Uçakların Yön Değiştirmekte Kullandığı Kontrol Yüzeyleri Nelerdir ve Ne İşe Yararlar?
Kontrol yüzeyleri, uçağın kendi eksenleri etrafında dönme hareketi yapmasını sağlayan hareketli parçalardır. Uçağa etki eden kaldırma ve sürüklenme kuvvetlerinin büyüklüklerini değiştirmek amacıyla uçağın kanatlarına, yatay ve dikey sabitleyicilerine eklenirler. Bu parçaların oluşturduğu etkiler sonucunda pilotlar veya otomatik pilot sistemleri, uçağın hız vektörünün yönünü ve büyüklüğünü oldukça kararlı bir şekilde kontrol edebilir.
Uçaklara Etki Eden 4 Temel Kuvvet
Havada yol alan bir uçağa temelde 4 kuvvet etki eder:
- İtme (İng: "Thrust"): İtme, uçağın motorları tarafından oluşturulan ve uçağın hız kazanmasını sağlayan temel kuvvettir. Bu kuvvetin büyüklüğü, pilotlar veya otopilot tarafından doğrudan değiştirilebilir.
- Sürüklenme (İng: "Drag"): Sürüklenme veya hava direnci, uçak havada hareket ederken hız vektörünün tersi yönünde sürtünme nedeniyle oluşan ve büyüklüğü uçağın şekline, hızına ve havanın özelliklerine bağlı olan bir kuvvettir. İtme kuvveti durduğunda, yani motorlar kuvvet üretmeyi bıraktığında sürüklenme uçağın hız kaybetmesine neden olur. Pilotlar veya otomatik pilot sistemleri, kontrol yüzeylerini kullanarak bu kuvvetin büyüklüğünü belirli sınırlar dahilinde kontrol edebilirler.
- Ağırlık (İng: "Weight"): Ağırlık, yerçekimi nedeniyle uçağı Dünya'nın merkezine doğru çeken temel kuvvettir. Ağırlığın büyüklüğü uçağı oluşturan parçaların, yolcuların ve içindeki yakıtın kütlelerinin toplamının yerçekimi ivmesi ile çarpımına eşittir. Uçuş esnasında doğrudan kontrol edilemez, ancak yakıt miktarı ve dolayısıyla uçağın kütlesi azaldığı için uçuş boyunca sürekli olarak azalır.
- Kaldırma (İng: "Lift"): Kaldırma kuvveti, uçağı havada tutan temel kuvvettir. Kanatlar ve bazı uçak tasarımlarında gövde tarafından, uçağın yüksek hızda ilerlemesinden kaynaklanan hava akışı sonucunda üretilir. Bu kuvvetin büyüklüğü uçağın hızına, kanatların yüzey alanına, içinde hareket ettiği havanın yoğunluğuna, hücum açısına ve kanatların sahip olduğu geometriye bağlıdır. Kanatların neden kaldırma kuvvetti ürettiği sorusu, cevaplaması zor bir sorudur. Birbirini zincirleme olarak takip eden pek çok olgunun kollektivitesi sonucu oluşur.
Bir kanadın ürettiği kaldırma kuvvetinin büyüklüğü şu formül ile hesaplanır:
Fkaldırma=CL⋅ρ⋅V22⋅A\Large F_{\text{kaldırma}} = C_L\cdot \rho \cdot \frac {V^2} 2 \cdot{} A
Burada; CLC_L kaldırma katsayısı, ρ\rho havanın yoğunluğu, VV uçağın hızı(göreli olarak havanın hızı) ve AA ise kanadın yüzey alanıdır.
Formülde yer alan CLC_L bir sabittir ve her farklı kanat tasarımı için deneysel metotlar ile hesaplanır. Kaldırma kuvvetinin oluşmasını sağlayan karmaşık etkilerin hepsini tek bir sayı ile ifade edebilmemizi ve basit bir denklem ile oluşan kuvveti hesaplayabilmemizi sağlar.
Uçağın yükselmesi, alçalması, hızlanması ve yavaşlaması, bu 4 kuvvetin birbirlerine göre değişimi sonucu meydana gelir. Mesela kaldırma kuvveti, ağırlıktan daha fazla ise uçak yükselir. Veya itme kuvveti, sürüklenme kuvvetinden daha fazla ise uçak hızlanır. Aynı durum yavaşlama ve alçalma için de geçerlidir.
Kontrol Yüzeyleri ve İşlevleri
Kontrol yüzeyleri, birincil ve ikincil kontrol yüzeyleri olarak ikiye ayrılır. Birincil kontrol yüzeyleri genellikle uçakların kendi eksenleri etrafında yaptığı hareketlerden sorumluyken ikincil kontrol yüzeyleri uçağın kaldırma ve sürüklenme kuvvetlerinin istenildiğinde değiştirilebilmesinden sorumludur. Seyir uçuşu dışındaki durumlarda genellikle birden fazlası aynı anda kullanılır. Örneğin, iniş yapan bir uçağın hem alçalması hem de yavaşlaması gerekir. Bu nedenle ilgili kontrol yüzeyleri birlikte kullanılır.
