Uçağın İcadı ve Tarihsel Gelişimi

Uçağın İcadı ve Tarihsel Gelişimi

Uçak, kanatlarının altına havanın yaptığı basınç yardımıyla yükselip ilerleyebilen motorlu, uçucu bir taşıttır. İnsanın havada uçabilme düşüncesi çok eski olmakla birlikte, bunu gerçekleştirme çabaları XIX. yüzyıl sonlarında yoğunlaşmıştır. İnsanın ilk çabaları kuşları taklit etme yolunda olmuştur, örneğin, XVII. yüzyılda Hazerfen Ahmet Çelebi kanat takarak Galata kulesinden Üsküdar’a uçmayı denemiştir.
İlk uçaklar tahta ve bezden yapılmışlardı ve ancak bir kişiyi 45-50 km/saat hızla taşıyabiliyorlardı. Günümüzde çeşitli madenlerden yapılmış dev uçaklarla 350 yolcu taşınabilmekte ve 1 000 km/saat hıza ulaşılmaktadır. Yakın bir gelecekte uçaklar atmosfer dışında uçmak için bugünkü havaalanlarından havalanabilecekler ve hava yolculuğu ile uzay yolculuğu arasında büyük bir ayrım kalmayacaktır.
Bilinen ilk uçak uçurma deneyi İngiliz George Cayley tarafından yapıldı. Cayley, Çin uçurtmalarından esinlenerek önce 1804 yılında bir planör maketi yaptı ve uçurdu. Daha sonra 1849 ve 1853 yıllarında normal boyda planörlerle bir çocuk ve bir adamı uçurmayı başardı.
Cayley’in izleyicilerinden W.S. Henson 1843’de bir “buharlı hava gemisi” tasarladı. Bu aygıtta sabit kanatlar, ayarlanabilen bir dümen ve kuyruk ile kanatlara bağlı hareketli yüzeyler (flaplar) vardı. Kanat biçimi ve motorun türü uygun olsaydı bu aygıt belki uçabilirdi.
Bu aşamada, uçmak için hafif fakat güçlü bir motora gereksinme olduğu anlaşılmıştı. XIX.yüzyılın ikinci yarısında benzinli motor geliştirildi. Amerikalı Orville ve Wilbur Wright kardeşler uçma denemelerini bu motora uyarladılar.
Sonunda, 17 Aralık 1903’te insan taşıyan, motorlu bir uçakla ilk uçma denemesi kuzey Karolina’ nın Kitty Hawk kentinde gerçekleşti, ilk uçan insan Orville Wright oldu. O gün Wright kardeşler dört kez uçtular. En uzun uçuşları 800 metre kadar oldu.
Wright kardeşlerin uçağı modern uçaklarla aynı ilkelere göre yapılmıştı. Uçaklar uçuş sırasında havanın kaldırıcı etkisinden yararlanırlar. Kanatların üst yüzü, alt yüzünden daha eğimli yapılır. Öne doğru hareket edildiğinde, kanadın iki yüzü arasındaki eğrilik farkından doğan basınç farkı bir kaldırıcı kuvvet oluşturur. Wright kardeşler başarılarını, hareket durumundaki havanın uyguladığı kuvvetleri iyi incelemiş olmalarına borçludurlar.
Hava, bir uçağa yalnızca kaldırma kuvveti uygulamaz, öne doğru harekete karşı bir direnç de gösterir. Uçağın ilerleyebilmesi için bu kuvveti yenmesi gerekir. Buna göre, yatay durumda bir uçak dört kuvvetin etkisi altındadır. Havanın direnç kuvveti, motorların itme kuvvetiyle yenilir. Ağırlık ise kanatların kaldırma kuvvetiyle karşılanır.
Wright kardeşlerin başarıları diğer araştırmacıların çok ilerisindeydi. Avrupa’da ilk uçuş 1906’da Fransa’da yapıldı. Alberto Santos-Dumont, “14 bis” adını verdiği ilkel bir uçakla uçtu. Avrupa’da ilk denenen uçaklar, uçurtmaya benzer planörlere motor takılarak yapılmıştı.
