Buzlanma

Buzlanma, sıcaklığın donma sıcaklığının altına düştüğü meteorolojik şartlar altında aşırı soğumuş su damlacıklarının yüzeylere yapışarak donmasıdır. Bu aşırı soğumuş su damlacıklarının uçağın iç ve dış yüzeylerinde donarak birbirleri üzerine birikmeleri sonucunda uçak buzlanması oluşur. Uçak buzlanması havacılık için en tehlikeli hava olaylarından bir tanesidir. Uçağın ağırlığının ve sürükleme kuvvetinin artmasına, taşıma kuvvetinin ve uçak hızının azalmasına neden olarak uçağın işlevselliğini azaltır. Bu etkiler uçağı yavaşlatır ve uçuşta irtifa kaybetmesine neden olur. Ayrıca uçakta yapısal problemlere, motorun güç kaybetmesine, uçaktaki cihazlarda yanlış okumalara, radyo iletişiminin kaybına, frenlerin ve iniş takımlarının bozulmasına neden olur.

Bulut içerisindeki sıcaklıkların sıfır derecenin altında olması yoğunlaşmayı başlatır. Hava parselinin soğuk bir yüzey üzerine hareketi veya hava parselinin mekanik olarak kaldırılması yükselici hareketleri ve böylece hava parseli içerisindeki sıcaklığın düşmesi yani parselin soğuması için zemin hazırlar. Daha sonra bulut içerisindeki daha ileri soğuma yağışın oluşmasında önemli yer tutan aşırı soğumuş su damlacıklarının oluşmasına
neden olur.

Yüksekliklerine göre, alçak, orta ve yüksek bulutlar olmak üzere üçe; oluşma mekanizmalarına, yani oluşumları sırasında hüküm süren meteorolojik koşullara göre ise stratiform ve kümülüform tipi bulutlar olmak üzere ikiye ayrılırlar.

Buzlanma açısından en önemli bulut tipleri alçak bulutlar veya stratiform tipi bulutlar ile düşey gelişimli kümülüform tipi bulutlardır. Stratiform tipi bulutlar kararlı atmosferik şartlarda oluştuğundan daha geniş alanlara yayılan, düşey yönde çok fazla gelişme göstermeyen, kalın koyu renkli ve sağanak yağmur getiren alçak seviyeli sıcak bulutlardır. Stratüs tipi bulutlar sıcak cephe geçişi ile ilişkili bulutlardır. Bu bulutların alt seviyelerinde oluşan donan yağmur ve donan çisenti buzlanma oluşturur ve kaçınmak gerekir. Kümülüform tipi bulutlar ise taban seviyeleri stratüs bulutları kadar alçabilen ancak düşey yönde stratosfere (10-15 km) kadar yükselebilen, kararsız havalarda oluşan düşey gelişmeli soğuk bulutlardır. Gökyüzünde pamuk şeklinde görünen bulutlardır. Kümülüform tipi bulutlar soğuk cephe geçişleri ile ilişkili bulutlardır. İçlerindeki sıcaklık dağılımı nedeni ile bulutun alt kısımlarında sıvı su damlaları, orta kısmında aşırı soğumuş sıvı su damlaları ile buz kristalleri bir arada ve üst kısmında ise buz kristalleri bulunur. Oraj kümülüform tipi bulutlarda oluşur. En şiddetli buzlanma kümülüform tipi oraj üreten kümülonimbüs (Cb) bulutlarının içinde olur.

Buzlanmanın oluşmasını ve şiddetini etkileyen faktörler aşağıdaki şekilde sıralanabilir:

1. Bulut içerisinde yeterince sıvı su veya aşırı soğumuş su damlası olmalıdır.
2. Sıvı su damlalarının boyutları yeterince büyük olmalıdır.
3. Bulut içerisindeki sıcaklık sıfır derecenin altında olmalıdır.
4. Dış atmosfer sıcaklığı sıfır derecenin altında olmalıdır.
5. Uçak yüzey sıcaklığı sıfır derecenin altında olmalıdır.

Aşırı soğumuş su damlacıkları buzlanmanın başlaması ve hızlı bir şekilde birikimin olabilmesi için çok önemlidirler. Aşırı soğumuş su damlacığı kararsız sıvı hâlinde olan bir damlacıktır ve uçağa çarptığı zaman damlanın bir kısmı anında uçak yüzeyinde donar ve donarken donma gizli ısısını dışarı verir. Bu ısı damlanın geri kalan kısmını ısıtır ve erimesine neden olur. Damlanın eriyerek sıvı hâle gelen kısımları ise daha sonra aerodinamik etkilerle uçak üzerinde donar. Bu aerodinamik etkiler buzlanmanın tipini belirler.

