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

[Özgür Evren Varol]

Kitaplarda, işi sadece üst yüzey-alt yüzey basınç değişimine bağlıyor ama pek hoşuma gitmiyor basınç farkı anlatımları abi.

Hah süper bir noktaya değindin, hemen dalıyorum konuya balıklama

Yıllarca uçakların nasıl uçtuğu Bernoulli denklemine dayananbir teori ile anlatıldı, yani senin dediğin gibi kanadın alt ve üst tarafları arasındaki basınç farkına. İlkokulda olayın farkında mıydım emin değilim ortaokulda mantıklı gelmişti, lisede hafif hafif sorgulamaya başlamıştım, üniversite yıllarına gelip de akışkanlar üzerine daha bilimsel ve teknik bilgiye sahip oldukça da "hadi ordan" demeye başladım. Yanlış anlaşılmasın, Bernoulli denklemi doğru değildir demiyorum, ama kanadın ürettiği kaldırma kuvvetini bernoulli denklemine bağlayan teori tek başına uçakların uçabilmesini açıklayamıyor. Gelin hızlı bir bakış sunalım bu teorinin kanatlar üzerindeki uyarlamasına ve açıklayamadıklarına.

Bu teori diyor ki belli bir kamburluğa sahip bir kanat profilinde, kanadın üstünden geçen hava akımı alttangeçen hava akımına göre daha uzun bir yol izlemek zorunda. Burası fiziken doğru, ama tam bu noktada bilim insanları bir "varsayım" sokuyor işin içine ve diyor ki, "birbiri ile aynı düşey hizada olan ama biri kanadın altından diğeri üstünden geçen iki ayrı hava molekülü, kanat boyunca yaptıkları hareket sonrasında firar kenarında kanadı aynı anda terketmektedir." Bu varsayım otomatik olarak kanadın üstünden geçen hava molekülünün aynı sürede daha fazla yol katettiğini iddia ediyor. E bernoulli teorisi de basitçe diyor ki bir akışkanın hızı arttıkça basıncı düşer. O zaman kanadın üstündeki daha yüksek hızlı akımın basıncı alttaki daha düşük hızlı akımdan daha fazladır. Basınç dediğimiz şey birim alana etkiyen kuvvet olduğuna göre, bu alttaki ve üstteki basınçları kanat alanıyla çarparsak kuvvet elde ederiz. alttaki kuvvet üstteki kuvvetten daha fazla olduğu için de kanada etkiyen net kuvvet yukarı doğrudur.

.....

Bakınız NASA'nın sayfasından alıntı şekil:

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

Şeklin başlığına dikkat ettiniz mi? "Incorrect theory 1" diyor. Yani bir numaralı yanlış teori ben deniyorum, NASA diyor

Peki burada yanlış nerede?

Öncelikle, hava modelekülleri bizim istediğimiz veya dilediğimiz şekilde değil, fizik kanunları gereğince hareket ederler. Biz istediğimiz kadar o meşhur iki hava molekülüne "Bakın, eğer kanada aynı anda ulaşırsanız aynı anda da çıkacaksınız, bu bir emirdir!" desek de hava molekülleri bize arka taraflarıyla gülerler ve esas efendileri olan "fiziğin" kanunlarını uygularlar. Bugün artık net bir şekilde biliyoruz ki bu "eşit zaman teorisi" çöktü, modern labaratuvar ekipmanlarının sağladıkları hassaslık ve ölçüm yetenekleri sayesinde kanadın altındaki ve üstündeki havanın öyle bizim sandığımız, ve sandığımız için de klasik insan kendini beğenmişliğiyle "buyurduğumuz" bir şekilde aynı anda kanada girip aynı anda çıkmadıklarını belgelemiş durumda. Öte yandan üst taraftaki havanın daha hızlı hareket ettiği de bir gerçek, hatta belli durumlarda bizim buyurduğumuzdan daha da iyi bir şekilde üst taraftaki hava kanadı daha önce terkedebiliyor Ama sorun şurada ki, bu hız artışını teorinin temeli olan bernoulli denklemine koyduğunuz zaman elde edeceğiniz basınç farkı ve bu basınç farkının kanat alanı üzerine yayılması sonucunda elde edlien kuvvet uçağın ağırlığına denk gelmiyor. Yani uçağı havada tutan şey tek başına bu olamaz.

Ayrıca, Bernoulli denklemi ile kaldırma kuvvetini açıklayan teori tamamen simetrik profildeki kanatların nasıl uçabildiğini, veya kamburluğa sahip kanatların nasıl olup da ters uçabildiğini de açıklayamıyor...

Etki-Tepki Kanunu

İşte burada da Newton amca devreye giriyor

Yine yanlış olan bir teori de olayı tamamen buna indirgeyip, kanadın altına çarpan hava moleküllerinin kanat yüzeyinden sekip aşağıya doğru yöneldiği. Etki-tepki kanunu gereğince de bu hava moleküllerinin aşağıya doğru yön değiştirmesi sonucunda kanadın da yukarı doğru itildiğini iddia ediyor. Bakınız bu da NASA tarafından iki numaralı yanlış teori olarak sunulmakta.

