Uçaklar Nasıl Uçar?

Genel Kültür bölümünde yer alan bu konu cicozz tarafından paylaşıldı.

  1. cicozz

    cicozz Çocukluk cicozlarda saklı

    Uçaklar Nasıl Uçar? - Uçak Nasıl Havada Kalır?
    Uçaklar ve uçak modelciliği ile ilgilenen birinin, öncelikle bir uçağın nasıl uçtuğunu bilmesi gerekir değil mi?

    “Evet okulda öğretmişlerdi, uçağın kanadının üstü eğimlidir, altı düzdür, üstten geçen hava daha hızlı akar, altta yüksek basınç oluşur, bu da uçağa gerekli kaldırma kuvvetini kazandırır.” diyorsanız, size de, bana da okulda yanlış öğrettiler, hala da yanlış öğretmeye devam ediyorlar! Neyse, tüm bildiklerinizi unutun, en baştan başlayalım;

    Aerodinamik Kuvvetler

    Bir uçağın üzerinde dört temel aerodinamik kuvvet rol oynar;

    1. Lift: Kaldırma kuvveti

    2. Thrust: İtme kuvveti

    3. Gravity: Yer çekimi kuvveti

    4. Drag: Direnç – Sürükleme kuvveti

    Bu dört kuvvetten kaldırma ve itme kuvvetleri uçağın uçması, yer çekimi ve sürükleme kuvvetleri uçmaması için çabalar. Bu nedenle de bir uçağın sabit bir hızla ve sabit bir irtifada uçabilmesi için aşağıdaki her iki denklemin sağlanması gerekir;

    * İtme kuvveti = Sürükleme kuvveti

    * Kaldırma kuvveti = Yer çekimi kuvveti

    Thrust: İtme Kuvveti

    Bir uçağın uçabilmesi için gereken itme kuvveti, karşı kuvvet olan havanın sürtünme direncini aşabilmek amacıyla uçağın pervaneleri ya da jet motoru ile sağlanır. İtme kuvvetinin, kaldırma kuvveti ile direkt bir ilişkisi vardır. Buna daha ileride değineceğiz.

    Drag: Direnç – Sürükleme kuvveti

    Bir uçağın üzerinde, tıpkı hareket halindeki bir otomobilden elinizi uzattığınızda elinizde hissettiğiniz direnç gibi, havanın sürtünme kuvvetinin uyguladığı direnç vardır. Havanın sürtünme direnci, hızın karesi ile orantılıdır. Bu nedenle de bir uçağın hızı arttıkça, üzerindeki sürtünme kuvveti katlanarak artar. Uçağın, havanın sürtünme direncine maruz kalan parçalarının neden olduğu sürükleme kuvvetine parasitic drag adı verilir. Bir uçağın üzerine ayrıca kanatlarının sahip olduğu hücum açısından dolayı oluşan sürükleme kuvveti etki eder. Buna da induced drag adı verilir. Hücum açısı arttıkça, uçağın maruz kaldığı induced drag de artar. Hücum açısına yazının ilerleyen bölümlerinde değineceğim.

    Gravity: Yer çekimi kuvveti

    Hava dahil, dünyadaki herşeyin yer çekiminden kaynaklanan bir ağırlığı vardır. Uçurduğumuz model uçakların ağırlıkları sadece birkaç kilogram iken, bir Boeing 747′nin uçuş ağırlığı 435 ton’a kadar çıkabilir.

    Lift: Kaldırma kuvveti

    Uçağı havada tutan ve açıklanması en zor olan kuvvettir. Yazının başında uçakların nasıl olup da uçabildiğinin yanlış öğretildiğini yazmıştık. Doğrudur, aerodinamik son derece karmaşık ve fizikçilerin bile hala üzerinde anlaşamadığı birçok fenomenle dolu bir konudur.

