UÇUŞTA
SÜRAT DÜZENLEMESİ
Sürati şu başlıklar altında
incelemeliyiz;
·
Sürtünme
·
Güç
·
Dengeli sürat yönetimi
·
En Yüksek sürat
·
En Yüksek Seviye
·
Titreşim Sınırları
·
En Uzun Havada Kalma
·
En Uzun Erişim
·
Sürat Düzenleri
A) SÜRTÜNME
Sürtünme,
kaldırma gücü, tırmanma açısı, hızlanma ve etkileri daha önce anlatılmış idi.
Özetle Kaldırma ve Sürtünme katsayıları ilişkisi sonucu belirler. Kalkış ve inişlerdeki düşük süratler bu ilişkide etkilidir. Flapların kullanıldığı durumlarda kaldırma gücü artar. Yüksek süratlerde ise bu denge, başka bir şekilde ortaya çıkar.
Ses
süratine yaklaşıldıkça sürtünme katsayısı, katlanarak artar.
Bilindiği
üzere, kanadın ön yüzü ile arkası arasındaki kesitte oluşan mesafe farkı,
kanadın alt ve üst yüzeylerinde basınç farklılığı yaratarak kaldırmayı sağlar.
Yüksek hızlarda ise hava akımı tahmin edildiği gibi düzgün bir akış sağlayamaz.
Burada Bernoulli Kanunu devreye girer.
Kendi
normal süratinde uçmakta olan bir uçağın kanadın üzerinden akıp giden havanın
sürati, ses süratini aşabilir. Böyle yüksek süratler, sürtünmeden dolayı şok
dalgaları üretirler.
Kanadı
inceltmek, yakıt deposunu sınırlamak, kapasiteyi azaltmak demektir. Bu nedenle
kanatların yapıları yeniden üretilmekte ve her yeni model, bu etkiyi
azaltmaktadır. Kanatçıkların devreye girmesi de bu yüzdendir.
Zamanımızdaki
yeni kanat modelleri, daha yüksek süratlerde bu sürtünmeyi azaltmak üzere
yapılmaktadır.
Ticari
uçaklarda uçağın Kaldırma Katsayısı, Ses Süratine yaklaşıldıkça, azalır.
B) GÜÇ
Daha önceki
yazımızda; "düz uçuşta Güç, Sürtünmeye eşit diyebiliriz. Bu nedenle Güç,
tırmanışta w.sinγ kadar arttırılmalı, alçalmada
ise eksiltilmelidir" demiş idik.
Güç ile
sürtünmenin ilişkisini yukarıdaki açıklama ile birlikte inceleyince, karşımıza
şöyle bir şekil çıkar.
Bu örnekte, motorların ürettiği
güç, ancak 0.84 Mac süratte tutunabiliyor.
C) DENGELİ SÜRAT YÖNETİMİ
Sabit
bir M.84 ile uçtuğumuzda, dengeli gidişimizi etkileyecek faktörler ortaya
çıkacaktır. Yakıt harcadıkça ağırlık azalacak ve ağırlık azaldıkça güç fazla
gelmeye başlayacaktır. Güç, sürat ve sürtünme bileşkelerinden biliyoruz,
“Ses
süratine yaklaşıldıkça sürtünme katsayısı, katlanarak artar.”
Rüzgârın
artı ya da eksi etkisi, yine bizim dengemizi bozacaktır.
Artık
düz uçuşta karşı rüzgâr, savaşılması gereken bir etkendir ve güç artırımına
gerek vardır.
Düz
uçuşta uçağı dengeli bir şekilde uçurarak en fazla verimi almak öyle kolay
değildir. Her türlü değişiklik, verimliliği etkiler. Kazanç ya da kayıp olarak
etkiler.
D) EN YÜKSEK SÜRAT
Güç, sürtünme, seviye, ısı ve sürat bileşenleri bize en yüksek sürati verecektir. TAS ile seviye ilişkisini, sabit bir süratin üzerindeki etkisini inceleyelim.
eg: VMO
(En Yüksek İşletme Sürati)
TAS
arttıkça (ISA Şartlarında)
seviye belirli bir yere kadar artar. Yüksek bir ağırlıkla daha hafif bir uçak
için TAS’da bu oran düşüktür. Doğal olarak bu
oranlar, Tropopoz’a yaklaştıkça, TAS’da
düşme gözlemlenecektir. Yüksek sürat ile seviyenin terse döndüğü nokta ile en
yüksek sürat bileşeninin gerisinde kalan kalmak, verimliliği arttıracaktır.