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

Bu teori bir bakıma simetrik profilli kanatları hatta depron uçaklardaki gibi düz kanatların uçmasını açıklayabilmekle birlikte hala ciddi eksikleri vardır ve kanadın üst tarafını tamamen görmezden gelmektedir. Oysa ki üstte de bir hava akımı var ve üstte de moleküller kanadın üst yüzeyine çarpmaktadır. Ayrıca bu teori hayli karmaşık olan akışkan davranışlarını tamamen gözardı edip hava moleküllerini küçükken oynadığımız bilyeler seviyesine indirgemek gibi bir hata da yapmaktadır keşke o kadar kolay olsaydı dimi, akışkanlar üzerine mühendislik doktora derecem var, benbile hala o namussuz akışkan moleküllerinin ne zaman ne yapacaklarını tam olarak anlayabilmiş değilim!

Bir de üçüncü teori var ki o da aslında kanadın alt kısmı ile hiç ilgilenmeyip sadece üst taraftaki akımın hızlanmasına bakıp "ventüri" etkisi ile kanadın yukarı doğru "emileceğini" iddia eder. Tabi bu da yine olayın bütününü dikkate almayan ve tekbaşına ortada söz konusu olan kuvvetleri açıklayamayan bir teori...


Peki uçaklar gerçekten nasıl uçuyor?Cevabı aşağıdaki videoda hostes ablamız tarafından gayet güzel bir şekilde verilmiş:

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

Bence abla gayet güzel anlattı olayı, ama yine de daha bilimsel bir açıklama isteyenler için devam edelim, kendiniz kaşındınız

Bu iki (hatta üç) yaklaşımın en temel sorunu gerçekte hayli karmaşık olan akışkan davranışlarını çok fazla basite indirgeyip olayı açıklamaya çalışmalarında. Söz konusu akışkanlar olduğu zaman işin içinde katı cisimlerin hareket presiplerinden çok daha fazlası vardır. O yüzden akışkanların hareketleri ancak çok daha karmaşık matematiksel denklemlerle ifade edilebilir. Öok temel olarak, aynı katılarda olduğu gibi akışkanlarda da Enerji, kütle ve momentumun korunması esastır. Bernoulli'ye dayanan teori enerjinin korunması üzerine yoğunlaşırken Newton'un etki-tepki prensipine dayanan teori ise momentumun korunmasına odaklıdır. Temelde ikisi de kendi özünde doğrudur ama tek başlarına yetersizdir. Dahası, bu temel prensiplere ilaveten akışkanlarda viskozite ve vizkoz etkilerde girer ki işleri iyice karmaşıklaştırır. Dahası, uçaklar havada uçar, ve hava da sıkışabilen bir akışkandır, bu da herşeyin üzerine bir kademe daha karmaşa ekler

Temelde, bugün bilinen seviyede kaldırmayı oluşturan etkenler hem Bernoulli hem de Newton teorilerinin bir araya gelmesiyle (ve diğer akışkan hareketi prensiplerinin kombinasyonu) açıklanmaktadır. Kanadın üst tarafındaki akım alttan daha hızlı doğru, ve bu elbet bir miktar kuvvetle sonuçlanıyor. Ama öte yandan kanadın şekli ve/veya hücum açısı nedeniyle kanadın etrafından geçen havanın (hem üzerinden hem altından) kanadı terkettikten sonra aşağıya doğru yönlenmiş olması da momentumun korunması prensibi gereğince kanada yukarıya doğru etkiyen bir kuvvet üretiyor.

İşte stall olayının mekaniği de burada devreye giriyor, kanadın hem altından hem üstünden geçen hava düzgün bir şekilde akabildiği sürece bu prensipler yerlerinde oluyor, ve kanadın hücum açısı arttıkça da kanadı terkeden havanın aşağı doğru olan hız bileşeni arttığı için taşıma kuvveti de artıyor. Ancak havanın da hareket kabiliyetive yüzeylere tutunarak hareketine devam edebilmesinin bir limiti var, o limit aşıldığında (kritik hücum açısı) kanadın üzerindeki hava akımı artık kanat yüzeyinden kopuyor. bu kopma sonucunda da bu bölgedeki akım tamamen türbülanslı bir hale gelip küçük çevrintiler (girdap, eddy) halinegeliyor. Bu proses başlı başına epey bir enerji tükettiyor ve bu enerji de normalde kanat boyunca akacak olan havanın hızındakı kinetik enerji tarafından sağlanıyor. Havanın hareket enerjisi de türbülansa harcandığı için kanadın arkasında stall öncesi durumda olduğu gibi aşağı yönelmiş hava hızı da düşüyor, bu da momentum transferini azaltıyor hatta duruma göre sıfırlıyor... Yani en temel olarak stall olmuşbir kanat artık havayı olması gerektiği gibi aşağıya yöneltemiyor.