    Burada ilginç bir örnek verelim;

    ABD’de 1940 yılında yapılan Tacoma Narrows köprüsü, rüzgar tüneli modellemeleri ile çok şiddetli rüzgarlara dayanacak bir aerodinamik yapıda ve en güncel teknolojilerle (İstanbul’daki Boğaziçi Köprüsü ile aynı teknikle) inşa edildikten sadece dört ay sonra ve sadece 64 km/saat hızla esen bir rüzgarın yol açtığı ‘aeroelastic flutter’ adı verilen bir fenomenle yerle bir olmuştur. Rüzgar kat ve kat şiddetli olsaydı dahi Tacoma Bridge ayakta kalacaktı ancak, rüzgarın şiddeti o gün tam olarak köprünün yapısal titreşimi ile örtüşecek hızda esiyordu ve köprü rezonansa girerek yıkıldı. Olayda sadece köprüdeki otomobilde bırakılan bir köpek hayatını kaybetti.Video – Şapkaları dahi uçurmayan rüzgar Tacoma Narrows Bridge’i yıkıyor.

    Bernoulli Prensibi

    Daniel Bernoulli Uçaklar Hakkında

    Uçakların nasıl uçtukları ile ilgili birçok kaynakta, örneğin başka havacılık sitelerindeki temel aerodinamik açıklamalarında da rastlamış olabilirsiniz, klasik ve en yaygın öğreti, bir uçağın kanatlarındaki kaldırma kuvvetini, yani uçakların nasıl uçabildiğini, çoğunlukla Bernoulli Prensibi ile açıklar. Okullarda bile, belki de kolay anlaşılır olduğu için, uçuş bu presip ile öğretilmektedir.

    Hava, su ve diğer sıvılar gibi akışkan bir maddedir. Bernoulli’ye göre akışkanlar, bir engeli aşarken engelin kısa bölümü ile uzun bölümünü aynı sürede katederler. Burada akışkan sabitken, engel hareket halinde olabilir, veya tam tersi engel sabitken akışkan hareket ediyor olabilir. Ve yine Bernoulli Prensibi’ne göre, akışkanların hızı arttıkça, basınç düşer.

    İşte burada o her yerde, hatta ansiklopedilerde bile rastlayacağınız kaldırma kuvveti açıklaması ortaya çıkar;

    Bernoulli PrensibiBernoulli Prensibi’ne göre göre yarım su damlası şeklinde olan uçak kanadı hızla havanın içerisinden geçerken, kanadın üstünden uzun yolu kateden hava molekülleri ile, altından, yani kısa yoldan gelen hava molekülleri, kanadın arkasına aynı anda ulaşır. Buna “eşit transit süresi prensibi” denir. Aynı anda ulaştıklarına göre uzun yoldan gelenler, hızlı gelmiştir. Hızlı geldilerse yukarıda basınç düşmüştür. Evreka! Uçağın kanadının altındaki yüksek basınç, uçağı yukarı itmekte, yani uçağın yerden havalanmak için ihtiyacı olan kaldırma kuvvetini yaratmaktadır.

    Mı acaba? Bu açıklama tamamen yanlış olmamakla beraber, doğru da değildir.

    Bernoulli Prensibi’ne göre uçak kanadının başında yan yana olup da, biri yukarıdan, biri aşağıdan giden moleküller, kanadın sonunda yeniden birleşiyordu. Bu tez yanlıştır, evet üstten gelenler hızlı gelmektedir fakat o iki molekülün birbirinden haberleri bile yoktur, yukarıdan gelenler çok daha önce kanadın sonuna varmaktadır.

    Bernoulli KanadıBu prensibe göre basınç farkından dolayı bir miktar kaldırma kuvveti oluştuğu doğrudur, fakat hesaplamalar yapıldığında küçük bir uçağın bile Bernoulli Prensibi ile yerden havalanabilmesi için, sağdaki çizimde göreceğiniz gibi kanadın üstünün, altına göre %50 daha uzun olması gerektiği ortaya çıkar. Siz hiç böyle bir uçak kanadı gördünüz mü? Oysa tipik bir küçük uçağın kanadının üstü, altına oranla sadece %1.5-%2.5 daha uzundur.

    Cessna 172

    Cessna 172

    Daha iyi anlamak için gerçek hayattan bir örnek verelim. Yukarıda geçen küçük uçak terimine uygun olan ve sağdaki fotoğrafta göreceğiniz uçak bir Cessna 172′dir.

