uçak ağırlık merkezinden geçen ve diğer iki eksene dik Denge ve Kararlılık olan eksendir. Bu eksen etrafındaki dönüşler yunuslama
Bir hava aracının emniyetli ve kullanışlı olabilmesi için (pitch) olarak adlandırılır. Kanat taşıma kuvvetler yanal sağlaması gereken üç temel özellik vardır. Bunlar, hava eksen üzerinde değilse veya motorlar ağırlık merkezle aracının havada tutunabilmesi, dengeli, kararlı olması ve aynı yükseklikte değilse, yanal eksen etrafında momentler kontrol edilebilmesidir. oluştururlar. Taşıma kuvvetleri ve momentler, genellikle
Denge itki kuvvetleri ve momentlerinden daha büyüktür. Ayrıca bazı uçaklarda itki momentleri (motorlar yanal eksenle Denge, bir özelliğin sabit olması durumudur ve ancak söz aynı hizada olduklarından) sıfır veya (motorlar yanal konusu özelliği değiştirecek net bir etki olmaması halinde eksenin yukarısında yer aldıklarından) taşıma kuvvet mümkündür. Net etki olmaması, hiçbir etki olmadığı momentleriyle aynı yönlüdür. Dolayısıyla itki ve taşıma anlamına gelmez. Diğer taraftan, terazi ve kütlelerin kuvvetlerinin oluşturduğu momentlerin kendiliğinden sıcaklıkları çevre sıcaklığından veya birbirinden farklıysa, dengede olmaları söz konusu değildir. Diğer taraftan, sistem ısı ve sıcaklık bakımından dengeli değildir. Tüm taşıma kuvvetlerinin yanal eksen üzerinde olmaları veya cisim, sistem ve elemanların sıcaklıkları eşitleninceye itki ve taşıma kuvvetlerinin oluşturduğu momentlerin kadar, yüksek sıcaklıktaki ortamlardan düşük sıcaklıktaki dengede olması, uçağın kararsız olmasına yol açtığından, ortamlara kendiliğinden ısı geçişi olur (bunun sonucunda tercih edilen bir durum değildir. Ayrıca uçuşun farklı ısılarının eşitlenmesi şart değildir). Bunun tersi asla safhalarında bu dengenin sağlanması her zaman mümkün mümkün olmadığından, sistemlerin ısıları ve sıcaklıkları olmayabilir. Bu nedenle yanal eksen etrafında dengenin sürekli olarak değişecektir. Dolayısıyla bir sistem içinde sağlanması için, yatay stabilize adı verilen, ilave yüzeyler farklı sıcaklıklarda bölgeler bulunuyorsa ısı ve sıcaklık kullanılır. bakımından bir dengeden söz edilemez. Yatay stabilize, kanat formunda fakat daha küçük Bu ünitede hava aracının uçuş sırasında yere göre boyutlarda bir elemandır. Hava hızı sıfırdan farklıyken duruşu/durumu ile ilgili denge durumları incelenecektir. yatay stabilize üzerinde, kanat üzerinde olduğu gibi fakat Hava aracı için dengeli bir duruş denince, akla genellikle daha küçük, bir aerodinamik kuvvet oluşur. Yatay yere paralel duruşu gelse de, hava aracı üzerinde bulunan stabilizenin kuvvet kolu, kanat taşıma kuvvetinin kuvvet bir düzlemin (örneğin döşeme düzleminin) yer düzlemine kolundan daha büyük olduğundan, yatay stabilize göre yaptığı açının belli bir süre içinde sabit kalması tarafından oluşturulan momentler, kanat tarafından anlaşılmalıdır. Bu açılar ve süreler uçuş gerekliliklerine oluşturulan momentler dengeleyebilir. göre değişebilir. Kararlılık Uçak Eksenleri ve Manevraları Bir sistemin denge halinde küçük (aşırı olmayan) Bir hava aracının, tümü ağırlık merkezinden geçen ve bozulmalar sonrasında yenden denge haline dönme birbirine dik üç hayali eksene sahip olduğu kabul edilir ve eğilimidir. Emniyetli bir uçuş için hava aracının kararlı