Kalkış ve iniş sırasında uçakların yarattığı gürültü, özellikle havalimanlarının çevresinde yaşayanlar için ciddi bir sorun. Uluslararası Sivil Havacılık Örgütü ICAO’nun, havalimanlarının çevresindeki alanlar için gürültü konusundaki standartları oldukça katı. Üstelik bu standartların yakın gelecekte daha da sertleştirilmesi bekleniyor.
Havalimanları, hem gürültülü uçakların kalkış ve iniş sürelerini sınırlandırıyor hem de uçakların gürültü seviyelerine göre farklı ücret tarifeleri uyguluyor. Önümüzdeki 20 yıl içinde küresel hava trafik hacminin, mevcut durumun yaklaşık 2,5 katına çıkacağı öngörüsü ile birlikte şu andaki gürültü seviyesini azaltan daha sessiz uçaklara olan talebin de ciddi şekilde artması bekleniyor.
UÇAKLAR GÜRÜLTÜ KİRLİLİĞİ YARATIYOR!
Uçakların yarattığı gürültü kirliliği, imalatçıların da çözmeye çalıştığı konular arasında. Pandemi nedeniyle hava trafiğinde yaşanan düşüş ile kısa bir süreliğine rafa kaldırılan bu sorun, hava yolu seyahatlerine talebin yeniden artmaya başlaması ile tekrar gündeme geldi. Uçmaya başlanan yeni rotalar ve artan hava trafiği, büyük şehirler üzerinde alçak irtifalarda daha fazla uçağın turlamasına ve dolayısıyla daha fazla gürültü kirliliğine neden oluyor.
Geçmiş yıllarda jet motorları, kalkış ve inişte motor gücünün artırılmasına bağlı olarak daha fazla gürültü ürettikleri için, uçakların yarattığı gürültünün başlıca kaynağı durumundaydı. Zaman içinde jet motorlarında yaşanan teknolojik gelişmelere bağlı olarak gürültü seviyesi düşürüldü. Daha az gürültülü jet motorlara sahip yeni nesil uçaklar da havalimanı gürültü seviyelerinin önemli ölçüde azalmasını sağladı. Yeni nesil motorlar, verimliliği artırmaya ve gürültü kirliliğini azaltmaya yardımcı olsa da sürekli hava trafik hacimleri de sürekli arttığı için motorların yarattığı iyileştirmeler bir noktada yetersiz kılıyor.
Artık uçak gürültü seviyelerini daha da aşağı çekebilmek için, yaklaşma prosedürleri sırasında pilotlar, uçak gövdesinden kaynaklanan ve aerodinamik gürültü adı verilen seslerin azaltılabilmesi için özen gösteriyor.
JAPONLAR UÇAK GÜRÜLTÜSÜNE SAVAŞ AÇTI!
Japonya Ulaştırma Bakanlığı, bu sorunla mücadele etmek için bugüne kadar pek çok farklı yöntem denedi. Bir dönem uçaklara daha dik açılarla inme emri bile verildi. Ancak bu da sert iniş vakalarının artmasına neden oldu. Bazı uçakların Tokyo’nun 70 km dışındaki Narita’ya yönlendirilmeye zorlandığı dönemler bile yaşandı.
Japonya Havacılık ve Uzay Araştırma Ajansı JAXA, 2013’te başladığı, Uçuşlarda Sessiz Teknoloji (FQUROH) projesi ile uçakları daha sessiz hale getirebilmek için Japon havacılık endüstrisi, üniversiteler ve NASA ile birlikte çalıştı.
Araştırmalar sırasında hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD), hesaplamalı aeroakustik (CAA) ve rüzgar tünellerinde çeşitli deneysel yöntemler ile uçak gövdesinin yarattığı aerodinamik gürültü mercek altına alındı.
Çalışma sonunda aerodinamik gürültüyü büyük ölçüde uçakların flap, slat ve iniş takımlarının oluşturduğu sonucuna varıldı. Türbülanslı hava akışının neden olduğu aerodinamik gürültü seviyesinin, son yaklaşma sırasında bazen motor gürültüsünü bile aştığı ortaya çıktı. Gürültüye neden olan türbülanslı akışı azaltmak için proje ekibi tarafından bazı çözüm önerileri ve konseptler de belirlendi.
AERODİNAMİK GÜRÜLTÜNÜN KAYNAĞI NE?