    * Brüt ağırlığı: 1043 kg

    * Yavaş uçuş hızı: 104 km/s

    * Stall hızı: 94 km/s

    * Kanat alanı: 16 m2

    Eğer uçaklar Bernoulli Prensibine göre uçuyor olsaydı, Cessna 172′nin sahip olduğu kanatlarla yerden teker kesebilmesi için 643 km/saat hıza ulaşması gerekirdi. Oysa Cessna 172′nin maksimum hızı bile sadece 228 km/saat’tir.

    Dahası, Bernoulli Prensibi bize kaldırma kuvvetini mecburen yarım su damlası şeklinde kanatlarla anlatılır. Ama biz biliyoruz ki, örneğin akrobasi uçaklarının kanadı simetriktir. O uçaklar nasıl uçmaktadır? Kanadı yarım su damlası şeklinde olan bir uçak, nasıl olup da ters (inverted) uçabilmektedir? Uzaydan dönen bir uzay mekiği, atmosfere girdikten sonra neden taş gibi düşmemekte, cüssesine oranla çok küçük olan kanatları ile nasıl olup da ineceği piste varabilmektedir?

    Demek ki Bernoulli Prensibi bize uçakların nasıl uçtuğunu tek başına açıklayamıyor ve yanlışlarla dolu. Bernoulli’ye şimdilik elveda.

    Matematiksel Aerodinamik Açıklama

    Kaldırma kuvveti ile ilgili bir diğer yaklaşım, Matematiksel Aerodinamik Açıklama’dır. Matematiksel Aerodinamik Açıklama, daha çok uçak mühedisleri tarafından kullanılır, çünkü onlar uçakların neden uçtukları ile değil, nasıl daha iyi uçabilecekleri ile ilgilenirler. Bu metod ile, çok karmaşık matematik formülleri ve gelişmiş bilgisayar simülasyonları kullanılarak kaldırma kuvvetine ulaşılır. Bu nedenle de aslında buna açıklama demek çok doğru olmaz, bize uçuşu, kaldırma kuvvetini açıkladığı falan yoktur.

    1910′larda, her geçen gün yeni bir aerodinamik fenomenle karşılaşan uçak mühendislerinin kafası fena halde karışınca, teoriden pratiğe dönmeye karar vermişlerdir. ABD’de kongre’nin onayı ile bugünkü NASA’nın babası olan NACA, aerodinamik deneyler yapmak üzere kurulur. Yüzlerce kanat şekli üzerinde uzun seneler boyunca rüzgar tüneli testleri yapılarak bazı deneysel veriler elde edilir. İşte bu verilerle bulunan matematiksel sonuçlar ile Matematiksel Aerodinamik Açıklama doğar. Detayına inebilmek için matematik dehası olmayı gerektirecek kadar karmaşık bir konu olmakla beraber, aşağıdaki basit denklem sayesinde, artık bir kanadın sağlayacağı kaldırma kuvveti ‘yaklaşık’ olarak hesaplanabilmektedir;

    Kaldırma Kuvveti Hesaplama Denklemi

    L = Kaldırma Kuvveti (Pound -lbs- cinsinden)

    Cl = Kaldırma Kuvveti Katsayısı (Airfoil şekline ve hücum açısına göre değişkendir, deneysel sonuçlarla elde edilir)

    ρ (rho) = Hava Yoğunluğu (NŞA, deniz seviyesinde 0.0023769 slugs/cubic foot’dur)

    V = Hava Hızı (Feet/saniye cinsinden)

    A = Kanat Alanı (Square Feet cinsinden)

    Şimdi geliyoruz “uçaklar nasıl uçar?” sorusunun doğru cevabına. Burada işin içine meşhur fizikçi Isaac Newton giriyor;

    Fiziksel Kaldırma Kuvveti Açıklaması

    Sir Isaac Newton

    Sir Isaac Newton

    Şimdi hep birlikte lise yıllarımıza geri dönüyoruz ve öncelikle Newton’un hareket kanunlarını basitçe hatırlıyoruz;

    1. Sabit hareket halindeki (durağan veya sabit hızlı) bir cisim, üzerine dış bir kuvvet etki etmedikçe, hareket durumunu korur.