Fakat 1908’de Avrupa’da uçakların gelişmesi hızlandı. Özellikle Henrv Farman ve Louis Bleriot adındaki araştırıcılar bu gelişmeye ön ayak oldular. Farman elindeki çift kat kanatlı bir uçağı geliştirerek daha kolay yönetilebilen güçlü bir uçak yaptı. Fransız Bleriot 1909 Temmuzunda kendi yapısı bir uçakla Manş denizini geçti.
Ağustos 1909’da Fransa’da, Reims’de yapılan ilk Uluslararası Havacılık Fuarında Amerika, Fransa ve İngiltere büyük ilgi topladılar. Amerikalı Clen Curtis sürat yarışında Golden Flyer üçağı ile saatte 84,7 km. hızla birinci oldu. Bu fuar ve özellikle Bleriot’nun Manş denizini geçişi, kamuoyunda uçakların gelecekteki öneminin yayılmasını sağladı.
İlk zamanlar çift kat, hatta üç kat kanatlı uçaklar daha başarılı oldu. Kanat yüzeyleri daha geniş olduğu için, havanın kaldırma kuvvetinden daha iyi yararlanıyorlardı. Bu nedenle yapımcılar bu tür uçaklara yöneldiler. Giderek belirli bir standartlaşma başladı. Örneğin, pervaneler arkadan itici olarak değil, önden çekici olarak kullanılıyordu.
Uçak yönetiminde ise yeni bir yöntem geliştirildi. Wright kardeşler kablolar yardımıyla kanatların eğriliğini değiştiriyorlardı. Bu ise, bir taraftaki kaldırma kuvvetinin yok olmasına ve uçağın yalpalayıp düşmesine yol açabiliyordu.
1904’de Fransız Robert Esnault Pelterie yeni bir yöntemin öncülüğünü yaptı. Bu yöntem temelde, günümüz modern uçaklarında kullanılanın aynıdır. Bir uçak havada üç türlü manevra yapabilir. Burun kaldırıp indirerek tırmanma ve dalış yapma hareketine pike (yunuslama) adı verilir. Bir kanadını alçaltıp, yön değiştirmeden dönerse burgu hareketi yapar. Uçuş yönünü sağa ya da sola çevirerek sapma hareketi yapabilir. Modern bir uçağın pilotu bu üç tür manevrayı kanatlar, kuyruk ve bunlara bağlı hareketli yüzeyler (flaplar) yardımıyla yapar. Pilotun önünde bir yönetim kolu ve iki de pedal vardır, örneğin, pilot yönetim kolunu geri çektiği zaman kuyruktaki flaplar yukarı kalkar. Bu durumda hava akımı kuyruk bölümünü aşağı iter ve uçak yukarı tırmanmaya başlar.
Kuyruğa bağlı düşey yüzey ise pedallarla yönetilir. Pilot sol pedala bastığında dümen sola döner. Hava akımı bu durumda kuyruğu sağa doğru iter ve uçağın yönü sola çevrilmiş olur.
Uçak sağa ya da sola yön değiştireceği zaman, pilot uçağa o yönde hafif bir eğim verir. Bu da, kanatçık denilen ve ana kanatlara bağlı hareketli, geniş uçlarla sağlanır. Yönetim kolu sola itilirse sol kanattaki kanatçık yukarı kalkar ve bu kanadı aşağı doğru iter. Aynı anda sağdaki kanatçık aşağı döner ve bu kanadı yukarı iter.
I. Dünya Savaşında (1914-18) uçaklar askerî amaçlarla kullanıldı, önceleri uçaklar yalnız gözlem için kullanıldı. Sonra pilotlar tüfek, mitralyöz ve küçük bombalar taşımaya başladılar. Sonunda, 1915’de Almanlar Fokker “Eindecker” uçağını yaptılar. Bu uçağa bir makineli tüfek monte edilmişti. Makineli tüfek pervanenin paletleri arasından ileriye ateş edebiliyordu. Tüfeğin atışları pervanenin dönüşü ile eşzamanlı kılınmıştı, yani mermiler paletlere çarpmadan aradan geçiyorlardı. Pilot silâhı hedefe yöneltmek için tüm uçağı hedefe yöneltiyordu.
Savaştan sonra binlerce savaş artığı uçak kalmıştı. Bunların bir bölümü yolcu ve posta taşımakta kullanılarak ilk havayolu işletmeciliği dönemi açıldı.
