Aerodinamik Kuvvet ve Bileşenleri: Uçak Aerodinamiği

Aerodinamik Terimler ve Değerler

Aerodinamik, havanın hareketinin ve diğer akışkan gazların herhangi bir yüzeye yaptığı basınç ve bu basıncın etkileriyle ilgilenen bilim dalıdır.

Havacılıkta ise aerodinamik, hava aracının sürdürülebilir ve dengeli uçuş yapabilmesini sağlamak için hava aracına etki eden kuvvetleri inceler.

Aerodinamiğin Fiziksel Birimleri

Aerodinamiğin temel birimleri; uzunluk, kütle, zaman, sıcaklık, mol sayısı, elektrik ve ışıktır.

Aerodinamiğin basit değerleri ise hız, hareket, hızlanma, yer çekimi ivmesi, kuvvet, ağırlık, iş, güç, yoğunluk ve basınçtır.

Newton’un Hareket Kanunları

Eylemsizlik kanunu, kuvvet kanunu ve etki -tepki kanunu olmak üzere üçe ayrılır.

Havanın Özellikleri

Gazlar, zayıf bağlarla bağlıdır ve herhangi bir hacmi ve şekli yoktur. Sıcaklık ve yoğunluk gibi değişkenler sebebiyle değişken bir yoğunluğa sahiptirler.

İdeal Gaz

İdeal gaz, atomlar ve moleküller arası çarpışmanın esnek olduğu ve moleküller arası etkileşimin olmadığının kabul edildiği gaz şeklinde tanımlanır.

İdeal gazı etkileyen faktörler

İdeal gazı etkileyen faktörler; basınç, sıcaklık, yoğunluk, viskozite ve ses hızıdır.

Atmosfer

Aerodinamik hesaplamalar yapılırken sabit bir atmosfer ortamının gerekli olduğundan daha önce bahsetmiştik.

Troposfer, atmosferimizin en alçak tabakasıdır ve yüksekliği kutuplarda 6 –8 km arası değişirken ekvatorda 16 –18 km arasıdır. Bütün meteorolojik hadiseler bu katmanda gerçekleşir.

Stratosfer, troposferin üstündeki katmandır. Herhangi bir meteorolojik hadise gerçekleşmez ve yaklaşık yüksekliği 45 –50 arası değişebilir.

Standart atmosfer

Basınç: 1013,25 hPa

Sıcaklık: 15 °C = 288,15 K

Yoğunluk: 1,225 kg/m3

Spesifik sıcaklık oranı: 1,4 (γ)

Havanın gaz sabiti: 287,05 J/kg K

Kanat Profili Terminolojisi

Hücum Kenarı

Kanat profilinin hava akımını karşılayan dairesel kenarıdır.

Hücum Açısı

Hava akımı ile kanadın veter hattının arasındaki açıdır.

Firar Kenarı

Hava akımının kanat profilini terk ettiği kenardır.

Veter (Kord) Hattı

Kanat profilinin hücum kenarı ile firar kenarını birleştiren doğrudur.

Maksimum Kalınlık

Profilin sırtı ve karnı arasında, vetere dik olarak ölçülen maksimum mesafedir.

Kanat Tespit / Geliş (İnsidans) Açısı

İnsidans açısı, gövdenin dikey ekseni ile kanadın veter hattının arasındaki açıdır. Uçağın geometrisi ile alakalı olup genellikle 6 °’dir.

Uçuşta Etki Eden Kuvvetler

Kaldırma ve ya taşıma kuvveti (Lift)

Ağırlık (Weight)

Çekme ve ya İtme (Thrust)

Sürükleme (Drag)

Uçağın denge durumu: KALDIRMA = AĞIRLIK ve ÇEKME = SÜRÜKLEME

Uçak Eksen Hareketleri

Uçaklar;

Boylamsal / Uzunlamasına eksen

Yatay / Enlemesine eksen

Dikey eksen olmak üzere üç eksen üzerinde hareket ederler.

Bir Cismin Etrafındaki Hava Akışı ve Etkileri

Sınır Tabakası

Kanat profilinde, yüzeye yakın olan yerlerde, havanın viskozitesi sebebiyle hava parçacıkları yüzeye yapışır. Böylece bu noktada havanın hızı sıfır olur.

Tutunma Kaybı (Stall)

Perdövites olarak da tabir edilen tutunma kaybı, hava aracının kaldırma kuvvetinin, uçuş için yeterli olmaması ve hava aracının bu sebeple hava içinde tutunamaması ve irtifa kaybetmesidir.