Ortaya karışık: Hava hızı, yer hızı, stall, hız vektörü, krab, yan rüzgar vs vs.

Sumer Yamaner

Moderator
Katılım
17 Eyl 2013
Mesajlar
8,769
Tepkime puanı
23,156
Yaş
61
Konum
İstanbul
Web sitesi
www.sumeryamaner.com
İlgi Alanı
Uçak
Genel olarak uçakların uçuşu, hava ve rüzgar ile ilgili ciddi kafa karışıklıkları olduğunu görüyorum. Özellikle "yan rüzgar" konusu bir türlü anlaşılamayan ve inatla saçma sapan yorumlar yapılan bir alan. O nedenle naçizane temel bilgi kırıntıları vermek istedim.

"Hareket" dediğimiz şey göreceli bir şeydir. Öncelikle bunu çok iyi anlamalıyız. Bir hareketten ya da bir hızdan söz ettiğimizde aslında vektöryel bir büyüklükten söz ederiz. Vektöryel büyüklük dediğimiz zaman bir yönü bir de boyutu olan bir büyüklüğü anlamalıyız. Ancak bu vektörü çizebilmek için bir koordinat sistemi yani bir "referans" gerekir. İşte olayın göreceliliği burada ortaya çıkar.

"Rüzgar" dediğimiz şey havanın YERE göre hareketidir. Dolayısıyla bir cisim için rüzgarın esiyor olması için ilk koşul o cismin yere temas ediyor oluşudur. Bu bir uçak için de geçerlidir. Uçak yere temas ettiği sürece bir "rüzgar" kavramından söz edilebilir. Uçak yerden kesildiği anda hareket eden hava akımının yani rüzgarın içinde ve onunla birlikte uçmaya başlayacağı için artık uçak için bir "rüzgar" söz konusu değildir. Düz ve koordineli uçan bir uçakta rüzgar sadece karşıdan gelir!

Havadaki bir uçağa "yan rüzgar" gelebilmesinin tek yolu, hatalı ya da bilinçli olarak çapraz kontrol verilmesidir (bir yana aileron verilirken ters yöne rudder basılması). Buna da zaten slip (kayma) ya da skid (savrulma) deriz havacılıkta.

Hareketin bir vektör olduğunu ve bu vektörün referansının bizim açımızdan yeryüzü olduğunu tekrar hatırlayalım. Rüzgar da bir vektör olarak tanımlanır. Yerde duran bir gözlemci için uçağın uçuş vektörü uçağın kendi hareket vektörü ile rüzgarın vektörlerinin vektöryel toplamına eşittir. Örneğin kuzey yönünde (360 baş) uçmakta olan bir uçağın batıdan (270 yönünden) hareket eden bir hava kütlesi içinde uçtuğunu varsayalım. Hareket eden bu hava kütlesi yerde duran bizler için bir "rüzgar"'dır.

Uçak bir yandan 360 başa uçarken diğer yandan içinde bulunduğu hava kitlesi ile birlikte 270 baştan 90 başa doğru hareket etmektedir. Uçağın hava hızı ve hava kütlesinin hızına (yani yerdeki bizler için rüzgarın hızına) bağlı olarak bir toplam vektör oluşacaktır. Bu vektör de örneğin kuzeydoğu yönünde bir yöne bakacaktır.

Kokpitte oturuyorsanız burnunuzun 360 dereceye yani tam kuzeye baktığını görürsünüz. Yerden baktığınızda ise her ne kadar uçağın burnu kuzeye bakıyor olsa da uçağın kuzeydoğu yönünde hareket ettiğini görürsünüz. Yerden bakan gözlemciye göre uçak çapraz hareket etmektedir. Ama aslında uçak içinde bulunduğu hava kütlesi içinde burnunun doğrultusunda uçuyordur.

