Genel Havacılık Dersi 7. Ünite Özet

Giriş

İnsan kulağının algıladığı her türlü basınç değişimi ses olarak tanımlanır. Hava içerisinde bir molekül, kendisinin hemen yanı başındaki başka bir molekülü herhangi bir nedenle (akış, ısınma vb.) hareket ettirdiğinde bir basınç dalgası meydana gelir. Bu dalga hareketi, tıpkı domino taşları gibi bir molekülden diğer moleküle yayılarak enerjisini tüketene kadar hareketine devam eder. Bu yayılma hareketinin hızı, deniz seviyesinde ve standart atmosfer koşullarında 340 m/s’dir. Ses dalgası olarak tanımlanan bu yayılımın kaynaktan uzaklaştıkça şiddeti azalır. Gürültü ise, içerisinde yararlı bilgiler bulunmayan veya başka bir tanımla, duymak istemediğimiz seslere verdiğimiz isimdir. Açık kalan bir musluktan damlayan suyun, bir matkabın çalışırken çıkardığı ses veya bir jet motorunun meydana getirdiği seslerin tamamı gürültü olarak nitelendirilebilir.

Birden fazla gürültü kaynağı varsa, bu durumda toplam gürültü nasıl bulunur? Matematikte, elimizde birbiri ile eş iki büyüklük olduğunda, bunların toplamını bulabilmek için basitçe bu iki büyüklüğü birbiri ile toplarız. Örneğin, her biri 300 sayfalık iki kitap okuduğumuzda, toplam 600 sayfa kitap okumuş oluruz. Ancak gürültü kaynaklarının ürettiği seslerin toplamını aritmetik olarak hesap edemeyiz. Bu toplamı yapabilmemiz için ya da diğer bir deyişle tüm gürültü kaynaklarından üretilen sesin bileşkesini bulabilmemiz için decibel değerleri öncelikle mutlak değerlere dönüştürülmeli, ardından bu değerler üzerinden toplama işlemi yapılmalı ve son olarak elde edilen toplam değer yeniden decibel’e dönüştürülmelidir.

Genel Havacılık Uçaklarında Gürültü

Genel havacılık uçaklarına baktığımızda, bu uçakların günümüzde oldukça konforlu ve yüksek performanslı olduğunu görüyoruz. Başta pilot eğitimi olmak üzere, bu uçaklar yolcu taşımacılığı, sportif, turistik, tarım ve sağlık amaçları ile kullanılmaktadırlar. Özellikle yüksek performans elde edilebilmesinde uçağın aerodinamik yapısının yanı sıra motorlarının etkisi büyüktür. Üreticiler; daha hızlı, daha güçlü ve daha uzak menzilli uçaklar yapabilmek için bu talepleri karşılayabilecek nitelikte motorlar üretmektedirler. Üretilen bu motorların sayesinde günümüzdeki uçak motorlarının çok daha büyük ve güçlü olmalarına karşın, yeni nesil teknolojik imkanların kullanılması ile eski motorlarla karşılaştırıldığında daha sessiz oldukları söylenebilir. Ancak yapılan araştırmalar göstermiştir ki tüm jet motorlu uçaklar, pervaneli uçaklar ve helikopterler ciddi birer gürültü kaynaklarıdır. Her ne kadar günümüzdeki teknolojik imkanlar, havacılık sektöründe çalışanları veya bir şekilde bu sektörün faaliyetlerinden etkilenen insanları gürültüye karşı daha iyi koruyabilecek önlemleri alabiliyor olsa da, havacılık kaynaklı gürültüler halen gürültü şiddetlerine verilen örneklerde en üst sıralarda karşılaşılmaktadır. Ayrıca; bu tür uçakların, genellikle çevresinde sessiz yerleşim bölgelerinin bulunduğu şehir dışı mahallelerde bulunan küçük havaalanlarında daha çok kullanıldıkları için icra ettikleri tüm uçuş faaliyetlerinde en az gürültü meydana getirmeleri oldukça önemli bir gerekliliktir.

