Gök gürültüsü, şiddetli sağanak yağış ve bir anda etrafı aydınlatan yıldırımlar. Böylesine korkunç bir senaryoya; yerden kilometrelerce yüksekte, bir uçağın içinde yakalanmak sanırım en son isteyeceğimiz şeylerden biri. İçinde bulunduğunuz uçak, çeyrek ton TNT patlayıcısına eşdeğer yani 1 milyar jullük enerji yüklemesinden nasıl sağlam çıkabiliyor? Uçakları bu gökyüzü kamçısına karşı bu kadar cesur yapan şey ne?
Önce şimşek ve yıldırım arasındaki farkı açıklayarak başlayalım: Şimşek, pozitif ve negatif yüklü iki bulut arasındaki elektrik boşalması. Yıldırım ise yeryüzü ve bulutlar arasındaki elektrik potansiyelini dengelemeye yarayan bir yük alışverişi ve deşarj olayı olarak özetlenebilir.
Dünyada, her saniye ortalama 100, bir günde ise yaklaşık 8 milyon yıldırım oluşuyor. Voltaj değeri 10 ila 100 milyon volt aralığında değişen yıldırımların sıcaklığı, 40 bin santigrat dereceye kadar ulaşıyor. Yıldırımlar saniyede 150 bin km yani neredeyse ışık hızının yarısı hızla ilerliyor. Peki böylesine devasa bir güçten uçaklar nasıl oluyor da etkilenmiyor?
Uçaklara yıldırım düşmesini engelleyemiyoruz. Ancak uçakları yıldırım etkilerine karşı korumak mümkün. Ticari yolcu uçaklarına yılda ortalama 1 kez yıldırım düşüyor. Bu aslında ciddi bir oran. Ama havacılık tarihine baktığımızda yıldırım kaynaklı kaza sayısının bir elin parmaklarını geçmemesi konuya çözümün ne kadar net bir şekilde bulunduğunun da kanıtı.
FARADAY KAFESİ
Gökyüzünde bu kadar savunmasız bir şekilde seyreden uçakları, böylesine güçlü etkileri olan yıldırımların hoyrat vurgununa karşı koruyan tek şey aslında basit bir fizik yasası: Faraday kafesi!
1836’da deneysel fizikçi Michael Faraday tarafından keşfedilen Faraday kafesi, güçlü elektrik ve elektromanyetik alanlardan, kendi iç kısmını koruyan kapalı bir iletken kabuğu ifade ediyor.
Yıldırım, uçaklara çoğunlukla tırmanma veya alçalma esnasında bulutların içinden geçtiği sırada isabet ediyor. Uçaklara isabet eden yıldırımların yüzde 83’ü ortalama 11 bin feet yani yaklaşık 3.5 km irtifada gerçekleşiyor. İlk olarak uçağın burun ya da kanat ucu gibi sivri kısımlarına temas eden yıldırım, havadaki moleküllerin iyonlaşması nedeniyle o nokta çevresinde bir kıvılcım yaratıyor. Yıldırımın gövdede neden olduğu hasarlar genellikle 1 mm’den daha derin olmuyor. Yıldırım hattı boyunca hareket eden elektriksel yüklü parçacıklar daha sonra uçağın iletken dış yüzeyi boyunca ilerliyor ve uçağın bir başka sivri kısmından uçağı terk ediyor.
İlgili Haber | Kasırga Avcısı Uçaklar
Uçağın dış kısmı başta alüminyum olmak üzere çok iyi iletken maddelerle kaplanıyor. Gelen yıldırım bu iletken yüzey tarafından karşılanıp uçağın geneline yayılıp ardından yeniden atmosfere yönlendiriliyor. Yani, yıldırım yolcu ve mürettebatın bulunduğu kabini etkileyemiyor. Bu noktada önemli olan iletkenliğin tüm uçak yüzeyi boyunca sağlanabilmesi. Yani bütün uçaklar aslında birer devasa faraday kafesi şeklinde inşa ediliyor!
