Yunan mitolojisinden meşhur bir hikaye ile başlayalım:
Girit Kralı Minos, ünlü mimar ve mucit Daedalus’u çağırıp; boğa başlı insan vücutlu canavarı hapsedebilmek için karmaşık yollar ve odalardan oluşan bir kale yapmasını ister. Daedalus ve oğlu Icarus, Labirentus olarak adlandırılan bu kaleyi inşa ederler ancak olaylar farklı yönde gelişir ve Kral Minos tarafından baba oğul bu kaleye hapsedilir.
Daedalus, oradan kurtulabilmeleri için tek şansın uçmak olduğuna karar verir. Üzerlerinde uçan kartalların uçuşlarını izler ve uçmanın mantığını anlamaya çalışır. Bu sürede de çeşitli kuşların tüylerini biriktirerek, onları balmumuyla birbirine tutturur; kendine ve oğluna kanat yapar.
Kaçış günü geldiğinde oğlu Icarus’a kanatlarını giydirirken: ‘Fazla yükselirsen balmumu erir, fazla alçalırsan kanatların denizin nemini emer ve ağırlaşır; uçarken orta seviyede kal ve beni takip et’ diye öğütte bulunur.
Girit Adası’ndan Sicilya’ya doğru uçarlarken Icarus, uçmanın verdiği özgürlük duygusu ve keyifle adeta büyülenir; coşku ve tutkusuna dayanamayarak daha yüksek irtifalara çıkar; kanatlarındaki balmumunun erimesiyle de denize düşerek ölür. Daedalus ise Sicilya’ya ulaşmayı başarır…
HAVACILIKTA BİYOMİMİKRİ
Bu hikayeden çıkarılabilecek ders çok elbette. Karınca sürülerini izlemek, bir söğüt ağacının dallarının ne kadar esneyebildiğini gözlemlemek, göç yollarındaki hayvanları takip etmek ve daha pek çok şey… Doğadaki canlıları izlemek bize çok önemli farkındalıklar kazandırıyor. İnsanoğlunun, sorunlarını çözmek için doğanın sırlarını araştırması ve taklit etmesinin bilimsel bir adı var biyomimikri.
İşte Daedalus’tan bu yana, uçak ve havacılık mühendisleri de kuşlar, böcekler, köpekbalıkları ve doğanın diğer mucizelerinden ilham alıyor. Havacılık endüstrisinde sektörün daha sürdürülebilir hale getirilmesi konusunda karşılaşılan zorlukların çözümü hep doğada aranıyor.
Kuşların uçuş sırlarından, köpekbalıklarının hareketlerine kadar pek çok detay; uçakların nasıl daha hafif, daha verimli ve daha çevreci hale getirilebileceği, aerodinamik yapılarının nasıl güçlendirilebileceği ve daha iyi uçabilecekleri konularında paha biçilmez örnekler olarak karşımıza çıkıyor. Gelin bugün hep beraber uçakların doğadan aldığı ilham örneklerine ve gelecekte bizi nelerin beklediğine biraz daha yakından bakalım…
Yaban Kazları
Yaban kazlarının gökyüzünde “V” şeklinde sanatsal bir koreografi içinde uçtuğunu hiç fark etmiş miydiniz? Bu uçuş şekli tahmin edeceğiniz üzere keyfi değil. Yolculuklarında her kazın bir rolü var. Kazların bu sistematik uçuşlarının amacı, göç yolculuğunu belirli prensipler çerçevesinde, sorumlulukları paylaşarak ve performanslarını en üst düzeyde tutarak gerçekleştirebilmek.
Kanat çırpma sonucu oluşan hava akımı dalgası bir taşıma kuvveti oluşturarak arkadaki kuşun daha az enerji harcamasına yardımcı oluyor. Bu şekilde kazlar uçuş menzillerini 2 kat artırabiliyor. Yani birlikte hareket ederek çok daha uzak diyarlara daha az yorularak uçabiliyor. Lider kuş, bu akımdan yararlanamadığı için çabuk yoruluyor. Ancak liderlik görevi dönüşümlü olarak gerçekleştiriliyor.
Airbus’ın şu an üzerinde çalıştığı fello’fly projesinin çıkış noktası da tam olarak bu. Bu uçuş tekniğinin ticari uçaklar için uygulanabilirliğini kanıtlamayı amaçlayan projeye göre, gökyüzünde seyir halindeki uçaklarda da bu şekilde bir yaklaşımla, meydana gelen serbest taşıma kuvvetinden faydalanılarak her uçuşta yüzde 5-10 arasında yakıt tasarrufu sağlanabileceği düşünülüyor.
Kel Kartal
Bütün yırtıcı kuşlar arasında en önemli hükümdar kel kartal olarak biliniyor. Güçlü dev kel kartallar, çok hızlı uçmalarını sağlayan uzun, geniş kanatlara sahip. Kartallar, tıpkı albatroslar gibi havada yüksek irtifalara tırmanıp süzülebilen kuşlar. Bu da mühendislere uçakların rüzgarla mücadele gücünü artırmak konusunda önemli fikirler vermeleri için yeterli.