Atlas okyanusu uçakla ilk kez 1919’da geçildi. Amerikan Deniz Kuvvetlerine bağlı Curtis adlı bir deniz uçağı, Newfoundland’dan yola çıkıp Azor adalarında mola verdikten sonra Portekiz’e ulaştı. Hiç bir yerde durmaksızın ilk geçiş de aynı yıl gerçekleşti. Alcock ve Brown adlı iki İngiliz pilotu, çift kat kanatlı Vickers Vimy uçağı ile 16,5 saatte Newfoundland’dan İrlanda’ya uçarak bir gazetenin ortaya koyduğu 50 000 dolarlık ödülü kazandılar.
Ancak, Atlas okyanusunu geçme yarışında en büyük olay Lindbergh’in 1927’de New York’dan Paris’e tek başına uçuşu oldu. Lindbergh “Spirit of St. Louis” adlı tek kat kanatlı uçağı ile, 33,5 saatte tek başına Paris’e ulaştı.
Atlas okyanusu üzerinde rüzgârlar genellikle batıdan doğuya doğru eserler. Bu nedenle ters yönde uçmak çok daha zordur. Ters yönde uçuş daha uzun sürer; bu nedenle daha çok yakıt taşımak ve uçağın uçuş süresi içinde hiç arıza yapmamasını sağlamak gerekir. Birçok başarısız denemeden sonra 1928’de bir Alman ekibinin kullandığı bir uçak ilk kez doğu-batı yönünde Atlas okyanusunu geçmeyi başardı.
1926’da Amerikalı Richard E. Byrd ve yardımcı pilotu Floyd Bennett Kuzey Kutbu üzerinden uçtular. 1929’da Güney Kutbu üzeninden geçen ilk pilot yine Byrd oldu.
1920 yıllarında ilk kez uçaklara havada yakıt verme işlemi denendi. Yakıt gereksinen uçak büyük bir tanker uçağa yaklaşıp onunla aynı hızla uçuyordu. Tanker uçaktan salınan hortum uçağın bir görevlisi tarafından yakalanıyor ve bağlantı kuruluyordu. Sonra uçağa yakıt pompalanıyordu. A.B.D. ordusu bu yolla bir uçağı 6 gün süreyle havada tutmayı başardı.
1925’ten sonra insanlar uçaklardan yaygın biçimde yararlanmaya başladılar. Uçakla eğlence gezileri düzenlemek moda oldu. İngiltere’de Havilland şirketinin yaptığı Moth uçakları ucuz fiyatla piyasaya çıkarıldı. Bunlar kanatları katlanarak garaja konulabiliyor ya da otomobil arkasına bağlanabiliyordu.
Tek kat kanatlı uçaklar dönemi: Çift kat kanatlı uçaklar uzun yıllar askerî amaçlarla kullanıldı. Ancak, 1930’lardan sonra yerlerini, madenden yapılmış ve daha güçlü silâhlarla donatılmış tek kat kanatlı uçaklara bıraktılar.
1933-34’te Amerikan yapısı üç uçak, (Boeing 247, Douglas DC-1 ve Lockheed Electra) hava taşımacılığında devrim yaptılar. Bunlar çift motorlu ve tümüyle metalden yapılmış tek kat kanatlı uçaklardı. iniş takımları katlanabiliyordu. 1930’larda büyük yolcu uçakları yapımına başlandı, özellikle Boeing 314 uçağı, II. Dünya Savaşı başlamadan hemen önce kuzey Atlas okyanusu üzerinde yolcu taşımaya başlamıştı.
Aynı yıl, 1939’da ilk jet uçağı olan Alman yapısı Heinkel 178 uçtu. Savaş süresince birçok ülkede jet motoru geliştirme çabaları sürdü.
II. Dünya Savaşında, Mustang ve Spitfire gibi çok daha gelişmiş avcı uçakları yapıldı. Ingiltere’de Spitfire ve Hurricane uçakları seri olarak yapılmaya başlandı. 1940’da Alman uçakları aralıksız hava saldırılarına başladığında, ingilizlerbu uçaklarla savunma yaptılar.