Oluşan buzlanma görünüm ve şekline göre;

1. Şeffaf buzlanma
2. Kırağı tipi buzlanma
3. Karışık buzlanma olmak üzere üçe ayrılır. 

Şeffaf buzlanma, hava sıcaklıklarının 0^oC ile -10^oC’lerde olduğu ve kararsız hava nedeni ile iri su damlacıklarının olduğu kümülüs tipi bulutların içinde veya donan yağmur veya çisentinin oluştuğu yerlerde oluşur. Bu iri su damlacıkları uçağın yüzeyi ile temas eder etmez anında donmak yerine hava akımı ile beraber uçağın yüzeyine yayılarak hareket eder, yavaş yavaş donar ve buz tabakası oluşturur. Bu tabaka buzu şeffaf buzdur ve kanadın büyük bir kısmını kaplar. Bu şekilde oluşan buzlanmaya “şeffaf buzlanma” adı verilir. Şeffaf buzlanma en şiddetli ve tehlikeli buzlanma türüdür. Çünkü çok hızlı oluşur, uçağın kontrol mekanizmalarının
donmasına neden olur ve kanatların üzerinden olan hava hızını bozuntuya uğratır. Bu tür buzlanma aynı zamanda donan yağmur veya donan çisenti sahalarında görülmektedir.

Kırağı tipi buzlanma görünümü pütürlü, mat renkli ve sütlü beyazdır. Hava sıcaklıkları -10^oC ile -20^oC olduğunda oluşur. Kırağı tipi buzlanma şeffaf buzlanma gibi şeffaf değildir. Kırağı tipi buzlanma kararlı şartlar altında stratiform tipi bulutlarda veya hafif çisenti durumlarında görüldüğü gibi daha küçük su damlacıklarının oluşturduğu bir buzlanmadır. Damla yüzeye çarpar çapmaz hızlı bir şekilde donar ve hava akımları ile yüzey üzerine
dağılma fırsatı bulamaz. Kanatların ön kenarlarında oluşurlar ve orta panelde ve  hava akımının geldiği yönde gelişirler. Bunun sonucunda damlalar arasında hava tutulur ve bu da buzun beyaz renkli görünümüne neden olur. Bu tür buzlanmada oluşan buz tabakası gevrektir ve kolayca kırılır. Bu nedenle uçaktan temizlemesi kolaydır. Kırağı tipi buz şeffaf buzdan daha hafiftir ve ağırlık açısından bir problem oluşturmaz. Ancak düzensiz bir şekle ve pütürlü bir yüzeye sahiptir. Bu nedenle uçakların aerodinamik performansını azaltır. Taşıma kuvvetini azaltarak sürükleme kuvvetinin artmasına neden olur.

Karışık buzlanma şeffaf buzlanma ile kırağı tipi buzlanmanın bir karışımıdır. Hava sıcaklığı -8^oC ile -15^oC olduğunda hem küçük hem de iri su damlalarının veya buz parçacıklarının bir arada olduğu durumlarda oluşur. İkisinin karışımı olduğundan, görünümü şeffaf buzlanma ile kırağı tipi buzlanmanın bir karışımı şeklindedir. Kırağı tipi buzlanmada olduğu gibi pütürlü fakat aynı zamanda buz parçacıkları da içerdiğinde şeffaf buz gibi de sert ve yoğundur. Kanadın ön tarafına doğru gelişen kısmı mantar şeklini andırabilir. 

Buzlanma uçak üzerinde oluştuğu bölgeye göre;

1. Yapısal buzlanma
2. İndüksiyon buzlanması
3. Alet buzlanması şeklindedir.

Uçağın dış yüzeylerinde oluşan buzlanmadır. Kanat ve kanatçıklarda, uçağın gövdesinde meydana gelen buzlanmadır. Şeffaf, kırağı tipi ve karışık buzlanmanın üçü de uçak yapısında görülebilir. 