Birincil Kontrol Yüzeyleri
Birincil kontrol yüzeyleri, uçağın ağırlık merkezinden geçen üç eksen etrafındaki (x, y ve z eksenleri) dönme hareketlerinden, yani yunuslama (İng: "Pitch"), sapma (İng: "Yaw") ve yatış (İng: "Roll") hareketlerinden sorumludur.
Havada, yere paralel olarak sabit irtifada ve sabit hızda hareket eden bir uçağa etki eden net kuvvet sıfırdır. Bunun anlamı uçağa etki eden her kuvvete karşı, zıt yönde ve aynı büyüklükte başka bir kuvvetin bulunmasıdır. Bu durum aynı zamanda tüm cisimler için eylemsizliği sağlamanın şartıdır. Örneğin, uçağın irtifası değişmediği için, yerçekimi kuvvetine zıt yönde ve eşit büyüklükte başka bir kuvvetin bulunduğunu söyleyebiliriz ki bu kuvvet kaldırma kuvvetidir. Aynı durum, sabit hız söz konusu olduğunda sürüklenme ve itme kuvvetleri için de geçerlidir. Uçağın kendi eksenleri etrafında yaptığı dönme hareketleri ise, birincil kontrol yüzeylerinin oluşturduğu simetrik veya asimetrik kuvvet farklılıkları dolayısıyla oluşan tork etkisi sonucunda gerçekleşir.
3 temel birincil kontrol yüzeyi vardır:
Evrim Ağacı'nın çalışmalarına Kreosus, Patreon veya YouTube üzerinden maddi destekte bulunarak hem Türkiye'de bilim anlatıcılığının gelişmesine katkı sağlayabilirsiniz, hem de site ve uygulamamızı reklamsız olarak deneyimleyebilirsiniz. Reklamsız deneyim, sitemizin/uygulamamızın çeşitli kısımlarda gösterilen Google reklamlarını ve destek çağrılarını görmediğiniz, %100 reklamsız ve çok daha temiz bir site deneyimi sunmaktadır.
KreosusKreosus'ta her 10₺'lik destek, 1 aylık reklamsız deneyime karşılık geliyor. Bu sayede, tek seferlik destekçilerimiz de, aylık destekçilerimiz de toplam destekleriyle doğru orantılı bir süre boyunca reklamsız deneyim elde edebiliyorlar.
Kreosus destekçilerimizin reklamsız deneyimi, destek olmaya başladıkları anda devreye girmektedir ve ek bir işleme gerek yoktur.
PatreonPatreon destekçilerimiz, destek miktarından bağımsız olarak, Evrim Ağacı'na destek oldukları süre boyunca reklamsız deneyime erişmeyi sürdürebiliyorlar.
Patreon destekçilerimizin Patreon ile ilişkili e-posta hesapları, Evrim Ağacı'ndaki üyelik e-postaları ile birebir aynı olmalıdır. Patreon destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi 24 saat alabilmektedir.
YouTubeYouTube destekçilerimizin hepsi otomatik olarak reklamsız deneyime şimdilik erişemiyorlar ve şu anda, YouTube üzerinden her destek seviyesine reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. YouTube Destek Sistemi üzerinde sunulan farklı seviyelerin açıklamalarını okuyarak, hangi ayrıcalıklara erişebileceğinizi öğrenebilirsiniz.
Eğer seçtiğiniz seviye reklamsız deneyim ayrıcalığı sunuyorsa, destek olduktan sonra YouTube tarafından gösterilecek olan bağlantıdaki formu doldurarak reklamsız deneyime erişebilirsiniz. YouTube destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi, formu doldurduktan sonra 24-72 saat alabilmektedir.
Diğer PlatformlarBu 3 platform haricinde destek olan destekçilerimize ne yazık ki reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. Destekleriniz sayesinde sistemlerimizi geliştirmeyi sürdürüyoruz ve umuyoruz bu ayrıcalıkları zamanla genişletebileceğiz.
Giriş yapmayı unutmayın!Reklamsız deneyim için, maddi desteğiniz ile ilişkilendirilmiş olan Evrim Ağacı hesabınıza üye girişi yapmanız gerekmektedir. Giriş yapmadığınız takdirde reklamları görmeye devam edeceksinizdir.