Uçağın hızının düşük olduğu iniş ve kalkış aşamalarında yeterli taşıma kuvveti oluşturmak için kullanılan yardımcı kontrol yüzeyleri flaplar, kanadın firar kenarı adı verilen arka kısmından dışarı doğru uzanıyor ve kanadın kamburluğunu artırıyor. Flaplara benzer yapıdaki bir başka yardımcı kontrol yüzeyi olan slatlar ise kanadın hücum kenarı yani ön kısmında yer alıyor
Flap ve slatlar, uçağın düşük hızlarda stall denilen anormal duruma girmesini önlemek için yüksek miktarda taşıma kuvveti üretirken oluşan türbülanslı akış; oldukça rahatsız edici bir aerodinamik gürültü üretiyor.
Araştırmacılar, flap kenarlarını keskinleştirdikleri tasarımlarla rüzgar tünelinde yaptıkları deneylerde gürültünün azaldığını doğrulayan sonuçlar elde etti. Şimdi bu keskin yapının uçaklar için pratikte nasıl uygulanabilir hale getirileceği üzerinde çalışılıyor.
İlgili Haber | Uçaklardaki Havlama Sesi Nereden Geliyor?
Slatların yarattığı aerodinamik gürültüyü ise slatın içbükey kısmındaki dönen mekanizmanın yarattığı keşfedildi. Türbülanslı akışın, slat ile kanadın hücum kenarı arasındaki boşluktan geçerken gürültü ürettiği anlaşıldı. Slatın modifiye edilmiş düz profili kullanılarak, türbülanslı akışı ortadan kaldırmak ve buna bağlı olarak gürültü seviyesini büyük ölçüde azaltabilmek mümkün gibi görünse de bu durum, slatın görev yapmasını engelleyen ve çözülmesi zor bir mekanik problemi ortaya çıkardı. Bu sebeple, Japon araştırmacılar gürültünün çoğunu oluşturan katmandaki büyük ölçekli girdapları kırmak için, slatların alt kısmını tırtıklı hale getirecek özel konseptler üzerinde çalışıyor.
İniş takımlarında ise tekerlekler, frenler, şok emici yapılar ve hidrolik borular gibi çok karmaşık geometrilere sahip yapılar etrafında üretilen yüksek girdaplı akış nedeniyle gürültü ortaya çıkıyor. Bu yapılara aerodinamik bir kaplama uygulamak, gürültüyü etkili bir şekilde azaltsa da bu durum fren soğutma sisteminde sorunlara neden oluyor. Bu problemi çözmek için Japonlar, gürültüyü azaltırken hava akışının fren sistemini soğutmasına izin veren delikli bir kaplama yapısı üzerinde çalışıyor.
GÜRÜLTÜ KİRLİLİĞİNİ AZALTMAK MÜMKÜN OLABİLİR Mİ?
Rüzgar tüneli deneyleri ve sayısal analizler kullanılarak gürültü üretim fiziği ve gürültü azaltma teknolojilerinin etkilerini simüle etmek mümkün olsa da, bu testleri doğrudan uçak üzerinde gerçekleştirmek çok daha verimli sonuçlar ortaya çıkaracak. Yapılan testlerin ve analiz sonuçlarının geçerliliğini doğrulamak için, gerçek uçuş şartlarında nasıl sonuç vereceğinin ölçülmesi gerekiyor. Bu yüzden JAXA, ABD’li imalatçı Boeing ile bir işbirliğine imza attı.
JAXA, bir yandan da faz dilimli mikrofon sistemi kullanılan bir teknoloji geliştiriyor. Yerde, uçuş testleri için kurulan bu ölçüm sistemi, seyir esnasında uçakların gürültü kaynaklarını yakalayıp lokalize edebilecek. Bu gürültü kaynağı ölçümünün, şuan geliştirilmekte olan gürültü azaltma teknolojilerinin etkinliğini doğrulamak için kilit bir teknoloji olması öngörülüyor. JAXA şu anda ölçümlerde daha yüksek doğruluk ve çözünürlük elde etmek için ölçüm sistemlerini ve veri işleme yöntemlerini de geliştiriyor.
Yapılan çalışmalar sonunda ortaya çıkan gürültüyü azaltacağı düşünülen tasarım konseptlerinin Mart 2022’ye kadar tamamlanması ve 2023’te gerçek uçak üzerinde uçuş testlerine başlaması hedefleniyor.