İndüksiyon sistemi buzlanması uçağın yakıt indüksiyon sisteminde buzun birikmesi durumunda oluşan buzlanmadır. Uçakları, helikopterleri ve her türlü motorlu hava araçlarını etkiler. İndüksiyon buzlanmasında, buz motorun hava kanalının girişinde oluşur. Bu şekilde motorun yanma için kullanacağı havayı azaltır. Bu tip buzlanma hem pistonlu motorlarda hem de jet motorlarında oluşur ve havacılık camiasında karbüratör buzlanması olarak da bilinir.

Alet buzlanması, genel olarak uçaktaki pitot tüpü ve anten gibi uçaktan dışa doğru uzanan aletlerin üzerinde meydana gelen buzlanmayı anlatmak için kullanılmaktadır. Pitot tüpü buzlanması hava hızını gösteren alet üzerindeki basıncı azaltır ve aletin gösterdiği değeri güvenilmez kılar. Pek çok modern uçak, uçağın içinde bulunan pitot ölçüm sistemine ilaveten bir de uçağın dışında, gövdesinde bulunan pitot-statik basınç ölçüm sisteminin bir parçası olarak statik basınç sistemine sahiptir. Statik basınç sistemi bu düzenekteki bütün aletlerin (altimetre, sürat saati, varyometre) güvenilirliğini azaltır.

Küçük su damlaları sıklıkla sis tabakaları ve alçak seviye bulutları içerisinde oluşur. Bu tür bulutlarda çok sık çisenti ve hafif yağmur görülür. Bunlar stratüs bulutlarında küçük boyutta sıvı su damlalarının olduğunun işaretidir. Fakat bazı durumlarda hiç yağış olmayabilir. Bu bulutlarda oluşan buzlanma kırağı tipi buzlanmadır. Öte yandan yağmur getiren altostratüs ve nimbostratüs bulutları gibi kalın, geniş tabakalı çarşaf gibi stratüs bulut türleri genellikle yeterince iri ve çok sayıda sıvı su damlacıklarına sahiptir. Bu nedenle yağmur sıklıkla bu bulutlardan düşer. Bu tür bulut sistemleri kışın binlerce metrekarelik alanı kaplarlar ve uzun süreli uçuşlar için çok kuvvetli buzlanmanın oluşabileceği şartları barındırırlar. Özellikle kalın tabakalı bulutların içinde, sıvı su konsantrasyonu normalde sıcaklıkla artar. Bu nedenle en şiddetli buzlanma genellikle donma derecesinde (0^oC) veya sıcaklık donma derecesinin biraz üzerinde iken görülür. Tabakalı bulutlarda sürekli buzlanma koşulları 1500 metre üzerinde nadiren oluşur ve oluşan buzlanma ise genelde 600-900 metre kalınlığındadır.

Kümülüform tipi bulutların içindeki yukarı yönlü akımlar iri su damlalarının oluşması ve uzun süre bulut içinde kalmaları için uygun şartları sağlar. İri yağmur damlalarına sahiptirler ve çok şiddetli sağanak şeklinde yağmurlara neden olurlar. Uçak çok miktarda su damlacığının bulunduğu bu kümülüform tipi bulutların içine girdiğinde iri damlalar hızlı bir şekilde kanadın ön kenarlarında parçalanarak hızla kanat üzerine yayılırlar ve ince
bir su tabakası oluştururlar. Eğer sıcaklıklar donma derecesinde veya altında ise, bu film tabakası hâlindeki su çabucak donarak şeffaf buz tabakası oluşturur. Bu nedenle pilotlar kümülüform tipi bulutlatın içinden uçmaktan kaçınırlar. Buzlanmanın atmosferde görüldüğü yükseklikler bulut içerisindeki sıcaklıklara bağlıdır. Atmosferde sıcaklık enverziyonu olmayıp tek bir donma seviyesi var ise bu durumda buzlanma genelde 0^oC ile -20^oC arasındaki sıcaklıklarda yaklaşık 600-2100 metre arasında meydana gelir.

Cephe farklı özelliklere sahip iki farklı hava kütlesini ayıran dar zonlardır. Soğuk cephe, sıcak cephe, durağan cephe ve oklüzyon cephe olmak üzere dört tip cephe vardır.