Bakınız aşağıdaki videoda hem bilgisayar grafikleri hemde şu meşhur "ipliklerle" yapılan denemeler olayı çok güzel bir şekilde görselleştiriyor. Dikkat ederseniz Sümer abinin yukarıda anlattığı "washout" etkisi bu kanatta çok net görülebiliyor. Kanadın gövdeye yakın kısmı (kökü) stall olduğunda (iplikler dümdüz durmak yerine fıldır fıldır dönmeye başladığında) kanadın ucundaki hava akımının hala gayet güzel bir şekilde devam ettiğinigösteriyor bize iplikçikler

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

Buarada bu iplikçikler yelkencilikte de çok önemli bir yere sahiptir. Yelken de aslında bir kanattır prensibinde. Yarış teknelerinin hepsinde, ister minicik optimist olsun, isterse de dünyanın etrafında dolanma yarışındakimilyon dolarlık tekneler olsun, yelkenler üzerinde farklı yüksekliklerde ve her iki tarafta da yapıştırılmış bu küçük iplikler vardır. Biz de bu ipliklere bakarak yelkenin o anki performansı hakkında netbirbilgi sahibi olabiliriz. İdeal olan her daim iki taraftaki iplikleri de yere paralel bir şekilde ve yelkene yapışık halde tutmaktır. Bu yelkenin her iki tarafında da düzgünve laminer akım var anlamına gelir, yelkenden maksimum performansı aldığımızı, gösterir. Eğer arkadaki iplikler dönmeye başlarsa yelkenin hücum açısı çok fazla oldu demektir, (stall olmak üzere) hemen ya teknenin yönü ya da yelkenin açısı ayarlanarak yeniden en yüksek performans alınacak hale getirilir. Büyük teknelerdeki yekenlerin farklı konumlarındaki hücum açılarının ayrı ayrı ayarlanmasına imkan veren düzenekler vardır, Yine farklı yükseklik ve konumdaki tüylerin davranışlarına bakarak yelkenin o bölgesindeki performansını en yükseğe çıkartacak şekilde ayarlar yapılır ki tüm yelken boyunca maksimum kuvvet üretilebilsin...


Tüm bu konu ile ilgili olarak şu da gayet güzel bir video, paylaşalım

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

Not: Bu eleman videoda sanki bernoulli teorisinin kanatlara uyarlanmasını bizzat Bernoullinin yaptığını ima eden ifadeler kullanıyor, ama Bernoulli 1782 yılında öldü, o zamanlar ortada uçabilen bir uçak yoktu bile

Son bir ekleme,

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?

Bunun farklı bir boyutu daha var, dimdik yere doğru başüstü dalan bir uçak hayal edin. Çoğu insan bu uçağın stall olamayacağını düşünür, zaten dimdik aşağı iniyor ne stallu yahu... Ama yukarda Sümer abinin bahsettiği gibi stall olayı aslında uçağın posizyonu ve hızından bağımsız bir olgudur ve sadece "hücum açısına" bağlı bir olaydır. Kritik hücum açısını geçersek uçak başaşağı bile olsa stall olur, bu kadar basit.

Bu olayla gerçek hayatta ilk kez karşılaşma hatıramı anlatarak köşeme çekileceğim

Tarihi net hatırlamıyorum ama sanırım 2006 falan olsa gerek. İlk büyük warbirdüm olan 60'lık Mustangim ile THK İnönü tesislerinde uçuyorum. Bu modeli Sümer abi çok iyi bilir Model benim warbird trainerim bir nevi. Her zaman olduğu gibi her bir saatlik uçuş için iki saatlik okuma zihinsel pratik vs yapıyorum. O zamanlarda da warbirdlerin hem yerdeki hem havadaki kontrollerini öğrenme, pratik yapıp pliotajımı geliştirme evresindeyim. İşin "teorik" okuma kısmında "high speed stall" diye bir makale okumuştum, hani stallu genelde hıza bağlarız ya, "yüksek hız stallu" da ne menem birşeymiş yahu diyerekten dikkatlice okumuştum tabi. Orda stallun mekanizması, hücum açısı ve aslında hızdan bağımsız olduğu vs güzel bir şekilde anlatılıyor. Ve önemli bir anafikir olarak, özellikle kanat yüklemesi fazla uçaklarda nasıl gayet yüksek hızlarda bile kanatların stall olabileceği anlatılıyordu. Gerçekte hiç tecrübe etmemiş olsam da bu bilgiyi bir şekilde beynime kazımıştım. Yukarda bahsettiğim o İnönü'deki uçuş sırasında bu "kazıma" modelimi kurtardı diyebilirim. Uçuş sırasında epey yüksekten ve normalden daha hızlı bir şekilde Split-S manevrasına başladım, ama çok yüksekte olduğum için de tam gazda dalışımı biraz uzattım, haliyle model epey hızlandı, dalıştan çıkma vakti geldiğinde (hala güvenli yükseklikteyim ama) biraz da fazlaca elevatör çekmeme model saçma sapan bir tepki verdi (stall) ilk anda tam anlayamadım neler olup bittiğini ama sonradan o beynimin bir kenarına kazınmış olan "yüksek hız stallu" uyarısı alarm çalmaya başladı, acaba diyip, hemen gazı kesip elevatör komutumu iyice azalttım ve gördüm ki aslında uçak gayetde güzel tepki veriyor. Bu şekilde daha kontrollü bir elevatör çekişi ile ve tabi gaz kesildiği ve burun yükselmeye başladığı için düşen hızın da yardımı ile modeli kurtarabilmiştim. Farkındaysanız burada gerekli olan tepki aslında "doğal refleksin" tam tersi, yani modelinizin dalıştan çıkmadığını gördüğünüz zaman aslındadoğal refleks daha çok elevatör çekmektir, ki bu da sadece stallu daha derinleştirecek durumu daha kötüleştirecek bir komut olur... Eğer o bilgileri okuyup anlayıp gereken reaksiyonları beynime kazımamış olsaydım, belki bugün Sümer abimiz warbirdlere hiç bulaşmamış olabilirdi Kelebek etkisi

