Günümüzde; ulaşım sistemlerinin toplum yaşamında ne denli önemli olduğu herkes tarafından bilinmektedir. Çeşitli ham veya işlenmiş maddelerin, insanların, haberlerin bir yerden başka bir yere taşınmasına ulaşım denir. Ulaşım süresi, ulaşım ücretleri gibi kavramlar ulaşım sistemleri arasındaki yarışma ortamını meydana getirdi. Güven, konfor, düzenlilik gibi şartlar ön plana çıktı. Ayrıca ulaşım araçlarının çevreye daha az zarar veren, daha yakıt dostu ekonomik olması, daha sessiz çalışması ve mümkün olduğunca hafif şekilde tasarlanması önemlidir.

En önemli ulaşım şekillerinden biri hava yoluyla ulaşımdır. Hava yolu ulaşımında en önemli avantaj hızdır. Hava yolu, hava taşıtlarıyla (büyük oranda uçaklarla), insan ve yük taşımacılığı yapmaktır. Hava yoluyla taşıma hızlı olmasının yanında diğer ulaşım türlerine göre daha maliyetlidir. Hava yolu ulaşımı uçak, yakıt, hava alanı, yol, vs. unsurlarını kapsar. Hava alanları büyük, küçük, hafif, basit uçakları kabul etmelerine göre sınıflandırılırlar.

Uçak Nedir ve Nasıl Uçar?

Uçak kanatlarının altındaki havanın yaptığı basınç yardımıyla yükselip ilerleyebilen motorlu hava ulaşım aracıdır. Pervaneli ya da jet motorlu, sabit kanatlı ve havadan ağır pek çok hava taşıtı uçak kategorisine dâhildir. Günümüzde en temel uçak tipleri, yolcu uçağı, savaş uçağı, kargo uçağı olarak bilinirken, farklı coğrafi şartlara göre özelleştirmiş uçaklar da mevcuttur.

Uçağın ana parçaları havada tutunabilmeyi sağlayan kanatlar, kanatları dengede tutmaya yarayan kuyruk, uçağın durum ve pozisyonunu değiştiren kumanda yüzeyleri ve gerekli itmeyi sağlayan motor, pervane gibi elemanlardır. Yolcuları ve yükü barındıran gövde ile uçuş ekibi ve uçuş kumandalarını barındıran kokpit uçağın ana bölümlerindendir.

Uçakların uçması söz konusu olunca herkesin aklına gelen ilk şey motordur. Fakat uçağın havada tutunmasını sağlayan ve ağırlığını dengeleyen eleman kanattır. Motor sadece öndeki havayı alır ve arkaya doğru iter. Bu bir itme gücü (thrust) sağlar. Bu güç sayesinde uçak ileri geri doğru hareket eder. Uçak ileri doğru hareket ederken kanadının kesit (airfoil) yapısından dolayı kanadın alt yüzeyinde yukarı doğru bir kaldırma kuvveti (lift) doğar. Bu arada da hava , içinde ileri doğru hareket etmekte olan uçağa karşı bir direnç (drag) gösterir. Uçağın süradı arttıkça kanadın kaldırma kuvveti de artar. Bu kaldırma kuvveti yer çekimi (gravity) ve hava direnci (drag) toplamından fazla olduğunda uçak yerden havalanır. Kısacası uçak uçmaya başlar. Uçağın yükselip alçalması kanatlardaki ve kuyruklardaki kanatçıkların aşağı yukarı hareketiyle olur.

Şekil.1 Uçağa Etki Eden Kuvvetler

Kanat tipleri, kesiti, alanı, ağırlığı kanada etki edecek kaldırma kuvveti hususunda önemlidir. Daha çok kaldırma kuvveti uçak menzilini arttırır. Ayrıca yakıt vs. daha fazla kanatlarda depolandığı için bu depolama imkânı da artar. Daha aerodinamik yapı elde edilir.