Don, açık yüzeylerin üzerinde mercek şeffaflığında oluşan ince, kristal buz tabakasına verilen isimdir. Normalde hava sıcaklığı ve çiğ noktası sıcaklığının donma derecesinin altına düştüğü kararlı, açık ve rüzgârlı gecelerde oluşur. Özellikle ince metal kanatlar dondan etkilenen yüzeylerdir. Donma soğuk yüzeyli bir uçağın, dondurucu sıcaklıkların olduğu bir bölgeden yüksek nemli bölgelere alçaldığı zaman oluşur. Nemli havanın sıcaklığı, hava uçağın soğuk yüzeyi ile temas ettiğinde aniden donma derecesinin altına düşer ve katılaşma (deposition) başlar. Don uçak kanadının aerodinamik şeklini değiştirmez. Ancak pütürlü yapısı kanat üzerindeki düzgün ve pürüzsüz hava akımlarını bozar ve yavaşlatır. Böylece sürükleme kuvveti ve uçağın stol hızı artar; dolayısıyla tutunma kaybı oluşur ve uçak irtifa kaybetmeye başlar. Don her ne kadar uçağa hatırı sayılır bir yük eklemese de miktarı ne olursa olsun uçaklar için tehlikelidir ve kalkıştan öncesi temizlenmesi gerekir.

Uçağın dengede kalabilmesi için gerekli aerodinamik parametreler taşıma kuvveti (lift), sürükleme kuvveti (drag), uçağın ağırlığı ve uçağın hareket hızıdır. Uçak bu parametrelerin dengesi altında hareket eder. 

Buzlanmanın neden olduğu aerodinamik etkiler:

1. Kanatlar üzerindeki laminar akışı bozarak taşıma kuvvetini azaltır.
2. Uçağın ağırlığını artırır.
3. Uçak üzerindeki sürükleme kuvvetini artırır. Buna bağlı olarak yakıt tüketiminde artış olur.

Buzlanma önleyici ve buz çözücü yöntemler uçak üzerine birikmiş buzu kaldırmak veya oluşmasını engellemek için kullanılırlar. Bu amaç için yaygın şekilde kullanılan üç yöntem vardır. Bunlar mekanik yöntemler, anti-buzlanma sıvıları (buzlanma önleyici ve buzlanma giderici sıvılar) ve ısıtmadır.

Buzlanma koşullarının olduğu alanlar civarında uçuş yaparken aşağıdaki önlemlerin akılda tutulması uçuş emniyeti açısından önemlidir:

1. Buz koşullarının hüküm sürdüğü bilinen alanlar civarında uçmamalısınız.
2. Sıcaklıklarının 0^oC ile -20^oC olduğu bilinen bulutlar içerisinden uçmaktan kaçınmalısınız.
3. Sıcaklıkları donma derecesine yakın olan sağanak yağmur ve sulu kar bölgelerinin içinden uçmaktan kaçınmalısınız.
4. Dağ tepeleri üzerinde bulunan alçak bulutlardan kaçınmalısınız. En şiddetli buzlanmanın dağ tepelerinin 1500 metre üzerinde oluşan bulutlarda meydana gelebileceğini dikkate almalısınız.
5. Uçağınızda buz var ise, tutunma kaybı oluşabileceğinden, çok sert dönüşler yapmaktan kaçınmalısınız.
6. Uçak üzerinde buz oluştuğu zaman, uçak tutunma kaybına yakın olacağından, yüksek hücum açılarından kaçınmalısınız.
7. Buzlanma koşulları varsa, artan sürükleme kuvveti nedeni ile uçağın itkisi artacaktır. Buna tepki olarak kullanılacak ilave güç, yakıt tüketimini artırır. Bunu aklınızdan çıkarmamalısınız.
8. Donma derecesinin üzerindeki veya -20oC’den daha soğuk olan sıcaklıklarda yüksekliğinizi değiştirmelisiniz. Yükseklik değişimi uçağınızı buzlanma hattından çıkaracaktır.
9. Donan yağmurlu durumlarda, donma derecesinin üzerindeki sıcaklıklara tırmanmalısınız. Yukarı seviye her zaman daha sıcak olacaktır. Tırmanmanızı geciktirmemelisiniz. Buz çok hızlı bir şekilde birikir. Eğer alçalacaksanız ineceğiniz yerdeki sıcaklıkları bilmeniz gerekir
10. Buzlanma koşulları ile karşılaşmamak için cepheye paralel uçmamalısınız.
11. Düşük hava hızları nedeni ile özellikle uçuşunuzun son safhasına doğru buzlanmaya neden olan atmosferik koşullardan mümkün olduğunca sakınmalısınız.
12. Kalkış yapmadan önce mutlaka kanatlardan buzun veya kırağının temizlenmesini sağlayınız.