Bu,
yakıt tasarrufu da demektir.
E) EN YÜKSEK SEVİYE
Tespit edilen herhangi bir sürat ve ağırlığın, bize hangi seviyede uçmamız gerektiğini D bölümü zaten tavsiye etmiş idi.
(Sürat-Yükseklik ilişkisi)
Belirli
ağırlıkta belirli bir sürati bu sefer ısı etkileyecektir. (ISA ±ΔT)
Sabit
bir sürat’te ısının ağırlık ve yükseklik ilişkisi, ilginç bir durum ortaya
koyar.
Yüksek
değerdeki ISA + ΔT, sürtünmenin alçak seviyelerde TAS ve atmosferin
yoğunluğuna paralel güç’ün üzerinde artması, yüksek seviyelerde de süratin
artmasından doğan Güç/Sürtünme oranındaki değişimin terse dönmesi, bize iki
ayrı sınır getirir.
Böyle bir durumda arzu
edilen sürat ancak bu sınırlarda elde edilecektir ve seviyemiz bu sınırlar
içerisinde kalacaktır. Bu sonucun oluşmasındaki asıl etken, azalan seviyedeki
sürtünmenin güçten daha fazla artması ve atmosfer yoğunluğu ilee
TAS daki artış nedeniyle sürtünmenin gücü yakalaması,
bazı durumlarda geçmesindendir.
F) TİTREŞİM SINIRLARI
Daha önceki yazımda bir nebze bahsettiğim Titreşim
Oluşması (Buffet Boundry) ve bunun azaltılmasına
yönelik çalışmlardan biri olan “Kantçık Yapıları”
hakkındaki ön bilgiyi burada biraz daha açalım.
Kanatlar ve kuyruktaki yarılan havanın akışındaki bozukluk,
titreşime neden olur. Bu tür titreşimler, alçak ve yüksek süratlerde oluşur ve
hepsinin sınırları vardır.
Alçak süratlerde, hücum açısı yüksektir (Kaldırmayı
sağlamak için). Yüksek
süratlerde ise kanadın yapısından kaynaklanan hava akımının, kanadın değişik
yüzeylerinde değişik basınç alanları oluşturmasından kaynaklanır.
Yüksek süratlerde, kanadın altında da basınç
farklılığı nedeniyle titreşim alanları oluşabilir. Bu titreşim yaratan basınç
noktalarına “Şok Dalgaları” denir.
Düşük süratlerdeki şok dalgaları, düşük sürat
sınırına yaklaşıldığında, kaldırma gücünün kaybolmasına neden olur (Stall).
Yüksek sürat sınırlarında ise bu görülmez. Yüksek
süratlerde kaldırma gücü kaybı (Stall) yoktur.
Her uçak imal edilirken
yapısal sınırlarını, karşılaşacağı şok dalgalarına karşı uçağı koruyacak tampon
değerler göz önüne alınarak belli tolerans çerçevesinde yayınlar. Bunların en
çok korkulan nedenlerinden biri de dikine hava hareketleri “türbülans” dır.
Havanın yatay hareketine “Rüzgar”, dikine hareketine “Türbülans” denir.
Dikine hava hareketlerini, ortam ısısını takip
ederek meydana gelen ısı değişiminden fark edebiliriz ama kaçma şansımız
yoktur. Bu nedenle Pilotlar, yolcu rahatlığından çok uçağa zarar vermeyecek
süratleri seçerek bu hava olayına karşı koymaya çalışırlar.
Bir dispatcher’ in meteorolojik
çalışmasında çok önemli bir yer tutan bu tür yüksek seviye, bilhassa tropopoz civarındaki kırılmalarda oluşacak olan dikine
hareketleri, önceden tespit edip şiddeti ile birlikte nerede olabileceğini
Pilot’a önceden bildirmesi çok önemlidir.