 

[Berat Yıldırım]

Hah süper bir noktaya değindin, hemen dalıyorum konuya balıklama

Yıllarca uçakların nasıl uçtuğu Bernoulli denklemine dayananbir teori ile anlatıldı, yani senin dediğin gibi kanadın alt ve üst tarafları arasındaki basınç farkına. İlkokulda olayın farkında mıydım emin değilim ortaokulda mantıklı gelmişti, lisede hafif hafif sorgulamaya başlamıştım, üniversite yıllarına gelip de akışkanlar üzerine daha bilimsel ve teknik bilgiye sahip oldukça da "hadi ordan" demeye başladım. Yanlış anlaşılmasın, Bernoulli denklemi doğru değildir demiyorum, ama kanadın ürettiği kaldırma kuvvetini bernoulli denklemine bağlayan teori tek başına uçakların uçabilmesini açıklayamıyor. Gelin hızlı bir bakış sunalım bu teorinin kanatlar üzerindeki uyarlamasına ve açıklayamadıklarına.

Bu teori diyor ki belli bir kamburluğa sahip bir kanat profilinde, kanadın üstünden geçen hava akımı alttangeçen hava akımına göre daha uzun bir yol izlemek zorunda. Burası fiziken doğru, ama tam bu noktada bilim insanları bir "varsayım" sokuyor işin içine ve diyor ki, "birbiri ile aynı düşey hizada olan ama biri kanadın altından diğeri üstünden geçen iki ayrı hava molekülü, kanat boyunca yaptıkları hareket sonrasında firar kenarında kanadı aynı anda terketmektedir." Bu varsayım otomatik olarak kanadın üstünden geçen hava molekülünün aynı sürede daha fazla yol katettiğini iddia ediyor. E bernoulli teorisi de basitçe diyor ki bir akışkanın hızı arttıkça basıncı düşer. O zaman kanadın üstündeki daha yüksek hızlı akımın basıncı alttaki daha düşük hızlı akımdan daha fazladır. Basınç dediğimiz şey birim alana etkiyen kuvvet olduğuna göre, bu alttaki ve üstteki basınçları kanat alanıyla çarparsak kuvvet elde ederiz. alttaki kuvvet üstteki kuvvetten daha fazla olduğu için de kanada etkiyen net kuvvet yukarı doğrudur.

.....

Bakınız NASA'nın sayfasından alıntı şekil:

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

Şeklin başlığına dikkat ettiniz mi? "Incorrect theory 1" diyor. Yani bir numaralı yanlış teori ben deniyorum, NASA diyor

Peki burada yanlış nerede?

Öncelikle, hava modelekülleri bizim istediğimiz veya dilediğimiz şekilde değil, fizik kanunları gereğince hareket ederler. Biz istediğimiz kadar o meşhur iki hava molekülüne "Bakın, eğer kanada aynı anda ulaşırsanız aynı anda da çıkacaksınız, bu bir emirdir!" desek de hava molekülleri bize arka taraflarıyla gülerler ve esas efendileri olan "fiziğin" kanunlarını uygularlar. Bugün artık net bir şekilde biliyoruz ki bu "eşit zaman teorisi" çöktü, modern labaratuvar ekipmanlarının sağladıkları hassaslık ve ölçüm yetenekleri sayesinde kanadın altındaki ve üstündeki havanın öyle bizim sandığımız, ve sandığımız için de klasik insan kendini beğenmişliğiyle "buyurduğumuz" bir şekilde aynı anda kanada girip aynı anda çıkmadıklarını belgelemiş durumda. Öte yandan üst taraftaki havanın daha hızlı hareket ettiği de bir gerçek, hatta belli durumlarda bizim buyurduğumuzdan daha da iyi bir şekilde üst taraftaki hava kanadı daha önce terkedebiliyor Ama sorun şurada ki, bu hız artışını teorinin temeli olan bernoulli denklemine koyduğunuz zaman elde edeceğiniz basınç farkı ve bu basınç farkının kanat alanı üzerine yayılması sonucunda elde edlien kuvvet uçağın ağırlığına denk gelmiyor. Yani uçağı havada tutan şey tek başına bu olamaz.

Ayrıca, Bernoulli denklemi ile kaldırma kuvvetini açıklayan teori tamamen simetrik profildeki kanatların nasıl uçabildiğini, veya kamburluğa sahip kanatların nasıl olup da ters uçabildiğini de açıklayamıyor...



