Uçak Bilgisi Ve Uçuş İlkeleri Dersi 6. Ünite Özet

Uçuş Kontrol Yüzeyleri - Giriş

Uçuş kontrol yüzeyleri, üzerlerindeki aerodinamik kuvvetler değiştirilerek uçağın üç ana hareket ekseni etrafındaki hareketlerini kontrol etmek, bazı yüzeylerin hareketini kolaylaştırmak veya sınırlamak, dengesiz durumları gidermek ve gerekli hallerde taşıma ve sürükleme kuvvetlerinin değerlerini değiştirebilmek amacı ile kullanılan yapısal aerodinamik elemanlardır. Bu elemanlar uçakta kanat, yatay kuyruk ve düşey kuyruk yüzeyleri üzerinde yerleşmişlerdir.

Eksen, bir cismin içinden geçen ve o cismin etrafında hareket ettiği gerçek veya hayalî bir doğrudur. Uçağın hareketleri, aerodinamik eksen takımı olarak da adlandırılan üç temel eksen etrafında tanımlanmaktadır. Bu eksenler şunlardır:

• Uzunlamasına Eksen (Boyuna Eksen)
• Yanlamasına Eksen (Enine Eksen, Yanal Eksen)
• Dikine Eksen (Düşey Eksen, Normal Eksen)

Uzunlamasına eksen uçağın burnundan kuyruğuna doğru uzanmaktadır. Yanlamasına eksen uçağın kanat açıklığı boyunca uzanan ve uzunlamasına eksene dik olan bir eksendir. Dikine eksen ise, uzunlamasına ve yanlamasına eksenlerin oluşturduğu düzleme dik olan, uçağın gövdesinin üst kısmından alt kısmına doğru uzanan eksendir.

Uçağın, uzunlamasına eksen etrafındaki hareketi(sağasola) yatış , yanlamasına eksen etrafındaki hareketi(burun aşağı-burun yukarı) yunuslama ve dikine eksen etrafındaki hareketi de (burun sağa - burun sola) sapma olarak adlandırılır.

Uçuş kontrol yüzeyleri, belirtilen görevleri yerine getirmek üzere birincil, ikincil ve yardımcı uçuş kontrol yüzeyleri olmak üzere üç gruba ayrılabilir.

Birincil uçuş kontrol yüzeyleri; kanatçık(aileron), irtifa dümeni(elevator), istikamet dümeni(rudder), yatay ve düşey stabilize(horizontal and vertical stablizer) yüzeylerini içerir. Bu yüzeylerin görevi uçağın üç ana hareket ekseni olan uzunlamasına, yanlamasına ve dikine eksenleri etrafındaki sırasıyla yatış, yunuslama ve sapma hareketlerini kontrol etmektir.

İkincil uçuş kontrol yüzeyleri yapıları, çalışma prensipleri ve görevleri sebebiyle farklı tiplere sahip olsalar da genel olarak “tab” ismini alırlar. İkincil yüzeyler esas olarak, birincil yüzeylerin hareketlerini kimi zaman kolaylaştırmak kimi zaman da sınırlamak amacıyla kullanılan yüzeylerdir. Bazı durumlarda ise uçağın sürekli olarak maruz kaldığı dengesiz bir durumu talep edilen süre boyunca düzeltmek için kullanılırlar. Bu yüzeyler, birincil yüzeylerin firar kenarlarına yerleştirilirler. Yaptıkları görevlere ve mekanizmalarındaki farklılıklara bağlı olarak denge tabı, ters-denge tabı, servo tab, ayar tabı vb. farklı isimler alabilmektedirler.

Yardımcı uçuş kontrol yüzeyleri ise spoiler, hız freni, slat, slot ve (hücum ve firar kenarı) flap yüzeylerini içermektedir. Bu yüzeylerin görevi özellikle uçağın kalkış ve iniş hareketlerinde gerekli hallerde hızı düşürmek, aerodinamik frenleme yapmak, taşıma ve sürükleme kuvvetlerinin değerlerini değiştirmektir.

Birincil uçus¸ kontrol yüzeyleri bazı durumlarda ayrı ayrı bulunmak yerine, birleştirilmiş şekillerde de uçak üzerinde yer alabilirler. Bu durumda karma uçus¸ kontrol yüzeyleri olarak adlandırılırlar. Karma uçuş control yüzeyleri şunlardır:

Elevon: Elevator ve Aileron yüeylerinin birles¸mesi ile olus¸an bir ucuş kontrol yüzeyidir.

Taileron: Elevator ve Aileron yu¨zeylerinin birles¸mesi ile olus¸an bir uc¸us¸ kontrol yu¨zeyidir. Elevon yu¨zeyinden farklı olarak, bu uygulamanın kullanıldıgˆı uc¸aklarda kanat ve yatay kuyruk yu¨zeyleri ayrı ayrı bulunmaktadır.

Ruddervator: Rudder ve Elevator yu¨zeylerinin birles¸tirilmesi ile olus¸an uc¸us¸kontrol yüzeyidir. Genellikle V-kuyruk yapısına sahip uçaklarda kullanılmaktadır.

Flaperon: Flap ve Aileron yüzeylerinin birleştirilmesi ile oluşan uçuş kontrol yüzeyidir. Kanat üzerine yerleştirilirler.