bir hava aracının manevraları, bu eksenler etrafındaki şekilde tasarlanması şarttır. Hava aracının doğrusal dönüşlere göre tanımlanır. hareketleriyle ilgili kararlılık genellikle çok önemli bir sorun teşkil etmez. Dikey düzlemde istemsiz hız Uzunlamasına eksen, hava aracının burun simetri değişimleri ise dikey rüzgârlara veya düzensiz hava noktasından, kuyruk simetri noktasına uzanan, gövde akımlarına (türbülanslara) maruz kalındığında ortaya çıkan silindirik eksenidir. Bu eksen etrafındaki dönüşler yatış daha ciddi bir durumdur. (roll) hareketi olarak adlandırılır. Uçak ağırlığının uzunlamasına eksen etrafında simetrik olarak dağıldığı Hava aracının uzunlamasına eksen etrafındaki kararlılığı, kabul edilirse, uçağın bu eksen etrafında dengede olması öncelikle hava direnci ve bununla birlikte varsa sarkaç için kanat ve yatay stabilize tasıma kuvvetlerinin özelliği sayesinde sağlanır. Bir uçağın kanatları ve tüm oluşturduğu net momentin sıfır olması gerekir. yüzeyler uzunlamasına eksen etrafında simetrik olduklarından normalde aerodinamik moment dengesi Dikey eksen, uçak yere paralel iken yerçekimi kuvvetine sağlanmaktadır. Bu yüzeylerin karşılaştıkları hava direnç, paralel ve uçak uzunlamasına eksenine dik olan eksendir. bu dengenin bozulmasına karşı koyan önemli etkenlerden Bu eksen etrafındaki dönüşler, kimi zaman özel bir biridir. Hava aracının uzunlamasına eksen etrafında adlandırma yapılmadan basitçe dönüş veya sapma (yaw) kararlılığını sağlayan bir diğer etken, sarkaç özelliğidir. hareketi olarak adlandırılır. Bir uçağa dikey eksen etrafında etki eden kuvvetler, motor itkisi, kanat ve yatay Uçaklarda hem kanatlar hem de yatay stabilize, yanal stabilize üzerindeki sürükleme kuvvetleridir. Yatay eksen etrafındaki kararlılığa katkıda bulunmaktadır. stabilize, uzunlamasına eksen etrafında simetrik Uçağın burun yukarı hareketi halinde kanat ve yatay olduğundan, sürükleme kuvvetler eşit, dolayısıyla dikey stabilize hücum açıları, dolayısıyla taşıma kuvvetleri ve eksen etrafındaki momentler eşit ve zıt yönlüdür. uçağı burun aşağı yapmaya zorlayan momentleri artar; burun aşağı hareketinde ise bunun tersi gerçekleşerek, her Yanal eksen (kanat ekseni olarak da adlandırılır fakat iki durumda uçağı tekrar denge durumuna dönmeye zorlar. herhangi bir kanat düzleminden geçmesi şart değildir),
HIS201U-UÇAK BİLGİSİ VE UÇUŞ İLKELERİ
Ünite7: Hava Araçlarında Denge, Kararlılık ve Uçuş Kontrol
Dikey eksen etrafında kararlılığı sağlamak için dikey stabilize adı verilen yüzeyler kullanılır. Uçak, dikey eksen etrafında ani dönüşler sırasında hava direnciyle karşılaşır. Bu hava direnci dönüş yönüne ters momentler oluşturur. Kuyruk bölümünde yer alan yatay stabilize, dikey stabilize ve bazı uçuş kontrol yüzeyleri ile birlikte kuyruk takımı olarak anılır.
Uçak üzerindeki tüm yüzeyler, hareket sırasında hava direnci ile karşılaştıklarından, kararlılığa, moment kollarının uzunluğuna bağlı olarak, az ya da çok katkıda bulunurlar.
UÇUŞ KONTROL YÜZEYLERİ
Uçuş kontrol yüzeylerinin temel görevi, uçuş sırasında veya yerde hava aracının manevra yapabilmesini (eksenleri etrafında dönmesini) sağlamaktır. Bununla birlikte tasıma kuvvetini artırma, denge ve kararlılık sağlama veya frenleme gibi görevleri de yerine getirirler.