Yerden bakıldığında çapraz hareket ediyor izlenimi veren bu duruma "krab" deriz. Böyle bir durumda eğer pilot gerçekten yere göre tam kuzeye uçmak istiyorsa, içinde bulunduğu hava kütlesinin soldan sağa yer değiştiriyor oluşu nedeniyle sola doğru bir rüzgar düzeltmesi vermek zorundadır. Yine vektöryel hesaplamalarla kaç derece sola döneceğini rahatlıkla hesaplayabilir. Bu durumda yerden baktığımızda uçağın burnunun hafifçe kuzeybatıya dönük olduğunu ama uçağın kuzeye doğru uçtuğunu yani çapraz, krablı uçtuğunu görürüz.

Krablı yaklaşma rüzgarın yandan estiği bir piste inişte de kullanılır. Pistin orta hat çizgisinin birkaç mil uzatıldığını düşünün. Uçak son yaklaşma sırasında burnunu belirli bir miktar yerdeki rüzgarın estiği yöne verir ve bu şekilde pistin orta hattını izlemiş olur. Buna "krablı yaklaşma" diyoruz. Özellikle modelcilerin bir türlü anlayamadığı nokta işte buradadır. Zannederler ki uçak krablı gelirken sürekli rudder kullanılır. Halbuki böyle bir şey yoktur. Uçak o krablı yaklaşma sırasında düz ve koordine bir uçuş konumundadır. Böyle bir durumda rudder sadece tam teker koyma aşamasında uçağın uzun eksenini pistin orta hattına uydurmak için kullanılır. Tüm yaklaşma boyunca değil.

"Sürat" konusu da benzer şekilde yanlış anlamalara yol açabiliyor.

Bir uçağı uçuran şey kanatlarının ve diğer yüzeylerinin etrafından akan hava akımıdır. Dolayısıyla kokpitteki en hayati göstergelerden birisi hava hızı göstergesidir. Uçaklarda pito (pitot yazılır pito okunur) statik sistem dediğimiz basınç algılama sistemi vardır. Uçağın gövdesinin yanına monte edilen ve basitçe bir delikten oluşan statik sistem algılayıcısı o anki statik hava basıncını verir. Bu değeri altimetre kullanır ve irtifayı (irtifa için de farklı farklı büyüklükler var, bu irtifa barometrik irtifadır) belirler. Pito tüpü ise karşıdan gelen hava akımının oluşturduğu basıncı ölçer. Sürat saati statik basınç ile dinamik (pito basıncı) basınç arasındaki farktan hava hızını hesaplar. Bu hava hızı "gösterilen hava hızı, indicated airspeed, IAS" olarak tanımlanır.

Bu değer farklı parametrelere göre düzeltilerek daha güvenilir bir değer elde edilir. Buna "Düzeltilmiş hava hızı, Calibrated Airspeed, CAS" adı verilir. İrtifa arttıkça hava inceldiğinden, hava hızı göstergeniz daha düşük değerler gösterir. Eğer irtifa, sıcaklık, statik basınç parametrelerini kullanarak yeni bir hesap yaparsanız "Gerçek Hava Hızı, True Airspeed, TAS" değerine ulaşırsınız.

Son olarak o anki hava hızınızı o koşullardaki ses hızına oranlarsanız bir "Mach" hızı bulursunuz.

İşte sizin anlık gerçek hava hızınız sizin hareket vektörünüzün boyunu belirler. Uçağınızın pusula başı da hareket vektörünüzün yönünü belirler. Uçmakta olduğunuz bölgede sizin hareket vektörünüzün tam karşısından bir rüzgar varsa yani sizin içinde uçmakta olduğunuz hava kütlesi, yere göre, sizin uçuş yönünüzün tam tersine hareket ediyorsa yerden bakan bir izleyici sizin daha yavaş uçtuğunuzu düşünür. Bunun tersi durumda ise yerdeki gözlemciye daha hızlı uçuyor görünürsünüz. Halbuki hava kütlesi içindeki uçuş hızını bellidir ve önünüzdeki hava hızı göstergesinde gösterilmektedir.