Uçak Kanat Yapısı ve Uçmaya Etkisi

Uçak kanatlarının altındaki havanın yaptığı basınç yardımıyla yükselip ilerleyebilen motorlu hava ulaşım aracıdır. Kanat tipleri, kesiti, alanı, ağırlığı kanada etki edecek kaldırma kuvveti hususunda önemlidir. Daha çok kaldırma kuvveti uçak menzilini arttırır. Ayrıca yakıt vs. daha fazla kanatlarda depolandığı için bu depolama imkânı da artar. Daha aerodinamik yapı elde edilir.

Uçağın süratı ile kanadın kaldırma kuvveti doğru orantılıdır. Uçağın süratı arttıkça kanadın kaldırma kuvveti de artar. Kanadın üst kısmında basıncın düşük olması, alt kısmında basıncın yüksek olması; alttan üste bir kaldırma kuvveti oluşturur.

Şekil.2 Kanat Yapısının Uçmaya Etkisi

Kanadın yapısı bunu çeşitli yollarla etkiler.

• Kanadın yerleşim yeri -> Dengeyi etkiler.
• Kanat Kesiti -> Kaldırma Kuvvetini etkiler.
• Kanat Alanı -> Kaldırma Kuvvetini etkiler.
• Kanat Yüklenmesi
• Dihedral -> Dengeyi etkiler.
• Kanat kalınlığı -> Hızı etkiler.
• İniş takım yeri -> Kontrolü etkiler (Yerde )

Uçağa Etki Eden Kuvvetler

Bir uçağın uçmasını sağlayan 4 temel etki ;
1. Kaldırma Kuvveti (Lift Force): Uçaklarda kanatlardan , helikopterlerde pollerde akan havanın yarattığı etki ile oluşturulur .
2. Ağırlık Etkisi (Gravity Force): Bir uçak ne kadar hafif olursa yer çekimini o kadar rahat yener.
3. Sürükleme kuvveti (Drag Force): Hava direncidir. Uçak bu direnci yendiği zaman havalanır.
4. İtki Kuvveti (Thrust Force): Uçağın ileri hareketini sağlayan etkidir.

Bir uçağın en basit uçus hali, sabit irtifada düzgün-simetrik uçuş (yatay uçuş) halidir. Bu haldeki ucuşun sürdürülebilmesi için uçağın ağırlığına eşit bir kaldırma kuvvetine gereksinim vardır.

Newton’un III. Yasasından her etki için aynı büyüklükte ve ters yönde bir tepki vardır. Sabit uçuşta, genellikle bir uçağa etki eden tüm kuvvetlerin dengesi olarak tanımlanan bir denge gerekir. Ağırlık, kaldırma, itme ve çekme, bir uçaktaki etki eden kuvvetlerdir. Düz bir uçuş var sayarsak, kaldırma kuvveti ağırlığa eşit olmalı ve sürükleme de itmeye eşit olmalıdır. Bu denge ihlal edilirse ne olur: Newton’un II. Yasasına göre eğer bir cisim üzerine bir kuvvet etki ederse, bunun meydana getirdiği ivme, kuvvetin büyüklüğüyle doğru orantılıdır bununla bağlantılı olarak kaldırma kuvveti ağırlıktan fazla olduğunda, uçak daha yukarı doğru hızlanır.
Ağırlık kaldırmadan daha büyükse, uçak daha aşağı doğru hızlanır.
İtiş sürüklemeden daha fazla olduğunda, düzlem ileriye doğru hızlanır.
Sürükleme itkiden daha büyük olursa ise, bir yavaşlama meydana gelecektir.

Aerodinamik taşıma ancak uçağın belli yüksek bir hızla uçması halinde sağlanabilir. Hava içinde yüksek hızla hareket eden bütün cisimlerde olduğu gibi uçağa bir direnç kuvveti (surukleme) etki eder. Uçusun aynı şekilde devam ettirilebilmesi için sürükleme kuvvetinin de bir çekme (veya itki) kuvvetiyle dengelenmesi gereklidir.

Uçağın bütün elemanlarının (kanat, kuyruk, gövde gibi) taşımaya olumlu veya olumsuz katkıları vardır. Ancak uçağın gereksinim duyduğu tasıma kuvvetini esas itibariyle kanatlar sağlar. Uçağın sürükleme kuvveti de kanatlar yanında gövde, kuyruk takımı, iniş takımları ve benzeri diğer elemanlardan da kaynaklanır.