Sesten hızlı uçaklar

Sesten hızlı uçaklar
Sesten hızlı uçaklar, saatte 2 880 kilometre hız yaparak, sesten hızlı hareket eden uçaklardır. Sesin üç saniyede yaptığı hız, bir kilometre kadardır. Sesten hızlı uçaklarda yolculuk yapan kişiler, sesten hızlı hareket etmiş olmaktadırlar.
Bu tür uçakların yapımı için bazı sorunların çözülmesi gerekmektedir. Uçakların hızı arttıkça sorunlar da çoğalmaktadır.
Uçaklar sesten yavaş hareket ettikleri zaman, kendileri görünmeden önce sesleri duyulur. Başka bir deyişle, uçak sesinin hızı, uçağın hızından yüksektir. Ses, havadaki bazı küçük moleküllerin titreşimidir. Bu nedenle, uçak yaklaşırken, sesi öndeki havayı harekete geçirir.

Havada meydana gelen bu hareketler, uçağın ilerlemesine yardımcı olur. Uçak belli bir noktadan geçerken, hava moleküllerinin bir bölümünün üstten, bir bölümünün ise alttan geçmeleri gerekir. Hava molekülleri uçak için yolu açmış olurlar. Hava molekülleri, uçağın sesiyle hareket etmeye başladıkları zaman, uçak geçerken yerlerinden oynayıp, yolu açmaları kolaylaşır.
Uçak, sesten hızlı hareket ettiği zaman, gelişi duyulmaz. Bu nedenle, uçağın önündeki hava molekülleri, uçak gelene dek hareket etmezler. Uçak geldiği zaman, havanın birdenbire kımıldaması gerekir. Böylece, sesten hızlı giden uçakların hava içinde, büyük bir güçle itilmeleri zorunlu olur.
Sesten hızlı uçaklar, arkalarında, koni biçiminde hareketli bir hava kitlesi bırakırlar. Uçak, bu koninin sivri ucunda yer alır. Bu koninin dışındaki herhangi bir noktada, uçağın sesi duyulmaz. Ses duyulabilecek noktaya henüz ulaşmamıştır. Kımıldayan havanın kenarlarına şok dalgaları denir. Uçak, ses hızıyla veya daha yüksek bir hızla hareket ettiği zaman, burun bölümünden, kanat uçlarından, kuyruktan ve öteki uç kesimlerden koni biçiminde şok dalgaları çıkar. Bu dalgalar, uçaktan kilometrelerce uzağa yayılırlar ve toprağa ulaştıkları kesimlerde tehlikeli etkilerde bulunabilirler. Uçağın şok dalgaları geçerken, yerdeki insanlar gök gürültüsüne benzer bir ses duyarlar. Yapıların camları sarsılır ve duvarlar çatlayabilir. Buna ses patlaması denir. Daha sonra, uçağın normal sesi azalarak duyulur.
Mühendisler, şok dalgalarının nasıl oluştuklarını, uçak modellerini rüzgâr tünellerinde deneyerek saptarlar. Bazı özel tekniklerden yararlanılarak hava akımını gösteren fotoğraflar çekilir. Bu fotoğraflardaki renkler, her noktadaki hava basıncını gösterir.
Tüneldeki uçak modelininin çevresindeki hava akımının hızı Mach sayılarıyla belirtilir. Mach sayıları adlarını, AvusturyalI fizikçi Ernst Mach (1836-1916)’tan almışlardır. Hava ses hızıyla hareket ettiği zaman, Mach 1 ile hareket ettiği söylenir. Hava ses hızının beşte dördüyle hareket ettiği zaman, Mach 0,8 ile hareket etmiş olur. Ses hızının iki katı Mach 2 ile belirtilir.
ya çıkarlar. Bu durum, rüzgâr tünellerinde açıkça görülür. Hava molekülleri, uçak modelinin çevresinde yuvarlak şekiller çizerek hareket ederler. Bazı moleküller daha hızlı hareket ederler. Bu nedenle, modelin yakınındaki havanın bir kesimi Mach 1 ile hareket ederken, öteki kesimler daha yavaş kımıldar.
