Avrupa ve Kuzey Amerika bu hafta adeta sıcaktan kavruluyor. Başta İngiltere olmak üzere Avrupa’nın geneli ve ABD’nin birçok eyaletinde termometreler, 43ºC’nin üzerine çıktı.
Havaların aşırı ısınması, gündelik hayatımızdaki pek çok aktivitenin yanında uçuşlarımızı da etkiliyor. Aşırı sıcak hava nedeniyle Londra Luton Havalimanı’nın pistinde yer yer erimeler meydana geldi. Uçuşlar tamamen durduruldu ve piste acil müdahale yapıldı. Ancak sıcak hava uçuşlarımızı, sadece pistlere zarar vererek etkilemiyor. Hava sıcaklığının uçuş performansı ile ilişkisine biraz daha yakından bakalım…
Hava Sıcaklığı Hava Moleküllerinin Hareketlerini Etkiliyor!
‘Isınan hava yükselir’ ifadesini eminim hepimiz bir yerlerden duymuşuzdur. İşte, sıcak havanın uçuşlarımızı nasıl etkilediği sorusunun yanıtı bu cümlenin altında yatıyor.
Gezegenimizin çevresini saran atmosfer adını verdiğimiz gaz karışımının %78’ini Azot, %21’ini Oksijen ve kalan kalan %1’lik kısmını da Karbondioksit ve su buharı başta olmak üzere farklı elementler oluşturuyor. Atmosferdeki hava molekülleri, sürekli hareket ederek bulundukları tüm alanı kaplıyor.
Sıcaklık arttıkça hareketliliği artan moleküller giderek birbirlerinden uzaklaşıyor. Bu da havanın yoğunluğunun düşmesi anlamına geliyor. Tam tersi durumda, hava soğudukça atomlar daha az uyarılıyor. Moleküller daha az hareket edip birbirine daha fazla yaklaşıyor ve hava daha yoğun hale geliyor.
Yani sıradan bir günde, Güneş, yeryüzünü ve onu çevreleyen atmosfer tabakasını ısıttıkça, havayı oluşturan moleküllerin hareketlerini artırarak gökyüzüne doğru yükselmelerine, havanın yoğunluğunun azalmasına ve dolayısıyla hava basıncının düşmesine neden oluyor.
Hava Sıcaklığı Uçak Kanatlarının Performansını Etkiliyor
Peki havanın yoğunluğu, uçaklar için neden önemlidir derseniz, bildiğiniz gibi uçakların uçabilmesini sağlayan şey, kanatları. Seyir esnasında uçak kanatlarının alt ve üst yüzeyleri arasında bir basınç farkı oluşuyor. Kanadın üstünden daha düşük basınçlı ama daha hızlı; alt yüzeyinden ise daha yüksek basınçlı ama daha yavaş hava molekülleri akıyor. Uçağın yerden yükselmesini ve uçabilmesini sağlayan şey, bu basınç farkına bağlı olarak kanatların yarattığı taşıma kuvveti.
Soğuk bir günde hava molekülleri daha az hareketli olduğu için, daha yoğun hale gelen hava, uçağın kanatları üzerinden akarken, daha güçlü bir taşıma kuvveti oluşturuyor. Sıcak bir günde, hava molekülleri birbirinden çok uzaklaştığından, kanadın üzerinden akan havanın içinde daha az hava molekülü olacağı için üretilen taşıma kuvveti de azalıyor. Bu nedenle uçakların iyi performans göstermesi için havanın, soğuk yani daha yoğun olması tercih edilen bir durum haline geliyor. Hava soğukken uçaklar havada çok daha iyi tutunuyor ve uçuş kontrol yüzeylerine verilen talimatlara daha duyarlı hale geliyor.
Hava sıcaklıklarının 30ºC’nin üstüne çıkmasının, uçağın performansı üzerinde gözle görülür bir etkisi olduğu kesin. Bu nedenle Singapur’dan New York’a yapılan dünyanın en uzun menzilli uçuşu, bölgede hava sıcaklığının en düşük olduğu gece geç saatlerde yapılıyor.
Kanatların Ürettiği Taşıma Kuvveti Nasıl Artırılır?
Peki sıcak havalarda, kanatların aynı taşıma kuvvetini üretmesini istiyorsak ne yapacağız? İlk seçenek elbette havanın soğumasını beklemek ve uçuşu ertelemek. Ancak, bu her zaman ideal bir çözüm değil. Taşıma kuvvetinin formülünde, işimize yarayabilecek iki değişken var. Kanat alanı ve havanın kanat üzerindeki hızı.
Taşımayı artırabilmek için kanadı büyütmek çılgınca bir fikir gibi gelse de aslında öyle değil. Uçağa bindiğinizde, kanadı gören bir pencere koltuğunda oturursanız, uçuş öncesi düz, pürüzsüz ve şık görüntüye sahip kanadın, kalkış sırasında arka kısmından gürültülü bir şekilde hareketli yüzeylerin dışarı doğru kayarak hareket ettiğini görebilirsiniz. Kanadın kamburluğunun yani aerodinamik yüzey alanının artırılması, bize daha fazla taşıma kuvveti oluşturma fırsatı sunuyor. Yani kanadı fiziksel olarak büyütemesek de flapların yardımıyla kanadın yüzey alanını arttırarak taşımayı artırmaya çalışıyoruz.
