UÇAK BİLGİSİ VE UÇUŞ İLKELERİ - Deneme Sınavı - 13

Uçma kavramını, aerostatik ve aerodinamik tutunmayı, uçaklar üzerinde oluşan kuvvetleri, bu kuvvetlerin oluşma şartlarını, bu kuvvetlerin uçak davranışlarına olan etkisini ve uçma ile ilgili diğer kavramları daha iyi anlayabilmek için bazı temel fizik tanımlarının ve prensiplerinin hatırlanmasında fayda vardır. Cisimlerin, üzerlerine etki eden yükler altındaki dengesini inceleyen fizik dalı statik olarak adlandırılır. Dinamik ise cisimlerin hareketini ve bu hareketi meydana getiren kuvvetleri inceleyen fizik dalıdır. Bu durumda aerostatik ve aerodinamik, sırası ile hava
içerisinde hareket eden bir cismin (hava aracının) denge ve hareket durumlarını incelemektedir. Fizikte kullanılan büyüklükler genel özellikleri bakımından skaler büyüklükler ve vektörel büyüklükler olmak üzere iki gruba ayrılırlar. Skaler büyüklükler, sayısal değeri ve birimi verildiğinde tamamen belirli olan büyüklüklerdir. Kütle, hacim, yoğunluk ve
sıcaklık skaler büyüklüklere verilebilecek örneklerdir. Vektörel büyüklükler ise etki (uygulama) noktası, doğrultusu, yönü ve şiddeti ile tanımlanan büyüklüklerdir. Kuvvet, hız, ivme ve moment vektörel büyüklüklere örnek olarak gösterilebilir.

Moment büyüklüğünü arttırmak için kuvvetin ve/veya moment kolunun büyüklüğü arttırılmalıdır.
Moment vektörü, kuvvet ile moment merkezinin belirlediği düzleme, moment merkezinde dik olan bir doğrudur. Moment vektörünün yönü sağ el kuralı ile şu şekilde bulunur:
1. Öncelikle dört parmak bitişik, başparmak bunlara dik duracak şekilde sağ el açılır.
2. Daha sonra, avuç içi moment merkezine bakacak ve dört parmak kuvvet yönünde olacak şekilde sağ el kuvvet vektörünün üzerine koyulur.
3. Bu durumda başparmak moment vektörünün yönünü, kıvrılan dört parmak ise dönüş yönünü gösterir

Akma yeteneğine sahip, belirli bir şekilleri olmayan, içine kondukları kabın şeklini alabilen, üzerlerine bir kuvvet uygulandığında bu kuvveti her yöne ileterek basınca yol açan, bu kuvvet sonucunda katı bir cisim gibi kalıcı deformasyona uğramayan, viskozite özelliği bulunan maddeler akışkan olarak isimlendirilir.
Hareket hâlindeki bir akışkanın her noktasındaki hız vektörünü teğet kabul eden hayalî eğri akım çizgisi; iki akım çizgisi arasında kalan bölge ise akım borusu olarak adlandırılır.
Bernouilli Prensibine göre, bir akım borusu içindeki sürekli bir akışta, akım çizgisi boyunca birim akışkan kütlesinin toplam basıncı sabittir

Dünyanın farklı yerlerinde, farklı atmosfer şartlarında yapılan uçak performanslarının karşılaştırılabilmesi için bir referansa ihtiyaç duyulmuştur. Bu kapsamda Uluslararası Sivil Havacılık Organizasyonu (International Civil Aviation Organization, ICAO) tarafından Uluslararası Standart Atmosfer (International Standard Atmosphere, ISA) adı verilen bir referans tanımlaması yapılmıştır. Bu tanımlamada, dünya yüzeyinden yukarı doğru belirli aralıklarla seçilen yükseklik (irtifa) değerleri için basınç, sıcaklık, yoğunluk, ses hızı vb. özellikler tablolar halinde sunulmaktadır. ICAO tarafından tanımlanan ISA referans sistemine göre deniz seviyesi şartları şu şekildedir:
• Sıcaklık: 288 °K = 15 °C = 59 °F
• Basınç: 1 Atm = 760 mmHg = 1013,25 hPa
• Yoğunluk: 1,225 kg/m3
• Ses Hızı: 340 m/s

Balon ve zeplin gibi hava araçlarının uçma eylemi kapsamında ele alınan aerostatik tutunma, esasen sıvılar için tanımlanan Arşimet Kaldırma Kanunu’nun hava için uyarlanması ile ifade edilir. Buna göre aerostatik tutunmada, hava içerisindeki bir cisim, işgal ettiği hacim kadar havanın ağırlığına eşit bir kuvvet ile aşağıdan yukarıya doğru itilir. Bu kuvvet havanın kaldırma kuvveti (FK ) olarak isimlendirilir.