Mach “Tin biraz altındaki hızlara transonik hızlar denir. Transonik hızlara ulaşan bir pilot, uçağın daha hızlı gidebilmesi için, yüksek bir motor gücü gereksinir. İlk jetler, bu hızda sallanmaya başlarlardı. Bu uçakları kontrol altına almak oldukça güçtü.
Uçak mühendislerinin transonik uçuşlarda karşılaşılan güçlüklere buldukları ilk çözüm yolu, kanatları daha geriye dönük yapmak oldu. Bövlece uçak Mach 1’e ulaşmadan önce şok dalgalarının ortaya çıkmaları önlenmiş oluyordu. Uçak mühendisleri, ayrıca kanatlan da inceltip, geriye aldılar. Adını Yunan alfabesindeki delta harfinden alan, delta kanatları geliştirdiler. Bu üçgen biçimindeki kanatlar, sesten hızlı giden uçaklarda, uçuş sırasında direncin az olmasını sağlarlar.
Hızlı uçuşlar için yapılan kanatlar yavaş uçuşlara uygun değildir. Sesten hızlı uçakların genellikle, yüksek hızla havalanıp inmeleri gerekir. Bunun nedeni bu tür uçakların, yüksek bir yavaşlama hızları olmasıdır. Yavaşlama hızı, uçağın kalkma gücünü yitirmeden ve düşmeye başlamadan önce uçabildiği en düşük hızdır.
Bazı uçakların kanatları, değişik uçuş hızlarına göre ayarlanabilecek biçimde yapılmıştır. A.B.D. hava kuvvetlerinin F-111 uçağı, kanatları bu şekilde ayarlanabilen bir uçaktır. Bu uçak havalanırken ve yere inerken, kanatları yanlara doğru açıktır. Hızı arttıkça, kanatlar geriye doğru çevrilir.
Sesten hızlı uçakların gövdeleri, çoğunlukla, kanatların bitiştikleri noktalarda daralacak biçimde yapılmıştır. Uçağın gövdesinde, burundan kuyruğa doğru ince kesitler alındığında, kanatların bulunduğu kesimlerde, kesit alanın genişlediği görülecektir. Ancak-kanatların gövdeye bitiştiği kesimlerde, gövde daralırsa, alan çok genişlemiş olmayacaktır. Uçak mühendisleri, bu kesit alanlarının olabildiği kadar az farklılık göstermelerini sağlamak isterler. Böylece, uçaklar, transonik hızlarda daha rahat uçabilirler.
Yüksek hızla uçan bir uçağın çevresindeki hava uçağın çok kızmasına yol açar. Isı, herhangi bir nesnenin atomlarındaki titreşimdir. Havadaki hızlı hareket eden moleküllerle, uçak gövdesinin moleküllerinin çarpışması sonucu uçak gövdesinin molekülleri de hızla hareket etmeye başlarlar. Başka bir deyişle uçağın gövdesi kızmaya başlar. Bu durum, ısı sınırı sorununa yol açar. Uzaydan yere inen uzay araçlarının karşılaştıkları ısı sorunu daha da önemlidir. Çünkü bu araçların hızı çok yüksektir.
Saatte 1 600 kilometre hızla uçan bir uçağın burnunda sıcaklık 150°C’yi bulabilir. Daha hızlı uçan uçaklarda sıcaklık daha da yüksek olur. Uçak yapımında kullanılan maden, çoğunlukla alüminyumdur. Alüminyum, başka madenlerle karıştırılarak, çeşitli alaşımlar hazırlanır. Ancak, yüksek hızlarda alüminyum alaşımları erimeye başlarlar. Bu, nedenle, uçağın en çok ısınan bölümlerinde, alüminyum yerine titanyum kullanılır. Titanyum, alüminyum kadar hafif olmakla birlikte erime noktası daha yüksektir.
Sesten hızlı ilk uçak, günümüzdeki modern uçakların özelliklerine sahip değildi. Bu uçak, A.B.D. hava kuvvetlerinin, Bell X-1 adlı roket motorlu avcı uçağıydı. Kanatları düz ve kısaydı. Kendi başına havalanıp, yere inecek kadar yakıt taşıyamıyordu. Bir bombardıman uçağı tarafından yükseğe taşınıyor, sonra serbest bırakılıyordu. Her uçuştan sonra, yeryüzüne kayarak iniyordu. 1947 yılında, saatte 1 072 kilometre hız yapabilir duruma gelmişti. Bu durumda, uçtuğu yüksekliğe göre, hızı Mach Tin üzerindeydi. Aynı yıl içinde, hızı Mach 1,5’a ulaştı.