İşte burada da Newton amca devreye giriyor

Yine yanlış olan bir teori de olayı tamamen buna indirgeyip, kanadın altına çarpan hava moleküllerinin kanat yüzeyinden sekip aşağıya doğru yöneldiği. Etki-tepki kanunu gereğince de bu hava moleküllerinin aşağıya doğru yön değiştirmesi sonucunda kanadın da yukarı doğru itildiğini iddia ediyor. Bakınız bu da NASA tarafından iki numaralı yanlış teori olarak sunulmakta.

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

Bu teori bir bakıma simetrik profilli kanatları hatta depron uçaklardaki gibi düz kanatların uçmasını açıklayabilmekle birlikte hala ciddi eksikleri vardır ve kanadın üst tarafını tamamen görmezden gelmektedir. Oysa ki üstte de bir hava akımı var ve üstte de moleküller kanadın üst yüzeyine çarpmaktadır. Ayrıca bu teori hayli karmaşık olan akışkan davranışlarını tamamen gözardı edip hava moleküllerini küçükken oynadığımız bilyeler seviyesine indirgemek gibi bir hata da yapmaktadır keşke o kadar kolay olsaydı dimi, akışkanlar üzerine mühendislik doktora derecem var, benbile hala o namussuz akışkan moleküllerinin ne zaman ne yapacaklarını tam olarak anlayabilmiş değilim!

Bir de üçüncü teori var ki o da aslında kanadın alt kısmı ile hiç ilgilenmeyip sadece üst taraftaki akımın hızlanmasına bakıp "ventüri" etkisi ile kanadın yukarı doğru "emileceğini" iddia eder. Tabi bu da yine olayın bütününü dikkate almayan ve tekbaşına ortada söz konusu olan kuvvetleri açıklayamayan bir teori...


Peki uçaklar gerçekten nasıl uçuyor?Cevabı aşağıdaki videoda hostes ablamız tarafından gayet güzel bir şekilde verilmiş:

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

Bence abla gayet güzel anlattı olayı, ama yine de daha bilimsel bir açıklama isteyenler için devam edelim, kendiniz kaşındınız

Bu iki (hatta üç) yaklaşımın en temel sorunu gerçekte hayli karmaşık olan akışkan davranışlarını çok fazla basite indirgeyip olayı açıklamaya çalışmalarında. Söz konusu akışkanlar olduğu zaman işin içinde katı cisimlerin hareket presiplerinden çok daha fazlası vardır. O yüzden akışkanların hareketleri ancak çok daha karmaşık matematiksel denklemlerle ifade edilebilir. Öok temel olarak, aynı katılarda olduğu gibi akışkanlarda da Enerji, kütle ve momentumun korunması esastır. Bernoulli'ye dayanan teori enerjinin korunması üzerine yoğunlaşırken Newton'un etki-tepki prensipine dayanan teori ise momentumun korunmasına odaklıdır. Temelde ikisi de kendi özünde doğrudur ama tek başlarına yetersizdir. Dahası, bu temel prensiplere ilaveten akışkanlarda viskozite ve vizkoz etkilerde girer ki işleri iyice karmaşıklaştırır. Dahası, uçaklar havada uçar, ve hava da sıkışabilen bir akışkandır, bu da herşeyin üzerine bir kademe daha karmaşa ekler

Temelde, bugün bilinen seviyede kaldırmayı oluşturan etkenler hem Bernoulli hem de Newton teorilerinin bir araya gelmesiyle (ve diğer akışkan hareketi prensiplerinin kombinasyonu) açıklanmaktadır. Kanadın üst tarafındaki akım alttan daha hızlı doğru, ve bu elbet bir miktar kuvvetle sonuçlanıyor. Ama öte yandan kanadın şekli ve/veya hücum açısı nedeniyle kanadın etrafından geçen havanın (hem üzerinden hem altından) kanadı terkettikten sonra aşağıya doğru yönlenmiş olması da momentumun korunması prensibi gereğince kanada yukarıya doğru etkiyen bir kuvvet üretiyor.

İşte stall olayının mekaniği de burada devreye giriyor, kanadın hem altından hem üstünden geçen hava düzgün bir şekilde akabildiği sürece bu prensipler yerlerinde oluyor, ve kanadın hücum açısı arttıkça da kanadı terkeden havanın aşağı doğru olan hız bileşeni arttığı için taşıma kuvveti de artıyor. Ancak havanın da hareket kabiliyetive yüzeylere tutunarak hareketine devam edebilmesinin bir limiti var, o limit aşıldığında (kritik hücum açısı) kanadın üzerindeki hava akımı artık kanat yüzeyinden kopuyor. bu kopma sonucunda da bu bölgedeki akım tamamen türbülanslı bir hale gelip küçük çevrintiler (girdap, eddy) halinegeliyor. Bu proses başlı başına epey bir enerji tükettiyor ve bu enerji de normalde kanat boyunca akacak olan havanın hızındakı kinetik enerji tarafından sağlanıyor. Havanın hareket enerjisi de türbülansa harcandığı için kanadın arkasında stall öncesi durumda olduğu gibi aşağı yönelmiş hava hızı da düşüyor, bu da momentum transferini azaltıyor hatta duruma göre sıfırlıyor... Yani en temel olarak stall olmuşbir kanat artık havayı olması gerektiği gibi aşağıya yöneltemiyor.

