Modern Uçakların Gövde Yapısı: Yarı Monokok

Gövde, kalıp hâlinde ve tek parça imal edilmiş frame (dairesel kiriş-çember), basınç bölmeleri (bulkead) ve ayrı olarak bağlanan kaplama sacından (shell-kabuk) oluşur. Bu kaplama, ana yükleri üzerinde taşır.

Gövde sağlamlığı, kaplama malzemesinin nitelikleri ile ilgilidir. Monokok yapılarda stringer ve longeron gibi boylamasına uzanan yapı elemanları kullanılmaz ve gövde sacı doğrudan frame’lere bağlanır. Bu gövde tipinin dezavantajı ise gövde sacının yapıyı sarmasının zor olması ve uçuş için stabil ağırlığın temin edilmesinin zor olmasıdır.

Günümüz uçaklarında uygulanan en yaygın yapı tarzıdır. Modern yolcu uçaklarının tamamında yarı monokok iskelet inşa yöntemi uygulanmaktadır. Bu inşa yönteminde bulkhead, frame gibi kaburga elemanlarıyla bunlara ek olan longeron, keel beam (omurga kirişi) gibi yapısal elemanlar da kullanılır.

Striger’ler ise kaplama sacına boylamasına destek olarak gövdenin burulmasını önler. Yarı monokok gövdeler, birçok parçanın imal edilmesi ve sonradan bunların birleştirilmesi ile elde edilir.

Yarı monokok yapıda bulunması gereken bazı kalın parçaların ağırlığını azaltmak için yük taşıyan bölgelerin dışındaki yerler, kimyasal frezeleme adı verilen yöntemle inceltilir.

Bu yöntemde uçak imalatı ve bakım işlemleri kolaydır. Üstelik bu inşa tarzı ile uçak üzerindeki yükler çeşitli elemanlara dağıtıldığı için uçak servis ömrü de uzatılmış olur. Söz konusu gelişmiş yolcu uçakları, temelde boylamasına uzanan stringer’ler ve diklemesine uçağı çevreleyen frame’lerle desteklenen bir kaplama sacından oluşur. Bu elemanların yanı sıra diğer başka ana yapı elemanları da uçakta mevcuttur.

Yarı Monokok Gövde Yapılarının Özellikleri

• Uçak gövdesi -önden bakıldığında- iki bölüme ayrılır. Bunlar; upper lobe (üst yarım dilim) ve lower lobe (alt yarım dilim) şeklinde adlandırılır. Bu yarı dilimler, yaklaşık olarak yolcu ve kargo kompartımanlarını birbirinden ayıran zemin hizasında birleşir.
• Uçağın ön kesitinden bakılacak olursa bu zemini oluşturan floor beams(zemin kirişleri) görülebilir. Zemin yapısının üst kısmı, yolcu ve uçuş kompartımanlarını taşımaktadır. Tüm bu bölge (cabin) ön ve arka ucundan pressure bulkhead (basınç bölmesi)’ları ile kapatılmıştır. Bu basınç bölmeleri, kabin havası ile ona göre düşük basınçlı olan dış ortam basıncını birbirinden ayırır. Bu bölgede kaplama devamlı sayılabilecek bir şekilde kabini örter.
• Kaplama üzerinde kapı ve pencereler için kesim bölgeleri bulunur. Zemin yapısının altındaysa alt yarım dilim tarafından kapatılmış kargo kompartımanı bulunur.
• Uçağın bu bölgesi esasta iki parça olup çeşitli yapısal elemanlarla bölünmüştür. Bu yapısal elemanlar; nose landing gear wheel well (burun iniş takımı yuvası), center wing box (merkez kanat kutusu) ve main landing gear wheel well (ana iniş takımı yuvası) dir.
• Uçağın arkasında bulunan arka basınç bölmesinin arkasında zemin yapısı devam etmez, bu bölge vertical fin (vertical stabilizer – dikey stabilizatör), horizontal stabilizer (yatay stabilizatör) bağlantıları ve APU kompartımanı için ayrılmıştır.
• Uçak üzerine etkiyen çeşitli yükler; uçuş, yerde duruş, iniş ve hava basıncı etkilerinin birer kombinasyonu şeklinde gelişir.
• Temelde uçak gövdesi, kanatlarından kirişlerle desteklenen içi boş bir boruyu andırır. Bu durum gereği, uçuş manevraları gibi çeşitli sebeplerden ötürü oluşan çevirme yükleri, tüm gövdeyi etkiler.
• Uçağın birinci dereceden önemli kısımları olan merkez kanat kutusu ve ana iniş takımı yuvası bölgeleri özel tasarım özellikleri ile bir araya getirilip devamlı gövde iskelet yapısı oluşturulur.
• Kanat bağlantılarının bulunduğu bölgede, iskelet devamlılığını sağlamak için keel beam (omurga kirişi) kullanılır.
• Omurganın üzerinde konumlandırılmış olan merkez kanat kutusunun üst bölgesini, kanadın kendi yapısı oluşturur.
• Zemin yapısının da desteklendiği bu kısım, gövde sağlamlığı açısından son derece önemlidir.
• Merkez kanat kısmında, kanat gövde bağlantıları için iki adet, altışar flanşa sahip kiriş kullanılmaktadır. Gövde kaplaması bu flanşların üsttekine bağlı durumdadır. Diğer flanşlar ise kanat kutusunu merkez kanat kutusuna bağlar. Ana iniş takımı ve kanat ağırlığı yükleri, yine bu kısımda bulunan landing gear support beams (iniş takımı destek kirişleri) ile gövdeye iletilir.
• Gövde kaplaması üzerinde bulunan tüm kapı ve pencerelerin neden olduğu açıklıklar özel olarak güçlendirilir (reinforcement).
• Kaplamada bulunan bu açıklıklar, yüklerin bir kısmının biriktiği ve sürekli zorlamanın bulunduğu bölgelerdir.
• Tüm yapı, yapısal sorunlara karşı emniyetlendirilmiş olup herhangi bir yapısal elemanın elden çıkması hâlinde bu elemanın taşıdığı yükleri üzerine alacak çeşitli yollar mutlaka bulunmaktadır. Böyle bir yapı anlayışı, sadece bir ya da birkaç inşa elemanın işini yapamaz hâle gelmesi ile tüm uçağın tehlikeye girmesini önler.
• Gövde, birbirinden ayrı dört kısımdan oluşur. İmal edildikten sonra gövdenin ortaya çıkması için bu parçalar tek bir yerde monte edilir.
• Öndeki üç kısım, basınçlı kaplama içerisindedir ve yolcu, uçuş ve kargo kompartımanlarını kapsar. Şekilde görülen uçak yapısında belirtilmiş olan section 41, uçağın nose fuselage section (burun gövde kısmı) olarak adlandırılır.
• Bu kısımda bulunan zemin yapısının üzerinde uçuş kompartımanı (kokpit), ön giriş kapısı ve ön servis kapısı bulunur.
• Zeminin altında ise burun iniş takımı yuvası, burun kompartımanı dış erişim kapağı, merdiven ve elektronik kompartımanı bulunmaktadır.
• Burun kısmının en önünde hava radarı ve onu kapatan radome (radar kapağı) bulunur.
• Radar kapağı yapısal olmayan bir muhafazadır. Radarın arkasında ise ön basınç bölmesi bulunur.