Wednesday, November 21, 2012

Düşmek !

Hayır, James Bond'un ekip arkadaşının yanlışlıkla göğsüne çaktığı kurşunla bilmemkaç metrelik köprüden düşmesi gibi bir düşmeden bahsetmiyorum; zîra kanatları yerinde duran hiçbir uçak bu şekilde gökten taş gibi düşmez. Kastettiğim, Türkçe'mize kulağa pek de Türkçe gelmeyen "perdovites" kelimesiyle çevrilmiş, başka bir durum. Uluslararası terminolojide "stall" denilen bu olay, "kanadın uçma becerisini yitirmesi" anlamına geliyor.


Kanat nedir?

Hayır, sadece uçakların iki yanında yatay olarak duran yüzeyler değil; pervaneler (uçakların, helikopterlerin, hattâ gemilerin), yarış arabalarının rüzgârlıkları, yamaç paraşütçülerinin paraşütleri, uçakların kuyrukları... bunların hepsi birer kanat aslında. Çok genel bir tanımlamayla, havanın (ya da duruma göre başka bir akışkanın) içinde kaldırma ya da itme yapma becerisi olan yüzeye kanat (wing, havacılık açısından "airfoil") deniyor. Ayrıca, kanatlar sadece yatay ya da sabit durmak da zorunda değiller. Kullanım amaçlarına göre sabit ya da dönen kanatlar (pervaneler), yatay ya da dikey duranlar (uçaklardaki dikey stabilizörler, gemilerdeki dümenler), hattâ tersine kaldırma yapmak için tasarlanmış olanlar (uçaklardaki kuyruk dümenleri, yarış arabalarının rüzgarlıkları) mevcut. Kanat konusu, üniversitelerde ders olarak okutulacak kadar geniş aslında. Bizse amacımızdan sapmadan "stall" konumuz için kullanacağız kendisini.

Kanatların kaldırma ya da itme yapmaları için belli hızda hava akımına ihtiyaçları vardır. Örneğin bir çift uçak kanadının, taşıdığı ağırlığı havada tutabilmesi için uçağın yine belli bir hızın altına düşmemesi gerekir; aksi takdirde kaldırma kuvveti yetersiz kalacaktır. Ayrıca, kanadın çevresinden akan havanın düzgün bir akış içinde olması da kaldırma kuvveti için şart. Bu akış herhangi bir nedenle kısmen de olsa bozulursa, kanat yüzeyinde bozulmanın olduğu bölgelerde yine kaldırma kuvveti ortadan kalkacak ve kanat "düşecektir"; buna "stall" deniyor.

Kaldırma kuvvetinin bir şartı daha var; o da hücum açısı (angle of attack). Detaya girmeden tanımlamaya çalışayım: kanadın, üzerine doğru gelen hava akımına karşı yaptığı açıya hücum açısı deniyor. Hücum açısı arttıkça kanadın kaldırma eğilimi de artmaktadır...

... Ama Nereye Kadar?

Hücum açısı ve Kritik Hücum Açısı
(Kaynak: FAA Airplane Flying Handbook)
"Kritik" hücum açısı denen açıya kadar! Bu açıdan sonra hava moleküllerinin kanat üzerindeki akışı bozulacağı için kanadın kaldırma kuvveti ânîden çok büyük miktarda azalacak ve kanat "stall"'a girecek, yani düşecektir.

İki Örnek

Basit şeyler, şova gerek yok! Kağıttan uçak yapın, kanatlarının arka uçlarını hafifçe kıvırın, sonra uçağı fırlatın. Uçak burnunu kaldıracak ve tırmanacak; ama sonra aniden burun aşağı dalışa geçecek. Burnunu düşürmeden hemen önceki an kanatlarının, dolayısıyla kendisinin stall'a girmesi ve düşmesidir.

Diğeri daha da kolay: seyir halindeki bir arabada (tabii ki yolcu olarak!) giderken elinizi camdan çıkarıp önce rüzgara paralel tutup, sonra hafif bir açı verince; doğal olarak eliniz yukarı kalkacaktır. Öte yandan, açı doksan dereceye yaklaştıkça el artık yukarı kalkmayı bırakacak, sadece rüzgarın itmesiyle geriye doğru itilecektir. Bu da bu durumda kanat özelliği gösteren elinizin stall'a girmesi, yani bir anlamda "düşmesi"dir.