Uçakların gürültüleri ile ilgili gittikçe sıkılaşan, limitleri daha aşağılara çekilen çeşitli kısıtlamalar getirilmiştir. Hangi uçakların bu kısıtlamalara uyduğu ile ilgili olarak ‘kademe’ şeklinde bir teknik tanımlama kullanılmaktadır. Genel havacılık uçakları için bu kademeler aşağıdaki gibi tanımlanmıştır:

1. kademe uçaklar: Herhangi bir gürültü limitine dahil olmayan eski uçaklar,
2. kademe uçaklar: 1969’da yürürlüğe giren ilk gürültü limitlerine uyan uçaklar,
3. kademe uçaklar: 1977’de yürürlüğe giren gürültü limitine uyan uçaklar (Bu uçaklardan jet motorlu olanlar için ilk üretim tarihi 1977 ile 2006 arasında, pervaneli olanlar için üretim tarihleri ise 1985 ile 2006 arasında olanlar kapsam dahilinde bulunmaktadır.),
4. kademe uçaklar: İlk üretim tarihi 2006 yılı sonrası olan uçaklar.

Getirilen her yeni kademe, kendisinden önceki kademeye ilişkin yönergeleri hükümsüz kılmaktadır. Günümüzde 3. ve 4. kademe uçaklar en az kısıtlamaya tabii olan uçaklardır. Özellikle Avrupa Birliği ülkelerinde gürültü ile ilgili kısıtlamalar her geçen zaman daha da sıkılaştırılmaktadır. Bu da bu bölgelerde bulunan havaalanlarında 2. kademe uçakların uçuş faaliyetlerini icra etmede gittikçe zorlanmalarına neden olmaktadır. Bunun yanında; Japonya ve Avusturalya gibi ülkelerde bu uçakların uçuşlarına izin verilmezken, başka bazı ülkelerde bu uçaklar herhangi bir yönetmeliğe tabi tutulmamaktadır. Diğer bir deyişle, gürültü kısıtlamaları konusunda dünya genelinde ortak bir uyumdan söz edilmesi pek de mümkün değildir. Bu durum, daha alt seviyede, havaalanından havaalanına da değişiklikler gösterebilmektedir. Örneğin; bir havaalanında 23:30 ile 06:15 arasında 2. kademe uçaklara izin verilmezken, 3. kademe uçaklara izin verilebilmektedir. Başka bir havaalanı hiçbir zaman 2. kademe uçağına izin vermeyebilir veya belirlenmiş gürültü seviyesinin üzerinde gürültüye sebep olan uçaklardan ek ücretler tahsil edebilir (Universal, 2013).

Gürültünün insanlar üzerindeki zararlı etkileri, gürültünün şiddetine ve maruz kalma süresinin uzunluğuna bağlı olarak değişebilmektedir. Gürültü nedeniyle sürekli işitme kaybı bir gecede oluşmaz. Bu kayıplar zaman içerisinde, belki de fark edilmeden, gittikçe artan bir şekilde gerçekleşir. Yapılan çalışmalara göre, haftada üç saatten daha fazla bir süre uçuşta bulunan genel havacılık pilot ve mürettebatın ilerleyen yıllarda işitme kaybı yaşama olasılığı ciddi miktarda yüksek bulunmuştur.

Genel Havacılık Hava Araçlarının Emisyon Etkileri

İçerisinde yanmanın meydana geldiği her türlü makine veya motorda, kullanılan yakıta bağlı olarak bir takım kirleticiler meydana gelmektedir. Genel anlamda emisyon olarak tanımlanan bu kirleticilerden bazıları, yanma işleminin doğası gereği kaçınılmaz olarak üretilmektedir. Bunlara örnek olarak karbondioksit (CO2) ve su buharını (H2O) verebiliriz. Bazı emisyon türleri ise kullanılan yanma teknolojisine bağlı olarak değişen oranlarda üretilmektedir. Örnek olarak karbonmonoksit veya azotoksitlerin (azotdioksit veya azotmonoksit) verilebileceği bu ikinci grup emisyonların miktarı, kullanılan teknolojiye bağlı olarak az ya da çok olabilmektedir. Hava ulaşımında kullanılan tüm hava araçları, motorları vasıtasıyla hareket edebilmektedir. Günümüzdeki hava araçlarında iki temel prensipte çalışan motorlar kullanılmaktadır. Bunlardan biri ve ilk ortaya çıkanı, otomobillerde de kullanılmakta olan pistonlu motorlardır. Bu motorların esas amacı, bir şaft vasıtasıyla bağlı oldukları bir pervaneyi döndürmektir. İkinci grup motorlar ise jet itki prensibine göre çalışmakta olup özellikle büyük yolcu uçaklarından savaş uçaklarına ve hatta kargo uçaklarına kadar geniş bir hava aracı grubunda kullanılmaktadır.