    2. Bir cismin üzerindeki net kuvvet (F), cismin kütlesi (m) ile ivmesinin (a) çarpımına eşittir (F=ma).

    3. Her etkinin, eşit ve zıt bir tepkisi vardır.

    Yukarıda havanın mavi ve kırmızı çizgilerle gösterildiği, Bernoulli Prensibi’nin o klasik çizimini hatırlayın. Hava kanadı terkettikten sonra, tıpkı geldiği gibi gidiyor, yani hareket durumunu koruyordu. Bu durumda Newton’un birinci kanununa göre havanın üzerine net bir kuvvet etki etmemiş olmalı değil mi?. Bu doğru olamayacağına göre o meşhur çizim yanlıştır, doğru çizim aşağıdaki gibi olmalıdır;

    Kanat – Hava Etkileşiminin Doğru Gösterimi

    Downwash ve bulutlara etkisi

    Newton’un üçüncü kanununa göre her etkinin eşit ve zıt bir tepkisi vardır. Bunu şöyle açıklarsak daha iyi anlaşılır; Silahlar bu nedenle geri teper. Merminin namludan ileri fırlaması etki, silahın geri tepmesi tepkidir. Newton’a göre bir kanat, havaya öyle bir etki yapmalıdır ki, tepki olarak kaldırma kuvveti ortaya çıksın. Tepki zıt yönlü olacağına göre, yukarı yönlü olan kaldırma kuvvetini yaratacak etkinin aşağı yönlü olması gerekir.

    Yukarıdaki çizime bakın, kanat havayı eğiyor ve hava aşağı yönlü hareket ediyor. Evet, kanatlar çok büyük miktarlarda havayı eğerek aşağıya yönlendirir. Bu da büyük miktarda kaldırma kuvveti yaratır. Newton’un ikinci kanununa (F=ma) göre, Downwash ile elde edilen kaldırma kuvveti, [aşağıya yönlendirilen hava miktarı x yönlendirilen havanın dikey hızı] kadardır.

    Peki, hava neden eğiliyor?

    İşte zurnanın zırt dediği yer burası. Böyle diyorum çünkü ister inanın, ister inanmayın, bilim insanları arasında bu konudaki tartışma hala sürüyor. Biz öne çıkan iki teoriyi açıklayalım;

    1. Coanda Etkisi

    Hava ve su gibi akışkanların viskozitesi vardır ve eğimli cisimlerle temas ettiklerinde, cismin yüzeyini takip etmeye meğillidirler. Bir bardağı çeşmenin altında yan çevirin ve suyu biraz açarak suya dokundurun. Suyun büyük bölümü dümdüz akmak yerine bardağın eğimini takip ederek üstünüzü ıslatacaktır. Bu duruma Coanda Etkisi deniyor.

    Henri Coandă Uçaklar Hakkında

    Bunu bir bardakla değil de, kaşıkla denerseniz kaşığın üzerindeki kuvvetleri de net bir şekilde görme şansınız olur. Kaşığı iki parmağınızla sapından hafifçe tutun, kaşığın dışbükey tarafını suya dokundurduğunuzda, su kaşığın eğimini takip ederek eğilip kaşığın yönüne giderken (etki), kaşık da ters yöne gitmeye çalışacaktır (tepki).

    İşte adını ilk jet motorlu uçağı da yapmış olan Romen aerodinamikçi Henri Marie Coandă’dan alan bu teoriye göre, havanın viskozitesi düşük olmasına rağmen, içerisinden geçen kanadın eğimini takip ederek eğilir. Bu sayede üstü eğimli bir kanat hızla havanın içinden geçerken, kanadın üstünde eğilen havanın basınçı düşer ve düşen basınç ile çok büyük miktarda hava ivmelenerek aşağıya yönlenir. Buraya dikkat! hava hızlandığı için basınç düşmemekte, basınç düştüğü için hava hızlanmaktadır.

    Kanat ve Hava Üzerindeki Kuvvetler

    Ahır Kapısı Kanat Profili

    Fakat burada bir problem var. Ahır kapısı (barn door) adı verilen bir kanat tipi vardır ki bu kanatlar gerçekten bir ahır kapısı gibi dümdüzdür.