İngiliz uçaklarının başarılı olmasında en önemli etken yerdeki radar istasyonlarından destek almalarıydı. Daha sonraları uçaklara da radar yerleştirildi. Radar yardımıyla karanlıkta ve kötü havada bombardıman uçaklarının yeri kolayca saptanabiliyordu. öte yandan sisli havada uçaklar görünmeyen hedefleri radarla bulabiliyorlardı. Savaş sırasında gittikçe daha büyük ve daha ağır dört motorlu bombardıman uçakları yapıldı. Bu uçakların en önemlilerinden biri de B-29 Superfortress idi. Japonya’daki Hiroshima ve Nagasaki kentlerine atom bombasını atanlar bu Superfortress uçakları idi.
Wright kardeşlerin denemelerinden 1930 yıllarına kadar geçen süre içinde uçak motorları, otomobillerde kullanılan türden pistonlu motorlardı. Otomobilde pistonun ileri-geri hareketi bir ekseni, eksen de tekerlekleri döndürür. Uçakta ise eksen pervaneyi döndürür. Pervane bir tür hava vidasıdır. Pervane dönerken paletler havayı çekip geriye iterler. Böylece uçağı öne doğru çeken bir kuvvet doğar. Bu kuvvet kaldırıcı etki yapmaz. Uçağı kaldıran kuvvet hareket sırasında kanatlarda doğar.
Savaş sırasında gaz türbini denilen motor türü geliştirildi. Benzinle çalışan gaz türbinleri türbo-jet ve türbo-pervaneli olmak üzere iki türdür. Jet motorunda üretilen sıcak gaz, motorun arkasından dışarı fırlatılır ve motoru ileri iten bir tepki kuvveti doğar. Bu motor bir füze gibi çalışır, ancak yakıtın yanması için gerekli oksijeni açık bölümden alır. Caz aynı zamanda, türbin denilen paletli bir dizi tekerleği döndürür. Bu bölüm önden hava emmeye yarar. Türbo-pervaneli motorda türbin pervaneyi döndürmekte kullanılır. Ek-soz gazının itme kuvvetinden yararlanılmaz.
İlk jet yolcu uçağı 1952’de yapılan İngiliz Comet’ dir. İlk türbo-pervaneli uçak olan İngiliz Viscount ise bir yıl sonra yapılmıştır. Daha sonraları Boeing 707 ve Douglas DC-8 ile jet motorlu yolcu uçakları en görkemli çağlarına girdiler. Günümüz de ondan fazla türde jet yolcu uçağı vardır.
1945 yıllarında pervaneli avcı uçakları ile 700 km/saatlik hızlara ulaşılmış, fakat daha öteye gidilememişti. Daha sonraki 15 yıl içinde bu hız 2 000 km/saati geçmiştir. Bu dönemde yapımcılar “ses duvarı” denilen bir güçlüğü yenmek zorunda kalmışlardır. Sesin havada yayılma hızı 1 220 km/saattir. Bir uçak bu hıza yaklaştığında önünde bulunan hava katmanı sıkışmaya başlar ve bir “şok dalgası” oluşur. Bu şok dalgası uçağı kontroldan çıkarabilir. Ayrıca bu hızda ortaya çıkan hava direnci o kadar büyür ki, ses duvarını aşmak zorlaşır.

Bir uçağın uçuş hızı, kanatların geometrik biçimini de tayin eder. 800 km/saat’e kadar olan hızlarda , gövdeye dik birleşen kanatlar iyi sonuç verir. Daha yüksek hızlarda bu tür kanada çok fazla direnç biner. Bu durumda, Boeing 707’de olduğu gibi, geriye doğru bükülmüş kanatlar kullanılır. Bu tür kanatlarla, ses üstü hızlarda da verimli uçuş yapılmaktadır. Ancak 2 200 km/saat’e ulaşıldığında yeni aerodinamik sorunlar ortaya çıkar ve özel delta (üçgen) kanatlar kullanmak zorunlu olur.
Ses duvarını ilk kez 14 Ekim 1947’de, roket motorlu Bell X-1 uçağı aşmıştır. Günümüzde Amerikan Phantom, Fransız Mirage ve Rus Mig uçakları gibi uçaklar ses hızının iki üç katı kadar hız yapabilmektedir Ses üstü hızlarda yolcu taşıyan dev uçaklar arasında Fransız-îngiliz yapımı Concorde ile Rus yapımı Tupolev 144 uçaklarını sayabiliriz.