Taşıma Arttırıcı Tertibatlar- Flaplar ve Slatlar

Yardımcı uçuş kontrol yüzeyleri içinde yer alan flap, slat ve slot uygulamaları özel olarak aşıma arttırıcı tertibatlar olarak adlandırılırlar. Bu yüzeyler uçağın kalkış ve iniş hareketlerinde kullanılırlar; diğer uçuş hallerinde ise normal şartlarda kullanılmazlar.

Flap

Flaplar esas olarak kanat açıklığı boyunca aileron ve gövde arasında ve firar kenarında yer alan elemanlardır. Uçaktan beklenen performansa göre tek bir hat hâlinde olabilecekleri gibi iç (inboard) ve dış (outboard) şeklinde iki kısım halinde de uçakta bulunabilirler. “İç” olarak kastedilen yerleşim uçak gövdesine yakın yerleşim; “dış” olarak kastedilen yerleşim ise kanat ucuna yakın yerleşimdir. Her bir yarım kanatta bulunan flaplar birbirleri ile simetrik olarak çalışırlar; eşit açılarda ve daima aşağı doğru açılırlar.

Flaplar gerekli hallerde taşıma kuvvetini artırmak için kullanılan elemanlardır. Flaplar, yüksek hücum açısında ve/veya düşük hızda stall durumuna girmeyi önleyip taşıma kuvvetini iki-iki buçuk katına kadar arttırabilirler. Bu yüzeyler kullanıldıklarında, profilin eğriliğini dolayısıyla hücum açısını ve/veya kanat alanını değiştirebilirler. Aynı zamanda sınır tabaka kontrolünü mümkün kılan flap uygulamalarıda bulunmaktadır.

Flap Tipleri: Gününmüz uçaklarında kullanılan en temel firar kenarı flap tipleri düzlem flap, bölünmüş kenarlı flap, zap flap, yarıklı flap ve fowler flap olarak adlandırılır.  Flaplar bahsedildiği üzere her ne kadar genel olarak firar kenarına yerleştirilseler de bazı durumlarda hücum kenarı flapları olarak adlandırılan uygulamalarda görülebilmektedir. Kruger flap ve öne doğru bükülmüş flap, hücum kenarı flap uygulamalarına örnektir

Düzlem flap uygulamasında yüzey, kanat firar kenarına bir menteşe yapısıyla tutturulmuştur. Flap aşağı yönde saptırılarak kanatın o bölgedeki eğriliği yani hücum açısı değiştirilmektedir.

Bölünmüş kenarlı flap uygulamasında ise kanat firar kenarının üst yüzeyi sabit kalırken alt yüzey menteşeli bir yapıyla aşağı doğru saptırılmaktadır.

Zap flap , aslında bölünmüş kenarlı flap uygulamasının farklı bir versiyonudur. Bu yapıda kanat firar kenarının üst yüzeyi sabit kalırken alt yüzey menteşeli bir yapıyla hem aşağı doğru saptırılmakta hem de bir miktar kaydırılmaktadır.

Yarıklı flap uygulamasında, flap yüzeyi aşağı yönde saptırıldığında flap ve kanat yüzeyleri arasında “yarık(slot)” olarak adlandırılan bir hava geçiş boşluğu yaratılır. Bu uygulamada hem kanat eğriliği değişirilmekte hem de sınır tabaka kontrolü yapılmaktadır.

Periskopik flap olarakta adlandırılan fowler flap uygulamasında ise flap yüzeyi kapalı konumda iken kanat firar kenarı içine gömülü durumdadır.

Çift yarıklı ve üç yarıklı gibi çoklu yarıklı flapta ise yarıklı flap ve fowler flap uygulamaları birleştirilmiştir.

Kruger flap uygulamasında, hücum kenarına yerleştirilen flap yüzeyi kapalı konumda iken kanatla bütün hâlinde, kanat alt yüzeyine doğru bulunmaktadır.

Slat

Hücum kenarı uygulamaları olan slat yüzeyleri hareketli ve/veya yarıklı (slotted) bir yapıya sahip olabilirler. Bu yüzeyler çoğunlukla kalkış hareketinde taşıma kuvvetini arttırmak üzere kullanılırlar. Her iki yarım kanatta bulunan slat yüzeyleri birbirleri ile simetrik olarak çalışırlar. İleri yönde ve/veya aşağı sapma şeklinde hareket ederler.

Yarıklı flap ile firar kenarında yapılan sınır tabaka kontrolü, slat/slot uyguamasında daha başta, hücum kenarında yapılmaktadır. Bu uygulama ile hücum kenarında yaratılan boşluk ile yüksek basınç bölgesinden gelen hava üst yüzeye çıkar ve yüzeyi yalayarak geçip orada ince bir hava tabakası oluşturur. Böylelikle o bölgede, üstten gelen hava zerreciklerinin yüzeyle sürtünmesi azalır ve hava zerrecikleri daha hızlı hareket eder. Bu da taşıma kuvvetinin artmasına sebep olur.

Taşıma arttırıcı tertibatlar ve (CL, ?stall) ilişkisi

Flap, slat ve bu yüzeylerle birleştirilen slot uygulamaları eğriliği, hücum açısını ve yüzey alanını değiştirerek, sınır tabaka kontrolü yapılmasına olanak sağlayarak, özellikle düşük hızlarda taşımaya olumlu katkı sağlar. Aynı zamanda bu uygulamalar ile tutunma(taşıma) kaybı hücum açısı, yani ? _stall değeri, arttırılmaktadır. Böylelikle de stall oluşumu geciktirilmektedir.