Bir Uçuşun Anatomisi – Uçaklar Nasıl Uçar?
Bernoulli ilkesi, akışkanlar dinamiğinin temel ilkelerinden biridir ve uçakların uçmasının bilimsel açıklamasını yapar. “Yatay düzlemde akışkan hızı arttıkça basınç azalır.”
Uçak kanatlarının yapısı altı düz, üstü bombeli şekildedir. Bu yapı, Bernoulli ilkesindeki elemanların kanatlara etki etmesini sağlar. Adım adım inceleyelim:
Havalanmadan önce her uçak pistte belirli bir zaman geçirir ve bu süre boyunca düz yolda hızlanır. Kanat üzerindeki bombeli yapı, kanat üzerindeki hava akımının kanat altına göre hızlı olmasına neden olur.
Bu, bizi lise fizik ve coğrafya derslerine götürür. Buralarda öğrendiğimize göre; akımın hızlı olduğu kanat üstü bölgesinde basınç düşerken, yavaş akımın geçtiği kanat altı bölgesinde kuvvetli bir basınç alanı oluşur. Yani kanat üstünde alçak basınç (AB), kanat altında yüksek basınç (YB) alanları oluşur. Yüksek basınç yükselici özelliktedir. Bu alandaki havayı oluşturan tanecikler yükselmek isterken kanada çarpar, kanatları da yukarı iterek havalandırır. Böylece uçağımız yerden kesilir.
Havalanan uçakta dört temel kuvvet vardır:
- İtme Kuvveti (Thrust): Motorun sağladığı, uçağı ileri götüren kuvvettir.
- Kaldırma Kuvveti (Lift): YB alanının sağladığı, uçağı havada tutan yukarı yönlü kuvvettir.
- Sürükleme Kuvveti (Drag): 300 km/s hızla hava moleküllerine doğru giden uçakla, uçağa doğru 300 km/s hızla gelen hava molekülleri arasında pek fark yoktur. Bu moleküller itme kuvvetine ters etki eder ve fazladan enerji harcanmasına neden olur.
- Yer Çekimi Kuvveti (Gravity): Tüm maddelere uygulanan, Dünya çekirdeğine doğru olan kuvvettir ve kaldırma kuvvetine zıttır.
Bu bilgilerden sonra diyebiliriz ki, uçağın hareketini itme, havada kalmasını kaldırma kuvvetleri sağlar. Havadaki hareketli bir uçak için bu kuvvetlerin durumunu yazalım ve biraz matematik yapalım:
Havada Hareket = (Lift-Gravity) + (Thrust-Drag)
(Lift – Gravity) > 0 Lift > Gravity
(Thrust – Drag) > 0 Thrust>Drag
Uçak inişe geçince hem alçalmaya hem de yavaşlamaya başlar. Hız farkından kaynaklanan YB alanı güç kaybeder ve uçağı taşıyamamaya başlar (Lift < Gravity). Azalması yere inme açışından zorunludur ancak bir süre sonra uçağın yere çakılmasına sebep olacaktır. Burada devreye “flap” dediğimiz kanat ekleri girer.
Dışarı ve hafif aşağı doğru açılan flaplar, YB alanının kanat altından çıkıp gitmesini önleyerek uçağın havada tutunmasını sağlar. Böylece uçak yere yumuşak bir şekilde iner.
