Türbülans Nedir? Türbülanstan Korkmalı mıyız?

Birçok kişiyi korkutan, hatta hava taşıtlarıyla seyahat etmekten alıkoyan ve hayatımızda bu kadar büyük bir yeri olmasına rağmen kapsamlı bir şekilde anlayamadığımız bir olay türbülans... Peki türbülans nedir ve ondan korkmalı mıyız? Özetle, cevaplayacak olursak: "O iş karışık." ve "Hayır". Şimdi biraz daha detaylı bahsedelim.

Türbülans Nedir?

Önce etimolojik kökeni ile başlayalım. Latince turbulentus kelimesi “karışık, düzensiz, isyankâr” gibi anlamlara geliyor. Bu kelime daha sonra mevzubahis akış rejimini tanımlamak için kullanılmıştır. Bu işin karışık olduğunu biraz önce söylemiştik.

Akışkan, kayma gerilimi altında sürekli şekil değiştiren (akan) maddelere verilen bir isimdir. Bunlar sıvı, gaz, plazma ve bazı plastik katılar olabilir. Dolayısıyla türbülans da bunların herhangi birinde görülebilir. Akış hızı, akışkanın yoğunluğu ve viskozitesi (bir akışkanın sekil değiştirmeye karşı uyguladığı dirençtir; örneğin balın viskozitesi sudan daha yüksektir) ve akışın üstünden geçtiği cismin geometrisi gibi parametrelere göre akışın rejimi değişebilir.

Akış rejimleri, laminar ve türbülanslı olarak ikiye ayrılır. Laminar akışta, akışkan içindeki parçacıklar düzenli bir yol izlerler. Katmanlar birbirine paralel hareket ederler ve birbirleriyle neredeyse hiç karışmazlar. Bu durumda, her bir parçacığın hız vektörünün paralel olduğunu söyleyebiliriz. Bu akışa bir örnek aklınıza geliyor mu? Hemen bir tane verelim, memleketimizin incisi alışveriş merkezlerinde sıkça görebileceğiniz su havuzlarındaki hoplayan zıplayan fıskiyeler! Hatırladınız değil mi?

makezine

Bir akış ne kadar düzenli olursa olsun, zaman içinde akışkan içindeki ve temas edilen yüzeydeki pürüzlerden ötürü, akışta bir düzensizlik oluşmaya başlar. Bir geçiş sürecinden sonra akış tamamen türbülanslı akışa dönüşür. Türbülanslı akışta belli bir hareket düzeni yoktur, dolayısıyla ortalık karışır!

Türbülanslı akışa geçiş sadece akışın hızlanması veya temas edilen geometrideki düzensizlikler gibi çok basit sebeplerden oluşabileceği için, aslında gördüğümüz akışların hemen hemen hepsi türbülanslı akıştır. Nefes alışverişimizden, atmosferimizdeki ve hatta diğer gezegenlerin atmosferlerindeki rüzgârlara kadar bütün akışlar çok yüksek ihtimalle türbülanslı akış rejimindedir; çünkü o duruma evrilmeye meyillidirler!

NASA-JPL

Havacılıkta Türbülans

Atmosferimizde, jet akımları, yüksek sıcaklık/basınç değişimleri gibi nedenlerden dolayı, özellikle de yüksek irtifalarda kuvvetli rüzgârlar var. Her ne kadar bu rüzgârların hızı modern yolcu uçaklarının seyir hızlarına kıyasla düşük olsa da, seyahatimizi etkileyecek kadar hızlılar.

Eğer kanadın üzerindeki hava akışı laminar ise, ve bütün kuvvetler dengedeyse, uçak sabit hızla ve sabit doğrultuda seyretmeye devam edecektir. Çünkü akış, gövdenin ve kanatların üstünden düzenli ve zamanla pek değişmeyecek bir şekilde devam edecektir ve uçaktan ayrılacaktır. Şimdi, türbülanstan bahsederken burada şu ayrımı yapmamız gerekiyor: uçağa gelen hava ve uçağın üzerinden geçen hava.

Uçağınız seyir halindeyken çok hızlı bir şekilde ilerlemektedir. Rüzgârsız, sakin bir havada bile, bu uçuş koşullarında (özellikle hava yoğunluğu ve viskozitesi) ve kanatların şeklinden dolayı laminar akış, kanat üzerinde çok kısa bir sürede türbülanslı akışa evrilir ve kanattan bu şekilde ayrılır. Peki bu yolculara ve pilotlara ne hissettir? Neredeyse hiçbir şey. Pencereden dışarıya baktığınız zaman, kanadın üstünden geçen havanın düzensizliğinin (türbülans) etkisiyle yarattığı taşıma kuvveti ufak ufak değişirken, bir dengeye gelmek için hafif hafif sallanan kanadı görürsünüz. Uçak neredeyse sallanmaz bile. Bu durumda türbülans olduğunun neredeyse kimse farkında bile değildir.

Peki ya atmosferde gerçekten durum böyle mi? Tabii ki de hayır! Atmosferde jet rüzgârları var, termaller var, dağlar ve hatta yüksek binalar yüzünden akış yönü değişen rüzgarlar var… Bu akışlar da türbülanslı olabilir. Bu durumda ne olur peki? Uçak ilerledikçe karşılaştığı rüzgârın hızı ve yönü (aşağı/yukarı/sağ/sol) değişken olabilir. Bu da uçağın kanatları üzerinden geçen akışın hızını ve kanada geldiği açıyı (hücum açısı) bozacaktır. Eğer bu türbülans çok şiddetliyse uçak, bir anda sağa sola doğru yuvarlanma hareketi yapabilir, irtifa kazanabilir veya kaybedebilir. Bunlar hiçbir zaman, uçağa bir zarar verecek kadar şiddetli olmaz çünkü uçaklar çok ciddi türbülanslarda bile hasar almayacak şekilde tasarlanmıştır. Aslında bunun nedeni de uçağın, içinde bulunduğu havayla yeni bir denge kurmak istemesidir. Sadece havanın koşulları durmadan değiştiği için uçak bir denge pozisyonundan diğerine geçmeye çalışır.

Çok şiddetli bir türbülans, uçağa zarar vermese bile yolculara rahatsızlık verebilir ve hatta yaralanmalarına sebep olabilir. Ellerinde olan meteorolojik veriler ve Hava Trafik Kontrol ekiplerinin pilotlarla koordinasyonu sayesinde pilotlar, uçakların rotalarını ciddi türbülansları önleyecek şekilde değiştirebilirler. Bu sayede risklerin önüne geçilir. Ama eğer herhangi bir nedenden dolayı türbülanstan kaçış mümkün değilse yapacak bir şey yoktur. Türbülans, ayakta olan yolcuların ve veya kabin ekibinin dengesini kaybetmesine ya da iyi bir şekilde depolanmamış bir parça bagajın kabinde fırlamasına neden olabilir. Bir seyahatinizde pilottan duymuş olabileceğiniz “bulunduğumuz yükseklikteki hava koşullarından dolayı kemerinizi bağlamanız gerekmektedir” anonsu da tam da bu yüzden.

Banyan Air Service

Modern havacılıkta türbülanstan dolayı düşen bir uçak kayıtlara geçmemiştir. Dolayısıyla, en başta sorduğumuz sorunun cevabına gelelim: Hayır, türbülanstan korkmamıza gerek yok. Yerimize oturalım, kemerimizi bağlayalım ve eşyalarımızın güvenli bir şekilde depolanmış olduğundan emin olalım yeter.