Uçaklarda ileri çekme kuvvetinin özellikleri nedir, ne işe yarar?

Uçma, havadan ağır bir cismin havada belirli bir yükseklikte tutunabilmesi ve hava içinde hareket edebilmesidir. Bir uçakta tutunmayı kanatlar, hareketi güç sistemleri sağlar. Bir uçağın uçabilmesi için kendi ağırlığını karşılayacak kadar taşıma kuvveti yaratması gerekir. Aynı zamanda havanın içinde hareket etmesini sağlayacak ve bu hareketten kaynaklanan sürükleme kuvvetini karşılayacak tepki (çekme) kuvveti üretmelidir.

Bir uçağın uçuşu sırasında o uçak üzerine 4 temel kuvvet etki eder. Bu kuvvetler; AĞIRLIK, TAŞIMA, SÜRÜKLEME ve TEPKİ (ya da ÇEKME) kuvvetleridir. Yeterince taşıma kuvveti tutunmayı, yeterince tepki kuvveti de hava içindeki hareketi sağlar. TAŞIMA kuvvetini üretebilmek için kanatlara ve ileri doğru harekete ihtiyaç vardır. Bir kanadın üst yüzeyine alt yüzeyine göre daha eğri bir şekil verilir. Kanadın alt yüzeyi hemen hemen düz bir şekildedir. Bu şekilde biçimlendirilmiş bir kanat hava içinde hareket ettirildiğinde üst yüzeyinden geçen hava alt yüzeyinden geçen havaya göre daha hızlı hareket eder. Hava hızlandığı zaman basıncı azalır. Bu durumda kanadın üst yüzeyinde alçak basınç alt yüzeyinde ise, yüksek basınç oluşur. Bu basınç farkı kanadın yukarı doğru çekilmesini sağlar. Yani TAŞIMA kuvveti elde edilir. Bu TAŞIMA kuvvetinin büyüklüğü çeşitli faktörlere bağlıdır. Bunlar; kanadın şekli ve büyüklüğü, hücum açısı (kanadın havayı karşılama açısı), kanadın hava içindeki hızı ve havanın yoğunluğudur.
Kanat: Uçağın havada tutunmasını sağlayan ve ağırlığını dengeleyen elemandır. Gövde: Kanat ve kuyruk takımını birleştiren, yük ve yolcu taşıyan bölümdür. Güç Sistemleri (Motorlar) : Uçağın ileri doğru hareketini sağlayarak kanadın taşıma kuvveti yaratmasını ve sürükleme kuvvetini karşılamasını sağlar. Kuyruk Takımı: Uçuş sırasında uçağın dengesini ve manevra yapabilmesini sağlayan elemandır. İniş Takımları: Uçakların gerek kalkış ve inişi sırasında gerekse yerdeki hareketlerinde yer ile teması sağlayan, uçağın yatay ve düşey yönlerdeki hareketlerinden doğan yükleri karşılayan elemandır.

Bir uçak havalandıktan sonra devamlı kontrol altında tutulmak zorundadır.Uçak dengede tutulmalı ama aynı zamanda yön de değiştirebilmelidir. Uçağın kumanda edilmesi kanatlarda bulunan kanatçıklar ve flaplar ile kuyruk takımında bulunan irtifa ve istikamet dümeni gibi hareketli parçalarla sağlanır. Tüm bu parçalar kontrol - kumanda yüzeyleri olarak adlandırılırlar.

