Biraz Ansiklopedik Bilgi
Aerodinamikte iki tip temel viskoz akım vardır; laminer akım ve türbülanslı akım. Yazıda bu iki tipin uçağa etkisini inceleyecek ve karşılaştıracağız.
Bazı gösterimler:
P – Basınç R – 22,4/273
V – Hacim T – Kelvin
n – Mol Sayısı mach – Ses Hızı
……………………………………………………………………………………………………………………………………………
Türbülanslı akım, akım çizgilerinin karışık ve düzensiz olduğu, parçacıkların karışık hareket ettiği akım çeşididir. Düzensiz akım da denir.
Laminer akım ise, akım çizgilerinin düzenli ve düzgün olduğu, akışkan elemanlarının bir akım çizgisi üzerinde hareket ettiği akım çeşididir. Doğal şekilde bulunmaz, çünkü laminer akım şartlarını ancak ideal gazlar sağlar, bu gazlar da doğada bulunmaz. İdeal gazlarda P.V/R.T=1’dir, gazı oluşturan temel parçacıklar arasında çekim yok kabul edilir. Çekim olursa parçacıklar çarpışır ve laminer akış gerçekleşmez.
Doğada neredeyse evrensel olarak görülmektedir ki, en üst düzeyde düzensizliğe sahip sistemler ön plandadır.
Peki, Bu Akımlar Nelere Neden Olur?
– Çoğu uçak, gemi, füze vb. üzerindeki sınır tabakalar küçük bölgeler hariç türbülanslıdır. Bu, uçak üzerindeki sürtünmeyi yükseltir. Sürtünme de yıpranmaya neden olur.
– 2. Dünya Savaşı’nın efsane isimlerinden P51 Mustang’e kısaca bir göz atalım; Mustang, laminer akıma uygun kanat profiliyle tasarlanıp başarılı olmuş ilk uçak. Peki, Mustang’in mühendisleri neden böyle bir şeye ihtiyaç duydu? Bu soruyu araştırıp öğrenene kadar şöyle nedenler bulmuştum:
1) İrtifa kazandıkça P artar, T azalır. Bu nedenle gazlar ideale daha yakın davranır. (Bu tip akım laminerden türbülansa geçiş akımı denir. Yazıda geçiş laminer/geçiş türbülans akımı olarak bahsedeceğim.) Yüksek irtifada geçiş laminer akımından faydalanabilecek Mustang bu avantajla rakiplerine üstünlük sağlar, mühendisler bunu hedeflemiş olmalı.
2) Bu sanıyorum ki gerçeğe daha yakın: Pratikte uçağa doğru a hızıyla gelen hava akımı ve havanın içinde a hızla giden uçak arasında pek bir fark yoktur. Uçağın hızından dolayı ideal gazmış gibi davranacak olan hava geçiş laminer akımı Mustang’e hareket kolaylığı sağlayacaktı.
İlk tezim Spitfire-Mustang karşılaştırması yapınca çürüdü, ikincisi biraz daha güçlendi. Şöyle ki:
1938 yapım Spitfire: En yüksek hız 584 km/h
1940 yapım P51 Mustang: En yüksek hız 700 km/h
Çıkabildikleri en büyük irtifa ise hemen hemen aynı.
Bu bilgiden sonra asıl olaya gelelim, hızı etkileyen tek etken akım çeşidi değil tabii ki ancak Mustang efsanesinden sonra yapılan testler gösterdi ki, laminer akım kullanan kanat profillerinde sürükleme kuvveti daha fazladır. Ayrıca 1 mach civarında görülen akım ayrılması daha ötelenmiştir.
Bu ne mi demek? Laminer akım fevkalade hız özellikleri göstermektedir.
1950-60’lı yıllarda laminer profiller özellikle jet motorlu uçaklarda geniş biçimde kullanıldı, halen de bazı modern yüksek hızlı uçaklarda kullanılmakta.
Ancak Mustang’ten önce denenen laminer profillerin biri bile başarılı olmamıştı. Türbülanslı akım profiline sahip uçakların başarısı da göz ardı edilemeyecek derecedeydi.
Önce Mustang’ten çok önceki planör ve uçaklara gidelim. Bunların ilk örneklerinin başarısız olmasının çok basit bir nedeni vardı aslında: Pürüzler. Laminer akımı oluşturan parçacıklar pürüzlere çarpıp sekince akım türbülansa döner ve uçak havada tutunamaz. Modern planör ve uçağın ilk zamanlarında bu geçerli bir sebeptir.
Günümüzde ise bir uçakta türbülanslı akımın tercih edilmesinin sebebi şunlar olabilir sanıyorum:
– Laminer akıma uygun yapılı bir uçak ciddi bir manevrada laminer akışı bozacağından havada tutunamayacktır.
– Düşük irtifada yüksekteki gibi gazları ideal davranmaya itecek bir şey olmadığından laminer profilli bir uçak çok zorlanacaktır.
Mühendis ya da pilot değilim, yanlışım varsa bildirin lütfen. Sürçü lisan ettiysem affola, umarım bilgi verebilmişimdir.