Diyelim ki doğu batı yönünde uzanan bir pistimiz var ve biz pistin güney kenarında, yüzümüz kuzeye bakar şekilde uçağımızı uçuracağız. Tam da doğudan 10 km/h rüzgar esiyor. Yani ortamdaki hava kütlesi, yere göre, doğudan batıya doğru saatte 10 km hızla hareket halinde. Rüzgar doğudan estiğine göre biz doğuya doğru kalkacağız. Neden? Çünkü uçak yerde dururken daha hiç hareket etmeden 10 km/h hava hızı kazanmış olacak. Kalkış hızı 40 km/h olduğunu varsayalım. Yere göre 30 km/h hıza ulaştığı anda artık yerden kesilebilir hale gelecek, yani pistin daha az bir bölümünü kullanacak. 40 km/h hava hızına ulaşıp yerden kesildiğinde yere göre hızı 30 km/h olacak.

Peki diyelim ki bu şekilde havalandık. Normal uçuş hızımız olan 60 km/h sürate ulaştık. Henüz kalkış bacağındayız ve yerden bakınca hızımız 50 km/h. Soldan 180 derece dönüş yapıp rüzgar altına konumuna girdik (rüzgar altı ifadesi standart meydan turunun bir parçasıdır). Yani uçak karşımızda ve bu sefer sağdan (doğudan) sola (batıya) doğru uçuyor. Uçağın içinde bulunduğu hava kütlesi de aynı yönde 10 km/h hızla hareket halindeydi. Demek ki biz aşağıdan baktığımızda gaz konumunu değiştirmemiş olmamıza rağmen uçağımızın 70 km/h hızla uçtuğunu görüyoruz. Çok hızlandık diye gazı azaltıyoruz. Diğer yöndeki hız algımıza eşdeğer bir algı oluşturabilmek için yani yere göre hızı aynı (50 km/h) tutabilmek için hava süratimizi 40 km/h düzeyine düşürüyoruz. Artık mutluyuz! Ama dikkat! hatırlarsanız uçağın yerden havalanması için gereken sürat de 40 km/h idi!!!

Rüzgar altı bacağı bitiyor ve biz bir 180 derece dönüş daha yapıp piste dönmek istiyoruz. Ama işin bir kötü tarafı var. Dönüş için kanatları yatırdığımızda kanatların ürettiği kaldırma kuvvetinin vektörü de dikeyden sapıyor. Bu da uçağın irtifa kaybetmesi demek. O zaman elevatör çekerek bunu dengelemek istiyoruz. Ancak yatış demek uçağın stall hızının yükselmesi demek. Halbuki biz elevatör çekince uçağın anlık hava hızı daha da azalıyor. Ve stall!!!

Hani birkaç gün önce tartışılan senaryo vardı ya işte o! (Videosuna alt kısımda)

Şimdilik burada keseyim, anlaşılmayan bir nokta olursa açıklamaya çalışırım ayrıca.



Bu VIDEOYU görmek için izniniz yok. Giriş yap veya üye ol
 
Son düzenleme:
Sumer abi harika aciklamissin. Teoride her sey yerli yerine oturuyor. Ama bu anlattigini yasamadan tam olarak anlamak (yerdeki gozlemci icin) cok zor. Ben daha onceki yazilarindan bunlarin hepsini bildigim halde, tam olarak anlattigin senaryoyu yasayarak kirdim son ucurdugum ucagi ?
 
Buarada CAS’ın aslında “Calibrated Air Speed” olduğu düzeltmesini yaomakta fayda var :)


Yine vektöryel hesaplamalarla kaç derece sola döneceğini rahatlıkla hesaplayabilir.