Uçak havada 3 eksen üzerinde hareket eder ve 3 farklı hareket yapar:
1- Dönüş: İstikamet dümeni kullanılarak uçağın sağa ya da sola döndürülmesi hareketidir. İstikamet dümeni de pilotun ayakları ile basıp iterek kumanda ettiği pedallar vasıtasıyla yönlendirilir. İstikamet dümeni pilota göre sağa hareket ettiğinde sağ yüzeyindeki basınç artarken sol yüzeyindeki basınç azalır. Bu durumda irtifa dümeni,uçak kuyruğunu pilotun soluna doğru iter. Uçağın burnu da sağa doğru gitmiş olur. Yani uçak pilotun sağ tarafına gitmesi gerekiyorsa Pilot sağ pedala basar, istikamet dümeni de pilotun sağ tarafına doğru hareket eder ve uçak pilotun sağına döner.
2- Yunuslama: İrtifa dümeninin kullanılarak uçağın dalış ya da tırmanış yapma hareketidir. Böylece uçağın yükseklik kazanması ya da kaybetmesi sağlanır. Pilot kumanda kolunu öne doğru iter, irtifa dümeni aşağı doğru hareket eder ve uçak dalışa geçer.Yatay stabilize üzerindeki irtifa dümeni aşağı doğru hareket ettiğinde alt yüzeyindeki basınç artarken üst yüzeyindeki basınç azalır. Çünkü hücum açısı (havayı karşılama açısı) artmıştır. Böylece irtifa dümeni üzerindeki taşıma kuvveti arttığı için uçağın kuyruğu yukarı doğru hareket eder. Bu durumda uçağın burnu da aşağı doğru hareket etmiş olur. Yani uçak dalışa geçmiştir ve yükseklik kaybeder. Bu prensibin terside irtifa kazanılması için geçerlidir.
3- Yatış: Kanat üzerindeki kanatçıkların kullanılarak uçağın sağa ya da sola doğru yatış yapma hareketidir. Pilot kumanda kolunu kendi sağına doğru çeker, sağındaki kanatçık yukarı, solundaki kanatçık aşağı doğru hareket eder. Kanatçık aşağı doğru hareket ettiğinde o kanat üzerindeki taşıma kuvveti artar. Çünkü kanadın hücum açısı (havayı karşılama açısı) artmıştır. Bu kanattaki taşıma kuvveti arttığı için kanat yukarı doğru hareket eder. Diğer kanat: Buradaki kanatçık yukarı doğru hareket ettiği için bu kanadın profil şekli bozulur ve sürükleme kuvveti artar. Böylece bu kanat aşağı doğru hareket eder.
Diğer bir kontrol - kumanda yüzeyi de flaplardır. Özellikle iniş ve kalkış sırasında aşağı doğru hareket ettirilerek kanadın üreteceği taşıma kuvveti artırılır.
İşte bir uçağın uçması böylesine karmaşık bir işlemdir ve bu işlemin gerçekleşebilmesi için yıllarca bu işin eğitimini almış teknisyenlerin ilgili parçaları belirlemeleri, fabrikalarda üretmeleri ve işlevlerini tam olarak yapabilmeleri için bunları sürekli kumanda etmeleri gerekmektedir.
İşte bu noktada biraz düşünelim...
En kusursuz uçuş makinesi hangisidir? Skorsky helikopteri mi, Boeing 747 yolcu uçağı mı, yoksa F-16 savaş uçağı mı?
Reader's Digest dergisinde konu olarak kuşları ele alan bilimsel bir makale aşağıdaki cümle ile başlayarak bu sorunun cevabını şöyle vermektedir:
Aeorodinamik bir harika olan kuşla kıyaslandığı zaman en gelişmiş hava aracı bile sadece kabataslak bir kopyadan öteye geçmez.
Kuşlar mükemmel uçuş makineleridir. Bir aracın uçabilmesi için hafif olması gereklidir. Bu, kanadı tutturmak için kullanılan vida ve perçinler için de geçerli bir kuraldır. İşte bu nedenle insanlar uçak imalatında hep özel malzemeler kullanmaya çalışırlar: Sert ama hafif, aynı zamanda da darbelere dayanıklı. Bütün çabalara rağmen bu konuda kuşlara yaklaşamadığımızı söyleyebiliriz. Siz hiç iniş sırasında infilak eden ya da parçalanan bir kuş gördünüz mü? Ya da uçarken gövdeye olan bağlantıları zayıfladığı için kanadı düşen bir kuş?
Kuşlardaki kusursuz tasarımların havacılığın gelişmesinde çok büyük etkileri vardır. Nitekim uçağın mucidi olarak kabul edilen Wright kardeşler, Kittyhawk adındaki uçaklarının kanatlarını yaparken akbaba kanatlarının tasarımını örnek almışlardır.
İçi boş hafif kemikler, bu kemikleri hareket ettirecek güçlü göğüs kasları, havada tutunmayı sağlayacak nitelikte tüyler, aerodinamik kanatlar, yüksek enerji ihtiyacını karşılayacak bir metabolizma' Kuşların bir tasarım ürünü olduğunu açıkça gösteren tüm bu özellikler onlara havada büyük bir hareket kabiliyeti verir.
Kuşlar daha pek çok bakımdan da uçaklardan çok ileridir. Örneğin kuzgun, güvercin gibi kuşlar havada takla atabilirken, arı kuşları havada asılı kalabilirler. Havada uçarken fikir değiştirerek ani bir hareketle bir dala konabilirler. Uçaklar ise bu tarz manevralar yapamazlar. Daha uçakların keşfedilmediği zamanlarda bile kuşların uçmak için kullandıkları kusursuz tasarım birçok mucidi etkilemiştir. Öyle ki, 19. yüzyılda bazı kimseler evlerinde yaptıkları kanatları kollarına sıkıca bağlayarak binaların tepesinden kendilerini boşluğa bırakıp kuşların hareketlerini taklit etmeye çalışmışlardır.
Tahmin edilebileceği gibi, bu kişilerin uçmak için sadece kanatların yeterli olmadığını anlamaları fazla uzun sürmemiştir.
günlerden bugüne kadar yaklaşık 200 yıl geçti. İnsanlığın bilimsel tecrübeleri ve araştırma-geliştirme teknikleri oldukça ilerledi. Ancak bazı kişiler hala, en az bu mucidler kadar akıldan uzak ve boş iddialarda bulunabiliyorlar. Buna göre, sürüngenler zaman içinde aşama aşama gelişerek kuş haline gelmişlerdir. Kademeli evrim olarak isimlendirilen bu hayali mekanizmanın hiçbir gerçekliği yoktur. Kuşların sürüngenlerle en ufak bir benzerliği olmayan kemik ve kas yapıları, tüyleri, aeorodinamik kanatları ve metabolizmaları vardır. Kara canlılarından tamamen farklı bir yapıya sahip olan kuşların hiçbir vücut mekanizması, iddia edildiği gibi kademeli evrim modeli ile açıklanamaz.

