Flap, Slat ve Spoiler Sistemlerinin Uçak Performansına Etkisi
Uçak tasarımında, birincil uçuş kontrol yüzeylerinin yanı sıra, ikincil uçuş kontrol yüzeyleri de önemli bir yer tutar. Bu ikincil yüzeyler, uçağın farklı hız ve yük dağılımlarında daha verimli uçuş yapabilmesini sağlamak amacıyla geliştirilmiştir. Flaplar, slatlar ve spoiler sistemleri gibi ikincil uçuş kontrol yüzeyleri, özellikle uçuşun düşük hızla yapılan kalkış ve iniş aşamalarında hayati bir rol oynamaktadır. Bu makalede, bu sistemlerin her birinin amacını, nasıl çalıştığını ve uçuş performansını nasıl iyileştirdiğini bilimsel bir bakış açısıyla ele alacağız.
1. Uçuş Hızları ve Uçak Performansına Etkisi
Bir uçağın tasarımında hedef, mümkün olan en yüksek hızla uçabilmesidir. Ancak, uçaklar çok yüksek hızlarda çalıştığında, daha ince bir kanat profili kullanmak aerodinamik verimlilik açısından daha ekonomiktir. Bu, daha az sürükleme (drag) üretilmesini sağlar ve yakıt tüketimini azaltır. Ancak, uçakların sadece yüksek hızda değil, düşük hızda da güvenli bir şekilde uçabilmesi gerekmektedir. Özellikle kalkış ve iniş aşamalarında, uçakların çok düşük hızlara inmesi ve bu hızlarda kontrollü bir şekilde uçması gereklidir. Bu noktada, yüksek hızda tasarlanmış bir uçağın düşük hızda uçabilmesini sağlamak için bazı ek kontroller gereklidir. İşte bu noktada devreye ikincil uçuş kontrol yüzeyleri girer.
Uçaklarda kullanılan yüksek Lift araçları iniş ve kalkış mesafesini azaltmak için eklenmiştir. Bu araçlar, hem belirli pist uzunluklarında daha büyük miktarda yüklerle işletim olanağı sağlamada hem de uçağın taşıyabileceği yükü artırmada kullanılırlar.
*Gerek kalkışta, gerekse inişte stali hızının üzerinde bir emniyet payı bırakmak gereklidir. Bu pay; kalkış için 1.2 Stall Sürati (Vso), iniş için 1.3 Stall Süratidir.
*Stall hızı, Maksimum Lift Kuvveti (CL max) ile orantılıdır. Kalkış ve inişte en düşük mesafeyi sağlayabilmek için CL max mümkün olduğunca yüksek olmalıdır.
Bu nedenle, normal seyri optimize edecek daha az bombeli bir kanat kesiti kullanılır, kalkış ve inişlerde ise yüksek Lift araçları kullanılır. Yüksek Lift Araçları’da denilen bu kumanda yüzeyleri Flap, Slat ve Slot’dur. Bunlar düşük hızlarda normalden daha fazla Lift üretirler ve özellikle iniş ve kalkışlarda sıklıkla kullanılırlar.
2. Flaplar: Lift Kuvvetin Artırılması
Flaplar, uçağın kanadının arka kenarına eklenen ve genellikle kalkış ve iniş sırasında açılan yüzeylerdir. Flapların açılması, kanadın profiline ek bir kavis ekler ve bu da daha fazla kaldırma kuvveti (lift) üretir. Bununla birlikte, flaplar aynı zamanda sürüklemeyi (drag) artırır. Flapların işlevi, kaldırma kuvvetini artırırken, uçuşun stabilitesini de bozmadan uçuş hızını düşük tutmaktır. Flapların açılmasıyla, kanadın kritik hücum açısı (stall) azalır ve uçak daha düşük hızlarla uçabilir. Ancak, flapların çok açılması, yüksek sürükleme (drag) oranlarına yol açabileceğinden, flap açma miktarı dikkatlice ayarlanmalıdır.