Uçakla hız rekoru resmî kayıtlara göre 3 200 km/saat’tir. Resmî olmayan rekorlar bundan çok daha fazladır, örneğin, roket motorlu X-15 uçağı 1967’de 7 300 km/saat hıza ulaşmıştır.
Yüksek hızlarda uçakların hava ile sürtünmesi sonucu ısı ortaya çıkar. Bu nedenle uçakların, yüksek sıcaklığa dayanabilen özel maden alaşımlarından yapılması gerekir. X-15 uçağınm rekor denemesi sırasında gövde sıcaklığı 1 600°C’ye ulaşmıştı.
Uçaklar daha hızlı ve daha ağır yapıldıkça, yerden kalkış ve iniş için gerekli pist uzunluğu da zorunlu olarak artıyordu. Oysa, uzun pistler hem düşman tarafından kolayca bombalanıp yıkılabilir, hem de her yerde kurulamaz. Başka bir sorun da, uçakların iniş ve kalkış sırasında kentlerin üzerinden alçaktan uçarak gürültü yapmalarıydı. İşte bu nedenlerle yapımcılar uzun zaman, uçakların kalkış ve iniş uzunluklarını kısaltmanın yollarını aradılar.
Helikopter hız almadan kalkabilen bir hava aracıdır. Olduğu yerden dikey olarak yükselir. Ancak, öne doğru hızı sınırlıdır. Uçuş pisti gerektirmeyen yeni tip uçaklar da yapılmaktadır. 1954’te Rolls-Royce firması “Uçan Karyola” adlı aracı geliştirdi. Bu araç jet motorlarını düşey doğrultuda çalıştırarak dikine yükselebiliyordu. Aynı ilkeye göre çalışan Hawker Siddeley Harrier uçağı da askerî amaçlar için Amerikan ve İngiliz ordularında kullanılmaktadır.
Dikey havalanmada diğer bir yöntem, Amerikan XC-142 A ve Kanada CL-84-1 uçaklarında kullanılmaktadır. Bu uçaklarda kanatlara monte edilmiş pervaneli motorlar vardır. Kalkış sırasında kanatlar bir eksen çevresinde dönerek dikey konuma gelir ve doğrudan bir kaldırma kuvveti uygular. Daha sonra, öne uçuş için kanatlar normal kaldırma kuvveti uygular. Daha sonra, öne uçuş için kanatlar normal konuma gelirler.
Sesten hızlı uçuşlar için uygun kanat biçimi, iniş ve kalkış sırasında ya da ses hızının altındaki uçuşlarda elverişli değildir. Bu alanda en büyük yenilik, kanat biçimi uçuş sırasında değişebilen VG (variable geometry = değişken geometrili) uçakların yapımı oldu, ilk VG uçağı General Dynamics firmasının F-111 uçağıdır. Kalkış sırasında uçağın, kanatlarda maksimum kaldırma kuvvetine gereksinimi vardır. Bu nedenle kanatlar iki yana açılarak yüzey alanı büyütülür. Bu durumda kanatlar gövde normali ile 16° açı yaparlar ve iki uç arasında 19 metre aralık olur. Yüzey alanını daha da artırmak için kanatların ön ve arkasından flaplar dışarı uzatılır. Kalkıştan sonra bu flaplar içeri alınır.
Hız arttıkça hava direnci de artar. Bu sırada pilot kanatları geriye doğru çeker ve gövdeye bitişik duruma getirir. Gövde normaliyle 72,5° açı yapıldığı anda iki kanat ucu arasında 9,75 m. uzaklık bulunur. Artık kanatlar gövde ile birlikte, ses üstü uçuşa uygun delta durumuna geçmiştir. Diğer ara hızlarda, kanatların durumu da uygun ara konumlara getirilir. İniş sırasında tekrar en açık konuma dönülür.
Her gün dünyanın çeşitli ülkelerindeki havaalanlarından binlerce uçuş yapılmaktadır. Uçakların havada ve yerde çarpışmasını önlemek Hava Trafiği Kontrol Merkezi’nin görevidir.
