Uçaklara Etki Eden Yükler

6021

Yük taşıyabilen ve bu yükleri cismin diğer kısımlarına aktarabilen, şekil değiştiren herhangi bir cisim yapı sistemi olarak tanımlanır. Bu gibi yapı sistemleri; kirişler, plakalar, kabuklar veya bunların birleşimlerinden oluşur.

Bir yapı elemanı, genelde dıştan etkiyen yüklere; eğilme, eksenel, kesme, ve burulma veya bu dördünün çeşitli bileşimlerinden oluşan iç yüklere karşı koyar.

Her hava taşıtı, özel görevini emniyetle yerine getirmek üzere dizayn edilir. Bunun sonucunda, boyut, yapılış ve performansına bağlı çok çeşitli yapılar ortaya çıkar. Ticari amaçlı ulaştırma uçakları özel olarak, bir havaalanından diğerine yolcu taşımak için dizayn edilir. Bu tür uçaklara asla keskin manevra yaptırılmaz. Av ve bombardıman uçakları ise, keskin manevralara dayanacak şekilde tasarlanır. Tasarım koşulları genellikle uçak yapısının göçmesine neden olacak yük katsayısına erişilmeden önce pilotun bilinicini yitirmeyeceği ve insan vücudunun dayanabileceği en büyük ivmeye göre saptanır.

Dizaynın optimumluğu yanında, hava taşıtlarının emniyeti, yapı bütünlüğü ve güvenirliğini sağlamak için hem sivil hem de hükümet organları, çeşitli hava taşıtlarının yapı dizaynında kullanılacak yüklerin şiddeti ile ilgili belirli şartnameler ve gereksinimler oluşturmuşlardır. Sivil veya askeri kuruluşlarca belirlenen sınır yükler taşıtın bütün ömrü boyunca maruz kalacağı en fazla yüklerdir.

Sıkıştırma, gerilme, burulma, eğme ve kesme kuvvetleri uçağa ve elemanlarına etki eden kuvvetlerdir. Aşağıdaki tanımlar tüm bu kuvvetlerin özelliklerin anlaşılmasında yardımcı olacaktır. Bu yüklerin yapı üzerindeki etkileri şekil 3’de gösterilmiştir.

Gerilme: Elemanın boyunu uzatmaya çalışan kuvvettir. Parçaları birleştiren cıvata gerilime maruz kalırlar. Motor veya uçağı kaldırmaya yarayan kablolarda gerilime maruz kalırlar.Sıkıştırma: Birbirine çarpma veya presleme eğilimindeki kuvvettir. İniş takımları uçak yere indiğinde sıkıştırmaya maruz kalırlar.

Burulma: Kıvırmaya, döndürmeye çalışan kuvvettir. Dönen şaftlar bükmeye maruz kalır.

Eğilme: Sıkıştırma ve gerilimin kombinasyonudur. Bir çubuk büküldüğünde çubuğun dış kısmı gerilimin etkisinde uzar iç kısmı ise sıkıştırmanın etkisinde kısalır. Uçağın kanatları eğilme kuvvetleri etkisindedir.

Kesme: Bir tabakayı bitişiğindeki diğer bir tabaka üstünde kaymaya zorlayan kuvvettir. İki tabakayı birleştiren perçin veya cıvatalar kesmeye maruz kalırlar.

Uçak tasarlandığında uçağa ve elemanlarına etkiyen ve uçuş süresince etkiyecek olan kuvvetler dikkatlice hesaplanır ve analiz edilir. Kuvvet analiz performansı, herhangi bir arıza ortaya çıkmadan uçağın onaylanan özelliklerini yerine getirmesini sağlar.

Uçakların uçmasını ve uçuş sırasında kontrolünü sağlayan ve etkileyen dört ana kuvvet vardır. Bu kuvvetler; Taşıma kuvveti ( Lift ), Ağırlık ( Weight/Gravity ), İtme/Çekme ( Thrust ), Sürükleme ( Drag)dir. Bunlar şekil 4te gösterilmiştir.

Bu kuvvetler karşılıklı çiftler halinde birbirlerini zıt yönde etkilerler.

Taşıma Kuvveti:Uçak ve helikopterlerin havalanmasını sağlayan ve havada tutunmasını sağlayan kuvvettir. Tüm uçaklarda asıl taşıma kuvveti kanatlardan elde edilir. Helikopterlerde ise taşıma bir eksen etrafında dönen kanatlardan( pal) elde edilir. Bu nedenle helikopter döner kanatlı uçak diye olarak ta adlandırılır. Bazı uçaklarda kanatlara ek olarak gövde ve yatay kuyruk üzerinden de taşıma elde edilmektedir.Bu kuvvetler sırasıyla inceleyelim.

Ağırlık Kuvveti:Taşıma kuvvetinin ters yönündedir. Normal yatay uçuşta taşıma ağırlık kuvvetine eşittir. Fakat yatışlı keskin dönüşlerde ve yere dik yapılan dairesel akrobatik manevralarda yerçekimi ivmesi etkisi ile uçağa binen yük artar. Bu nedenle keskin dönüşlerde artan ağırlığa karşı kaldırma kuvvetini arttırmak için ya hücum açısı arttırılır ya da motorların gücü arttırılır.

İtme/Çekme Gücü:Uçağın kanatlarında taşıma oluşması için kanadın etrafından belli bir hava akımı geçmesi gerekir. Helikopterlerde bu pallerin bir merkez etrafında döndürülmesi ile elde edilir. Sabit kanatlarda ise uçak öne doğru bir motor gücü ile çalışan pervane tarafından itilerek veya çekilerek yada jet motorlu uçaklarda tepki kuvveti ile geri sürükleme kuvveti yenilerek öne doğru yatay bir hareket verilir.

Sürükleme Kuvveti:Uçağın hava akımına karşı gösterdiği dirençtir. İtme/çekme yönünün zıt yönünde oluşur. Geri sürükleme kuvveti arttıkça uçağın öne doğru hareket etmesini sağlayan motor gücünün de artması gerekir ve yakıt sarfiyatı artar, hız kaybı olur.

Perçin, cıvata, anten kapak, kapı mandalları, birleşme aralıkları vb. gibi yüzey farklılıkları sürükleme kuvvetini arttırır. Bunu azaltmak için yekpare yapılmış ek yerleri olmayan ve kaygan yüzeyli gövde, kanat ve kuyruklara sahip uçaklar üretilmeye çalışılmaktadır. Kompozit teknolojisi sayesinde ve yapıştırma teknikleri ile bu sağlanmaktadır.

Sürükleme kuvvetini azaltmak için uçak yapılarının mümkün olduğu kadar aerodinamik yüzeyli ve çıkıntısız yapılmaya çalışılmaktadır. Fairing denen kaplamalar yüzeylerin çok pürüzlü olduğu yerlere takılarak buradaki parazit geri sürüklemeler azaltılmaktadır.