UÇAK BİLGİSİ VE UÇUŞ İLKELERİ

Bir cismin (hava aracının) etrafındaki hava akımında havanın yoğunluğunda herhangi bir değişim olmadığı yani hava yoğunluğunun sabit olduğu kabul edilmektedir. Yüksek hızlı uçuşa gelindiğinde ise havanın basınç, sıcaklık ve yoğunluk özelliklerindeki değişimler ihmal edilemez. Havanın sıkıştırılabilirlik özelliği önem kazanır. Yüksek hızlı uçuşun getirdiği özellikleri anlamak için öncelikle bazı tanımların yapılması gerekmektedir. Sıcaklık arttıkça hız da artmaktadır. Sesin katı maddeler içindeki hızı sıvı ve gaz haline göre daha yüksektir. Ses hızı bütün frekanslarda aynı hızla devam eder. Yani frekans ses hızına etki eden bir durum değildir. Yüksekliğe bağlı olarak farklı hızlar söz konusudur.

Basınçta meydana gelen küçük bozulmaların hava içerisindeki ilerleme hızı ses hızı olarak adlandırılır.

Transonik bölgede (akışta, uçuş hızlarında) uçağın etrafındaki hız bileşenlerinin bir kısmı ses hızının altındayken bir kısmı da ses hızının üstündedir. Bu bölgede hızlar 0,75 – 1,2 Mach aralığındaki değerler olarak kabul edilir.

Hava içerisinde hareket eden bir uçağın etrafındaki hava akışında, uçağın varlığından etkilenmeyen hava zerreciklerinin akış hızı serbest akış Mach sayısı (MFS)olarak adlandırılır

Uçak için farklı hız tipleri tanımlanabilir. Bunlar, a) V_CAS: Kalibre edilmiş hava hızı, b) V_IAS: Gösterge hava hızı, c) V_TAS: Gerçek hava hızı, d) V_EAS: Eşdeğer hava hızı, e) V_GS: Yer hızı ve f) M: Mach sayısı olarak sıralanabilir.

Eğik şok dalgası: Akış doğrultusu ile belirli bir açı yaparak oluşan şok dalgasıdır.

Dalga sürüklemesini azaltmak üzere uygulanabilecek yöntemler şunlardır:
• Şok dalgası arkasındaki bölgede ayrılmayı azaltıcı girdap üreteçleri kullanmak
• İnce (kalınlığı az) profiller kullanmak
• Transonik profiller kullanmak
• Keskin kenarlı süpersonik profiller kullanmak
• Uçak tasarımında (transonik) alan kuralını uygulamak
• Yüksek ok açılı kanatlar kullanmak

Geçmişte, sivil havacılık alanında süpersonik uçak olarak Tupolev, Tu-144 ve Concorde uçakları kullanılmıştır. Her iki uçağın da tasarımsal özellikleri birbirine oldukça benzemektedir. Tupolev Tu-144 uçakları SSCB’de Alexi Tupolev tarafından tasarlanmıştır. İlk uçuşlarını 1968 yılında yapan bu uçaklar sivil kullanımda 1975 yılında hizmete girmiştir. Uçağın prototipi 15 Temmuz 1969 Moskova yakınlarında yapılan bir uçuşta ses hızını ilk kez aşarak Concorde uçağından önce bu hıza ulaşabilen ilk ticari taşıma uçağı unvanını almıştır.

(Transonik) Alan kuralı, transonik ve süpersonik hızlar için dalga sürüklemesini azaltmak adına uygulanan bir tasarım yöntemidir.

Hava içerisinde hareket eden bir uçağın etrafındaki hava akışında, uçağın varlığından etkilenmeyen hava zerreciklerinin akış hızı serbest akış Mach sayısı (MFS)olarak adlandırılır.

Hava gerçekte sıkıştırılabilir bir akışkandır. Düşük hızlı uçuşla ilgili olarak ortaya konan tüm prensipler ve fiziksel tanımlamalarda ise hava sıkıştırılmaz özellikte kabul edilmektedir. Bu kabule göre ele alınan formülasyonlarda, bir cismin (hava aracının) etrafındaki hava akımında havanın yoğunluğunda herhangi bir değişim olmadığı yani hava yoğunluğunun sabit olduğu kabul edilmektedir. Yüksek hızlı uçuşa gelindiğinde ise havanın basınç, sıcaklık ve yoğunluk özelliklerindeki değişimler ihmal edilemez. Havanın sıkıştırılabilirlik özelliği önem kazanır. Yüksek hızlı uçuşun getirdiği özellikleri anlamak için öncelikle bazı tanımların yapılması gerekmektedir.

Basınçta meydana gelen küçük bozulmaların hava içerisindeki ilerleme hızı ses hızı olarak adlandırılır.

Gerçek Hava Hızı:Uçağın havaya göre hızını ifade eder. Aerodinamik ve uçak performans hesaplamalarında genellikle kullanılan hız tipidir.

Uçulan irtifada, uçağın uçuş hızı ile ses hızı arasındaki ilişkiyi tanımlamak üzere Mach sayısı kavramı kullanılır.

Dalga sürüklemesi, uçak üzerinde oluşan sürükleme kuvvetinin bileşenlerinden biridir. Yüksek hızlı uçuş durumunda oluşan dalga sürüklemesi şok dalgalarının etkileri sebebiyle ortaya çıkmaktadır. Sübsonik hızlarda yapılan uçuşlarda uçak üzerinde dalga sürüklemesi oluşmaz. Yüksek hızlı uçuşta şok dalgası oluşumu ile birlikte şok dalgasına çarpan hava akımı kinetik enerjisini aniden kaybeder. Kaybolan bu kinetik enerji ısı enerjisine dönüşerek o bölgede ani ısı artışı yaratır. Kinetik enerjinin düşmesi şok dalgasının arkasında dinamik basıncın düşüşüne dolayısıyla da akış hızının ani düşüşüne sebep olur.

Dalga sürüklemesini azaltmak üzere uygulanabilecek yöntemler şunlardır:
• Şok dalgası arkasındaki bölgede ayrılmayı azaltıcı girdap üreteçleri kullanmak
• İnce (kalınlığı az) profiller kullanmak
• Transonik profiller kullanmak
• Keskin kenarlı süpersonik profiller kullanmak
• Uçak tasarımında (transonik) alan kuralını uygulamak
• Yüksek ok açılı kanatlar kullanmak

Tupolev Tu-144 uçakları SSCB’de Alexi Tupolev tarafından tasarlanmıştır. İlk uçuşlarını 1968 yılında yapan bu uçaklar sivil kullanımda 1975 yılında hizmete girmiştir.

Burun şok dalgası: Uçuş hızının 1,0 Mach değerini aşması ile birlikte hücum kenarında oluşan şok dalgasıdır.

Eğik şok dalgası: Akış doğrultusu ile belirli bir açı yaparak oluşan şok dalgasıdır.

Akışın, profil (veya kanatın) belirli bölgelerindeki hızı lokal Mach sayısı olarak isimlendirilir.