Uçak Teknolojisi


 

Savaş Uçakları

20. yüzyılda uçak teknolojisi çok ağır ilerledi. Ancak, 21. yüzyıl için düşünülen devrime zemin hazırladı. Sivil ve askeri havacılıkta yeni nesil modeller, bilimin sınırlarını zorluyor…

Uzun mesafeli uçuşların 1952′de başladığı “jet çağı”ndan günümüze, havayolu şirketleri pek çok yeniliğe ve değişikliğe tanık oldu. Hatta, 27 Şubat 1903′te, efsanevi uçaklarıyla ilk uçuşlarını gerçekleştiren, havacılığın kurucuları Wright kardeşler bile, bugün yaşasalardı gelinen noktaya şaşırırlardı.

On yıllardır uçaklar üstünde küçük, ama sürekli değişiklikler yapılıyor. Daha sessiz çalışan motorlar, sağlam gövdeler, hava sürtünmesini azaltan kanatlar… Ancak, daha büyük ve köklü değişimler ufukta görünüyor; geleceğin hava araçları, katı aerodinamik anlayışı ve hatta fizik yasalarıyla düelloya girecek. Concorde, geride bıraktığımız 50 yıllık sürede farklılığı en çok göze çarpan modeldi. Ancak, sesten hızlı uçak devrimi hiçbir zaman tam anlamıyla gerçekleşmedi.

Sorun, yüksek sesin yarattığı gürültü kirliliğiydi. Concorde modeli, Mach 2 düzeyine ulaşabiliyor; ama, sadece Atlas Okyanusu’nun üstünde… Aynı şekilde, Yeni Boeing Sonic Cruiser’ın (Boeing’in ses hızını aşan modeli) da sadece ses hızının altında uçmasına izin veriliyor. Uçaklardan yayılan gürültü kirliliği için çok katı kurallar uygulanıyor. Artık, pencereleri titreten uçaklara izin yok.

Peki, bu yüksek ses nasıl engelleniyor? Yüksek ses, şok dalgaları halinde yayılıyor. Bu dalga, uçağın ön kısmındaki yüksek basınç ve arka kısmındaki alçak basınçtan ötürü “N” şeklinde… Şok dalgası, uçağın aerodinamik yapısının azaltılmasıyla engellenebiliyor. Akla yatkın gelmese de, kör nokta, şok dalgasının önünde bir basınç dalgası yaratarak sesi uzatıyor. Motorun gürültüsü belki daha uzun sürüyor, ancak, sesin şiddeti azalıyor.

Kaldırma yüzeyi olarak, kanatlar yerine uçağın tüm gövde uzunluğunu kullanmak da başka bir yöntem. Böylece, gürültü daha geniş bir alanda doğduğundan hafifliyor.

Uçak üreticilerinden Lockheed ve Fulfstream şirketleri, Gürültüsüz Süpersonik Uçak Teknolojisi (Quiet Supersonic Aircraft Technology, QSAT) adını verdikleri programla 2005′te uçurmayı planladıkları prototipte, bu teknikleri birleştiriyorlar. Concorde modeli yer seviyesinde, her 2,51 cm2 alana 0,90 kg’lik basınç uyguluyor. Askeri uçaklar 0,45 kg’lik bir basınç doğururken, QSAT uçağının 0,45 kg’lik basınçla daha az gürültüye neden olacağı tahmin ediliyor.

Bu da, nüfus yoğunluğu fazla olan kentlerin semalarında daha az gürültü kirliliği demek.
Uçak motorlarından yükselen sesi azaltmak anlamına gelen “plazma aerodinamiği”, aynı zamanda sürtünmeyi de en aza indiriyor. Plazma, elektrik yüklü bir gaz… Rusya’da yapılan deneyler, uçak çevresinde çok küçük miktarlarda (milyonda birden az) üretilecek plazmanın, hava akışını tamamen değiştirdiğini kanıtladı. Önceleri, plazmanın havayı ısıttığı, dolayısıyla da sürtünmeyi azalttığı düşünülüyordu.

Ancak, aslında plazmanın etkileri çok daha karmaşık. Fizikçiler, plazma akışı ve akustik iyon dalgası çiftiyle birleşen elektrik ve manyetik alanın, üç boyutlu etkileri üstünde duruyorlar. Ama, süreci açıklayacak mekanizma hâlâ araştırılıyor. Bu alandaki pratik uygulamalar, kuramsal tanımlamalardan bir hayli ileride.
Plazma, şok dalgasını nemlendirerek ve parçalara ayırarak değiştiriyor. Kimi uzmanlar, ses kirliliğinin bu yolla önlenebileceğini düşünüyorlar.

Her şeyin ötesinde, hava sürtünmesini azaltıyor. Farnbourgh’daki DERA Laboratuvarı’ndan Terry Cain, sürtünmenin yüzde 10 oranında düşürülebileceğini gösterdi. Yüzde 1′lik bir azaltma bile, uçağın hafiflemesinde ve hızında olumlu gelişmeler sağlıyor. Plazma üretecinin eklenmesiyle, uçakta değişikliğe gitmeden performansı artırılabilir. “Tesla bobini”ne dayanan üreteçler 1990′lı yıllarda geliştirildi, ancak, yetersizdi. Yeni geliştirilen modeller ise, göreceli olarak daha iyi. Ferroelektrik seramik tabakalar kullanan üreteç, elektron atımı üreterek zayıf bir ateş yayıyor.

Uçağın kontrolü, kanat ve dümen gibi hareketli yüzeylere dayanıyor. Plazma teknolojisi, bunların yerine çevresindeki hava akışını değiştiren ve oynar parçaya gereksinim duymayan panelleri kullanıyor.

-