- Kanatçık(ing: "Aileron"): Kanatçıklar, her iki kanatta bulunan, birbirlerine göre zıt yönlerde hareket eden, uçağın yatış hareketini yapmasını sağlayan ve uçağın gittiği yönü değiştirmesi için kullanılan ana kontrol yüzeyidir. Kanatçık temelinde iki kanattaki kuvvet dengesini, eşit büyüklükte ve zıt yönlere doğru simetrik olarak bozar. Örnek olarak, pilot uçağı sola doğru yatırmak istediği zaman uçağın ilerleme yönüne göre sağ kanattaki kanatçık aşağı iner, sol kanattaki kanatçık ise yukarı kalkar ve sağ ve sol kanatta zıt yönlü kuvvet farkı meydana gelir. Bunun sonucunda uçak, saat yönünün tersine doğru yatış hareketi yapar. Aynı durumun tersi, saat yönüne doğru olan yatış hareketi için de geçerlidir. Yatış esnasında uçağın hız vektörü yatış hareketinin yapıldığı tarafa doğru yön değiştirmeye başlar.
- İstikamet Dümeni (İng: "Rudder"): İstikamet dümeni, uçakların dikey sabitleyicisinde bulunan ve sapma hareketinin yapılmasını sağlayan kontrol yüzeyidir. Tahmin edebileceğinizin aksine uçağa yön vermek için ana kontrol yüzeyi olarak kullanılmaz. Yüksek hızlarda kullanılması durumunda, sapma hareketi ile beraber kontrolsüz bir yatış hareketine de sebep olur. Bu sebepten genellikle kalkış ve iniş esnasında, düşük hızlarda ve yatış hareketi ile yapılan yön değiştirme esnasında, ters sapma denilen ve uçağın burnunun istenmeyen bir tarafa çevrilmesine sebep olan bir etkiyi absorbe etme amacı ile kullanılır.
- İrtifa Dümeni (İng: "Elevator"): İrtifa dümeni, uçağın yatay sabitleyicisinde bulunan, yunuslama hareketini yapmasını ve bu yolla uçağın irtifa kazanıp kaybetmesini sağlayan ana kontrol yüzeyidir. Örnek olarak, pilot uçağın burnunu yukarı doğru kaldırmak istediği zaman irtifa dümeni yukarı kalkar ve uçağın arka tarafında aşağıya doğru bir kuvvet oluşturur. Bu kuvvetin sonucunda uçak, yunuslama ekseninde saat yönünde dönmeye başlar.
Bu kontrol yüzeylerinin her biri, kokpit içerisinde bulunan kumandalar veya otomatik pilot sistemleri ile kontrol edilir. Gelişmiş uçak modellerinde pilot ve otomatik pilot sistemi beraber çalışabilir. Otomatik pilot, pilotun verdiği komutları destekleyici başka komutlar verir.
İkincil Kontrol Yüzeyleri
İkincil kontrol yüzeyleri, uçakların kanatlarında ve gövdelerinde bulunan kontrol yüzeyleridir. Uçağın sürüklenme ve kaldırma kuvvetlerini belirli sınırlar dahilinde kontrol etmekten sorumludurlar. Bazı uçak modellerinde, gerektiğinde birincil kontrol yüzeyleri ile aynı işlevi görecek şekilde tasarlanmışlardır. Üç temel ikincil kontrol yüzeyi vardır:
- Flapler ve Slatler: Flapler ve slatler, kanatlarda bulunan ve benzer işlevlere sahip olan iki ayrı parçadır. Flapler kanadın firar kenarında (kanadın hareket yönünün tersine bakan tarafında), slatler ise kanadın hücum kenarında (kanadın hareket yönüne bakan tarafında) bulunur. Bu hareketli parçalar, uçakların iniş ve kalkışları sırasında açılarak kanat geometrisini değiştirir ve yüzey alanını artırır. Bu sayede, uçak normalde olduğundan çok daha düşük hızlarda yeterli kaldırma kuvveti elde edebilir. Flaplerin ve slatlerin kanat üzerindeki konumları, kanatların zarar görmemesi adına önemlidir. Genellikle kaldırma kuvvetinin oluşturduğu moment etkisini minimize etmek amacıyla kanat üzerinde olabildiğince gövdeye yakın bir konuma yerleştirilir.
- Spoiler ve Hava Freni: Spoilerlar ve hava frenleri, benzer işlevlere sahip iki farklı kontrol yüzeyidir. Uçağın kütlesine, işlevine ve büyüklüğüne bağlı olarak bazı uçaklarda ikisi de bulunurken, bazı uçaklarda biri veya ikisi de bulunmayabilir. Spoilerlar kanatlarda bulunur. Amacı, kanat geometrisini bozarak kaldırma kuvvetini azaltmak ve sürüklenmeyi arttırarak uçağın hız kaybetmesini sağlamaktır. İniş esnasında uçağın hız kazanmadan alçalmasını sağlar ve indikten sonra da uçağın pist üzerinde durmasına yardımcı olur. Hava frenleri ise genellikle uçakların gövdesinde bulunur. Spoilerların aksine hava frenleri, kaldırma kuvvetinde herhangi bir değişikliğe sebep olmazlar. Sadece sürüklenmeyi arttırarak uçağın yavaşlamasında rol oynarlar. Hava frenleri, genellikle askeri jetler gibi yüksek hızlara çıkabilen uçaklarda bulunur. Spoilerlar, kanatlardaki kaldırma kuvvetini değiştirebildikleri için bazı uçaklarda, tek taraflı çalışarak kanatçık görevi de görebilir.
