uçak

kanatların sağladığı taşıma kuvveti yardımıyla havada tutunan ve motorun oluşturduğu itme ya da çekme kuvvetiyle hareket eden, yolcu ve yük taşımacılığında ya da sportif ve askeri amaçlı kullanılan hava taşıtlarının ortak adı.

Uçaklar genel olarak kullanım amaçlarına göre sivil (yolcu ve kargo uçakları, sportif amaçlı uçaklar) ve askeri (her türlü savaş, nakliye ve eğitim uçakları) uçaklar; erimlerine göre kısa, orta ve uzun erimli uçaklar; motor türlerine göre pervaneli ve jet motorlu uçaklar; uçuş hızlarına göre sesüstü ve sesaltı uçaklar; motor sayılarına göre tek, çift, üç ya da dört motorlu uçaklar biçiminde sınıflandırılabilir.

Tarihçe.

Orville ve Wilbur Wright kardeşlerin ilk motorlu uçuşu gerçekleştirdikleri 17 Aralık 1903, uçak sanayisinin başlangıcı olarak kabul edilir. Wright kardeşler sonraki beş yıl içinde tümüyle deneysel amaçlarla uçak üretimi alanında çalışmalar yürüttüler. 1908’de Wright Company’nin patent haklarını satın alan Fransız şirketi Astra uçak sanayisinin ilk ticari kuruluşu oldu. Aynı yıl Wright kardeşler ABD Kara Kuvvetleri için askeri uçaklar üretmeye başladı.

1909’da ABD’de Glenn Curtis, Fransa’da da Henri Farman, Louis Bleriot, Gabriel ve Charles Voisin ile Leon Levavasseur’ün ticari amaçla uçak üretimine başlamalarıyla birlikte uçak sayısında hızlı bir artış gözlendi. Sonraki yıllarda önce Wright kardeşlerin lisansıyla İngiltere’de, daha sonra da Almanya ve Rusya’da uçak üretimine başlandı. Üretilen bu ilk uçakların tasarımları farkh olmakla birlikte tümünün gövde ve kanat çatkıları başta ladin ya da göknar olmak üzere ağaçtan yapılıyor, daha sonra bu çatkılar özel biçimde sertleştirilmiş kumaş ve bezlerle kaplanıyordu. I. Dünya Savaşı’nın sonuna değin uçak yapımında bu yöntem yaygın olarak kullanıldı.

I. Dünya Savaşı’ndan sonra kısa bir duraklama dönemi geçiren uçak sanayisi 1919’da ticari amaçlı hava taşımacılığının başlamasıyla birlikte yeniden canlandı. 1920’lerin başlarında uçakların tasarımı ve yapımı alanlarında önemli değişiklikler oldu. Birden çok kanatlı (çift ya da üç kanatlı) uçakların yerini tek kanatlı uçaklar (mo- noplan) aldı, bu arada uçakların kanatları ve gövdeleri metalden yapılmaya başladı. Uçak yapımında metal kullanımının öncüsü olan Hugo Junkers konsol kanat (bir ucundan gövdeye bağlı, öbür ucu serbest yarım kanat) tasarımını da geliştirerek kanat yapımında dikme ve destek kullanımını ortadan kaldırdı. Önceleri yalnızca uçak çatkısı metalden (çoğunlukla çelik ve alüminyum alaşımları) yapılıyordu, ama sonraları gövde ve kanat kaplamalarında da metal kullanılmaya başladı. 1930’lann başında da tümüyle metalden yapılmış ilk uçaklar geliştirildi.

1930’larda yürütülen araştırmalar sonucunda uçak motorlarının gücü ve pervanelerin verimi artırıldı, ayrıca kabin basınçlandırma sistemleri, içeri alınabilir iniş takımları, iniş flaplan, otomatik pilot düzeneği, gelişkin uçuş, seyir ,Te denetim sistemleri geliştirildi ve böylece uçak tasanmı alanında köklü değişiklikler oldu. Uçuş sırasında karşılaşılan hava sürüklemesini (uçak ile hava arasındaki sürtünme nedeniyle oluşan direnç kuvveti) azaltmak amacıyla uçak gövdesi ve kanatlara aerodinamik biçim verme çalışmaları da bu yıllarda başladı. Artan yolcu ve yük trafiğinin gereksinimlerini karşılamak ve askeri alanda daha çok bombayı daha uzağa taşıyabilmek amacıyla 1930’larda daha öncekilerden çok daha büyük askeri ve sivil uçaklar yapılmaya başladı.