Değişen Şartlara Göre Şekil Alan Kuş Kanadı
Kuşlar uçarken kanatlarını maruz kaldıkları şartlara göre en iyi biçimde kullanırlar. Sıcaklık ve rüzgar gibi değişkenlere göre gerekli değişiklikleri otomatik olarak yapacak bir şekilde yaratılmış oldukları için de en iyi uçucu olarak kabul edilirler. Şu anda uçak teknolojisine yön veren firmalar kuşların bu yaratılış özelliklerinden faydalanarak projeler yapmaktadırlar.
NASA, Boeing şirketi ve ABD Hava Kuvvetleri, uçağa yerleştirilmiş bir bilgisayardan gelen bilgilere göre biçim değiştirme yeteneği taşıyan, cam liflerden yapılmış esnek bir kanat tasarlamışlardır. Söz konusu bilgisayar aynı zamanda uçuş koşullarını (sıcaklık, rüzgar kuvveti) bildiren ölçü aygıtlarının verdiği bilgileri işleme yeteneğine de sahip olacaktır. Bilgisayar bu şekilde aldığı bilgilere göre, kanatların eğriliğini en uygun biçimde değiştirebilecektir.
Bu konuda çalışan bir başka firma da Airbus'tır. Airbus da uçağın kanatlarına, tıpkı kuşlarınki gibi uçuş koşullarına göre şekil alabilme özelliği kazandıracak uyarlanabilen kanatlar (adaptive wings) yapmaya çalışmaktadır. Amaçları ise yakıt sarfiyatını en aza indirmektir.
Kısacası kuşların uçuş şekilleri ve kanat yapıları tam anlamıyla bir tasarım harikasıdır. Kuşlardaki bu eşsiz tasarım yıllardan beri uçak mühendislerinin ilham kaynağı olmuştur. Allah bu canlıları uçmaya en elverişli sistemlerle donatmıştır. Allah Kuran-ı Kerim'in bir ayetinde bu canlılara şöyle dikkat çekmiştir:
Kuşların Kanatları Uçak Teknolojisine Yön Veriyor
Kuşların uçuşunun incelenmesi, uçak kanatlarının yapılarında önemli değişikliklere neden olmaktadır.
Bu değişikliklerden ilk yararlanan uçaklardan biri, bir Amerikan avcı uçağı olan F-111'dir. Artık bu uçağın kanatlarında, yönü değişebilen hareketlerle uçağın sağa ya da sola dönmesini sağlayan kanatçıklar bulunmamaktadır. Uçak, dönüşlerini, kuşların yaptığı gibi, kanatlarının biçimlerini, kanadın yandan görülen eğriliğini artırarak ya da azaltarak yapmaktadır. Bu sayede uçaklar, yön değiştirirken dengede kalabilmektedirler.