Airbus’un “Yırtıcı Kuş anlamına gelen Bird of Prey” isimli konsept tasarım, kartaldan esinlenerek hayata geçirildi. Teorik tasarım, kel kartalın kanat ve kuyruk yapısını taklit ediyor. Daha aktif bir uçuş kontrolü sağlayan her biri ayrı yönetilebilen uçuş kontrol yüzeylerine sahip tasarım, bölgesel hava taşımacılığı için kullanılabilecek hibrid-elektrikli, turbo-pervaneli bir uçak olarak düşünülüyor.
Her ne kadar Yırtıcı Kuş, gerçek bir uçağı temsil etmeyi amaçlamasa da, üzerinde yapılan araştırma ve çalışmaların temelini oluşturan teknolojilere dayanarak gelecekte bölgesel uçakların nasıl görünebileceğine dair fikir veriyor. Buna hibrid-elektrik tahrikli motorlar, aktif kontrol sistemleri ve gelişmiş kompozit yapılar dahil.
Uzun Kulaklı Baykuş
Neredeyse tamamen sessiz uçabilmesini sağlayan kanat tasarımı sayesinde doğanın en sessiz avcılarından biri. Çoğu kuş uçarken, hava kanatlarının yüzeyinden aktığında oluşan türbülans gürültüye neden olur. Ancak uzun kulaklı baykuş, birincil tüyleri tarak gibi tırtıklı olan doğadaki birkaç kuştan biri. Bu durum, oluşan türbülansı mikro türbülans adı verilen daha küçük akımlara ayırır. Tırtıklı tüyler havanın kolay akışını sağlayarak oluşabilecek gürültüyü keser.
Günümüzde uçaklar, 40 yıl önce üretilen uçaklardan yüzde 75 daha az gürültü üretiyor. Ancak mühendisler sessiz uçuşun sınırlarını daha da genişletebilmek için baykuşlar üzerinde çalışıyor. Üzerinde çalışılan bazı projeler, uçak kanatlarında baykuşun kanatlardaki tırtıklı tüyleri taklit eden geri çekilebilir fırça benzeri saçaksı yapılar oluşturmak ve uçakların iniş takımında kadifemsi yumuşak bir kaplama üzerinde yoğunlaşıyor.
Köpek Balığı
Kuşlar gibi köpekbalıkları da mühendislere uçakların hareket kabiliyeti hakkında çok şey öğretebilir. Bir köpekbalığının kuyruğu adeta bir pervane gibidir. Kuyruğunu ileri geri sallayarak suyu yüzgeçlerinin etrafına bastırır ve bu sayede ileri doğru hareket eder. Uçaklarda da sistem aynıdır. İleri doğru hareket edebilmek için kanat çevresindeki hava bastırılarak taşıma kuvveti oluşturulur. Köpekbalıklarının sırt kısmında bulunan palet benzeri yüzgeçleri de uçağa ekstra manevra kabiliyeti sağlayan dikey stabilizatörler ile aynı işlevi görür.
2013 yılında Airbus tarafından geliştirilen, köpekbalıklarının sırt yüzgeçlerini andıran sharklet isimli yapılar A320 Ailesi uçaklarının kanat ucuna yerleştirildi. Winglet olarak bilinen kıvrık kanat ucu yapılarının daha geliştirilmiş versiyonu olan aerodinamik bir yüzey olan sharklet yapıları, kanat uçlarına dikey olarak monte edildi ve seyir esnasında kanatların alt ve üst yüzeyleri arasındaki basınç farklılığı nedeniyle kanat ucunda oluşan girdapların boyutunu önemli ölçüde azalttı, böylece havada uçağın maruz kaldığı sürtünme ve geri sürükleme kuvvetini azalttı. Bu da hem daha konforlu hem de daha az yakıt tüketimi nedeniyle daha ekonomik uçuşların kapısını açtı. Bugün, A320neo Ailesinin tüm üyeleri standart olarak sharkletler ile donatılıyor. Ancak uçak tasarımlarının geliştirilmesi için köpek balıkları üzerinde yapılan incelemeler devam ediyor. Onlardan ilham alınarak geliştirilen teknolojiler uçaklara uygulanıyor.
Seyir esnasında havanın uçakların üzerinden pürüzsüz bir şekilde akması konusunda da köpekbalıkları önemli bir referans. Sudaki hızları ile ünlü köpekbalıklarının derisini inceleyen mühendisler, pürüzsüz değil küçük, diş izlerine benzer bir yapıda olduğunu keşfetti.
Buradan yola çıkılarak bazı uçakların gövde ve kanatlarına, köpekbalığı derisini taklit eden dokulu yüzeyler oluşturan kaplamalar yapıldı. Bu test yüzeyleri, özellikle uzun menzilli uçaklar için sürtünmeyi azaltan ve hızı artıran bazı önemli sonuçlar verdi. Önümüzdeki süreçte A350 uçaklarının kanat ve yatay kuyruklarına uygulanabileceği düşünülüyor.
Albatros
Albatroslar da uçak tasarımları için en dikkatle takip edilen kuşlar arasında. Bu özel deniz kuşları yüzlerce kilometre boyunca aralıksız kanat çırpabilme yeteneğine sahip. Hava akımlarını ustalıkla kullanmalarının yanı sıra, albatrosların, kanat açıklık oranı da günümüzde kullandığımız ticari uçak kanatları için çok önemli bir önemli bir referans durumunda.