G) EN UZUN HAVADA KALMA
Her Ağırlık-Yükseklik ilişkisinden, sabit yakıt
tüketimi ile havada en uzun kalış süresi bulunabilir. Bu ilişkiden Havada En
Uzun Süre hangi sürat ile kalabileceğimiz de bulunacaktır. Mac-Sürtünme
ilişkisinden en az sürtünme sınırının biraz gerisindeki sürati seçerek en fazla
havada kalışı başarabiliriz. Tıpkı bekleme sürati seçimi gibi.
H) EN UZUN ERİŞİM
Önceden tespit edilen sürat düzenleri, hep yakıt
harcama oranları göz önüne alınarak belirlenir. Bu düzenlerin en çok
bilinenleri En Düşük Sürtünme, En Uzun Erşim, Uzun Yol Düzeni, vs. gibi. Bu
düzenlerin hepsi, sürat seçimlerine, süratler de yakıt akışına bağlıdır. Azalan
bir güç uygulayarak yolboyu değişik ağırlıklarla en
uzun erişime ulaşabiliriz.
I) SÜRAT DÜZENLERİ
Her türlü performans problemi yakıt tüketimi, motor
ve çatkı göz önüne alınarak çözülür. Motor performansı ve aerodynamic
özellikler, sayısız değişkenleri de beraberlerinde getirirler. Tüm bu
değişkenleri önceden belirlenen verimlilik düzenleri ile en azından takip
edilecek ya da uçulacak yol-amaç ilişkisi ile seçme olanağımız vardır.
Sürat düzenini, yol/harcanan yakıt olarak formüle edebiliriz.
Bu formüle “süre” ilave edilince uçulan mesafe ile alınan yol ilişkisi bulunur. Şimdi
daha verimli değerlendirmeler yapabiliriz.
Kalkışın aksine, düz uçuşta
rüzgâr önemli bir faktördür ve uçuşa olumlu ve/veya olumsuz etki eder.
Özgül Erişim ölçümünde en sık kullanılan, sabit bir
seviyede sürat ve ağırlık ilişkisidir. Ağırlığın düşük süratte ve yüksek
seviyelerde çok etkili olduğunu biliyoruz. Alçak seviyelerde ağırlık azalması
10% gibi erişim mesafesini arttırırken, yüksek seviyelerde bu oran 40% lara çıkmaktadır.
En uzun erişimi, azalan ağırlığa karşı, azalan bir
güç uygulayarak elde etmiştik.
Uzun Yol Sürat Düzeni (LRC-Long Range Cruise) ilk akla gelecek olan
düzendir. Uçak imalatcıları, kendi uçaklarının
üstünlüğünü bu düzen üzerinden överler. Bu düzen ile En Uzun Erişim Düzeni (MRC-Maximum Range Cruise) arasında sadece 1% luk bir düşüş olmasına karşı, süratte belirgin bir artış
vardır. Hele uygun (optimum) uçuş
seviyesinde/seviyesine yakın uçulduğunda elde edilecek olan sürat, mukayese
kabul etmez. Bu tip seviyelerde Sabit Mac Sürat Düzeni uygulaması daha da
verimli bir sonuç yaratabilir.
Bir Dispatcher tüm bu verilerin ışığında
seçtiği uçuş düzenine bir de Ara Tırmanma (Step Climb) eklediğinde, uçuş planına
damgasını vurmuş olur.
Bazı mesafeler, uçağın yapısına-amacına uygun
olmayabilir. Bu durumlarda NM, yeni uçuş düzeni yaratılmasına sebep olacaktır (Taş
Atımı Düzeni gibi) .
<50 nm, 50-200 nm, 200-500 nm için değişik düzenler gerekecektir. Daha uzun mesafeler
için ise, ya da Erişim mesafesindeki sıkıntılardan dolayı Bütünleşik Düzen (Integrated Cruise) ile Bütünleşik
Erişim (Integrated Range)
bulunabilir. Bu tip düzenlemeler daha çok uçuş sırasında karşılaşılan gerçek
şartlar altında yapılır.
Sevgiler
2007-05-10