Birincil Uçuş Kontrol Yüzeyleri
Hava aracının üç ekseni etrafında dönüşlerini doğrudan sağlayan yüzeyler birincil uçuş kontrol yüzeyleri olarak adlandırılır. Birincil uçuş kontrol yüzeyleri şunlardır:
• Elevatör(ler): Uçağın yanal (kanat) ekseni etrafında dönüşlerini sağlamak için kullanılan hareketli yüzeylerdir. Elevatörler yatay stabilize üzerinde bulunur ve tek parça veya çok parçalı olabilirler. Normalde (elevatörler kapalıyken) kanat taşıma kuvvetinin yanal eksen etrafında oluşturduğu moment, yatay stabilize aerodinamik kuvveti tarafından dengelenir. • Aileronlar: Her bir kanat uç ve firar kenarı bölgesinde en az birer adet bulunan ve uçağın uzunlamasına ekseni (yatış ekseni) etrafında dönüş, denge ve kararlılığını sağlamak için kullanılan hareketli yüzeylerdir. Yanal eksen etrafında dönüşlerin (yatış manevralarının) sağlanması için aileronlar asimetrik olarak (uçağın yatırılmak istendiği kanat üzerindeki aileron yukarı, diğer kanat üzerindeki aileron aşağı doğru) açılır. Aşağı doğru açılan aileron, kanat tasıma kuvvetini artırırken, yukarı doğru açılan aileron kanat taşıma kuvvetini azaltır. Böylece uçağı yatırılmak istenen yönde net bir moment oluşur. • Rudder(lar): Rudder’lar uçağın dikey ekseni etrafında dönüşlerini sağlamak için kullanılan hareketli yüzeylerdir. Rudder, dikey stabilize üzerinde bulunur ve tek veya çok parçalı olabilir. Rudder, uçak uzunlamasına eksenine göre simetrik olduğundan normalde (sıfır pozisyonundayken) dikey eksen etrafında bir moment oluşturmaz. Rudder, bir tarafa doğru açıldığında ise uçak burnunu aynı tarafa döndürecek şekilde üzerinde bir aerodinamik kuvvet oluşur. Bu kuvvet, uçak dikey ekseni
etrafında bir moment oluşturarak uçağın dönmesini sağlar.
İkincil (Yardımcı) Uçuş Kontrol Yüzeyleri
Doğrudan hava aracının manevra yapması için kullanılmayan, fakat birincil uçuş kontrol yüzeylerinin manevralarına yardımcı olmak, hareketlerini kolaylaştırmak, taşıma veya sürükleme kuvvetlerini ayarlamak gibi ikincil görevler için kullanılan yüzeyler ikincil uçuş kontrol yüzeyleri olarak adlandırılır. Bunlardan,
• Flap’lar ve slat’lar, tasıma kuvvetini artırmak, • Spoiler’lar, yatış manevrası sırasında aileron’lara yardımcı olarak, tasıma kuvvetini azaltmak veya sürüklemeyi artırmak (frenleme yapmak), • Kontrol veya denge ayar (trim) kanatçıkları (fletnerler, tab’lar), pilot veya yapay güç sistemlerinin uygulamak zorunda kalacakları kuvvetleri azaltmak (bazı tab’lar pilotun uygulaması gereken kuvveti artırmak) için kullanılmaktadır.
Spoiler’lar, açıkken taşıma kuvvetini azaltan (negatif taşıma kuvveti oluşturan) ve sürükleme kuvvetini artıran yüzeylerdir. Spoiler’lar kapalıyken kanat üst yüzeyiyle bir bütün oluştururlar ve düzgün hava akışına hemen hemen engel olmazlar. Açıldıklarında ise kanat üst yüzeyi üzerindeki hava akışını bozarlar. Spoiler üzerinde oluşan aerodinamik kuvvet hem kanat tasıma kuvvetini azaltır hem de sürüklemeyi artırır.
Yardımcı kanatçıklar, aerodinamik kuvvetler kullanılarak, aileron, elevatör, rudder gibi birincil uçuş kontrol yüzeylerinin hareketini veya sabit bir pozisyonda tutulmasını kolaylaştırmak (daha küçük kuvvetlerle gerçekleştirilmesini sağlamak) için kullanılan yüzeylerdir. Yardımcı kanatçıklar, asıl uçuş kontrol yüzeylerinin firar kenarının hareketli bir parçası seklindedirler ve asıl uçuş kontrol yüzeylerine zıt yönde açılırlar.
Uçakların denge ayar (trim) işlemi, denge ayar kanatçıkları (trim tabs), yatay stabilize hücum açısı ayarlanarak, sağ ve sol kanat yakıt tankları arasında veya merkez yakıt tankları ile kuyruk yakıt tankları arasında yakıt transferi yapılarak (böylelikle ağırlık merkezinin yeri değiştirilerek) yapılabilir.