Hız ve Açı

Uçaklar havada bu nedenle sabit duramazlar: havanın kanatlarının çevresinde akması gerekir. Uçak yavaşladıkça azalan kaldırma kuvveti, pilot tarafından uçağın burnu yukarı çekilerek yani kanatlardaki hücum açısı artırılarak dengelenebilir. Bununla birlikte, sabit motor gücündeyken uçak, tıpkı yokuş yukarı sürülen bir araba gibi yavaşlamaya başlayacaktır. Yavaşlama kaldırma kuvvetini azaltacak ve pilot burnu daha da çok kaldırmak zorunda kalacaktır, tâ ki kanatlar kritik hücum açısına gelinceye kadar. Bundan sonra uçak, kağıttan uçak örneğimizdeki gibi düşme eğilimine girecektir. Bunu önlemek hücum açısını azaltarak ya da gerekirse uçağın burnunu aşağı vererek mümkün; zîra bu hem hücum açısını azaltacak, hem de uçağa hız kazandırarak kanatlardaki kaldırma kuvvetini geri getirecektir. Ancak, yeterince irtifa yoksa ya da aşağıda bir engel varsa bu da tehlikeli olacaktır. Her uçağın (sabit hava şartlarında) uçabileceği minimum sürati, el kitabında (AFM ya da POH) belirtilmiştir ve pilotlar bu sürat alt sınırını bilmekle yükümlüdür. Bu hızın adı "Stall hızı", yani Vs (stall velocity)'tir.

Stall Çalışması (Kaynak: FAA Airplane Flying Handbook)
Birçok uçak, stall durumlarında burun aşağı dalarak yeniden hız kazanabilecek şekilde dizayn edilmiştir; yeter ki hızını ve kanatlarındaki kaldırma kuvvetini tekrar kazanabileceği yeterli bir yükseklikte bulunsun. Ayrıca, tüm pilotlar daha en temelden itibaren stall düşüşünden uçağı kurtarma (stall recovery) manevrası için eğitilirler. "Stall Recovery" denilen bu manevralar uçuş eğitimi müfredatlarının ilk sıralarındadır ve uçulan tüm uçak tiplerinde tekrar tekrar çalışılır, öğretilirler. Neden? Çünkü stall çok farklı durumlarda pilotların karşısına çıkabilir. Bazı küçük ve hafif uçaklar yeterli yükseklikte kendilerini kurtarabilirler; ama irtifa yetersizse ve uçak daha ağırsa uçağın kurtulması pilot müdahalesi olmadan mümkün olmayabilir.

Belli başlı stall türleri ve kaynaklandıkları durumlardan da bahsedelim:

Kalkarken Düşmek

Kalkıştaki bir uçağın yükselebilmesi için pist üzerinde belli bir hıza ulaşması ve pilot tarafından lövye geri çekilerek hücum açısı kazanması gerekir. Pilot hatâ ile lövyeyi fazla çekip uçağın burnunu kritik hücum açısına getirirse uçak, her ne kadar motoru güç üretiyor olsa da, hem aşırı yavaşlayacak hem de kanatlarının çevresinden akan hava bozulacağı için stall'a girecektir. Piste yakınken olacak böyle bir stall büyük tehlike yaratabilir, ancak duruma göre kurtarılabilir de. Bu yüzden eğitim uçuşlarında güvenli bir yükseklikteyken (örneğin küçük uçaklar için 2000 ft. ve üstü) öğrenciye önce gazı kesip uçağı kalkış hızına getirmesi, sonra sanki pistten havalanıyormuş gibi gaz verip (take-off power) uçağın burnunu kontrollü olarak çekmesi ve uçağı stall'a sokması istenir. Önceden kurtarma prosedürüne çalışmış olan öğrenci, minimum irtifa kaybederek (çünkü malum, altında "simule edilmiş" bir pist vardır!) uçağın burun açısını azaltır ve uçağı tekrar hızlandırırarak uçabilir hâle getirir. Bu tür stall'a "gazlı perdovites", yani "power-on stall" denir.

İnerken Düşmek

İniş de kalkış kadar hassas bir aşamadır. Uçak yere yakın ve yavaştır (low and slow) ki bu tam stall kaynaklı kazaların sevdiği bir kombinasyondur. İniş için alçalmakta olan pilot, yere yeterince yaklaşmadan önce bir nedenle burnunu kaldırırsa uçak havada tutunamayacak ve stall'a girecektir. Özellikle ilk inişlerinde telaşlanan ya da iniş için gereken palye yüksekliğini tam kestiremeyen yeni öğrencilerin klasik hatası olan bu durum da, eğitimler sırasında "gazsız perdovites" yani "power-off stall" adı altında, yüksek irtifada temsilî (simule) olarak eğitmen gözetiminde denenir ve kurtarma manevrası (genellikle tam gaz ve burun aşağı) öğrencilere defalarca gösterilir. İniş yaklaşmalarında hocaların "burnu aşağı veeeer!!!" diye haykırmalarının nedeni bu stall türüdür. Bu arada Amsterdam kazasının da uçağın, otomatik gaz kolu sisteminin (autothrottle) yüksekliği yanlış ölçen radyoaltimetre yüzünden son yaklaşmada gazı kesmesi ile stall'a girmesinden kaynaklandığı biliniyor.

