TEMEL KAVRAMLAR VE PRENSİPLER

En genel tanımıyla uçma kavramı, havadan hafif veya ağır cisimlerin (hava araçlarının) havada tutunarak hareket etmesi ya da hareket ederek tutunması olarak ifade edilebilir.

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.

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.

Belirli sıcaklık ve basınç değerleri altında, birim hacmindeki madde miktarı yoğunluk olarak adlandırılır.

Bir cismin, belirli bir yükseklikte (irtifada) konumunu koruması tutunma; herhangi bir referans noktasına göre pozisyonunun ve/veya konumunun değişmesi de hareket olarak tanımlanır.

Bir cismin birim zamanda yaptığı yer değiştirme işlemi hız olarak tanımlanırken bir cismin birim zamandaki hız değişimi ise ivme olarak tanımlanır. 

Herhangi bir cismin hareketi sırasında, her t anında, uzayda bulunduğu noktaların oluşturduğu hatta yörünge adı verilir.

Bir cisme uygulanan kuvvetin, cismi sabit bir referans noktası etrafında döndürme etkisine moment denir.

I. Kanun (Eylemsizlik Kanunu): Bir cisme etki eden kuvvetlerin bileşkesi sıfır olduğunda cisim duruyorsa durmaya, hareket ediyorsa hareket ettiği doğru boyunca hızını değiştirmeden hareketine devam eder.
II. Kanun (İvmelenme Kanunu): Bir cisme etki eden kuvvetlerin bileşkesi sıfır değil ise cisim mutlaka ivmeli hareket eder. İvmenin büyüklüğü, uygulanan bileşke kuvvetin büyüklüğü ile doğru orantılıdır. İvmenin yönü ise bileşke kuvvetin yönündedir.

III. Kanun (Etki – Tepki Kanunu): Herhangi bir cisim ikinci bir cisme bir etki kuvveti uygularsa ikinci cisim de birinci cisme, etki kuvveti ile aynı doğrultuda, zıt yönde ve eşit şiddette bir tepki kuvveti uygular.

Viskozite, Bir akışkanın akmaya karşı gösterdiği direncin ölçüsüdür.

Havada uçmak eylemini gerçekleştiren bir uçak üzerine, aerodinamik kuvvetler olarak taşıma kuvveti (L) ve sürükleme kuvveti (D), kütlesel kuvvet olarak ağırlık kuvveti (W) ve güç grubu kuvveti olarak da tepki (itki) kuvveti (T) etki eder.

Uçma tanımı içerisinde yer alan tutunarak hareket etme kavramı havadan hafif hava araçları kapsamındaki balon ve zeplin için geçerli olan aerostatik tutunmayı; hareket ederek tutunma kavramı ise havadan ağır hava araçları kapsamına giren uçak, planör, helikopter, vb. için geçerli olan aerodinamik tutunmayı ifade etmektedir.

Hava içerisinde hareket ettiklerinde hava akımına en az direnci gösterecek şekilde genellikle ön tarafı küt-yuvarlak, arka tarafı sivri biçimde damla şekline yakın kesit formuna sahip olan cisimler akımsal forma sahip cisimler ya da kısaca akımsal cisim olarak isimlendirilirler.

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

Hücum açısına göre taşıma ve sürükleme katsayılarının değişimi ayrı ayrı eğriler halinde gösterilebileceği gibi, bu eğriler ortak değişkenleri olan hücum açısı dikkate alınarak birleştirilebilirler. Bir profil için belirli hücum açılarında, taşıma ve sürükleme katsayıları arasındaki ilişkiyi gösteren eğri polar eğrisi olarak adlandırılır.

Bir uçağa önden veya arkadan bakıldığında uçağın kanadının, uçağın kanat doğrultusu boyunca uzanan yanlamasına (enine) eksen ile yaptığı açıya dihedral açısı denir.

Sürükleme kuvveti, bağıl rüzgâr hızına paralel doğrultuda ve hareket yönüne zıt yönde oluşan aerodinamik bir kuvvettir. Toplam sürükleme kuvveti, indüklenmiş sürükleme, parazit sürükleme ve dalga sürüklemesi bileşenlerinden oluşur.

İndüklenmiş sürükleme, kanat üzerindeki taşıma kuvvetinin etkisiyle oluşan sürüklemedir. Parazit sürükleme, yüzeyle hava arasındaki sürtünmeden oluşan yüzey sürtünme sürüklemesi, basınç dağılımı sebebi ile oluşan biçim sürüklemesi ve aerodinamik etkileşim sebebiyle oluşan girişim (aratesir) sürüklemesinden oluşur. Dalga sürüklemesi ise ses hızına ulaşan uçak üzerinde meydana gelen şok dalgalarının etkileri sebebiyle oluşan sürüklemedir.

Biçim sürüklemesi, cismin şekli sebebiyle, hava içerisinde havaya nazaran harekette cisim üzerinde oluşan basınç dağılımındaki farkların yarattığı sürüklemedir. Biçim sürüklemesi cismin ön yüzeyinin alanına ve hava akış hızına bağlıdır.

Bir uçağın belirli bir irtifada havada tutunabilmesi için gereken minimum hız stall hızı olarak adlandırılır.

Stall hızını doğrudan etkileyen faktörler şunlardır:
• Ağırlık
• Yoğunluk
• Kanat alanı
• Maksimum taşıma katsayısı
• Yük katsayısı