Winglet olarak bilinen kıvrık kanat ucu tasarımının ne işe yaradığını biliyor musunuz?
Dışardan bakıldığında uçakların tasarımına farklı bir dokunuş olarak görülen bir kıvrık kanat ucu tasarımı neden var? Temel olarak uçakların performansı ve menzillerinin artışına etki eden bu tasarım aynı zamanda uçakların yakıt tüketimini de azaltmakta.
1970’lerde NASA mühendisi Richard Whitcomb’ın öncülüğünde başlayan bir tasarım çalışmasının sonucu olan kıvrık kanat uçları, kanat ucunda oluşan sürüklenme ve buna bağlı olumsuzlukları düzeltmeyi hedefliyordu. Whitcomb ile başlayan çalışmaların meyvesi günümüzde neredeyse tüm modern uçaklarda kendisini gösteriyor.
Kanat Ucu Girdabı – Dönen Hava ve Artan Sürüklenme!
Kanat ucu girdapları geleneksel kanat tasarımlarında kanatların uç kısmında görülen ve uçuşu performans olarak olumsuz etkileyen unsurların arasında yer alıyor. Uçakların havalanmasını sağlayan kanadın altı ve üstü arasındaki basınç farkı kanat ucu girdaplarının temel sebepleridir. Kanadın altında bulunan yüksek basınç alanı kanadın üstündeki alçak basınç alanı ile arasındaki basınç farkını dengelemek için tüm uygun alanları kullanarak farkı azaltmaya çalışır. Kanat ucu ise kanadın azalan alanı ile tam olarak bu farkın dengelenmesi için uygun bir ortam oluşturmakta. Kanadın altından yükselen yüksek basınç kaynaklı havanın kanat ucundan yükselirken oluşturduğu dairesel hareket kanat ucu girdaplarını oluşturmaktadır. Bu küçük girdaplar kanadın kaldırma gücünü etkileyerek uçağın performanslarını olumsuz etkilemektedir.
Kanat ucu girdapları iki basınç alanı arasındaki farkın yüksek olduğu anlarda çok güçlü olabilir. Basınç farkının artmasının nedeni ise yüksek kaldırma gücü ihtiyacı nedeniyle artan hücum açısıyla ilgilidir ki bu da temel olarak kalkış ve iniş anlarında kuvvetli kanat ucu girdaplarının oluşmasına neden olur. Ancak bu demek değildir ki yüksek irtifada seyir anında kuvvetli kanat ucu girdapları oluşamaz.
Yüksek irtifada ince kava katmanına tutunmaya çalışan uçaklar yüksek hücum açısı sebebiyle yine kuvvetli kanat ucu girdaplarına maruz kalabilirler.
Kanat Ucu Girdapları Nasıl Sürüklemeyi Artırır?
Temel olarak kanat ucu girdapları kaldırma gücünü oluşturan hava akımını bozarak oluşturulan kaldırma kuvveti miktarını azaltmaktadır.
Kanat yapısı gereği düzgün bir hava akımı ile doğrusal kaldırma kuvveti oluşturmaya çalışırken kanat ucu girdabının oluşması ile özellikle kanat uçlarında küçük titremeler oluşurken oluşturulan toplam kaldırma kuvvetinden de kayıp yaşanmaktadır. Ancak kaybedilen kaldırma kuvvetini oluşturmak için harekete geçmiş olan hava akımı uçağa ters yönden etkiyerek uçağa etki eden ve kaldırma kuvvetine ters etki eden sürüklemeyi artırır.
Oluşan sürüklenme kuvveti uçakların bir döngüye girmesine neden olmaktadır. Artan hücum açısı nedeniyle oluşan kanat ucu girdabına bu da kaldırma kuvvetinde kayıp ve ek sürüklenme kuvvetine sebep olmaktadır bunu aşmak içinse daha yüksek bir hücum açısı ve daha fazla motor gücü gerekmektedir.
Kıvrık Kanat Uçları Nasıl Kaldırma Kuvveti Oluşturur?
Kıvrık kanat uçları temel olarak daha küçük kanatlardır. Bu yüzden kıvrık kanat uçları da diğer kanatlarla aynı kuvvetlerin etkisi ile kaldırma kuvveti oluşturmaktadır. Kanat ucu girdaplarının oluşmasını engelleyen kıvrık kanat uçları buna ek olarak oluşturduğu ek kaldırma kuvveti ile uçağın performansında artış sağlamaktadır.
Kıvrık kanat ucu sayesinde uçaklar daha az kanat ucu girdabına maruz kalırken bir yandan da kaybedilenden daha fazla kaldırma kuvveti oluşturarak daha iyi bir performans elde etmekte.
Kıvrık kanat ucuna sahip olmayan bir uçağın oluşturduğu kanat ucu girdabı;
www.BagimsizHavacilar.com