Flapların etkisi sadece kaldırma kuvveti ile sınırlı değildir. Kanat üzerindeki basınç dağılımı da önemli bir rol oynar. Flaplar açıldığında, kanat arkasındaki negatif basınç alanı büyür ve bu da kanadın arka kısmında ek kaldırma kuvveti üretir. Bu değişim, kaldırma kuvvetinin artmasına, ancak aynı zamanda daha geriye doğru kaymasına neden olur. Sonuçta; Flaplar aşağı indirildiğinde, ilave Lift’in büyük bir kısmı kanadın arka tarafında gelişir. CP kanadın geri tarafına doğru gider. CL ve CD artar. Bu nedenle, flaplar uçuş sırasında dikkatlice yönetilmelidir.
3. Slatlar: Kanat Üzerindeki Hava Akışını İyileştirme
Slatlar, uçağın kanadının ön kenarına eklenen yüzeylerdir ve özellikle düşük hızlarda aerodinamik performansı artırmak için kullanılır. Slatlar, kanat profilinin kavisini artırmadan, kanadın daha düşük hızlarda daha stabil bir şekilde uçmasına yardımcı olur. Slatların işlevi, kanadın üst yüzeyine akan havanın ayrılmasını engelleyerek, kanadın daha yüksek kaldırma kuvveti üretmesini sağlamaktır. Slatlar, uçağın stall hızını düşürmeye yardımcı olur ve özellikle iniş ve kalkış sırasında kritik öneme sahiptir.
Slatların etkisi, uçakların düşük hızlarda daha güvenli ve verimli uçabilmesine olanak tanır. Slatlar açıldığında, kanat üzerindeki hava akışı daha düzgün hale gelir ve bu da stall riskini azaltır. Bu nedenle, slatlar, düşük hızlarda uçuşun kritik olduğu durumlarda kullanılır.
4. Spoilerler: Kanat Üzerindeki Lift (Kaldırma) Kuvvetini Azaltma
Spoilerler, genellikle kanadın üst yüzeyine monte edilen ve kaldırma kuvvetini azaltmaya yönelik tasarlanmış yüzeylerdir. Spoilerler, genellikle iniş sırasında veya yüksek hızda uçağın hızını kesmek amacıyla kullanılır. Spoilerler açıldığında, kanadın kaldırma kuvveti azalır ve bu da uçağın irtifasını daha hızlı düşürmesini sağlar. Ayrıca, spoilerler aynı zamanda kanat üzerindeki hava akışını bozar ve bu da sürüklemeyi artırarak uçağın hızını daha kısa zamanda azaltmasına yardımcı olur.
Spoilerler, özellikle Landing (iniş) sırasında kullanılarak, uçağın iniş mesafesini kısaltır. Ayrıca, spoilerlerin kullanımı, uçakların kanatları üzerinde dengeyi sağlamak için de önemlidir.
Sonuç: İkincil Uçuş Kontrol Yüzeylerinin Uçak Tasarımındaki Rolü
Flaplar, slatlar ve spoilerler sistemleri, uçuş kontrol sistemlerinin vazgeçilmez parçalarıdır ve her biri, uçakların farklı hız ve yük koşullarında daha verimli bir şekilde uçabilmesini sağlar. Bu sistemlerin her biri, uçakların kalkış, iniş ve düşük hızdaki uçuş performansını artırmak için özel olarak tasarlanmıştır. Uçak tasarımcıları, bu ikincil kontrol yüzeylerini kullanarak, uçağın hem yüksek hızda hem de düşük hızda güvenli ve verimli bir şekilde uçmasını sağlar.
Her bir ikincil uçuş kontrol yüzeyi, belirli uçuş koşullarında uçuş güvenliğini artırır ve uçuş mesafelerini optimize ederek ekonomik faydalar sağlar. Sonuç olarak, bu sistemlerin doğru kullanımı, havacılıkta verimliliği ve güvenliği artırmanın temel yollarından biridir.
Vasıf Yüceliş
E.Hv.Albay
Antalya Bilim Üniversitesi ATPL Dersleri Öğretmeni