Şekilsel olarak profilin ön-küt kısmının en ucu geometrik hücum kenarı; arka-sivri kısmının en ucu ise geometrik firar kenarı olarak isimlendirilir. Profilin geometrik hücum kenarı ile geometrik firar kenarını birleştiren doğru ise geometrik veter (doğrusu) olarak tanımlanır. Veter uzunluğu, AB arasındaki mesafedir ve genellikle “c” ile gösterilir. Hava akımına maruz kalan bir profilde, hava zerreciklerinin profile ilk temas ettiği nokta aerodinamik hücum kenarı; hava zerreciklerinin profili en son terk ettiği nokta ise aerodinamik firar kenarı olarak adlandırılır. Profilin aerodinamik hücum kenarı ile aerodinamik firar kenarını birleştiren doğru ise  erodinamik veter (doğrusu) şeklinde tanımlanmaktadır. Geometrik hücum kenarı, geometrik firar kenarı ve geometrik veter doğrusu sabittir. Aerodinamik hücum kenarı, aerodinamik firar kenarı ve aerodinamik veter doğrusu ise pozisyona göre değişmektedir. Ancak pratikte bu değişim çok az olduğu için aerodinamik ve geometrik hücum ve firar kenarları ile
veter doğruları birbirleri ile çakışık kabul edilir.

Profiller farklı özellikleri dikkate alınarak farklı şekillerde gruplanabilirler:
1. Dışbükey profil / İçbükey profil / Düzlem profil
2. Simetrik profil/ Asimetrik profil
3. Sübsonik profil / Transonik profil / Süpersonik profil
Birinci ve ikinci grupta yer alan profil şekilleri Tablo 1.4’te gösterilmektedir.
Profiller, alt ve üst yüzeyleri, veter doğrusu boyunca, veterin tamamen farklı taraflarında kalıyorsa dışbükey (konveks) profil; veterin kısmen ya da tamamen aynı tarafında kalıyorsa içbükey (konkav) profil olarak isimlendirilirler. Profilin bir yüzeyinin veter doğrusu ile çakışık şekilde düz, diğer yüzeyinin ise eğri bir şekle sahip olduğu profiller de düzlem profil olarak isimlendirilmektedir. Eğrilik hattı ile veter doğrusunun çakışık olduğu ve veter boyunca incelenen tüm noktalar için profilin alt ve üst yüzeylerinin vetere olan uzaklığının birbirine eşit olduğu profiller simetrik profil olarak tanımlanırlar. Veter boyunca incelenen herhangi bir noktada, profilin alt ve üst yüzeylerinin vetere olan uzaklığının birbirinden farklı olduğu profiller ise asimetrik profil olarak adlandırılırlar. Uçaktan beklenecek hız  performansına göre tasarlanabilen sübsonik profil, transonik profil ve süpersonik profil tipleri de bulunmaktadır

Sabit kanatlı uçaklarda teçhizat hariç, yapının altı ana bölümden oluştuğu kabul edilir. Bu bölümler şu şekildedir:
• Kanat
• Gövde
• Kuyruk takımı
• Uçuş kontrol yüzeyleri
• İniş takımları
• Güç grubu (motorlar)

Uçakların boyutlarının ve hızlarının artması, uçak yapısal elemanlarına gelen gerilmelerin de artmasına neden olmuştur. Bundan dolayı uçak üzerinde kullanılacak yapısal elemanlar seçilirken, bu elemanların hangi gerilmelere maruz kaldıkları bilinmelidir. Yapısal elemanlara etki eden başlıca gerilmeler aşağıdaki gibidir:
• Çekme Gerilmesi
• Basma Gerilmesi
• Kayma Gerilmesi
• Eğilme Gerilmesi
• Burulma Gerilmesi
• Burkulma Gerilmesi
Çekme Gerilmesi: Bir yapısal elemanı çeken ve birim alana etki eden kuvvettir.

Basma Gerilmesi: Bir yapısal elemanı kısaltmaya çalışan ve birim alana etki eden kuvvettir.

Kayma Gerilmesi: Bitişik parçaların birbiri üzerinde kaymasına neden olan ve birim alana etki eden kuvvettir.

Eğilme Gerilmesi: Çekme ve basma gerilmelerinin yapısal elemana bir veya daha
fazla noktadan etkisiyle oluşur

Burulma Gerilmesi: Yapısal elemanın burulmasına neden olan kuvvettir. Örneğin, bir mil üzerine birbirinden belli uzaklıkta etki eden iki eşit ve zıt kuvvet, burulmaya neden olur.

Burkulma Gerilmesi: Basınç kuvvetine maruz kalan elemanlar, basınç yükü tarafından oluşturulan yanal eğilme sonucunda göçmeye meyillidirler. Bu olaya burkulma adı verilir.