Bayılırım bu hesaplara :)

Biyandan havada uçarken biyandan şu aşağıdaki meretle hesap yapmak çok zevklidir :) GPS pilotları bilmez bu keyfi :evil::p

Bu RESMİ görmek için izniniz yok. Giriş yap veya üye ol
 
Madem konu ortaya karışık konu, şans eseri şu an denk geldiğim bişey paylaşayım. Konu aileron ve rudder kullanımları hakkında :)

Haftasonumun son saatlerinde ayaklarımı uzatmış kitap okuyorum:

Bu RESMİ görmek için izniniz yok. Giriş yap veya üye ol


Denk geldiğim paragraf:

Bu RESMİ görmek için izniniz yok. Giriş yap veya üye ol


Hani biz bas bas bağırıyoruz bunu anlatmaya çalışıyoruz da bazen boşa nefes tüketiyormuşuz gibi geliyor :) bir de hayli tecrübeli, bilmem kaç yüz farklı uçak uçurmuş bir test pilotundan duyulsun istedim :)

Özetle söylenen şey stall hızına yaklaşan bir uçakta aileronların etkilerini kaybetmeye başlaması ve yine de ısrarla aileron komutu verilirse uçağın stall olarak tam ters yöne yıkılması ve bundan kurtarmanın tek yolunun da ters yöne sert bir şekilde rudder komutu verilmesi olduğu...
 
O halde stall ve AoA başlıklarına da girelim. Sen mi yazarsın ben mi yazayım?

Yazık günah abi onca insana, sen yazıver zahmet olmayacaksa :) şimdi ben yazayım desem önce Mehmet abinin mesaj başına izin verilen maksimum karakter sayısını falan değiştirmesi gerekecek :lollol::evil:?
 
Yazık günah abi onca insana, sen yazıver zahmet olmayacaksa :) şimdi ben yazayım desem önce Mehmet abinin mesaj başına izin verilen maksimum karakter sayısını falan değiştirmesi gerekecek :lollol::evil:?
Forum yazılımı da çökebilir.
 
Önce "hücum açısı" yani "angle of attack, AoA" kavramından söz edelim.
Bir kanadın ürettiği kaldırma kuvvetinin formülü şudur: L = (1/2) d v2 s CL
Bu formüle göre kaldırma kuvveti kanat alanı ile ve hava hızının karesi ile doğru orantılıdır. Ayrıca havanın yoğunluğu ile de doğru orantılıdır. Ancak formülde en kritik eleman CL'dir (Coefficient of Lift) yani "kaldırma katsayısı".
CL kanadın profiline, hücum açısına ve başka faktörlere bağlı olarak değişir.
Hücum açısı ile kaldırma kuvvetinin ilişkisi şöyledir:
Bu RESMİ görmek için izniniz yok. Giriş yap veya üye ol

Hücum açısı "kritik açı" olarak bilinen noktaya kadar artırılırsa kaldırma kuvveti de bununla doğru orantılı olarak artar ama kritik açıya ulaşılınca kaldırma kuvveti birden düşer. Buna stall diyoruz.
Kanat yapısına göre değişmekle birlikte bu kritik açının yaklaşık 14 derece civarında olduğunu söyleyebiliriz.
Kanadı, uçarken üstten geçen hava tabakasına yapışık olarak düşünmelisiniz. Hücum açısını artırdıkça kaldırma artsa da bir yerde kanat bu yapışık olduğu tabakadan kopar. İşte bu stall durumudur.
Bu RESMİ görmek için izniniz yok. Giriş yap veya üye ol

Bu 14 derece olayını duyunca hemen akla şu soru gelir: Yahu ne alaka, biz gerektiğinde 45 derece ile tırmanıyoruz. 14 derecede stall oluyorsa 45 derecede nasıl uçuyor? O halde hemen iki farklı açının birbiriyle nasıl karıştırıldığını görelim:
Bu RESMİ görmek için izniniz yok. Giriş yap veya üye ol

Uçağın burnunun ufuk ile yaptığı açı pitch açısıdır hücum açısı değil. Hücum açısı, kanadın kord hattı ile göreceli hava akımının yönü arasındaki açıdır.
Bu RESMİ görmek için izniniz yok. Giriş yap veya üye ol

Hücum açısını dışarıdan bakarak kolayına anlayamazsınız. Pitch açısı yanıltır.

