Daha önceki yazımızda weight ve balance tan bahsetmiştik. Bu yazımızda ise drag ve lift kuvvetini anlatıyoruz.

Uçaklarda Drag ve Lift Kuvveti Nedir?

  Uçakların nasıl havada kaldığı, nasıl hızlandığı ve neden belirli bir hızın altına düştüklerinde tehlikeli durumlarla karşılaşabildiği havacılığa ilgi duyan birçok kişinin merak ettiği konuların başında gelmektedir. Bir uçağın uçabilmesi için dört temel aerodinamik kuvvetin dengeli şekilde çalışması gerekir. Bunlar; Lift (Kaldırma Kuvveti), Drag (Sürükleme Kuvveti), Thrust (İtme Kuvveti) ve Weight (Ağırlık) kuvvetleridir. Bu yazımızda özellikle Lift ve Drag kuvvetlerini inceleyeceğiz.

Lift (Kaldırma Kuvveti) Nedir?

  Lift, uçağın ağırlık kuvvetine karşı koyarak havada kalmasını sağlayan yukarı yönlü aerodinamik kuvvettir.

  Uçak ileri doğru hareket ederken kanatların özel tasarımı olan aerofil (airfoil) yapı sayesinde kanadın üstünden ve altından geçen hava farklı hızlarda hareket eder. Kanadın üst yüzeyinden geçen hava daha hızlı akarken basıncı düşer, alt yüzeyden geçen hava ise daha yavaş hareket ederek daha yüksek basınç oluşturur. Oluşan bu basınç farkı kaldırma kuvvetini meydana getirir.

  Ayrıca kaldırma kuvveti yalnızca Bernoulli prensibiyle açıklanamaz. Kanatlar aynı zamanda havayı aşağı doğru yönlendirir ve Newton'un üçüncü hareket yasasına göre hava aşağı itilirken uçak da yukarı doğru itilir.

Lift Kuvvetini Etkileyen Faktörler

• Uçağın hızı,
• Kanat yüzey alanı,
• Havanın yoğunluğu,
• Hücum açısı (Angle of Attack),
• Kanat profili,
• Flap ve slat kullanımı.

  Hız arttıkça genellikle kaldırma kuvveti de artar. Ancak belirli bir hücum açısından sonra hava akımı bozulabilir ve kaldırma kuvveti azalabilir.

Drag (Sürükleme Kuvveti) Nedir?

  Drag, uçağın hareket yönüne ters yönde etki eden ve ilerlemesini zorlaştıran hava direncidir.

  Bir uçak havada ilerlerken hava molekülleriyle sürekli etkileşim içerisindedir. Bu etkileşim sonucunda sürükleme kuvveti oluşur. Motorların ürettiği itme kuvvetinin önemli bir kısmı drag kuvvetini yenmek için kullanılır.

  Drag ne kadar yüksek olursa;

• Yakıt tüketimi artar,
• Uçuş performansı azalır,
• Azami hız düşer,
• Tırmanma performansı olumsuz etkilenir.

Drag Türleri

Parazit Drag (Parasitic Drag)

  Uçağın şekli ve yüzeyleri nedeniyle oluşan sürükleme kuvvetidir.

  Kendi içerisinde üçe ayrılır:

Form Drag

  Uçağın gövdesi, iniş takımları ve diğer çıkıntılar nedeniyle oluşur.

Skin Friction Drag

  Havanın uçak yüzeyine sürtünmesi sonucunda meydana gelir.

Interference Drag

  Farklı yüzeylerin birleşim noktalarında oluşan türbülanslardan kaynaklanır.

İndüklenmiş Drag (Induced Drag)

  Lift üretiminin doğal bir sonucudur.

  Kanat uçlarında oluşan girdaplar (wingtip vortices) nedeniyle meydana gelir.

Özellikle;

• Düşük hızlarda,
• Yüksek hücum açılarında,
• Kalkış ve iniş sırasında

daha fazla görülür.

  Winglet tasarımlarının temel amacı, bu sürükleme kuvvetini azaltmaktır.

Lift ve Drag Arasındaki İlişki

  Lift ve drag kuvvetleri birbirleriyle doğrudan ilişkilidir.

  Daha fazla kaldırma kuvveti üretmek için hücum açısı artırıldığında indüklenmiş drag da artar.

  Bu nedenle pilotlar ve mühendisler, mümkün olan en yüksek kaldırma kuvvetini en düşük sürükleme ile elde etmeye çalışırlar.

  Bu dengeye Lift-to-Drag Ratio (L/D Oranı) adı verilir.

  L/D oranının yüksek olması;

• Daha düşük yakıt tüketimi,
• Daha uzun menzil,
• Daha iyi süzülme performansı,
• Daha ekonomik uçuş

anlamına gelir.

Stall ile İlişkisi

  Pilot burnu fazla kaldırdığında hücum açısı kritik değerin üzerine çıkabilir.

  Bu durumda kanat üzerindeki hava akımı bozulur ve kaldırma kuvveti aniden azalır. Bu olaya stall adı verilir.

  Stall sırasında:

• Lift hızla düşer,
• Drag önemli ölçüde artar,
• Uçağın irtifa kaybetme riski oluşur.

  Bu nedenle lift ve drag kuvvetlerinin doğru yönetilmesi uçuş emniyeti açısından büyük önem taşır.

Havacılıkta Lift ve Drag'ın Önemi

Modern uçak tasarımlarında;

• Kanat profilleri,
• Wingletler,
• Kompozit malzemeler,
• Aerodinamik gövde tasarımları

lifti artırıp dragı azaltacak şekilde geliştirilmektedir.

Bu sayede;

• Daha az yakıt tüketen,
• Daha çevreci,
• Daha uzun menzilli,
• Daha yüksek performanslı

uçaklar üretilebilmektedir.

Sonuç

  Lift ve drag kuvvetleri, uçuşun temelini oluşturan en önemli aerodinamik kuvvetlerdir. Lift, uçağın havada kalmasını sağlarken drag, uçağın hareketine karşı koyan hava direncidir. Emniyetli ve verimli bir uçuş için bu iki kuvvet arasındaki dengenin doğru şekilde yönetilmesi gerekmektedir. Günümüz havacılığındaki aerodinamik gelişmelerin temel amacı da daha fazla kaldırma kuvvetini daha az sürükleme ile elde etmektir.