II. Dünya Savaşı’ndan sonra jet motorlu uçak yapımı alanındaki çalışmalar hız kazandı. 1940’lann sonlannda sesüstü hıza ulaşan ilk askeri uçaklar geliştirildi. Jet motorlu ilk yolcu uçağı olan İngiliz yapısı “de Havilland Comet” ilk uçuşunu 1949’da gerçekleştirdi.

1950’lerin başlannda “Boeing 707”, “Vickers VC 10”, “Caravelle” gibi çok sayıda jet yolcu uçağı geliştirildi. 2 Mach (ses hızının iki katı) hıza ulaşabilen ilk askeri uçaklar da 1950’lerin sonlannda ortaya çıktı. Uçaklann hızlannın artması ve yapılannın karmaşıklaşması 1960’larda üretimi kolaylaştıracak yeni yöntem, alet ve araçlar geliştirilmesine neden oldu. 1960’larda uçak üretiminde kullanılan daha dayanıklı ve daha hafif yeni metal alaşımlan da geliştirildi.

1970’lerde ses hızının üç katını (3 Mach) aşabilen askeri uçaklar ve sesüstü uçuş yapabilen yolcu uçaklan (“Concorde” ve “Tupolev Tu-144” gibi) kullanılmaya başladı. 450 yolcu taşıyabilen çok büyük “jumbo-jet”ler de 1970’lerde geliştirildi.
Günümüzde kalkış ağırlığı (uçağın kendi ağırlığı, yakıt ağırlığı ile mürettebat, yolcu ve yük ağırlığının toplamı) 400 tonu aşan çok büyük yolcu ve kargo uçaklan, yakıt ikmali yapmadan 10 bin km uçabilen çok uzun erimli uçaklar, 3,5 Mach’ı aşan hızlara ulaşabilen yüksek hızlı sesüstü askeri uçaklar yapılabilmektedir.

Uçağın ana öğeleri ve uçma ilkeleri.

Uçaklar başlıca altı ana öğeden oluşur:

• Taşıyıcı yüzeyler (kanat),
• güç grubu (motorlar),
• kuyruk takımı (yatay ve düşey kuyruk yüzeyleri),
• gövde,
• iniş takınılan
• donanım (uçuş, seyir, haberleşme ve denetim sistemleri, havalandırma ve basınçlandırma sistemleri, koltuklar, her türlü alet, kol, kablo vb).

Bir uçağın toplam yapı ağırlığının yaklaşık yüzde 36’sını kanat, yüzde 6,5’ini motorlar, yüzde 6,5’ini kuyruk yüzeyleri, yüzde 35,5’ini gövde, yüzde 8’ini iniş takınılan, yüzde 7,5’ini de donanım oluşturur. Bu oranlar uçağın türüne göre değişir. Örneğin modern bir yolcu uçağında donanım toplam yapı ağırlığının yüzde 10’una kadar çıkabilir, sportif amaçlı basit uçaklarda ise bu oran yüzde 1 düzeyinde olabilir. Uçağın toplam yapı ağırlığı kalkış ağırlığının yüzde 28-35’ini oluşturur.

En önemli yapı elemanı olan kanat, uçağı havada tutan taşıma kuvvetinin oluşmasını sağlar. Uçuş sırasında hava kanat çevresinden hızla akar. Havanın bu hareketi sırasında kanat profilinin aerodinamik özellikleri nedeniyle kanadın üst yüzeyinde negatif, alt yüzeyinde de pozitif basınç bölgeleri oluşur. Hava pozitif basınç bölgesinden negatif basınç bölgesine doğru akma eğiliminde olduğundan kanat üzerinde taşıma kuvveti denen yukan doğru bir kuvvet oluşur. Bu kuvvet uçağın havada tutunmasını sağlar. Kanada flap ve slat denen düzenekler yerleştirilerek gerektiğinde (örn. kalkışta ya da uçuş yüksekliğinin artınlması sırasında) taşıma kuvvetinin artınlması sağlanır.

