Uçağa Etki Eden Kuvvetler

“Bir uçak nasıl uçar?” diye bir soru gelmiştir hepimizin kulağına. O zamanlar pek bilmesek dahi şimdi açıklayabilme şansımız var işte.

Uçağın kanadı yarım su damlası şeklindedir (AİRFOİL). Kanat şekli sayesinde havalanan uçağa 4 kuvvet etki eder.

►Kaldırma Kuvveti (LIFT)

►Ağırlık / Yer Çekimi (WEIGHT / GRAVITY)

►İtme / Çekme (THRUST)

►Geri Sürükleme (DRAG)

Bu kuvvetlerin oluştaracağı denge uçağın havada stabil bir şekilde uçmasını sağlar. Bu dört kuvvetten kaldırma ve itme kuvvetleri uçağın uçması, yer çekimi ve sürükleme kuvvetleri uçmaması için çabalar. Bu nedenle de bir uçağın sabit bir hızla ve sabit bir irtifada uçabilmesi için aşağıdaki her iki denklemin sağlanması gerekir;

İtme kuvveti = Sürükleme kuvveti

Kaldırma kuvveti = Yer çekimi kuvveti

Uçağı havada tutan ve açıklanması en zor olan kuvvettir. Kaldırma kuvveti uçağın hız kazanmasıyla kanat profilinin yapısı nedeniyle oluşur. Uçağın havalanmasını ve havada kalmasını sağlar. Kaldırma kuvveti kanatların şekli, boyutları, hücum açısı ve uçağının hızı ile doğrudan bağlantılıdır.

“K” Kaldırma kuvveti aşağıdaki bileşenlerin formülize edilmesiyle hesaplanır

K=Kk.S.P.V2/2

Kk= Kaldırma Kuvveti Katsayısı ( Havanın direnci ve hücum açısına bağlı)

S = Kanat Alanı

P = Hava Yoğunluğu

V2 = Hız Kare (Hız Feet/dakika olarak alınır)

Hava dahil, dünyadaki her şeyin yer çekiminden kaynaklanan bir ağırlığı vardır. Yer çekiminin uçağa etkisi yani uçağın ağırlığıdır. Normal şartlar altında uçağa etkiyen yerçekimi kuvveti yani ağırlık “1G” dir. Bu kuvvet uçuş sırasında uçağın yukarı doğru yaptığı hareketlerde hücum açısı ile orantılı olarak artar. Uçurduğumuz model uçakların ağırlıkları sadece birkaç kilogram iken, bir Boeing 747’nin uçuş ağırlığı 435 tona kadar çıkabilir.

Bir uçağın uçabilmesi için gereken itme kuvveti, karşı kuvvet olan havanın sürtünme direncini aşabilmek amacıyla uçağın pervaneleri ya da jet motoru ile sağlanır. Bu kuvvet uçağın motoru tarafından oluşturulan kuvvettir. Güçlü bir motora bağlı pervane ile oluşturulan çekme gücü uçağın ileri doğru hareketini sağlar. Bu hareket doğrudan veya dolaylı olarak uçağa etkiyen diğer kuvvetleri de etkiler. Motorsuz uçaklarda bu kuvvet uçağa dışarıdan verilecek ilk hızla sağlanır. Başka bir uçak veya vinç ile çekilen planör kazandırılan ilk hızla uçmaya başlar ve yer çekimi kuvvetini kullanarak özel kanat yapısı sayesinde süzülerek itme/çekme kuvvetini oluşturur. İtme kuvvetinin, kaldırma kuvveti ile direkt bir ilişkisi vardır.

Bir uçağın üzerinde, tıpkı hareket halindeki bir otomobilden elinizi uzattığınızda elinizde hissettiğiniz direnç gibi, havanın sürtünme kuvvetinin uyguladığı direnç vardır. İki farklı geri sürükleme kuvveti vardır. Bunlardan ilki kanat hücum açısı arttırıldığında kanatın üst ve alt kısmından hava akımı başlamasıyla birlikte oluşur. Kanatlarda kaldırma kuvveti oluşmaya başladığında artık sürükleme kuvveti de vardır. İkinci geri sürükleyici kuvvet ise uçağın aerodinamik yapısı dışında bulunan iniş takımı, radyo anteni gibi hava akışını bozacak çıkıntı ve girintilerden kaynaklanan sürükleyici kuvvettir. Kanatlarda oluşan geri sürükleyici kuvvet hız ile ters orantılıyken ikinci geri sürükleme kuvveti doğru orantılıdır yani hız arttıkça ikinci sürükleme kuvveti de artacaktır. Bu iki geri sürükleyici kuvvetin bileşimi geri sürükleyici kuvvetin toplamını oluşturur. 

Bu nedenle de bir uçağın hızı arttıkça, üzerindeki sürtünme kuvveti katlanarak artar. Havanın sürtünme direnci, hızın karesi ile orantılıdır. Bir uçağın üzerine ayrıca kanatlarının sahip olduğu hücum açısından dolayı oluşan sürükleme kuvveti etki eder. Hücum açısı arttıkça, uçağın maruz kaldığı drag de artar.

L=G, T=D

Uçak duruyor veya sabit hızda düz uçuş 

L=G, T>D

Yerde ilerliyor veya düz uçuşta hızlanıyor 

L=G, T<D

Yerde yavaşlıyor veya düz uçuşta yavaşlıyor

L>G, T=D 

Sabit hızda yükseliyor 

L<G, T=D 

Sabit hızda alçalıyor 

L>G, T>D

Yükselirken hızlanıyor 

L<G, T<D

Alçalırken yavaşlıyor