Asimetrik Pal, Slipstream, Tork Reaksiyonu ve Jiroskopik Etkiler
Uçuş dinamikleri bağlamında, pervane hareketinin uçağın hareketine etkisi önemli bir rol oynamaktadır. Pervanenin dönüşü, uçağın yaw, roll ve pitch hareketleri üzerinde çeşitli momentler üretir. Bu momentlerin oluşumuna katkıda bulunan temel faktörler arasında asimetrik pal etkisi, slipstream etkisi, tork reaksiyon etkisi ve jiroskopik etki yer almaktadır. Bu makalede, söz konusu etkiler basit olarak incelenecek ve her birinin uçuş performansına olan katkıları tartışılacaktır.
Asimetrik Pal Etkisi (P-Faktör)
Asimetrik pal etkisi, genellikle pervane şaftının uçağın aerodinamik hücum açısına (Angle of Attack – AoA) göre konumlanmasından kaynaklanır. Uçağın pozisyonuna bağlı olarak, pervane pallerinin yukarıya ve aşağıya hareket eden bölümleri arasında, etkili hücum açısı açısından bir fark oluşur. Aşağıya doğru hareket eden pal, yukarıya doğru hareket edenden daha büyük bir etkili AoA’ya sahiptir ve dolayısıyla daha fazla itme kuvveti üretir. Bu fark, uçağın sapma hareketini, yani yaw momentini meydana getirir. Özellikle yüksek AoA, düşük hız ve yüksek güç durumlarında asimetrik pal etkisi en büyük değerdedir.
İki motorlu uçaklarda, her iki pervane aynı yönde dönüyorsa, motorların thrust kolunun merkez hattına (Center of Gravity – CG) olan mesafesi, asimetrik pal etkisi nedeniyle farklılık gösterir. Sağ motorun thrust kolunun CG’ye olan mesafesi, sol motorun mesafesinden daha büyük olabilir ve bu durum, sol motorun kritik motor olmasına neden olur. Böylece, sol motor kaybedildiğinde, uçak daha büyük bir yaw kuvvetine maruz kalır.
Bazı uçaklarda, kritik motorun dezavantajını ortadan kaldırmak için zıt yönde dönen pervaneler kullanılır. Bu tür pervaneler geçen haftaki makalemde açıkladığım gibi “Counter-Rotating Propellers” olarak adlandırılır.
Spiral Slipstream Etkisi
Pervane dönerken, arkasında spiral şeklinde bir hava akımı (slipstream) oluşturur. Bu hava akımı, dikey stabilizatör etrafında bir değişiklik yaratır ve genellikle saat yönünde dönen bir pervane, spiral hava akımını dikey stabilizatöre soldan çarpar. Bu etki, uçak burnu üzerinde sola doğru bir yaw hareketi meydana getirir. Spiral slipstream etkisinin büyüklüğü, motorun gaz açısı ve RPM değerine bağlıdır; düşük hız ve yüksek RPM koşullarında bu etki en belirgin hale gelir.
Spiral slipstream etkisinin azaltılması için, motor çekiş hattının sağa doğru hafifçe yönlendirilmesi, zıt yönde dönen pervaneler kullanılması, dikey stabilizatöre sabit fletner yerleştirilmesi ve trim tab ile küçük ayarlamalar yapılması önerilmektedir.
Tork Reaksiyonu
Pervanenin dönüş yönüne göre oluşan tork reaksiyonu, uçağın boylamsal eksenine karşı zıt yönde bir moment üretir. Bu etki, uçak uçuş sırasında motorun dönüş yönüne ters yönde bir yatış hareketi (roll) oluşturur. Kalkış esnasında ise, özellikle sol tekerlekte daha fazla yük oluşur, bu da sol tekerlek üzerinde daha yüksek drag etkisi yaratır ve uçağın sola doğru sapmasına yol açar. Tork reaksiyonunun etkisi, yüksek güç ve düşük hız durumlarında daha fazla etkili olacaktır. Zıt yönde dönen pervaneler, bu tork reaksiyonunu dengelemeye yardımcı olabilir.
Jiroskopik Etki
Bir pervane dönerken, jiroskopik özellikler gösterir. Jiroskopik etki, dönen bir diskin kenarına uygulanan kuvvetin, pervane dönüş yönüne 90 derece bir açıyla bir reaksiyon oluşturmasıdır. Bu etki, uçak üzerinde pitch veya yaw hareketlerine karşılık olarak, 90 derece ileride ek bir kuvvetin oluşmasına neden olur. Örneğin, sağa doğru dönen bir pervaneye yukarı yönde uygulanan bir kuvvet (lövyeyi çekerek uçağın burnunu kaldırma hareketi), pervane dönüş yönüne göre 90 derece ileride, uçağın burnunu sola doğru yaw hareketine zorlayacaktır veya pitch down hareketlerinde, pervane dönüşüne bağlı olarak 90 derece ileride ek bir yaw kuvvetin oluşmasına neden olur. Aynı şekilde, sağ veya sola rudder pedalı ile yapılan sapma hareketleri de pervane dönüşüne bağlı olarak 90 derece ileride ek bir pitch up veya pitch down kuvvetin oluşmasına neden olur.
Sonuç
Uçuş dinamikleri, pervane kaynaklı momentlerin birleşimiyle şekillenir. Asimetrik pal etkisi, spiral slipstream etkisi, tork reaksiyonu ve jiroskopik etki, uçuşun farklı evrelerinde uçağın kontrolünü ve performansını doğrudan etkileyen faktörlerdir. Düşük hız ve yüksek güç durumlarında bu etkilerin şiddeti daha fazla hissedilir. Bu nedenle, uçak tasarımında ve uçuş sırasında, her bir etkinin yönetilmesi ve kontrol edilmesi büyük önem taşır. Özellikle iki motorlu uçaklarda, pervanelerin dönüş yönlerinin düzenlenmesi, tork etkisinin ve asimetrik pal etkisinin önlenmesine yardımcı olabilir.
Bu makale, pervane hareketlerinin uçuşa olan etkilerini anlamak ve optimize etmek adına havacılık mühendisliği ve aerodinamik disiplinlerinde temel düzeyde ve bir pilotun bilmesi gereken seviyede inceleme sunmaktadır.
Vasıf Yüceliş
E.Hv.Albay
Antalya Bilim Üniversitesi ATPL Dersleri Öğretmeni