Flap Açmak Geri Sürüklemeyi Artırıyor!
Ancak flapları ne kadar çok açarsak, bu kez de karşınıza drag yani geri sürükleme adı verilen ve uçakları yavaşlatan aerodinamik bir kuvvet çıkıyor. Bir cisim, karşıdan esen rüzgara ne kadar çok takılırsa, o kadar fazla geri sürükleniyor. Uçağa etki eden sürükleme ne kadar fazlaysa, bu kuvveti yenmek için daha hızlı gitmeniz gerekiyor. Yani çok flap açarsak, sürüklemeye bağlı olarak kanatların ürettiği taşıma kuvveti azalıyor.
Taşıma kuvvetini artırmak için başvurabileceğimiz diğer seçenek ise kanat üzerindeki havanın hızını artırmak. Bu da farklı iki şekilde yapılabiliyor.
İlki, uçağın güçlü bir rüzgara karşı kalkış yapması. Bir uçağın havalanması için kanatların üzerinde saatte 250 km hızla akan havaya ihtiyacı varsa bu taşıma kuvvetinin en fazla 50 km’lik kısmını karşıdan esen rüzgar sağlayabilir. Aradaki farkı yaratacak olan, uçağın motorları.
Pist Uzunluğu Uçuşlar İçin Önemli
Ancak yakıt tasarrufu, bakım maliyetlerini artırması ve havalimanı çevresinde gürültü standartlarına uymak için kalkışta uçak motorları nadiren tam güç ile çalıştırılıyor. Yani, mümkün olduğunca az motor gücü ile emniyetli bir kalkış yapılmak isteniyor.
Bunu sağlayabilmek için, her kalkıştan önce, hava sıcaklığı, hava basıncı, rüzgar hızı ve uçağın ağırlığı gibi tüm değişkenler göz önünde bulundurularak, kalkışta ne kadar motor gücüne ihtiyaç olduğu hesaplanıyor. Bu noktada kalkış yapılacak pistin uzunluğu da hesaba katılarak, pistin sonuna gelmeden uçağın ihtiyacı olan kalkış hızına ulaşılması için ne kadar motor gücüne ihtiyaç duyulacağı belirleniyor.
Pistin uzunluğu sabit olduğu için havanın çok sıcak olduğu durumlarda elimizdeki tek seçenek motor gücünü artırmak. Ancak, bazen motorlar tam güç ile çalıştırılsa da pist uzunluğu, kalkış hızına ulaşmak için yeterli olmayabiliyor.
Dubai, Doha ve Singapur gibi sıcak bölgelerdeki havaalanlarının çok uzun pistlere sahip olmasının nedeni tam olarak burada yatıyor. Normal hava koşulları için yeterli pistlere sahip havaalanlarında, sıcaklığın aşırı yüksek olduğu dönemlerde, pist uzunluğu operasyonları sınırlayıcı bir faktör haline gelebiliyor.
Uçağın Ağırlığını Azaltmak Gerekebilir
Yani havanın çok sıcak olduğu durumlarda; aşırı geri sürükleme yaratacağı için flap açarak kanat alanını daha fazla artıramamak ve pist yeterince uzun olmadığı için daha hızlı gidememek gibi bir çıkmaza girilebiliyor.
Bütün bu sebeplerle, ihtiyacımız olan taşıma kuvvetini üretemiyorsak, uçağı havalandırabilmenin tek yolu, uçağın ağırlığını azaltmaktan geçiyor.
Uçağın boş ağırlığını değiştirmemiz mümkün değil. Ancak uçağa aldığımız yakıt, taşıdığımız yolcu ve yük miktarını değiştirmek, böylesi bir senaryoda olabilecek en iyi çözüm gibi görünüyor.
Yakıt miktarını ne kadar azaltabileceğimizin elbette bir sınırı var. Havada beklenmedik durumlar yaşama ihtimalimizi göz önüne alarak, uçuş emniyetini riske atmayacak bir seviyeye kadar yakıtı azaltmak mümkün olabiliyor.
Sonuç olarak, hava sıcaklığı, uçağın kalkış performansı üzerinde ciddi bir rol oynuyor. Eğer sıcaklık, taşıma kuvvetini oluşturan etkenler üzerinden daha fazla değişiklik yapılamayacak kadar yükselirse, uçuşu iptal etmek ya da bazı yolcu veya yüklerden kurtulmak gerekiyor. Bu ideal bir senaryo olmasa da havacılıkta emniyet koşullarından asla taviz verilemeyeceği için, bazen bu yönteme başvurmak zorunda kalınabiliyor…