Akbabanın Telekleri Havacılık Araştırmalarına Yol Gösteriyor
Bir uçak uçarken kanadının ucunda basınç farklılıklarından dolayı büyük burgaçlar (kanatların ucunda oluşan burgu şeklindeki hava akımları) oluşabilir. Bu tip burgaçlar, uçuş esnasında uçakta olumsuz etkiler oluşturur.
Havacılık araştırmaları için yapılan incelemelerde, akbabaların uçarken teleklerini (kanatlarının uçlarında yer alan büyük tüyleri) bir elin parmakları gibi açtıkları tespit edilmiştir. Bu gözlemin sonucunda araştırmacılar, akbabanın kanat uçlarını örnek alarak küçük metal kanatçıklar yapmayı ve bunları uçaklarda denemeyi düşünmüşlerdir. Bu kanatçıklar sayesinde bir dizi küçük burgaç oluşturularak, bunların daha önceki büyük burgaçların yerlerini alması sağlanacak, böylece burgaçların uçak üzerindeki zararlı etkisi azaltılmış olacaktı. Deneylerle doğruluğu kanıtlanan bu düşünce şu an uçaklara uygulanmaya çalışılmaktadır.
20. Yüzyıl Bilimi, Böceklerin Uçmak İçin Kullandığı Aerodinamik Teknikleri Çözemedi
Bir böcek uçarken saniyede ortalama birkaç yüz defa kanat çırpar. Hatta kanatlarını saniyede 600 defa çırpabilen böcekler bile vardır.
Bir saniyede bu kadar hareketin olağanüstü bir hassaslıkta yapılması, bu tasarımın teknolojik olarak taklit edilmesini imkansız kılmaktadır.
Nitekim California Üniversitesi'nde biyoloji profesörü olan Michael Dickinson ve arkadaşlarının meyve sineklerinin uçuş tekniğini ortaya koyabilmek için geliştirdikleri robot, meyve sineğinin 100 katı büyüklüğünde ve sineğin kanat hızının ancak binde biri hızla kanat açıp kapama hareketi gerçekleştirebilmektedir. Üstelik her beş saniyede bir kanat hareketi yapan robot sineğin bu hareketi için 6 ayrı motor kullanılmaktadır.
Prof. Dickinson gibi birçok bilim adamı, yıllardır böceklerin kanat çırpma hareketlerinin ayrıntılarını ortaya koymak için çeşitli deneyler yapmaktadırlar. Meyve sinekleri üzerinde yapılan bu deneyler sırasında Dickinson, sinek kanatlarının -basit menteşelerle tutturulmuş gibi- düz hareketler yapmadığını, aksine son derece kompleks aerodinamik tekniklerden yararlandığını tespit etmiştir. Ayrıca her çırpmada kanatların yönü değişmektedir: Aşağı hareket eden kanatta üst kısım yukarı bakarken, yukarı harekette kanat döner ve bu kez kanadın alt kısmı yukarı bakar. Bu kompleks uçuş tekniğini analiz etmek isteyen bilim adamları ise, uçak kanatları için kullanılan "klasik aerodinamiğin" yetersiz olduğunu ifade etmektedirler.
Nitekim meyve sinekleri de uçmak için birden fazla aerodinamik özellikten yararlanır. Örneğin kanatlar bir vuruş meydana getirdiğinde arkasında girdaplı, komplike bir hava dalgası bırakır. Kanat geri dönerken de bunu dümen suyu gibi dalganın içinden geçirerek daha önce kaybettiği enerjisinin bir kısmını yeniden devreye sokar. Saniyede 200 kez kanat çırpan 2,5 milimetrelik meyve sineğinin uçmasını sağlayan kas, diğer tüm böceklerin uçuş kaslarının arasında en güçlüsü olarak nitelendirilir.
Ayrıca sineklerde, kanatların yanı sıra sahip oldukları keskin gözler, denge için kullandıkları ufak arka kanatlar ve kanatların zamanlamasını ayarlayan alıcılar gibi daha pek çok detay da tasarımlarındaki mükemmelliği artırmaktadır.
Sinekler milyonlarca senedir bu aerodinamik kurallardan yararlanarak uçmaktadır. Günümüzde en gelişmiş teknolojileri kullanan bilim adamlarının bile sineklerin uçuş tekniklerini tam olarak açıklayamamaları, yaratılışın apaçık delillerinden biridir. Allah, düşünebilen insanlar için bir sinekte aklının ve ilminin benzersizliğini bize göstermektedir. Bir ayette Allah şöyle buyurmaktadır:





KAYNAK

lütfen kuvvetin özelliklerini yazınız başka şeyleri değil

surtunme kuvvetinin olumlu yonleri ile ilgili daha fazla bilgi istiyorum

kuvvet nedir ?

kuvvet nedir ?

SÖYLERMİSİNİZ...