Uçakların pervasızca sollama yapmasına veya yarışmasına neden hiç rastlanmıyor?

Uçakların teknik standartların veya güvenlik sınırlarının ötesinde uçması havacılık sektöründe kesinlikle yasaktır ve felaketle sonuçlanabilecek durumlara yol açabilir.

14 Mayıs'ta, gökyüzünde aynı anda üç uçağın belirdiğini gösteren bir video sosyal medyada viral oldu. Video, Spring Airlines uçağındaki bir yolcu tarafından Douyin'de paylaşılmıştı.

Açıklamada, aşağıdaki uçağın Chengdu Havayolları'na ait olduğu, onu alçaktan geçen uçağın ise "Yıldırım Havayolları" veya "Şandong Hızı" lakaplarıyla bilinen Şandong Havayolları'na ait olduğu belirtildi.

Ancak bu havayolunun "Shandong Express" olarak bilinen fenomeni hızdan kaynaklanmıyor. Sıkı havacılık düzenlemeleri nedeniyle, pilotların hız sınırından daha hızlı uçmaları neredeyse imkansız.

Aerodinamik temel

Ticari bir uçağın havada keyfi olarak hızını artırmasını engelleyen en kesin neden, akışkanlar dinamiği yasalarından, özellikle de yüksek irtifalarda ses hızına yaklaşan hava akışının davranışından kaynaklanmaktadır.

Gökyüzünde aynı anda üç uçağın belirdiğini ve Shandong Havayolları'nın Chengdu Havayolları'nı geçtiğini gösteren bir video sosyal medyada viral oldu. Fotoğraf: Douyin.

Kompakt dar gövdeli uçaklardan geniş gövdeli devlere kadar modern ticari uçaklar, genellikle ses altı hızda çalışır ve optimum geri dönüş hızı aralığı Mach 0.78 ile Mach 0.85 (havadaki ses hızının %78-85'i) arasındadır.

Bir uçağın gerçek hızı, cismin hızının aynı akışkan ortamdaki ses hızına oranı olarak tanımlanan Mach sayılarıyla ölçülür.

Uçağın kendisi ses hızından daha düşük bir hızda (Mach 1'in altında) hareket etmesine rağmen, kanadın üst yüzeyinin kavisli tasarımı, üzerindeki hava akışının yerel olarak hızlanmasına neden olarak Bernoulli ilkesine göre kaldırma kuvveti oluşturur.

Bir pilot, başka bir uçağı geçmek veya onunla "yarışmak" amacıyla, uçağın maksimum Mach sayısının ötesine hızlanması için gaz kolunu kasten iterse, aşırı fiziksel olaylar meydana gelir.

Bu noktada, basınç ve sıcaklığın görünmez sınırı olan şok dalgaları oluşacak ve hava akışında ciddi bir bozulmaya neden olacaktır. Bunun doğrudan sonucu, hava akışının artık kanadın aerodinamik yüzeyine sıkıca yapışmadığı, bunun yerine arkasında parçalanarak türbülanslı girdaplar oluşturduğu sınır ayrılmasıdır.

Hava direncinin sınırlamalarına ek olarak, yüksek irtifalarda çalışan ticari uçaklar, havacılık bilimcilerinin " tabut köşesi" olarak adlandırdığı son derece dar bir çalışma alanıyla da karşı karşıya kalırlar.

Uçağın kanadının alt ve üst yüzeyleri arasındaki basıncın eşitlenmeye başlaması ve kaldırma kuvvetinin kademeli olarak ortadan kaybolması durumunda, tabut açısı oluşur.

Bir uçak irtifa kazandıkça, hava incelir ve daha az hava molekülü içerir; kanat alanı ise değişmeden kalır. Bu durum, uçağın kanatlar için yeterli kaldırma kuvveti üretmek amacıyla daha hızlı uçmasını gerektirir.

Bir uçak çok yavaş hareket ederse, Dünya'nın yerçekimi veya merkezcil kuvvet gibi üzerine etki eden kuvvetleri dengeleyecek yeterli kaldırma kuvvetine sahip olmadığı için düşer. Kaldırma kuvveti yerçekiminden az olduğunda, uçak havada görünmez bir katil olan "durma" durumuna geçer.

Bu illüstrasyon, tabut köşesi kavramını tasvir etmektedir. Fotoğraf: PilotMall.

Ancak, tabut kapağı bölgesinde, eğer uçak hızlı uçarsa, ses altı Mach hızına ulaşacaktır. Kanatların üzerindeki hava akışı, uçak hala ses hızının altında hareket ederken, ses hızına yakın veya daha yüksek hızlara ulaşır.