Dönerek Düşmek

Kurtarılabilenler arasında tartışmasız en tehlikeli stall türü budur. Koordinesiz dönüşlerde meydana gelen bu stall türünün adı terminolojide "spin" diye geçmektedir. Kanatlardan birinin diğerinden daha fazla kaldırma kuvveti kaybına uğraması durumunda uçak hem stall'a girecek, hem de dikey ekseni etrafında dönmeye başlayacaktır. Normal stall'dan çok daha hızlı irtifa kaybına neden olan spin düşüşü, akrobasi pilotları tarafından gösterilerde de kullanılmaktadır. Uçakların dayanıklılık sınırlarını (g-limit) aşırı zorlaması, ayrıca aşırı irtifa ve pilotta yön duygusu kaybına (spatial disorientation) neden olması nedeniyle spin, normal kategori eğitim uçaklarında uygulanmaz; öğrencilere (CFI, yani eğitmenlik adayları hariç) yalnızca teorik olarak öğretilir (bazı deneyimli eğitmenler, hafif uçaklarda öğrencilerine gayrı-resmî olarak bu manevrayı gösterirler, ayrı konu). Temel olarak kurtarma prensibi dönüşün tersi yönüne dümen (rudder) kontrolü vererek uçağın dönmesini durdurmak, akabinde de stall kurtarması yapmaktır.

Yatarken Düşmek

Manevra stall'udur; "ivmeli perdovites", "accelerated stall" adını taşır. Özellikle yatış (bank) açısının yüksek olduğu keskin dönüş (steep turn), tembel sekiz (lazy eight) gibi manevralarda kaldırma kuvvetinin dikey bileşeni azalacağından, irtifayı korumak isteyen (keskin dönüşte) pilot fazladan burun yukarı kontrol vermek durumunda kalacaktır; sonuçta uçağa binen g yükü artacaktır. Bu durum, uçağın düz uçuşa göre daha yüksek süratte stall'a girmesine neden olacaktır. Ticarî pilot (CPL) lisans eğitimlerinde öğretilen manevralardan biridir; uçak düzeltilip gaz eklenerek ve hücum açısı azaltılarak kurtarması çalışılır (uçak tipine göre değişebilir). Gazlı (power-on accelerated stall) versiyonu çalışırken insanın ellerinde nasır, kolunda kas yapar!

"Kıç Üstü" Düşmek

Yalnızca MD8, DC10 gibi T kuyruklu ve ok biçimli kanatları olan (sweptback wing) uçaklarda olan bu stall türünde uçak, aerodinamik yapısından dolayı stall sırasında kuyruküstü, yani geriye doğru düşme eğilimi gösterir (deep stall). Elevatör/stabilatör de kanatlarla birlikte stall'a gireceğinden etkisiz kalacak ve uçağı kurtarmak büyük ihtimalle mümkün olmayacaktır. Bu nedenle, bu tür uçaklardaki stall ikazı sistemleri sesli ikazın yanında önce lövyeye titreşim vererek pilotu ikaz eden (stick shaker), belli bir açının üzerinde de otomatik olarak lövyeyi ileri iten (stick pusher) mekanizmalarla donatılırlar. Amaç, uçağı geri dönülmez yola sokmamaktır.

Düşen Pervaneler, Jet Kompresörleri, Kuyruklar vs...

Yine hayır; düşseler de hâlâ uçağa takılıdırlar. Sadece, herhangi bir nedenle ters gelen bir hava akımı, türbülans, vs. nedeniyle çevrelerindeki hava akımı bozulan bu tür kanatlar, bu durum geçene kadar itme, kontrol ya da stabilizasyon görevlerini geçici olarak yerine getiremez hale gelirler. Kuyruk stall'u dışında uçağın düşmesine neden olmayabilirler; ancak motor hasarları, geçici kontrol kayıpları gibi sorunlara neden olabilirler.

Not: Belli prensipler tüm uçaklarda geçerli olmakla birlikte, her uçağın stall karakteristiği ve kurtarma prosedürü değişiktir. Bu yazı genel bir bilgi paylaşımı niteliğindedir, uçuş sırasında referans olarak kullanılması (özünde mantıksız ve) tehlikelidir.


***

No comments:

Post a Comment