Uçuşun bilimi.
Kuvvetten kavrayışa.
Kaldırmayı tek bir sloganla açıklamak yerine kuvvetleri, akışı ve ölçümü birlikte okuyalım.
Dört kuvvet, tek hareket
Uçuşta ağırlık, kaldırma, sürükleme ve itki birlikte değerlendirilir. Kuvvetlerin büyüklüğü kadar yönü de önemlidir. Ağırlık Dünya’nın merkezine yönelir; kaldırma bağıl akıma diktir, sürükleme harekete karşıdır. İtkinin yönü sistemin yerleşimine bağlıdır.
Düz, sabit hızlı ve sabit irtifalı basitleştirilmiş uçuşta kuvvet bileşenleri dengelenir. Bu özel koşul her uçuş durumuna genellenemez. Dönüşte süratin büyüklüğü sabit kalsa bile yön değişimi ivme oluşturur. Çizimde kanadı yatırırken kaldırma vektörünün yönünü de değiştirin.
Bernoulli ile Newton birlikte okunur
Basınç dağılımı ile havanın momentum değişimi aynı olayın birlikte okunabilen açıklamalarıdır. Bernoulli ve Newton birbirini dışlamaz; kütle, momentum ve enerji korunumu birlikte sağlanmalıdır.
Ön kenarda ayrılan hava parçacıklarının arka kenara aynı anda varma zorunluluğu yoktur. Uzun yol nedeniyle eşit zamanda buluşma anlatısı yanlıştır. Simetrik profiller de uygun hücum açısında kaldırma üretebilir.
[2] NASA Glenn Research Center · [3] NASA Glenn Research Center
Kaldırma denklemindeki harfler
L = ½ρV²SC_L. L kaldırma, ρ yoğunluk, V bağıl hava sürati, S kanat alanı, C_L katsayıdır. SI birimleri sonucu newton verir. Hızın iki katı, yalnızca ρ, S ve C_L sabitken dört kat kaldırma üretir.
Sürükleme ve referans alanı
D = ½ρV²SC_D. Katsayıyla birlikte kullanılan referans alanı belirtilmelidir. Farklı alan tanımlarındaki C_D değerleri doğrudan karşılaştırılmaz.
Sabit katsayı bütün hızlara taşınamaz: viskozite ve sıkıştırılabilirlik etkileri değişebilir. Laboratuvardaki sabit C_D, gerçek uçağın bütün sürükleme davranışını temsil etmez.
[5] NASA Glenn Research Center · [6] NASA Glenn Research Center
Sayısal örneği önce tahmin edelim
Varsayımsal örnek: ρ=1,225; V=40; S=16; C_L=0,6; C_D=0,04 → L=9.408 N, D=627,2 N.
[4] NASA Glenn Research Center · [5] NASA Glenn Research Center
Görsel bir deneyden bilimsel açıklamaya
Gözlemi yorumdan ayırın; masaüstü gösteriyi gerçek kanat akışının tamamı saymayın.
[7] TÜBİTAK Bilim Genç · [4] NASA Glenn Research Center · [5] NASA Glenn Research Center
ETKİLEŞİMLİ / İKİ EĞİTİM MODELİ
Bir değişkeni değiştirin. İlişkiyi görün.
Hesaplar cihazınızda çalışır; uçak performansı, gerçek uçuş planı veya manevra önerisi üretmez.
Kuvvet laboratuvarı: hızın karesi
q = ½ρV² · L = qSC_L · D = qSC_D
- Dinamik basınç / Pa
- Kaldırma / N
- Sürükleme / N
- L/D / boyutsuz
Varsayımlar, birimler ve sınırlar
- Kararlı düşük hız modeli; katsayılar sabit, ortak referans alanı kullanılır.
- Stall, Mach/Reynolds değişimi, motor ve uçuş performansı modellenmez.
[4] NASA Glenn Research Center · [5] NASA Glenn Research Center · [6] NASA Glenn Research Center
Uçuşun kavramları.