Bakınız aşağıdaki videoda hem bilgisayar grafikleri hemde şu meşhur "ipliklerle" yapılan denemeler olayı çok güzel bir şekilde görselleştiriyor. Dikkat ederseniz Sümer abinin yukarıda anlattığı "washout" etkisi bu kanatta çok net görülebiliyor. Kanadın gövdeye yakın kısmı (kökü) stall olduğunda (iplikler dümdüz durmak yerine fıldır fıldır dönmeye başladığında) kanadın ucundaki hava akımının hala gayet güzel bir şekilde devam ettiğinigösteriyor bize iplikçikler

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

Buarada bu iplikçikler yelkencilikte de çok önemli bir yere sahiptir. Yelken de aslında bir kanattır prensibinde. Yarış teknelerinin hepsinde, ister minicik optimist olsun, isterse de dünyanın etrafında dolanma yarışındakimilyon dolarlık tekneler olsun, yelkenler üzerinde farklı yüksekliklerde ve her iki tarafta da yapıştırılmış bu küçük iplikler vardır. Biz de bu ipliklere bakarak yelkenin o anki performansı hakkında netbirbilgi sahibi olabiliriz. İdeal olan her daim iki taraftaki iplikleri de yere paralel bir şekilde ve yelkene yapışık halde tutmaktır. Bu yelkenin her iki tarafında da düzgünve laminer akım var anlamına gelir, yelkenden maksimum performansı aldığımızı, gösterir. Eğer arkadaki iplikler dönmeye başlarsa yelkenin hücum açısı çok fazla oldu demektir, (stall olmak üzere) hemen ya teknenin yönü ya da yelkenin açısı ayarlanarak yeniden en yüksek performans alınacak hale getirilir. Büyük teknelerdeki yekenlerin farklı konumlarındaki hücum açılarının ayrı ayrı ayarlanmasına imkan veren düzenekler vardır, Yine farklı yükseklik ve konumdaki tüylerin davranışlarına bakarak yelkenin o bölgesindeki performansını en yükseğe çıkartacak şekilde ayarlar yapılır ki tüm yelken boyunca maksimum kuvvet üretilebilsin...


Tüm bu konu ile ilgili olarak şu da gayet güzel bir video, paylaşalım

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

Not: Bu eleman videoda sanki bernoulli teorisinin kanatlara uyarlanmasını bizzat Bernoullinin yaptığını ima eden ifadeler kullanıyor, ama Bernoulli 1782 yılında öldü, o zamanlar ortada uçabilen bir uçak yoktu bile

Son bir ekleme,



Bunun farklı bir boyutu daha var, dimdik yere doğru başüstü dalan bir uçak hayal edin. Çoğu insan bu uçağın stall olamayacağını düşünür, zaten dimdik aşağı iniyor ne stallu yahu... Ama yukarda Sümer abinin bahsettiği gibi stall olayı aslında uçağın posizyonu ve hızından bağımsız bir olgudur ve sadece "hücum açısına" bağlı bir olaydır. Kritik hücum açısını geçersek uçak başaşağı bile olsa stall olur, bu kadar basit.

Bu olayla gerçek hayatta ilk kez karşılaşma hatıramı anlatarak köşeme çekileceğim

Tarihi net hatırlamıyorum ama sanırım 2006 falan olsa gerek. İlk büyük warbirdüm olan 60'lık Mustangim ile THK İnönü tesislerinde uçuyorum. Bu modeli Sümer abi çok iyi bilir Model benim warbird trainerim bir nevi. Her zaman olduğu gibi her bir saatlik uçuş için iki saatlik okuma zihinsel pratik vs yapıyorum. O zamanlarda da warbirdlerin hem yerdeki hem havadaki kontrollerini öğrenme, pratik yapıp pliotajımı geliştirme evresindeyim. İşin "teorik" okuma kısmında "high speed stall" diye bir makale okumuştum, hani stallu genelde hıza bağlarız ya, "yüksek hız stallu" da ne menem birşeymiş yahu diyerekten dikkatlice okumuştum tabi. Orda stallun mekanizması, hücum açısı ve aslında hızdan bağımsız olduğu vs güzel bir şekilde anlatılıyor. Ve önemli bir anafikir olarak, özellikle kanat yüklemesi fazla uçaklarda nasıl gayet yüksek hızlarda bile kanatların stall olabileceği anlatılıyordu. Gerçekte hiç tecrübe etmemiş olsam da bu bilgiyi bir şekilde beynime kazımıştım. Yukarda bahsettiğim o İnönü'deki uçuş sırasında bu "kazıma" modelimi kurtardı diyebilirim. Uçuş sırasında epey yüksekten ve normalden daha hızlı bir şekilde Split-S manevrasına başladım, ama çok yüksekte olduğum için de tam gazda dalışımı biraz uzattım, haliyle model epey hızlandı, dalıştan çıkma vakti geldiğinde (hala güvenli yükseklikteyim ama) biraz da fazlaca elevatör çekmeme model saçma sapan bir tepki verdi (stall) ilk anda tam anlayamadım neler olup bittiğini ama sonradan o beynimin bir kenarına kazınmış olan "yüksek hız stallu" uyarısı alarm çalmaya başladı, acaba diyip, hemen gazı kesip elevatör komutumu iyice azalttım ve gördüm ki aslında uçak gayetde güzel tepki veriyor. Bu şekilde daha kontrollü bir elevatör çekişi ile ve tabi gaz kesildiği ve burun yükselmeye başladığı için düşen hızın da yardımı ile modeli kurtarabilmiştim. Farkındaysanız burada gerekli olan tepki aslında "doğal refleksin" tam tersi, yani modelinizin dalıştan çıkmadığını gördüğünüz zaman aslındadoğal refleks daha çok elevatör çekmektir, ki bu da sadece stallu daha derinleştirecek durumu daha kötüleştirecek bir komut olur... Eğer o bilgileri okuyup anlayıp gereken reaksiyonları beynime kazımamış olsaydım, belki bugün Sümer abimiz warbirdlere hiç bulaşmamış olabilirdi Kelebek etkisi