Yıldırımların uçağa verebileceği en büyük zarar, yakıt tanklarında bir kıvılcım oluşma ihtimali. Bu nedenle uçakların kanatlarında yer alan yakıt tankları ve bağlantı parçaları kıvılcım oluşumunu engelleyecek şekilde tasarlanıyor.
YILDIRIM KAYNAKLI UÇAK KAZALARI
1963’te, Pan American’a ait Boeing 707’ye Philadelphia Havalimanı yakınlarında yıldırım düştü. Yakıt deposunda patlamaya neden oldu. 8 mürettebat ve 73 yolcunun tamamı hayatını kaybetti.
24 Aralık 1971’de, Peru’nun başkenti Lima’dan Iquitos’a giden Lansa’ya ait bir Lockheed Electra tipi uçak fırtınanın içinden geçerken yıldırım isabet etti. Yakıt tankı patlayan uçaktan sadece bir yolcu 21.000 feet düşerek hayatta kaldı. Bu mucizevi kurtuluş öyküsüne konu olan kazazede, yerli oduncular tarafından kurtarılmadan önce ormanda 10 gün yaşam mücadelesi verdi.
Modern uçaklarda pek çok sistem bilgisayarlarla kontrol edildiği için yıldırımların elektrik sistemlerine hasar vermesi de uçuş güvenliği için tehlike oluşturabiliyor. Yıldırım, uçağın gövdesinde ilerlerken, elektrik kablolarında akım ve gerilim dalgalanmaları oluşturabiliyor. Bunun engellenmesi için de kablo demetleri özel koruyucu malzemelerle kaplanıp, topraklanıyor.
Uçaklardaki bir diğer tehlike ise statik elektrik. Uçak seyir esnasında buz, bulut vb kütlelerle karşılaştıkça sürtünmeden ötürü statik elektrikle yükleniyor. Bu statik elektriğin atmosfere yeniden verilmesi gerekiyor. Bu görevi de kanatların ucunda, gövdenin arka tarafında ya da kuyruk dümeninin üzerinde yer alan “statik deşarj fitilleri” üstleniyor. Bu ince çubuklar, uçağın statik elektrik yükünü boşaltıyor. Uçaktan atılamayan statik elektrik, uçağa yıldırım düşmesini tetikleyen olumsuz bir etken. Statik deşarjörler yıldırım kaynaklı akımların uçaktan atılmasında da aktif görev yapıyor.
Uçağı yıldırım etkisinden korumak için metalik kaplama mükemmel bir çözüm olsa da, uçağın radom gibi bazı kısımları çalışma performanslarının etkilenmemesi için kaplanamıyor. İletkenlik seviyesi çok düşük olan kompozit malzemelerden üretilen radomlar aynı zamanda uçağın burnunda ve sivri oldukları için en çok yıldırıma maruz kalan bölümlerin başında geliyor. Bunu önlemek için radom üzerine yıldırım saptırıcı şeritler ve iletken diskler konuluyor. Bu sayede yıldırım, uçağın gövdesindeki iletken kaplamaya yönlendirilmeye çalışılıyor.
Pitot tüpleri ve antenler de sivri olmaları nedeniyle yıldırımları üzerine çekiyor. Yıldırım nedeniyle bazen uçaklarda pitot tüplerin uçları kırılabiliyor.
İlgili Haber | Uçakların Kuyruğundan Sarkan Kablo Ne İşe Yarıyor?
Özetle uçakları kimi zaman sarsıyor, kimi zaman onlara hasar veriyor ve uçağın içini kızılötesi gibi korkunç bir renge boyayıp, sesiyle de yolcuları korkutuyor. Ancak yıldırım,uçakla seyahatlerimizi olumsuz etkileme ihtimali oldukça düşük bir meteorolojik fenomen. Havacılığın ilk yıllarındaki kanatları kumaş gövdesi ahşap uçaklarla seyahat ediyor olsaydık işimiz belki biraz daha zor olabilirdi. Ama günümüz modern uçaklarında, hava durumu ne kadar kötü olursa olsun, arkamıza yaslanıp yolculuğun keyfini çıkarmamak için hiç bir sebebimiz yok.