- Kaldırma (Lift)
- Serbest akıma göre hareket doğrultusuna dik aerodinamik kuvvet bileşeni. Her durumda Dünya’ya göre dikey olmak zorunda değildir.
- Sürükleme (Drag)
- Serbest akım doğrultusunda harekete karşı yönelen aerodinamik kuvvet bileşeni.
- İtki (Thrust)
- İtki sisteminin ürettiği kuvvet; yönü sistemin yerleşimine bağlıdır.
- Ağırlık (Weight)
- Kütleye etkiyen yerçekimi kuvveti; kuvvet birimiyle ifade edilir.
- Hücum açısı (Angle of attack, α)
- Kanat profilinin veter doğrultusu ile bağıl hava akımı arasındaki açı. Ufka göre burun açısıyla karıştırılmamalıdır.
- Stall
- Genel eğitim bağlamında kritik hücum açısının aşılmasıyla gelişen, kaldırma kapasitesinin azaldığı aerodinamik durum. Sabit bir yer süratiyle tanımlanmaz.
- Dinamik basınç (q)
- q = ½ρV². SI sisteminde pascal ile ifade edilir.
- Kaldırma katsayısı (C_L)
- L/(qS) oranı; geometri, hücum açısı ve akış koşullarına bağlı boyutsuz katsayı.
- Sürükleme katsayısı (C_D)
- D/(qS) oranı. Değeriyle birlikte kullanılan referans alanı belirtilmelidir.
- IAS (Gösterge hava sürati)
- Hız göstergesinden doğrudan okunan, alet ve konum hataları için düzeltilmemiş sürat.
- CAS (Kalibre hava sürati)
- IAS değerinin alet ve konum hataları için düzeltilmiş hâli.
- TAS (Gerçek hava sürati)
- Hava aracının içinde bulunduğu hava kütlesine göre gerçek sürati; yer süratinden farklıdır.
- Yoğunluk irtifası (Density altitude)
- Mevcut hava yoğunluğunun standart atmosferde karşılık geldiği irtifa. Haritadaki rakımla aynı kavram değildir.
- Yük faktörü (n)
- Basitleştirilmiş modelde kaldırmanın ağırlığa oranı, n = L/W. Dönüşte n = 1/cosφ yalnızca belirtilen koşullarda geçerlidir.
- İnsan faktörleri (Human factors)
- İnsanların yetenek ve sınırlılıklarına ilişkin bilginin araç, ortam ve iş tasarımına uygulanması.
Araştırmayı sürdürün.
Türk Havacılık Tarihi
Hezarfen ve Lâgarî anlatılarından Osmanlı havacılık teşkilatına, Cumhuriyet’in öncülerinden çağdaş havacılığa.
02 / ARAŞTIRMA DOSYASIDünya Havacılık Tarihi
Balonlardan planörlere, ilk motorlu uçaklardan jetlere ve sayısal uçuş sistemlerine kaynaklı dünya havacılık tarihi.
03 / ARAŞTIRMA DOSYASITürkiye’nin Havacılık Teknolojileri
Türkiye’nin çağdaş havacılık başarıları: uçak, insansız sistem, aviyonik, motor ve simülasyon programlarının tarihli durumları.
KAYNAKLAR / AÇIK ARAŞTIRMA
Bilginin izini sürün.
- Four Forces on an Airplane ↗
- Bernoulli and Newton ↗
- Lift ↗
- Lift Equation ↗
- Drag Equation ↗
- Drag Coefficient ↗
- Bernoulli İlkesini Uçak Kanatlarında Gözlemleyelim ↗
- PHAK Chapter 5: Aerodynamics of Flight ↗
- AFH Chapter 5: Maintaining Aircraft Control: Upset Prevention and Recovery Training ↗
- PHAK Chapter 8: Flight Instruments ↗
- PHAK Chapter 4: Principles of Flight ↗
- Human Performance ↗