Gözlerimiz kapatıp bir uçak hayal ettiğimizde, aklımızda oldukça bilindik bir şekil belirir. Bu şekle göre bir uçağın gövde, gövdenin ortasından gövde ile birleşik düz veya geriye yaslanmış bir kanat ve bunlara ek olarak uçağın en arka kısmında yukarı doğru uzanan bir kuyruk ve bir çift kanattan oluştuğu canlanabilir (Resim 1). Ancak bir kanat tipi vardır ki, uçağa kanat sanki yanlışlıkla ters konumlandırılmış gibi gözükmektedir. Bu tipteki kanatlara “İleri Ok Açılı Kanatlar (forward-swept wing)” denmektedir (Resim 2). İleri ok açısına sahip uçaklar günümüz de çeşitli nedenlerden ötürü sık kullanılan bir kanat tipi olmasa da, Bilim-Kurgu filmlerinden çıkıp gelmiş gibi duran bu modelin, avantajlarını ve dezavantajlarını gelin birlikte daha yakından inceleyelim.
Resim 1: Geriye Ok Açılı Kanat Yapısı
Resim 2: İleri Ok Açılı Kanat Yapısı
Kanat-gövde bağlantısı ileri ok açılı kanat yapısına sahip bir uçakta geriye ok açılı kanat yapısına sahip bir uçağa göre gövde üzerinde daha geride konumlandığını belirtelim. Uçaklarda kanat-gövde bağlantısında destekleyici bir yapı bulunmaktadır (gövdenin içinden geçen bir kanat kirişi gibi) ki bu yapı gövde içindeki dahili yerleşimle etkileşebilir. İleri ok açılı kanat konfügrasyonu, daha gerideki kanat-gövde bağlantısı nedeniyle tasarımcıya gövde içindeki dahili yerleşim açısından daha fazla esneklik payı sağlayabilir. Böylece bu durum nakliye uçakları için bir avantaja çevrilebilir.
Ayrıca, ileri ok açılı kanat üzerindeki üç boyutlu akımı inceleyecek olursak, akım ayrılmasının ilk olarak kanat kökü yakınında meydana geldiği ve böylece kanat uçlarındaki akışın ayrılması daha geç gerçekleşeceği için kanatçık kontrollerinin korunduğu görülür. Yani, düşük hızlardan ses üstü süpersonik hızlara kadar olan tüm hız aralıklarındaki düşük geri sürükleme kuvveti (drag) ile üstün manevra kabiliyeti sağlanabilmektedir.
Peki “Bu modelin sahip olduğu bir takım avantajlara rağmen günümüzde neden yaygın bir şekilde kullanılmıyor?” sorusuna gelecek olursak; problemden en önemlisi “Aerodynamic Divergence” denilen, kanat ucunun ani olarak esneme yaparak “indüklenme (incidence)” açısındaki ani değişme ile oluşan kuvvetlerin kanadın burkulmasına ve kırılmasına yol açmasıdır. İndüklenme açısı Resim 3 ile gösterilmektedir.
Resim 3: İndüklenmek açısı
Bu nedenle kanatların yapısal olarak normal kanatlarda olduğu gibi esnememesi, katı (stiff) olması gerekmektedir. Bu da fazladan malzeme, yapım zorluğu ve ekstra maliyet sorununu karşımıza çıkarmaktadır. Ancak, günümüzde kompozit malzeme tekniğinin gelişmesinden ötürü, bu tip kanat modelli uçakların yapımı düşünülmeye başlanılabilir.
Kaynakça
| [1] | J. D. Anderson, Introduction to flight. New York, NY: McGraw-Hill Education, 2016. |
| [2] | F.Lundvall, W.Yachnin, J.Perroud, K.D. Lapple, Forward-swept Wings. Sweden, Linköping University: TMAL02 Expert Conference, 2019 |
LİSANS: Necmettin Erbakan Üniversitesi – Uçak Mühendisliği (2.sınıf)