    Sağdaki rüzgar tüneli modellemesinde de göreceğiniz gibi bal gibi de kaldırma kuvveti yaratan bu dümdüz kanatlarda Coanda Etkisi’nden bahsetmek mümkün olamayacağına göre, işin içinde başka etkiler daha olmalı değil mi?.

    2. Circulation

    Nikolai Zhukovsky Uçaklar Hakkında

    Kanadın havayı nasıl eğdiğini öğrenmeye çalışırken karşımıza Rus havacılığının babası sayılan Nikolai Zhukovsky ve onun Circulation Teorisi çıkıyor.

    Bu teori Magnus Effect fenomenine dayanır. Bu fenomene göre dönerek uçmakta olan cisimler akışkanların içinden geçerken kendi çevrelerinde bir anafor yaratır ve cismin hareket yönüne dik, fakat dönüş yönüne zıt yönlü bir güç ortaya çıkar.

    Böyle söyleyince karmaşık oldu değil mi? O zaman özellikle erkeklerin iyi anlayacağı bir dille anlatayım;

    Futbolcular serbest vuruşta kale ile aralarına kurulan barajı aşmak için topa kavis verirler ya, işte o olayın fiziksel teorisi Magnus Effect’dir. Futbolcu kalenin sağına nişan alıp, topun sol kenarına vurarak topu havalandırırsa, havada kendi ekseni etrafında soldan sağa dönerek uçan top hareket yönüne dik fakat dönüş yönüne zıt, yani sol yönlü bir kuvvet ile yön değiştirir, barajı aşar, kaleci de gününde değilse gol olur.

    Şimdi şu çizimi tekrar gösterelim;

    Kanat – Hava Etkileşiminin Doğru Gösterimi

    İşte kanadın önünde oluşan upwash, arkasında oluşan downwash ve kanat havanın içinden geçtikten sonra oluşan anaforları gözlemleyen Zhukovsky, Circulation Teorisi’nde havanın içinden hızla geçen herhangi bir cismin de, cismin etrafında dönen bir anafor yaratmaya çalıştığını ortaya koyuyor. Elbette kanat hızla geçip gittiği için hava kanadın etrafında dönmüyor fakat sonuç olarak kanadın arkasındaki hava aşağıya doğru bükülüyor ve anaforlar kanat geçip gittikten sonra oluşuyor.

    Bu teorisini bir de Circulation ile kaldırma kuvvetini hesaplamakta kullanılacak matematik formülü ile birleştiren Nikolai Zhukovsky, bize gerçekten de bir ahır kapısı kanat ile oluşan kaldırma kuvvetini, makul bir düzeltme payı ile doğru olarak hesaplayabiliyor. Bazı fizikçiler ise modern aerodinamik tasarımında sıkça kullanılan bu teorinin fiziksel ispata muhtaç olduğunu söylüyorlar, o ayrı mesele. Circulation teorisinde göze batan temel sorun şu;

    Teori “eğer kaldırma kuvveti varsa, circulation da olmalıdır” diyor. Oysa bazı deneylerde 16 derecelik hücum açısına kadar lineer olarak artan bir kaldırma kuvveti varken, circulation’ın 10 derecelik hücum açısından sonra efektif olarak oluştuğu görülmüş. Yani kaldırma kuvveti var ama circulation yok. Buyrun buradan yakın!

    Bana sorarsanız Coanda Etkisi ve Circulation teorilerinin her ikisi de mantıklı, her ikisi de işin içinde. Düşük bir katkıyla da olsa Bernoulli Prensibi’nin de toplam kaldırma kuvveti içerisinde yeri var. Özetle, kaldırma kuvveti, birçok etkenin bir bileşkesi. Hatta belki henüz bilmediğimiz başka faktörler de kaldırma kuvveti oluşumunda rol oynuyor ve bu nedenle gelecekte yeni lift teorileri duyarsak şaşırmamalıyız.

    Hücum Açısı (Angle of Attack)

    Giden bir otomobilden elinizi dışarı çıkarın. Eliniz yatay pozisyondayken rüzgar elinizde fazla bir etki yaratmayacaktır, elinizi hafifçe kaldırdığınızda ise büyük bir kaldırma kuvveti hissedeceksiniz. Elinize yaptığınız şey, bir hücum açısı vermektir.