Havacılıkta genel olarak stall belirleyici büyüklük sürat olarak kullanılagelmiştir. Bunun en önemli nedeni havacılığın ilk dönemlerinde hava hızı ölçümünün hücum açısı ölçümüne göre çok çok kolay olmasından kaynaklıdır. Ama o zaman da stall için birden çok hız belirlenmek zorundadır. Çünkü uçağın o anki ağırlığından tutun da flaplı flapsız oluşu, motorun çalışıyor ya da susmuş oluşu gibi birçok senaryo için stall hızları ayrı ayrı belirlenir. Halbuki o kanat aslında hep aynı hücum açısında stall olmaktadır. :D Ancak güncel pilot eğitimi bile hücum açısı üzerine değil stall hızları üzerine kurulduğu için havacılıkta daha uzun süre uygulama bu şekilde gidecek gibidir.

Peki biz modelciler hücum açısını anlayabilir miyiz? Evet! Aslında elevatör stickimiz doğrudan hücum açısı göstergesi olarak düşünülebilir. Örneğin son yaklaşmadayız ve motoru rölantiye çektik. Eğer uçak piste yetişemeyecek gibi görünürse biraz elevatör çekeriz. Hücum açısı artınca uçağın çöküşü azalır ama sürati de düşer. Biz az daha elevatör çekmek zorunda kalırız. İşte bu durumda artık uçağa biraz takat eklememiz gerektiğini, az daha elevatör çekersek uçağın stall olacağını fark etmemiz gerekir.
 
Gelelim aileronlarımıza ve flaplarımıza.
Aileron hareket ettiğinde kanadın o bölgesinin kord hattını yani referans hattını değiştirmiş olur. Uçak havada belirli bir yönde ve belirli bir hızda hareket ederken aileron aşağı saparsa aileron kesiminin hücum açısı ve dolayısıyla CL değeri artar. Bu da o tarafta daha yüksek kaldırma kuvveti oluşturur. Uçak diğer tarafa yatar.
Peki uçağın stall'a yakın uçtuğu iniş yaklaşmasını düşünelim. Kanadın genel hücum açısı 10 derece civarında olsun. Uçak bir rüzgar hamlesi ile sağa yatar gibi olsun. Biz içgüdüsel olarak hemen sola yatış veririz. Yani sol aileron yükselir, sağ aileron alçalır. Sağ aileronun 20 derece saptığını varsayalım. Kanadın o bölgesinde hücum açısının bir anda 18 dereceye çıktığını düşünelim. Aileron boyunca kanat üstteki taşıyıcı hava akımından kopar! İşte tip stall!!! Biz sola yatış verirken uçak birden sağa yığılır. Çünkü olay kanadın ucunda olduğu için kaldıraç kolu uzundur, tork etkisi fazla olur.
Peki bu durumda aileronla sola yatış vereceğimize sol rudder basarsak ne olur? Uçak dikey ekseni etrafında sola doğru yaw hareketi yapar. Bu hareket, sağ kanadın daha hızlanmasına yol açar. Sağ kanat artan hızı ile yükselip uçağın düzelmesini sağlar. Uçağı kurtardık mı? Hayır. Çünkü bu sefer de sol kanadın sürati azalacağı için onda stall riski oluşur. O halde ne yapacağız. Her zaman koordineli kumandaya alışacağız. Yani aileron ve rudder birlikte. Ancak düşük hava hızı operasyonlarında rudder kullanımına daha çok yer verip aileronları daha az kullanacağız.
Tip stall yani kanat ucunun stall olması risklidir dedik. Bu nedenle kanatların uçtan değil kökten stall olmaları için birçok önlem tanımlanmıştır.
Bunlardan birisi wash out yöntemidir. Kanat boylu boyunca hafifçe burulmuş olarak inşaa edilir. Kökteki insidens yani gövdeye montaj açısı uçtakinden büyüktür. Stall sözcüğünün S harfini duymaya bile tahammülü olmayan yolcu uçaklarından bir örnek vereyim.
Bu RESMİ görmek için izniniz yok. Giriş yap veya üye ol