‘Bir tek uçağın güvenlik içinde havalanması, havadaki yolculuğu ve varış yerinde en kısa zamanda yere inebilmesi için 4 000 kadar görevli çalışır. Kalkış öncesi pilot, Ver Kontrol Kulesine bir uçuş planı verir. Bu planda uçmak istediği zaman, izleyeceği yollar, uçuş yüksekliği, gideceği yer ve uçuş süresi yer alır
Bir pilot uçuş için yerine oturup kemerleri bağladığı anda başlayarak karmaşık bir sistemin bir parçası olur. Uçacağı yollar üzerinde sürekli olarak birçok kontrol kulesiyle bağlantı kurmak zorundadır.
Uçuşa hazır olduğunda pilota ilk talimatı telsizle, alan görevlisi verir. Pist üzerinde uygun yerini aldığında uçağa kalkış izni verilir. Kalkıştan hemen sonra yükseklik, hız ve uçuş yönü uçağa bildirilir. Bu arada, uçak kontrol kulesindeki radardan sürekli olarak izlenir.
Her uçağın gökyüzünde izlediği ayrı bir yolu vardır. Bir uçağın bulunduğu yüksekliğin 300 metre altına ve üstüne, ayrıca uçağın her yanından 8 km.’lik bir alana başka bir uçağın girmesine izin verilmez.
Pilot havaalanından ayrıldıktan sonra yol üzerinde çeşitli Hava Trafiği Kontrol Kulelerinin denetim bölgesine girer. Her kule görev bölgesi bittiğinde uçağı bir diğer kuleye aktarır. Kontrol kulesi izlediği bir uçağın kimliğinden daha emin olmak istediğinde, uçaktan hafif bir rota değişikliği isteyebilir. Bu hareket radar ekranında gözlenir. Diğer bir yol da, pilot kabininde bulunan elektronik bir aygıtla kuledeki radara sinyal göndermektir. Bu aygıt aynı zamanda pilota, yakında başka bir uçağın bulunup bulunmadığını da haber verir.
Kontrol Kulesinin en zor görevi, gelen uçakları havaalanına güvenlik içinde indirmektir. Havaalanına yaklaşan bir uçak önce Bekleme Koridoru denilen bir bölgede uçar. Burası, sabit bir telsiz anten sinyalinin atmosferdeki merkezi çevresinde uçağın elips biçimindeki bir yörüngede döndüğü yerdir. Aşağıda yer boşaldıkça uçak spiraller çizerek alçalır ve iniş sırası kendine geldiği zaman piste yaklaşma emri verilir.
Yere inişte pilotun en büyük yardımcısı gözleridir. Pist kenarında bulunan bir dizi ışıklı çizgi yardımıyla uzaklığı ve yaklaşma açısını kestirebilir. Buna ek olarak Işıklı Yaklaşım Göstergesi adında bir düzenek vardır. Bu düzenek pist kenarındaki özel renkli ışıklardan oluşur. Eğer uçak fazla alçak yaklaşıyorsa ışıklar pilota kırmızı görünür; fazla yüksekten yaklaşıldığında ise beyaz görünür. Doğru bir yaklaşımda, pilot ışıkları yarı beyaz yarı kırmızı görür.
Eğer hava şartları kötüyse ve havaalanı Telsizle İniş Sistemi ile donatılmışsa, pilot görmeden de iniş yapabilir. Pist ucuna yaklaşabilen pilot, bundan sonra pist kenarında bulunan iki antenden gelen sinyallere göre davranır. Bu sinyaller pilota uygun yükseklikte ve açıda olup olmadığını bildirirler. Günümüzde tümüyle otomatik iniş sistemleri geliştirilmektedir. Bu sayede pilotlar iniş sırasında hiç bir düğmeye basma gereği duymazlar. Bazı büyük havaalanlarında çok sayıda ve farklı doğrultularda iniş pistleri bulunur. Böyle bir havaalanında rüzgârın yönüne göre en uygun pist kullanılır. Rüzgâr yönünün değişmediği havaalanlarında bir tek pist yeterlidir.
Modern bir havaalanı, uçakların her türlü sorunlarına çözüm bulunabilen büyük ve karmaşık bir yerdir. Havaalanında, bölgede bulunan tüm uçakların kontrolü için gerekli telsiz ve radar donanımı bulunur. Uçakların yakıt ikmali, tamiri, bakımı ve korunması yapılabilir. Ayrıca, yolcu geliş gidişleri için salonlar, gümrük çıkışları, otopark, lokanta ve dinlenme yerleri bulunur.

Yorum yazın