Kayma Gerilmesi: Bitişik parçaların birbiri üzerinde kaymasına neden olan ve birim alana etki eden kuvvettir. Bu kuvvete kesme kuvveti adı verilir. Bu durum özellikle vida, civata ve perçinler için önem taşır. Perçinle birleştirilmiş bir yapıya zıt yönde uygulanan kuvvetler bu gerilmeye sebep olur.

Radyal Gerilmeler: Uçaklarda buna en güzel örnek
kabin iç basıncıdır. Yüksek irtifalarda uçan modern
yolcu uçaklarında, uçak kabini basınçlandırılır. Bunun
sebebi irtifa arttıkça hava basıncının düşmesi, dolayısıyla
oksijen miktarının azalmasıdır. Bu yüzden yüksek
irtifalarda yolcuların yaşayabileceği bir ortam yaratmak
gerekir. Bunun yolu da uçak kabininin basınçlandırılmasıdır.
Basınçlandırma sonucunda iç basınç
ve dış basınç arasındaki fark ise kabinin zorlanmasına
(şişmesine) sebep olur. Basınca göre kabin, şişer ya da
büzülür. Bu tür gerilmelere radyal gerilmeler denir.

Yer yükleri iniş, kalkış ve taksi gibi yerdeki manevralar sırasında etki eden yüklerdir.

Uçaklarda yapısal elemanların yerleştirilmesinde kolaylık sağlamak amacı ile değişik numaralandırma sistemleri kullanılır.

Bölgesel numaralandırma yönteminde uçak yapısının, bölgelere ayrılacak şekilde numaralandırılması söz konusudur. Uçaktaki her bir bölge bir rakamla gösterilir. Bu rakamlar uçakta herhangi bir bölgedeki bir parçanın kolaylıkla bulunmasını sağlar. Uçak üzerindeki bölgelerin gösteriminde kullanılan rakamlar şu şekildedir:
• 100 – Gövde altı
• 200 – Gövde üstü
• 300 – Stabilizeler (Kuyruk kısmı)
• 400 – Motor bölmesi (Nacelle)
• 500 – Sol kanat
• 600 – Sağ kanat
• 700 – İniş takımları
• 800 – Kapılar

Uçak dizaynında kullanılan malzemeler seçilirken, hangi bölgede hangi malzemeye ne kadarlık bir yük gelebileceği dikkate alınmalıdır. Bu bağlamda yapı malzemeleri gruplandırılmalıdır. Üçüncül yapılarda parçalar üzerlerine düşük yüklerin geldiği parçalardır. Örnek olarak kaporta (üzerine çok az yük gelen), tekerlek ısı koruyucuları ve küçük parça dirsekleri verilebilir. Bu parçalar bakım manuellerinde ve çizimlerde YEŞİL (bazen nokta taramalı) renklerle gösterilir. Doğru cevap B'dir.

Uçak üzerindeki bölgelerin gösteriminde kullanılan rakamlar; 100 – Gövde altı; 200 – Gövde üstü; 300 – Stabilizeler (Kuyruk kısmı); 400 – Motor bölmesi (Nacelle); 500 – Sol kanat; 600 – Sağ kanat; 700 – İniş takımları; 800 – Kapılar olarak sıralnamaktadır. Doğru cevap E'dir.

Sabit kanatlı uçaklarda teçhizat hariç, yapının altı ana bölümden oluştuğu kabul edilir. Bu bölümler şu şekildedir; kanat, gövde, kuyruk takımı, uçuş kontrol yüzeyleri, iniş takımları, güç grubudur. Doğru cevap B'dir.

Basma gerilmesi, bir yapısal elemanı kısaltmaya çalışan ve birim alana etki eden kuvvettir. Bir yapısal elemana birbirine doğru uygulanan kuvvetler bu gerilmeye sebep olur. Bu gerilmeye uçaklarda verilebilecek en güzel örnek kanatlardır. Uçak yerdeyken kanat altında, havadayken kanat üstünde oluşur. Doğru cevap D'dir.

Termal sağnaklar daha çok deniz kenarlarında olur. Hava ve denizin farklı ısınmalarından dolayı hava sirkülasyonları oluşur. Fırtına sağnaklar ise bahsedilen sağnaklardan en tehlikeli olanıdır. Fırtına sağnaklar yüksek irtifalardaki bulutların oluşturduğu sağnaklardır. Doğru cevap A'dır.

Emniyetli yük bir uçağın hizmet ömrü boyunca her zaman erişilebilen, ancak asla aşılmayan yüklerdir. Sınır yük, akma sınırındaki yükü ifade ederken nihai yük kopma sınırındaki yüktür. Doğru cevap D'dir.