Modern uçaklann kanat planlan (üstten görünüş) ve kanat-gövde bağlantı biçimleri büyük farklılıklar göstermekle birlikte bu uçaklann hemen hemen tümü tek kanatlıdır. Kanat çoğunlukla gövdeye sabit biçimde bağlanır. Ama STOL uçak ve VTOL uçak gibi bazı uçaklar ile “F-lll”, “Mi- rage G-8”, “MiG-23” gibi uçaklar değişken geometrili, hareketli kanatlara sahiptir. Bu uçaklarda kalkış ve iniş sırasında taşımayı artırmak için kanat gövdeye dik konuma getirilir. Maksimum hızda uçuş ya da manevra sırasında ise kanat geriye doğru kaydmlarak şok dalgası oluşmadan havanın kanat profilinin üzerinden daha hızlı akması sağlanır ve böylece kanat üzerindeki aerodinamik özellikler bozulmadan daha yüksek hızlara ulaşılabilir.

Bir kanat profilinin taşıması veter (kanat profilinin hücum kenan ile firar kenarını birleştirdiği varsayılan doğru) ile hava akışı doğrultusu arasındaki açının (hücum açısı) büyümesiyle artar. Ama hücum açısı belirli bir değere ulaştığında (maksimum hücum açısı) taşıma kuvveti maksimum değerini alır. Hücum açısının daha da artınlması durumunda taşıma kuvveti azalmaya başlar ve belirli bir hücum açısı değerinde de Jcanat üzerindeki tutunma kuvveti sıfıra düşer. Tutunma kaybı (perdövites, stol) olarak adlandınlan bu olay uçağın düşmesine neden olur. Hücum açısının artınlması işlemi flap ve slatlann hareket ettirilmesiyle gerçekleştirilir. Flapsız bir kanat profilinin maksimum hücum açısı yaklaşık 15° iken, flap ve slat kullanılarak bu değer 25°’ye kadar çıkanlabilir. Kanadın üzerinde flap ve slatlardan başka dönme sırasında uçağı yatırmaya yarayan kanatçıklar ve iniş sırasında uçağın daha kısa mesafede durmasını sağlayan hava frenleri (spoyler) bulunur.

Uçağın uçuş sırasında yükselme ve alçalması ve sağa ya da sola dönmesi kuyruk takımı tarafından sağlanır. Uçağın kuyruk bölümünde kanada paralel biçimde bulunan aerodinamik yüzey yatay kuyruk yüzeyi, kanada dik olarak yerleştirilmiş olan bölüm ise düşey kuyruk yüzeyi olarak adlandırılır. Yatay kuyruk yüzeyi yatay stabilize (hareketsiz olan ön bölüm) ile yükseklik dümeni ya da yatay dümenden (arkada bulunan hareketli bölüm), düşey kuyruk yüzeyi ise düşey stabilize (önde bulunan hareketsiz bölüm) ile yön dümeni ya da düşey dümenden (arkada bulunan hareketli bölüm) oluşur. Uçağın daha yükseğe çıkarılması istendiğinde yatay kuyruk yüzeyinin hücum açısı azaltılarak (yükseklik dümeni yukan doğru hareket ettirilerek) kuyruk yüzeylerindeki taşıma azaltılır.

Böylece kuyruk aşağı doğru kayarken uçağın burnu yukan doğru yönelir. Uçak istenen yüksekliğe çıkınca yükseklik dümeni eski konumuna getirilir. Uçağın daha düşük yüksekliğe indirilmesi gerektiğinde de yükseklik dümeni aşağı doğru döndürülerek kuyruktaki taşıma artınlır ve böylece de kuyruğun yukan, burnun da aşağı doğru yönelmesi sağlanır. Uçuş sırasında uçağın sağa ya da sola döndürülmesi işlemi yön dümeninin sağa ya da sola döndürülmesiyle gerçekleştirilir.

Yatay ve düşey kuyruk yüzeylerinin yerleştirilme biçimi uçağın türü ve kullanım amacına göre farklılık gösterir. Bazı uçaklarda yatay kuyruk yüzeyi düşey kuyruk yüzeyinin alt bölümüne, bazılarında orta, bazılannda ise üst bölümüne (T kuyruk) yerleştirilir. Gövde kanat ile kuyruk yüzeyleri arasında kuvvet ve moment iletimini sağlar.