Kanat kökünün açısını görebiliyorsunuz.
Tip stall olayını önlemeye yönelik bir diğer uygulama uçağın kanadının hücum kenarına gövdeye yakın konumda stall stripler koymaktır.
Bu RESMİ görmek için izniniz yok. Giriş yap veya üye ol

Bunlar kanadın gövdeye yakın kesiminde hava akımını bozup kanadın önce buradan stall olmasını sağlarlar.
İşte bu aşamada flap ve flaperon konusuna geliyoruz. Uçaklarda flaplar daima gövdeye yakın kesimde olurlar. Tüm kanat boyunca uzanmazlar. Çünkü flaplar sadece aşağı hareket eden yüzeyler olarak kanadın o kesiminde hücum açısını belirgin olarak artıran yapılardır. Kritik açı aşılmadığı sürece kaldırmayı artırırlar ve faydalıdırlar ama o bölgenin daha erken stall olmasına da yol açarlar. Zaten hiçbir koşulda kanadın dış kesimine doğru uzatılmamalarının sebebi de budur. Eğer siz kanadın firar kenarını tam kaplayan ya da dış kısımda bulunan aileronları flaperon olarak kullanırsanız tip stall riskini artırmış olursunuz. O nedenle flaperonu soran herkese kaçınmasını öğütleriz. Çünkü soruyorsa bunları kavrayamamış demektir. Kavrayıp deneyim ve bilinçle uygulayan birisi de zaten bu soruyu sormaz.
 
Abi benim bu “stall” olayının kaldırma kuvvetini azaltmasındaki sebebinde kafam çok karışık. Nedir abi bunun sebebi? Ben kendi kafamdaki sebebi anlatayım, yorumum felaketse söylersin abi :D



Öncelikle bu resmi atayım bir.




Şimdi sanırım bu hava moleküllerinin boş bölgeye saldırısı açık hava basıncından dolayı. Olayın daha az yaşandığı bölgelerdeki moleküller, bunlara baskı uygulayarak sanırım bu hareketler (girdaplar) yaşanıyor. Ama bu hareket yönü değişimleri için de ivmeye ihtiyacımız var. Bir maddeye ivme kazandırmak için de kuvvete ihtiyaç var. Etki-Tepki Kanunu gereği bu moleküllerin ivme yönlerine (girdaplardaki y ivme vektörleri) doğru olan kuvvetlerse bizim tepki kuvveti yönlerimiz. Ama bu işin kaynağı (etkiye sebep olan) kanatlara ise bu yönlerin tersi yönünde kuvvetler icap ediyor! Öyleyse 1. Bölgeden kanada yansıyan yukarı yönlü kuvvet oluyor, 2. Bölge içinse aşağı yönlü kuvvet uygulanıyor (kanada). Ama bu sefer de 2. Bölgeye gelen hava molekül miktarı, 1. Bölgeden daha fazla olunca da, bu sefer kanada daha fazla aşağı yönlü kuvvet uygulanıyor! Yani sebep bu mudur abi? Kitaplarda, işi sadece üst yüzey-alt yüzey basınç değişimine bağlıyor ama pek hoşuma gitmiyor basınç farkı anlatımları abi.

Tüm olayı kanada bağlamamdaki sebep de, kanat olmasaydı bu olayların yaşanmayacağı düşücemden dolayı bu arada.



He bir de 14 dereceye kadar havanın kanat yüzeyi ile temas etmesi de mi açık hava basıncının sayesinde abi? 14 dereceden sonra, açık hava basıncı yüzeyi takip ettirme açısından baş edemiyor mu?