Çok teşekkür ederim abi. De kafam daha da karışmadı değil Galiba bu kadar varsayımın, tanımın olduğu bir alandan açıklama beklemek doğru değil. Tüm fizik kavramları icattan öte değil. Bu kadar varsayım da sanırım artık burada patlamaya başlıyor.
NASA bile “incorrect“ diyor yani kesin bir yanlışlamadan kaçınmak istiyorlar

Üst kenarın uzunluğu > Alt kenarın uzunluğuyla başlandığında delleniyorum valla abi, bizim akışkan prof.’unun çok sevdiği bir başlama cümlesi

Daha kafama yatan, momentum korunumu açıklaması abi. Ama sadece kanadın altındaki değişimlerden ziyade, üstündeki değişimlerle de beraber kaldırma kuvveti oluşturduğunu düşünüyorum. Keşke düşünmekle olsa ama

Stall olayı için, birileri deneylerini açık hava basıncı olmayan ortamlarda yapmışsa, o deneyleri incelemek biraz daha açıklayabilir sanki. Umarım o deneylerde stall girdapları oluşmuyordur, şu an stall girdaplarının oluşma sebebini açık hava basıncı olarak düşünüyorum çünkü.

 

[Özgür Evren Varol]

Daha kafama yatan, momentum korunumu açıklaması abi. Ama sadece kanadın altındaki değişimlerden ziyade, üstündeki değişimlerle de beraber kaldırma kuvveti oluşturduğunu düşünüyorum. Keşke düşünmekle olsa ama

Çoğu durumda baskın olan kuvvet bu zaten, ama dediğin gibi olay sadece alt yüzeye çarpıp seken havadan kaynaklı değil, kanat profilinin bir bütün olarak yönünü değiştirebildiği havadan kaynaklı.

Stall olayı için, birileri deneylerini açık hava basıncı olmayan ortamlarda yapmışsa, o deneyleri incelemek biraz daha açıklayabilir sanki. Umarım o deneylerde stall girdapları oluşmuyordur, şu an stall girdaplarının oluşma sebebini açık hava basıncı olarak düşünüyorum çünkü.

Tam ne demek istediğini anlayamadım burada?

 

[Ömer Erkan]

Yaz sıcağında kafamdaki 58 model işlemci iyice ısınmaya başladı. Hocam, vize ve finallerin tarihlerini de açıklasanız da o'na göre çalışsak?
Bir de benim önerim, foruma üyelik için üniversite sınavında belli bir puan falan mı konsa?...

 

[Özgür Evren Varol]

Hocam, vize ve finallerin tarihlerini de açıklasanız da o'na göre çalışsak?

Vize geçti Ömer Bey, final Ağustosun en sıcak gününde yapılacak... finale kadar şuna çok iyi çalışın derim, kesin çıkacak:

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

 

[Berat Yıldırım]

Tam ne demek istediğini anlayamadım burada?

Stall olayındaki girdapların, oluşma sebebi hakkındaydı abi. O boş bölgeyi doldurma isteğinin, açık hava basıncının baskısıyla olduğunu düşünmemdi. Boş bölgeleden kastım akışın uğramadığı, kanadın sağ bölgesi.

Bu atmosfer basıncının, stall’a olan etkisini inceleyebilmek için de atmosfer basıncı olmayan ortamda denemeli demiştim. Bu ortamda da stall olacak mı acaba, içindi.

 

[Özgür Evren Varol]

Stall olayındaki girdapların, oluşma sebebi hakkındaydı abi. O boş bölgeyi doldurma isteğinin, açık hava basıncının baskısıyla olduğunu düşünmemdi. Boş bölgeleden kastım akışın uğramadığı, kanadın sağ bölgesi.

Bu atmosfer basıncının, stall’a olan etkisini inceleyebilmek için de atmosfer basıncı olmayan ortamda denemeli demiştim. Bu ortamda da stall olacak mı acaba, içindi.

Atmosfer basıncı olmayan yerde hangi havanın akışını inceleyeceğiz?