    Uçaklarda Hücum Açısının Basit Gösterimi

    Birçok değişik kanat tipi olan uçakların hepsinin ortak yönü, kanatlarının bir hücum açısı olmasıdır. Hücum açısı bir uçağın üzerindeki kaldırma kuvveti konusuna oldukça belirleyicidir.

    Az önce Newton’un ikinci kanununa göre, Downwash ile elde edilen kaldırma kuvveti, [aşağıya yönlendirilen hava miktarı x yönlendirilen havanın dikey hızı] kadardır demiştik. İşte burada hücum açısı devreye girer, çünkü havanın dikey hızı, kanadın hızına ve hücum açısına doğru orantılıdır. Bir kanadın sıfır kaldırma kuvveti sağladığı açı, sıfır derece hücum açısı olarak kabul edilir. Hücum açısı belli bir noktaya kadar arttıkça, elde edilen kaldırma kuvveti de orantılı olarak artar.

    Bir kanadın hücum kenarında havanın yukarıya ve aşağıya yöneldiği ayrım noktasına Ön Durgunluk Noktası (Front Stagnation Point) adı verilir. Kanadın firar kenarındaki arka durgunluk noktası ile ön durgunluk noktası arasındaki düz çizgi ise Durgunluk Çizgisi (Stagnation Line) olarak adlandırılır. İşte kanadın hücum açısı, düz uçuşta bu çizginin hava akımına olan açısıdır.

    Uçaklarda Hücum Açısı – Kaldırma Kuvveti İlişkisi

    Havadaki bir uçağın hızını iki katına çıkarırsanız, yönlendirdiği hava miktarı da iki katına çıkar. Bu nedenle uçağı sabit bir irtifada tutabilmek için hız arttıkça hücum açısını düşürmek gerekir. Uçağı uçuran pilot kanadın hücum açısına müdahale edemeyeceği için, uçağın yükselmesini elevator müdahalesi ile engeller. Çok hızlı uçmak üzere tasarlanmış uçaklarda bu nedenle hücum açısı düşüktür.

    Uçağın irtifası arttıkça, hava yoğunluğu azaldığı için yönlendirilen hava miktarı da azalır. Bu nedenle çok yüksek irtifalarda uçmak üzere tasarlanmış uçaklarda yeterli kaldırma kuvveti sağlayabilmek için hücum açısı büyüktür.

    Kanatların Kepçe Özelliği

    Belki siz de bugüne kadar kanatları hep havayı yarıp geçen objeler olarak düşündünüz. Oysa size şimdi kanatları büyük miktarda havayı yönlendiren birer kepçe gibi anlatacağım. Evet, kanatlar aslında birer kepçe gibi çalışır ve kanadın epeyce üstüne kadar büyük bir alanda havayı yönlendirir. Önce aşağıdaki şekle bakın, sonra üzerinde konuşalım;

    Uçaklarda Kepçe Kanat

    Bir kanadın kepçesinin büyüklüğü, kanat alanı ile orantılıdır. Yönlendirilen havanın miktarı ise kanat alanına, hıza ve havanın yoğunluğuna orantılıdır. Uçağın ağırlığının ve hücum açısının kepçe üzerinde hiçbir etkisi yoktur. Burada yine gerçek hayata ve küçük Cessna 172′mize dönelim. Uçağımız maksimum hızı olan 228 km/saat’le uçarken, bir saniyede yaklaşık ne kadar havayı yönlendiriyor dersiniz? 5 ton! Saniyede 5 ton!

    Şaşırmayın, bu hızda uçan bir Cessna 172′nin kepçe yüksekliği 5.5 metredir.

