kuvveti hava aracının A noktasından B noktasına gitmesini ve daha da önemlisi Kaldırma Kuvvetinin oluşmasını sağlayan hava akımını oluşturmaktır. İtiş Kuvvetinin artırılması dolaylı olarak Kaldırma Kuvvetinin artırılması sağladığı için Ağırlık Kuvvetinin azaltılamadığı durumlarda inanılmaz bir öneme sahiptir.
Kalkış iznin bekleyen bir Boeing 737
Sürtünme Kuvveti Nasıl Oluşur?
Sürtünme Kuvveti diğer üç kuvvete kıyas ile hesabı çok daha zor ve değişkenliği çok yüksek bir kuvvettir. Ana olarak İtiş Kuvvetinin oluşturduğu hava akımına karşı tepki olarak oluşan Sürtünme Kuvveti, hava araçları için en önemli problemdir. Hava araçlarının bir sürtünme katsayısı bulunur ve bu katsayıyı azaltmak hava aracının daha hızlı gidebilmesine ve daha az yakıt kullanarak verimli olmasını sağlamaktadır. Havacılığın en önemli alanı olan Aerodinamik, kaldırma kuvvetinin arttırmak ve sürtünme kuvvetini azaltmaya çalışmaktadır.
Selam duran bir akrobasi ekibi
Sonuç olarak...
Uçmak aslında göründüğü kadarda zor bir olay değildir ve koca metal yığınlarının uçması sihir ile değil saf ve basit bilim ile yapılabilmektedir. Yazımda sürekli kullandığım hava araçları kelimesi bir genelleme yapmak içindi sanırım birkaç kere peki helikopterler nasıl uçar? veya Motorlar nasıl itiş kuvveti oluştururlar? Gibi sorular sorduğunuzu tahmin etmekteyim. Bundan sonraki yazılarımda da bu sorulara cevap vermeye çalışacağım. Sormak istediklerinizi yorumlarda yazıp bana hızlı bir şekilde ulaşabilirsiniz. Yazımı okuduğunuz için teşekkür eder, bol uçuşlu günler dilerim ✈️