Avrupa’daki ve A.B.D.’deki uçak şirketleri, 1950′ lerde, sesten hızlı yolcu uçakları yapmayı denediler. Bu uçakların yapımında başlıca iki hız he-, def alınıyordu. Düşük hız olarak Mach 2, yüksek hız olarak da 2,7 tasarlanıyordu.
Sovyetler Birliği, İngiltere ve Fransa’da, Mach 2 hızıyla hareket eden yolcu uçakları yapımı tasarlanırken, A.B.D.’nde daha hızlı bir uçak yapımına karar verildi.
Sesten hızlı yolcu uçaklarının yapımı konusunda birçok karşı düşünce ileri sürüldü. Bu karşı düşünceler, bu uçakların aynı yol için daha çok yakıt harcayacakları, sesten yavaş hareket ederken bile daha gürültülü olacakları, egzos gazlarının, öteki uçaklardan daha zehirleyici olduğu yolundaydı.
Sesten hızlı yolcu uçakları, çok yüksekte uçtukları halde, ses patlaması izledikleri yol boyunca duyulmaktadır. Birçok ülke, bu uçakların belirli bölgelerden uçmasına izin vermeyeceğini açıklamıştır. Bu durumda sesten hızlı uçaklar, yalnız okyanuslar ve kalabalık olmayan bölgelerde uçuş yapabileceklerdir.
Sesten hızlı uçakların yapımcıları, bu uçakların kara üzerinde uçamasalar bile çok kâr sağlayacaklarına inanıyorlardı. Sesten hızlı uçaklar, 2,2 Mach hızıyla uçtukları zaman New York’tan Londra’ya üç saat yirmi dakikada gelebilmektedirler. Saatte 880 kilometre hızla uçan bir jet ise aynı mesafeyi altı saatte aşabilmektedir. Sesten hızlı uçaklarla yolculuk yapan kimselerin, bu şekilde zaman kazandıkları için, yüksek ücret ödemekten kaçınmayacakları ileri sürülmektedir. Sesten hızlı uçaklar, Avrupa’dan Avustralya’ya 12 saatte gidebilmektedirler. Oysa, jetler aynı mesafeyi ancak 24 saatte aşmaktadır. A.B.D.’nin batı kıyılarıyla Avustralya ve Asya arasındaki yollar, sesten hızlı uçaklar için elverişli olabilir.
Sesten hızlı uçakların geliştirilmesi ile ilgili araştırmaların ve çalışmaların maliyeti, başta tahmin edilenin çok üzerine çıkmıştır. Amerika’daki Boeing firması döner kanatlı bir sesten hızlı uçak yapımına girişmişse de bu projeden vazgeçmiştir. Bu karmaşık kanatların çok ağır olacağı anlaşılmıştır. Rus yapımı Tupolev 144’lerle, Fransız yapımı Concorde’lar şimdilik işletmeye koyulan sesten hızlı tek uçaklardır.
Mach 1’den hızlı giden bir uçağın hareketleri de ani olur, örneğin, burnu birdenbire öne doğru eğilebilir ve hemen tedbir alınmazsa bu durum tehlikeli olabilir. Concorde pilotları bu durumda, uçağın ön tarafındaki benzin depolarındaki benzini gerideki benzin depolarına göndererek uçağın düzelmesini sağlarlar. Uçak, sesten yavaş giderken yavaşladığı zaman ise, benzin öndeki depolara geçirilerek, burun kesiminin birdenbire havaya kalkması önlenir.
Concorde’lar jetlerden daha hızlı uçtukları için, kozmik ışınlar algılayan birtakım aygıtlarla donatılırlar. Kozmik ışınlar, uzaydan gelerek Dünyaya sürekli olarak çarpan birtakım maddeciklerdir. Bu ışınlar yükseklerde daha güçlüdürler.

Yorum yazın