    Kaldırma Kuvveti “Güç” (Power) Gerektirir

    Fizikte güç, birim zamanda elde edilen/harcanan/iletilen enerji miktarı veya birim zamanda yapılan iştir. Bir kanat hızla havanın içerisinden geçtiğinde havayı aşağıya yönlendirerek, durağan halde olan havayı harekete geçirdiğine göre havaya enerji aktarıyor olmalıdır. Demek ki kaldırma kuvveti elde etmek için “güç” gereklidir. Bir uçak gücünü motorundan, bir planör ise gücünü yer çekimi ve atmosferdeki termal kolonlardan alır. Buradan da itme kuvvetinin (thrust), kaldırma kuvveti ile olan ilişkisini anlayabiliriz.

    Bir uçağın kaldırma kuvveti yaratabilmek için havaya verdiği enerji miktarına Sevk Gücü (Induced Power) adı verilir. Uçağın gövdesi, iniş takımları, antenler gibi havanın sürtünme kuvvetine maruz kalan parçaların yol açtığı güç kaybını karşılamak için harcanan güce ise Asalak Güç (Parasitic Power) denir. Basitçe, bir uçağın sabit hızla uçarken ihtiyacı olan toplam güç, [sevk gücü + asalak güç] kadardır. Büyük uçaklar, asalak gücü azaltmak amacıyla iniş takımlarını kalkıştan sonra uçağın içine alırlar.

    Uçağın uçuş irtifası arttıkça, hava yoğunluğu azaldığı için ihtiyacı olan sevk gücü artar. Fakat irtifa arttıkça, yine hava yoğunluğunun azalmasından dolayı asalak güç düşer. Şimdi burada ilginç bir not daha düşelim;

    Yazının başlarında sürükleme kuvvetini açıklarken “havanın sürtünme direnci, hızın karesi ile orantılıdır” demiştim. Bu, şu anlama geliyor; Bir uçağın, bir hava molekülüne çarptığında aktardığı enerji miktarı, uçağın hızının karesi kadar artar. Fakat bu sadece bir molekül için geçerli. Birim zamanda bir uçağın çarptığı hava moleküllerinin sayısı da, uçağın hızı ile doğru orantılıdır. Bu nedenle bir uçağın asalak güç ihtiyacı, hızın küpü ile orantılıdır. Ve yine bu nedenle asalak güç, uçmakta olan bir uçağın ihtiyacı olan gücü hesaplarken baskın hale gelir. İrtifa arttıkça asalak güç düşer demiştik. Asalak güç baskın olduğu için, daha yüksek irtifada sevk gücü arttığı halde toplam güç ihtiyacı düşer. Bu, yolcu uçaklarının yüksek irtifada uçma nedenlerinden biridir, toplam güç ihtiyacı düştüğü için uçaklar yüksek irtifada daha az yakıt harcar.

    Uçaklar Hakkında Newton’un Yanlış Yorumları

    Kaldırma kuvvetini sadece Bernoulli ile açıklayamayacaklarını farkedip, Newton’u da işin içine katanların bir bölümü de ne yazık ki Newton’u yanlış yorumlayabiliyor. Buna en iyi örnek Newton’un üçüncü kanunu olan etki-tepki meselesinden ve kanadın hücum açısından yola çıkarak, ‘havanın kanadın altına çarptığı, bunun da kaldırma kuvveti yarattığı’ iddiasıdır.

    Eğer hava molekülleri bir silahtan çıkan kurşunlar gibi hareket etselerdi, bu yorumda bir doğruluk payı olabilirdi. Halbuki havanın bir akışkan olduğunu ve bu şekilde hareket etmediğini yukarıda detaylarıyla açıkladık. Aşağıda 8 derecelik hücum açısı olan bir Kármán–Trefftz kanat profilinin rüzgar tüneli testi zaman ölçekli animasyonunu göreceksiniz. Siz burada kanada çarpıp seken birşey görüyor musunuz?

    Uçaklarda Lift Animasyonu

    Kanadın Altı

    Kanatlarının altı dolu bir F16Neden uçakların kanadının altının motor, bomba, yakıt tankı, füze gibi birsürü şeyle dolu olabildiğini hiç düşündünüz mü?

    Çünkü kanadın alt bölümünün kaldırma kuvveti yaratmakta fazla bir etkisi yoktur. Uçağın içine yerleştirilemeyecek herşey bu nedenle kanadın altına gönül rahatlığı ile yerleştirilir. Parasitic drag elbette artacaktır, o başka mesele.