Karbondioksit, günümüzde en çok bilinen emisyon türüdür. Küresel ısınmaya önemli etkisi nedeniyle en önemli sera gazı olarak da tanımlanan karbondioksit, petrol kaynaklı tüm yakıtların yanması ile ortaya çıkan bir numaralı emisyon olarak düşünülebilir. Yanma esnasında yakıtın içerisindeki hidrojen ise oksijen ile birleşerek su buharı adı verilen gazı oluşturur. Bu gazın etkisi atmosferin hangi yüksekliğinde üretiliyor oluşuna göre değişmekle birlikte, sera gazı etkisi ve bunun yanında yapay sirius bulut oluşumu gibi etkilerinden söz etmek mümkündür.

Karbonmonoksit ve hidrokarbonların aksine azotoksitler ise motorun yüksek devirlerinde ciddi miktarlarda oluşur. Bilindiği üzere atmosferin %78’ini oluşturan azot, yüksek sıcaklıklarda meydana gelen yanma işlemlerinde oksijen ile birleşebilmekte ve bu sayede zehirli bir gaz olarak bilinen azotmonoksit ve azotdioksite dönüşmektedir. Azotoksitler, ozon oluşumuna olan etkileri nedeniyle astım gibi solunum rahatsızlıklarına yol açmaktadır. Asit yağmurlarının oluşmasına katkıda bulunan azotoksitlerin ekosisteme ciddi zararlar verebileceği kanıtlanmıştır.

Kitabın 146. sayfasında Şekil 7.1’de, uçak motorlarından kaynaklanan belli başlı emisyonların motor gücü ile değişimleri gösterilmektedir. Bu grafiğe göre, motorun hem düşük hem de yüksek güçte çalışması esnasında bir takım emisyonların yüksek miktarda oluştuğu durumlar ortaya çıkmaktadır. Örneğin, motorların rölanti durumunda oldukça yüksek miktarlarda karbonmonoksit ve yanmamış hidrokarbonların emisyonu söz konusu iken, motor gücünün artması ile bu emisyonlar azalmakta, ancak bu defa da azotoksitlerin miktarında ciddi bir artış gözlenmektedir. Bu durumun en önemli nedeni motorlarda meydana gelen yanma işlemidir. Genellikle bütün motorlarda düşük güçlerde yanma verimi görece daha düşük olup, bu da yukarıda belirtildiği gibi karbonmonoksit ve hidrokarbon emisyonlarının yüksek miktarlarda oluşmasına neden olmaktadır. Motor devri veya gücü arttıkça yanma verimi yükseleceğinden, daha önce oluşan karbonmonoksit ve hidrokarbonlar, karbondioksit ve su buharına dönüşebilmekte ve bu sayede bu gazların emisyon miktarlarında azalmalar söz konusu olmaktadır. Ancak bu seferde, yanma sıcaklığının artmasından dolayı, normalde yanma reaksiyonuna girdiği gibi çıkan azot, artık yüksek yanma sıcaklığından dolayı oksijen atomları ile reaksiyona girerek azotoksitleri meydana getirmektedir.

Genel havacılık uçakları arasında, pistonlu motorlu olanların emisyon kapsamındaki çevresel etkileri, diğer motorlara göre önemli bir farklılık göstermektedir. Pistonlu motorların yakıtları AVGAS (aviation gasoline) adı verilen bir yakıt türü olup, vuruntunun önlenmesi ve valflerin sağlıklı çalışabilmesi için yakıt içerisine tetraetil kurşun (TEL) formunda kurşun katkısı yapılarak yakıtın oktan sayısı arttırılır. AVGAS’ın en çok kullanılan 100 oktanlı düşük kurşun içerikli türünde yakıtın litresinde 0.6 gr kurşun bulunmaktadır (Carr vd. 2011).

Genel havacılık uçaklarının emisyon etkilerinin azaltılması için günümüzde uygulanan çeşitli stratejiler bulunmaktadır. Bu stratejilerin önemli bir bölümü üreticilerin gelişen teknolojinin imkanlarını kullanarak daha temiz motorlar imal etmesidir. Bununla birlikte şurası bir gerçektir ki, günümüzde motorların bu şekilde daha çevreci olarak imal edilmelerinin altında yatan önemli bir neden, yakıt ekonomisinin sağlanmasıdır. Zira daha çevreci motor aslında daha az yakıt tüketen motordur.