Gövdenin biçimi ve büyüklüğü de uçağın türüne göre değişir. Jumbo-jet yolcu uçaklarında gövdenin uzunluğu 80-90 m, çapı da 10-15 m olabilir; buna karşılık sportif amaçlı basit uçaklann uzunluğu birkaç metreyi geçmez. Gövde dairesel, dikdörtgen biçimli ya da elips kesitli olabilir. Yolcu uçaklannın gövdeleri yolcular için gerekli konforu sağlamak amacıyla genellikle dairesel kesitlidir.

Uçaklarda kullanılan motorlann türü, sayısı ve bunlann yerleştirilme biçimleri de çok çeşitlidir. Görece küçük, kısa erimli, sportif amaçlı uçaklarda pistonlu motor- pervane sistemi kullanılır; ticari amaçlı küçük ve görece daha uzun erimli uçaklar ise türboprop motorlarla donatılır. Daha hızlı askeri ve sivil uçaklarda türbo jet motor ve türbofan motor bulunur. Motorlar kanada asılabilir, gövde içine ya da kuyruk konisine yerleştirilebilir.

İniş takınılan tekerlekli ve tekerleksiz olmak üzere iki grupta sımflandınlır. Karada önceden hazırlanmış pistlere iniş-kalkış yapan uçaklarda tekerlekli iniş takımı bulunur; denize, kar üstüne ya da çamurlu arazilere iniş-kalkış yapan uçaklann iniş takınılan ise tekerleksiz ve kızaklıdır. Düşük hızlı küçük uçaklarda iniş takımlannın uçuş sırasında dışanda kalması uçağın aerodinamik özelliklerini fazla etkilemediğinden, bu uçaklarda iniş takınılan sabit dik- melidir. Yüksek hızlı uçaklarda ise iniş takınılan kalkıştan bir süre sonra gövdenin ya da kanatlann içine çekilir.

Türkiye’de uçak sanayisi.

Türk uçak sanayisinin kurulmasına yönelik ilk adım 1925’te Kayseri Tayyare Fabrikası’nın açılması oldu. Bir süre motorlan ve bazı parçalan yurtdışından getirilen “PZI”, “Gotha Hawk”, “Hook”, “Miles Magister” gibi küçük askeri uçaklann üretildiği bu fabrika daha sonra uçağın tümüyle dışandan getirilmesinin uçak üretiminden daha ucuza mal olduğu ileri sürülerek Türkiye Cumhuriyeti Hava Kuvvetleri bünyesindeki uçaklann bakım merkezi haline dönüştürüldü. 1926’da kurulan Eskişehir Tayyare Tamir Fabrikası da askeri uçaklann bakım ve onanmlannm yapılmasında kullanıldı. 1935’te İstanbul Yeşilköy’de kurulan Türkiye’nin ilk özel uçak fabrikasında, 1938’de “Nu. D. 36” tipi eğitim uçaklan üretilmeye başladı. Ama mali sıkıntılar nedeniyle bu fabrika kısa bir süre sonra kapatıldı. 1941’de Türk Hava Kurumu (THK) tarafından Ankara’da kurulan Etimesgut Uçak
Fabrikaşı’nda 1956’ya değin çeşitli tiplerde küçük eğitim ve tarımsal ilaçlama uçakları ile planörler üretildi. Gene THK tarafından 1946’da Ankara’da kurulan uçak motoru fabrikası da uzun ömürlü olmadı.

Günümüzde ulusal uçak sanayisinin kurulmasına yönelik çalışmalar, 1976’da faaliyete geçen Türk Uçak Sanayii AŞ (TUSAŞ) tarafından yürütülmektedir. 1989’da hizmete giren Ankara Mürtet Uçak Fabrikası’nda Türkiye ile ABD arasındaki Savunma ve Ekonomik İşbirliği Antlaşması çerçevesinde General Dynamics Corporation’ın lisansıyla “F-16” avcı uçaklarının montajı ve bazı gövde bölümlerinin üretimi yapılmaktadır. Bunun dışında Türk Hava Kuvvetleri uçaklarının bakım, onarım ve yenileme çalışmaları Hava Kuvvetleri’ne bağlı Eskişehir ve Kayseri tesislerinde gerçekleştirilmektedir. Türk Hava Yolları’mn uçaklarının bakım ve onarım işlemleri de İstanbul’da Atatürk Havalimanı’ndaki bakım onarım tesislerinde yürütülmektedir.