 

[Berat Yıldırım]

Atmosfer basıncı olmayan yerde hangi havanın akışını inceleyeceğiz?

Oyy o da doğru, stall’suz dünya yok bize o zaman

 

[Sumer Yamaner]

Atmosfer basıncı olmayan yerde hangi havanın akışını inceleyeceğiz?

 

[Mehmet Kucuksari]

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 soruyu gerçekten de sorun kişiler var mı

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.

Uçakta Rudder gereksiz görüp ısrarla kullanmayıp bunu sonuçunda da rüzgarlı havalarda uçmamayı tercih eden uçakcılara gelsin abi

 

[Mustafa Koç]

Madem konusu açıldı aklımdayken sorayım. Ne zaman nerede okudum hatırlamıyorum ama kaldırma kuvveti üretme konusunda kanadın alt yüzeyi değil de üst yüzeyi daha etkili gibi bir bilgi kalmış aklımda.

Hatta savaş uçakları, ihalar vb. kanatta yük taşıyan uçaklar da bu sebeple yükleri kanadın üstüne değilde altına bağlıyorlar gibi bir şeydi okuduğum. Ve sanırım üstten kanatlı uçaklarda kanat alanı hesaplarken tüm kanat ve gövde kesiti dahil hesaplanırken bu sebepten dolayı alttan kanatlı uçaklarda gövde kesiti çıkarılıyor diye hatırlıyorum.

Bu bilgilerin aslı astarı var mı? Yoksa bilinç altım bana oyun mu oynuyor?

 

[Emre Kaman]

kaldırma kuvveti üretme konusunda kanadın alt yüzeyi değil de üst yüzeyi daha etkili gibi bir bilgi kalmış aklımda.

Belki oyle oldugu durumlar da vardir, ama bu kanat isi icin kesin su soyle denilemiyormus okudugum ve izledigim kadariyla. Her duruma gore baska bir yeri kaldiriyor demek ki bu namussuz kanatin ? Zaten videodaki ablanin dedigine gore, sihirle buyuyle ucuyormus.

kanatta yük taşıyan uçaklar da bu sebeple yükleri kanadın üstüne değilde altına bağlıyorlar

Belki oyledir, belki de yuku birakmalari daha kolay oluyordur ?

 

[Emre Kaman]

Bu arada ben de merak ettim ve birkac yazi okudum. Gercekten kanadin uzerinden gecen havayi rahatsiz etmek istemiyorlar tasarimcilar. Ancak kanadinin uzerinde motoru olan ucaklar da yok degil. Bunun sebebini kanadin ustu altindan cok lift uretir gibi anlamadim ben. Asil mevzu, motorun kanadin altinda olmasinin dusuk hizlarda tirmanista, ornegin kalkista, daha iyi sonuc vermesi gibi daha cok. Neyse, bilmedigim konuda daha fazla yorum yapmayim

 

[Mustafa Koç]

Belki oyle oldugu durumlar da vardir, ama bu kanat isi icin kesin su soyle denilemiyormus okudugum ve izledigim kadariyla. Her duruma gore baska bir yeri kaldiriyor demek ki bu namussuz kanatin ? Zaten videodaki ablanin dedigine gore, sihirle buyuyle ucuyormus.

Hostes ablaya ben de tamamen katılıyorum

Belki oyledir, belki de yuku birakmalari daha kolay oluyordur ?

Evet yüklerin yeri geldiğinde bırakılması mevzusunu düşünmemişim

 

[Sarven Bedikoğlu]

Akışkan Dinamiği dersini A ile geçmiş biri olarak hostes ablanın en doğru açıklamayı yaptığını söyleyebilirim

Yelkende rüzgar altı tüye daha önem veririz, yani kanadın üstünden akan akışın düzgün olması daha kritiktir. Maksimum orsa performansı için rüzgar üstü hücum kenarına yakın tüyün 45 derece yukarı baktığı ve rüzgaraltı tüyün paralel olduğu durum bizim için limit performans noktasıdır. Ayrıca yelkene twist yani washout vererek stall durumunun yelkenin tepesinde değil önce orta-alt bölümde olmasını sağlarız. Bunda farklı sebep ve sonuçlar da var, oralara girmiyorum.
Özetle evet kanat üstündeki akış daha önemli diyebiliriz.

Meraklısına araştırmalık bir konu. Coanda Etkisi. Hostes ablanın bahsettiği büyü belki de budur, kim bilir Navier-Stokes hikayedir belki de. değil tabi de, occam's razor prensibine göre en doğru açıklamayı hostes abla yapmış diyebiliriz de.

Evren abinin bahsettiği high speed stall örneği çok güzel olmuş. Bu örnek esas olanın hücum açısı olduğunu ve hız ne olursa olsun kanadın üstündeki akış ayrılma noktası öne kayıp kritik noktaya ulaştığında stall olacağının güzel bir örneği. Evren abi o pozisyonda gaz açsaydı ve daha çok elevatör çekseydi muhtemelen accelerated stall spin'e girecekti ve gazı kapatıp stall recovery deneseydi bile bundan çıkamayacaktı. Ben denedim, cessna 172 ile çıkamadım