Kokpit Kumandaları
Tüm uçuş kontrol yüzeylerinin kumanda araçları (lövye, “stick”, pedal, volan, düğme, v.b.) kokpitte yer alır. Mekanik kontrollü uçaklarda aileronlar ve elevatörler birlesik kumanda tekeri ve kolu/lövyesi ile kontrol edilir. Aileron tekerinin sağa-sola çevrilmesi, her bir kanat üzerindeki aileronların asimetrik (birbirine zıt yönlerde) açılarak uçağın sağa-sola yatışını sağlar. Lövyenin ileri- geri hareketleri elevatörlerin aşağı-yukarı açılarak uçağın burun aşağı-burun yukarı manevra yapmasını sağlar. İki pilotlu uçaklarda, kaptan pilot ve yardımcı pilotun lövye-
teker kumandası genellikle birbirine mekanik olarak Uçuş kontrol yüzeylerinin pilot kas gücüyle hareket (kablo-makara ve benzeri sistemlerle) bağlantılıdır. Lövye ettirildiği sistemler, bariz manuel kontrol örneğidir. ve/veya tekerlerden birinin yaptığı bir hareket, aynı anda Otomatik uçuş kontrolü, elektrik-elektronik devreler veya diğer lövye ve/veya tekerde de gerçekleşir. bilgisayarlar tarafından gerçekleştirilmektedir. Hareket Yöntemleri
Uçuş kontrol sistemleri, yüzeylerin hareket yöntemlerine göre, doğrudan pilot kas gücüyle hareket ettirilen sistemler, yardımcı güç kullanan sistemler ve tümüyle yapay güç kullanan sistemler şeklinde üç temel gruba ayrılabilir.
Doğrudan Pilot Kas Gücüyle Hareket Ettirilen Sistemler
Birincil uçuş kontrol yüzeylerinin doğrudan pilot kas gücüyle hareket ettirildiği uçuş kontrol sistemleri mekanik hareketli sistemler olarak da adlandırılmaktadır. Mekanik hareketli sistemlerde pilotun kokpitte bulunan uçuş kontrol araçları üzerine uyguladığı kuvvetler, çelik kablolar, itme-çekme çubukları ve tork tüpleri gibi mekanik iletim vasıtalarıyla uçuş kontrol yüzeylerine iletilir. Bu tür sistemlerde uçuş kontrol yüzeyi üzerindeki kuvvetler de pilota iletilir (pilot tarafından hissedilir).
Yardımcı Güç Kullanan Sistemler
Uçak ağırlığı ve hızı arttıkça uçuş kontrol yüzeyleri üzerindeki aerodinamik kuvvetler pilotun karşılayamayacağı seviyelere ulaşır. Böyle durumlarda pilota yardımcı olmak üzere, elektrik, hidrolik, pnömatik veya aerodinamik güçlerden yararlanılabilir. Pnömatk sistemler, havanın yapay olarak basınçlandırılarak güç elde edilen, aerodinamk sistemler ise havanın kendi- liğinden hareketinden kaynaklanan gücün kullanıldığı (ayrıca bir güç sistem gerektirmeyen) sistemlerdir. Hidrolik güç kontrol elemanları (Servo-Valfler), senkronize hidrolik güç yardımcılı sistemler ve hidrolik hareketli, kablo yedekli sistemler, hidrolik hareketli kontrol tab yedekli sistemler bu grupta yer alır.
Tümüyle Yapay Güç Kullanan Sistemler
Bu tür sistemlerde, birincil ve/veya ikincil uçuş kontrol yüzeyleri tümüyle hidrolik, pnömatik veya elektrikli akçüatörler (elektrik motorları) tarafından hareket ettirilir. Pilotun sistemde uyguladığı kuvvet, kontrol lövyeleri, volanları, düğmeleri veya akçüatör kontrol valfini hareket ettirmekten ibaret çok küçük kuvvetlerdir. Bu tür sistemlerde pilot, uçuş kontrol yüzeyleri üzerindeki aerodinamik kuvvetleri, eğer yapay bir kuvvet hissettirici (artificial feel) sistem yoksa hiçbir şekilde hissetmediğinden tek yönlü veya kuvvet geri bildirimsiz sistemler olarak adlandırılmaktadır.
KONTROL YÖNTEMLERİ
Uçuş kontrol yöntemleri, pilotun kontrol sürecine dâhil olup-olmayışına göre manuel veya otomatik; kontrol işaretlerinin (sinyallerinin) fiziksel özelliğine göre mekanik veya elektrikli seklinde sınıflandırılmaktadır.