İstisnalar ve Farklı Uygulamalar
Genellikle askeri uçaklarda olmak üzere bazı uçak modellerinde çeşitli istisnalara ve alışılagelmedik kontrol yüzeyi uygulamalarına rastlanabilir.
Uçan kanat tasarımı, genellikle askeri uçaklarda radar görünürlüğünü düşürmek için kullanılan sıra dışı bir uçak tasarımı çeşididir. Bu tasarıma sahip uçaklarda dikey sabitleyici bulunmaz ve dolayısıyla sapma hareketinin yapılabilmesi için bilgisayar yazılımları ile desteklenmiş diferansiyel itki (dönülmek istenen taraftaki motorun kuvvetini azaltma) veya kanadın iki tarafına da açılabilen kanatçık sistemleri kullanır.
İtki yönlendirme, genellikle çift motorlu askeri uçaklarda kullanılan ve uçağa yüksek manevra kabiliyeti kazandıran bir uygulamadır. İtkiyi üreten motorların lüleleri, eksensel hareketlerin yapılmasını sağlayan kontrol yüzeylerini destekleyecek şekilde doğrultularını küçük açılar ile değiştirir. Bu sayede uçak, çok daha büyük açısal hızlar ile eksensel dönüş hareketlerini gerçekleştirebilir.
Flaperon, uçaklarda hem kanatçık hem de flap görevi gören bir kontrol yüzeyidir. Genellikle yolcu jetlerinde ve askeri jetlerde kullanılır. İnişler ve kalkışlar esnasında flapler ile aynı pozisyona gelerek hem flap hem de kanatçık görevi görürken, seyir esnasında sadece kanatçık görevi görür.
Kanard, uçakların ön kısmına eklenen, yatay sabitleyiciye benzeyen ve pek çok amacı olabilen sıra dışı bir kontrol yüzeyi çeşididir. Genellikle radar görünürlüğünü azaltma, yunuslama ekseninde dengeyi sağlama, irtifa dümeni işlevi görme ve manevra kabiliyeti arttırma gibi amaçlar için uçaklara eklenir.
Havacılıkta çok daha farklı uçak tasarımları ve kontrol yüzeyi uygulamaları ile karşılaşılabilir. Yöntemler değişebilse de eksensel, radyal ve doğrusal hareketlerin gerçekleştirilmesindeki mantık her zaman aynıdır.
İçeriklerimizin bilimsel gerçekleri doğru bir şekilde yansıtması için en üst düzey çabayı gösteriyoruz. Gözünüze doğru gelmeyen bir şey varsa, mümkünse güvenilir kaynaklarınızla birlikte bize ulaşın!
Bu içeriğimizle ilgili bir sorunuz mu var? Buraya tıklayarak sorabilirsiniz.
Soru & Cevap Platformuna Git- 2
- 1
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- National Aeronautics and Space Administration. Principles Of Flight. Alındığı Tarih: 6 Temmuz 2024. Alındığı Yer: NASA | Arşiv Bağlantısı
- FAA. Flight Controls. Alındığı Tarih: 6 Temmuz 2024. Alındığı Yer: FAA | Arşiv Bağlantısı
- FAA. Airplane Flying Handbook. Alındığı Tarih: 6 Temmuz 2024. Alındığı Yer: FAA | Arşiv Bağlantısı
- Glenn Research Center | NASA. Airplane Parts And Function | Glenn Research Center | Nasa. (4 Ekim 2022). Alındığı Tarih: 16 Temmuz 2024. Alındığı Yer: Glenn Research Center | NASA | Arşiv Bağlantısı
- National Aeronautics and Space Administration. Horizontal Stabilizer - Elevator. Alındığı Tarih: 16 Temmuz 2024. Alındığı Yer: Glenn Research Center | NASA | Arşiv Bağlantısı
- National Aeronautics and Space Administration. Rudder - Yaw. Alındığı Tarih: 16 Temmuz 2024. Alındığı Yer: Glenn Research Center | NASA | Arşiv Bağlantısı
- National Aeronautics and Space Administration. Ailerons. Alındığı Tarih: 16 Temmuz 2024. Alındığı Yer: Glenn Research Center | NASA | Arşiv Bağlantısı
Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?
Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:
kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci
Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 07/11/2024 10:26:52 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/18050
İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.