Aşırı yüksek hızlarda, hava akımının kanat yüzeyiyle çarpışması sonucu oluşan şok dalgaları, uçağın burnunu yere doğru itme eğilimindedir.

Bu durum, tabutun köşesine yakın uçmayı, gözleri bağlı bir şekilde ip üzerinde dengede durmaya benzetiyor. Hızda veya irtifada küçük bir değişiklik, kaldırma kuvvetinin kaybına veya aşırı hıza yol açabilir ve her ikisi de felaketle sonuçlanabilir.

Ekonomik sorun

Güvenlik ve fiziksel sınırlamalar olmasa bile, ticari uçakların "hız yarışı" yine de havacılık ekonomisinin temel yapısı tarafından kısıtlanacaktır.

1957'de ilk Boeing 707 uçuşunu gerçekleştirdi. Mach 0.78 seyir hızına ulaştı. 2009'da Boeing, 787 Dreamliner'ı piyasaya sürdü. Bu uçağın seyir hızı Mach 0.85'tir.

Aralarında 52 yıl fark olan iki uçak, sadece %8 daha hızlı. Bilim ve teknolojideki bu olağanüstü gelişmelere rağmen, uçaklar neden daha hızlı uçamıyor?

Bunun nedeni, hava taşımacılığı sektörünün son derece düşük kar marjlarına sahip sektörlerden biri olmasıdır. Yakıt maliyetleri, bir havayolunun toplam doğrudan işletme maliyetlerinin en büyük ve en değişken payını oluşturmaktadır.

Bugüne kadar, süpersonik hızlara ulaşan tek ticari uçak Concorde'dur. Mach 2.02 hızında uçabilen bu uçak, New York'tan Londra'ya yaklaşık 3 saat 30 dakikada seyahat etmeyi mümkün kılıyordu.

Bu etkileyici bir rakam, ancak Concorde'dan yalnızca 14 tanesi hizmete girdi ve bunlar sadece iki havayolu şirketi için iki güzergahta kullanıldı: British Airways ve Air France. Concorde'un ilk ticari uçuşu 1976'da gerçekleşti ve son uçuşu 2003'te sona erdi.

Bugüne kadar Concorde, süpersonik hızlara ulaşan tek ticari uçak olma özelliğini koruyor. Fotoğraf: CNN.

Süpersonik hızda uçmak için bir uçağın son derece aerodinamik olması, yani dar bir tasarıma sahip olması gerekir; bu da yolcu sayısını sınırlar. Bu, Concorde'un yalnızca yaklaşık 100 yolcu taşıyabildiği anlamına geliyordu; bu sayı, Boeing 787-10'un taşıyabildiği 330 yolcuya kıyasla oldukça mütevazı bir rakamdır.

Dahası, nispeten az sayıda yolcuya yayılan yüksek işletme maliyetleri, ekonomik olarak sürdürülebilir bir model değildi. 1990'ların sonlarına doğru, Concorde'da tek yön biletin fiyatı 6.000 dolara kadar çıkmıştı; bu fiyat, normal bir yolcu uçağı biletinden önemli ölçüde daha yüksekti.

Havayolları hız yerine uçuşlardan elde edilen kâr esasına göre faaliyet gösterir. Bu nedenle, ticari havacılık teknolojisi şu anda yalnızca verimliliği artırmaya odaklanmıştır.

Boeing 707 ve Boeing 787'yi örnek olarak ele alalım. Seyir hızları benzer olsa da, Boeing 787 çok daha uygun maliyetli bir seçenektir.

Örneğin, Boeing 787 saatte yalnızca yaklaşık 5 ton yakıt tüketiyor ve yaklaşık 140 ek yolcu taşıyabiliyor. Karşılaştırma yapmak gerekirse, Boeing 707 saatte yaklaşık 6,8 ton yakıt tüketiyor. Modern uçaklar, mümkün olan en düşük yakıt ve işletme maliyetleriyle en fazla yolcuyu varış noktasına ulaştırmaya odaklanıyor.

Uçakların yüksek verimlilik sağlamak için yeterince yüksek bir hızda uçması gerekir, ancak hava direnci ve yakıt tüketimi geliri azaltmamalıdır. Bu nedenle, günümüz ticari uçaklarının uçuş hızı esasen verimlilik ve gelir arasında en uygun hızdır.

Kaynak: https://znews.vn/vi-sao-khong-co-chuyen-may-bay-vuot-au-dua-toc-do-post1652089.html