Uçakların Camları, Neden Evlerimizdeki Gibi Kare Değil de Yuvarlaktır?

Uçuş sırasında hepimiz camdan dışarı bakarız; ancak hiçbirimiz uçak camlarının neden evlerimizdeki gibi köşeli olmadığını düşünmeyiz. Sahiden, uçakların camları neden yuvarlaktır?

Yıllar boyunca havacılık, uçak ve uzay mühendisliği, uçak teknolojilerinde çok büyük sıçrayışlar yaptı. Bu atılımlara verilebilecek en bariz örnek, uçaklarda daha fazla yolcu taşınması ve uçakların daha hızlı bir şekilde daha uzak mesafeleri kat edebilmesidir. Yıllar süren bu gelişim sürecinde, elbette uçakların yapılarında da değişiklikler oldu ve bu değişimin bir parçası da camlardı.

Özellikle 20. yüzyılın ortalarında ticari uçuşların artmasıyla birlikte havayolu şirketleri uçaklarını daha yükseklerden uçurmaya başladı. Çünkü yükseklere çıkıldıkça, hava yoğunluğu azalarak, uçakların daha az direnç altında kalmasını sağlıyordu. Bu da uçuşun maliyetinin azalması demekti.

Ancak yüksek irtifalar, avantajların yanında çeşitli problemleri de beraberinde getirdi. Örneğin 30.000 feet (yaklaşık 10.000 metre) ve üzerindeki yükseklikler, insan yaşamı için uygun koşullara sahip değildir ve tahmin edebileceğiniz gibi bu, içinde yüzlerce insan taşıyan bir metal kutu için büyük bir problemdir. Bunu ortadan kaldırabilmek adına, kabinler iç basıncın desteklenmesi için silindirik bir hale getirildi; ancak camların şekli ilk etapta değiştirilmedi. Bu, facia demekti.

De Havilland şirketine ait ve 1950'lerde çok popüler olan The de Havilland Comet uçağı, devrin diğer uçaklarına kıyasla basınçlı kabini, daha yüksek irtifada ve daha hızlı uçuyor oluşuyla biliniyordu. Fakat uçağın camları, evlerden alışageldiğimiz şekilde kare şeklinde tasarlanmıştı. 1953 yılında üç uçak havada parçalandı. Toplamda 43 kişi yaşamını yitirdi. Peki uçakların parçalanmasının sebebi neydi? Anlaşıldı ki, hatanın sorumlusu camların tasarımıydı. Anlayacağınız, havacılık tarihi (ve havacılığın kuralları) bir kez daha felaketlerle yazılıyordu.

Köşeli olan her yapının, yapısal olarak bu köşelerde zayıf noktaları bulunur. Bunun sebebi, sivri köşelerde stresin (yani birim alana düşen kuvvetin) katlanarak artmasıdır. Bunu şöyle düşünün: Eğer hareket eden bir akışkanın önünde hiçbir engel olmasaydı, dümdüz yoluna devam edebilirdi. Ancak eğer ki önüne köşeli bir kare şeklinde engel koyacak olursanız, bu akışkanın cismin etrafından dolaşmak için yön değiştirmesi gerekirdi. Yön değiştirme, o noktada basıncın artması anlamına gelmektedir. Buna, stres konsantrasyonu denir.

Her malzemenin belli bir direnci olduğu için, bu sivri köşelerdeki malzemelerin parçalanması çok daha olasıdır. Cismin şekline bağlı olarak, bu yön değiştirme miktarı da değişmektedir. Akışkanın hareket profiliyle daha uyumlu olan, genellikle daha yassı olan şekiller, bu yön değiştirmenin etkisinin daha az olmasına neden olur. Köşeli cisimlerde ise yön değiştirme çok daha keskin olduğundan, daha yüksek basınç birikimleri deneyimlenir. Bildiğiniz gibi, karenin dört köşesi vardır ve bu da, eski uçakların pencerelerinde 4 farklı zayıf nokta olduğunu gösterir. Bu da hava basıncı gibi çeşitli baskı etkenleri neticesinde uçakların parçalanmasına neden olur.

Camların kavislendirilmesiyle, camları köşelerden kıracak baskı faktörü dağıtıldı ve camın kırılma ihtimali düşürüldü. Dairesel şekiller, aynı zamanda daha güçlü ve deformasyona karşı daha dayanıklıdır. Bu nedenle dirençli olması gereken birçok mimari tasarımda, sivri köşelerden kaçınıldığını görürsünüz.

İşte bu basit tasarımsal değişim, uçakların içinde ve dışında oluşan devasa basınç farklarına çok daha dirençli bir hale gelmelerini sağladı. Bu sayede, şimdilerde kullandığımız dairesel camlar, seyir irtifasının basıncına karşı dayanabiliyor.