Uçak Kanat Yüzeyi – Flap ve Slat

Uçak kanatlarının doğadan esinlenerek tasarlandığını hiç duydunuz mu? Evet, uçağın pek çok parçası gibi kanat yüzeyi de kuşların kanat yapılarından ilham alınarak yapılmıştır. Sadece kuşlar değil, örneğin, Concorde uçağının yukarı aşağı doğru hareket eden burnu yunuslardan kopya edilerek tasarlanmıştır. Doğa her alanda olduğu gibi teknolojiye de ilham kaynağı olarak yön vermiştir.

Ancak günümüzde dahi uçaklar kuşlar kadar eşsiz bir tasarım harikasına sahip olamamıştır. Kuşların mucizevî manevra kabiliyeti, havada asılı kalabilmeyi sağlayacak incelikli tüyleri, sözün özü tüm esnek ve hareketli yapısı maalesef günümüz demir kuşları için ulaşılmaz bir noktadadır.

Kuşlar uçuş sırasında kanatlarını her koşulda en iyi şekilde kullanırlar. Sıcaklık ve rüzgâr gibi hava durumu değişkenlerine göre gerekli değişiklikleri otomatik olarak yapacak bir şekilde yaratılmışlardır. Bu yüzden Boeing, Airbus, NASA, ABD Hava Kuvvetleri kısacası uçak teknolojisine yön veren firmalar kuşların bu yaratılış özelliklerinden yararlanarak projeler geliştirmektedirler. Örneğin, Airbus bugün uçağın kanatlarına tıpkı kuşlarda olduğu gibi değişen koşullara göre şekil alabilme özelliği kazandırmak amacı ile “adaptive wings” denilen uyarlanabilir kanatlar yapmaya çalışmaktadır. Buradaki amaç ise yakıt tasarrufu sağlamaktır.

Kısacası kuşların kanat yapıları tam anlamıyla bir tasarım harikası olarak uzun yıllardır uçak mühendislerinin ilham kaynağı olmaktadır. Peki, uçak kanatlarının yüzeyi bir kuş kanadı kadar pürüzsüz ve düz müdür? Tabii ki hayır. Kuşlar yaradılışlarından ötürü değişen koşullara her şekilde uyum sağlarken, uçakların kanat üstündeki hareketli parçacıklar yardımıyla hareket ve yön kabiliyetinde bulunma ihtiyacı vardır. Peki, nelerdir bu parçacıklar? Bu yazıda uçak kanat yüzey bileşenlerinden flap ve slat’lar açıklanacaktır. Spoiler, aileron ve winglet için detaylı bilgiyi ilgili yazıda bulabilirsiniz.

• Spoiler Nedir?
• Aileron Nedir?
• Winglet Nedir?

Uçak yolculuğu yapan özellikle uçağın kanat tarafı cam kenarında oturan pek çok yolcu, kanat üzerindeki hareketli parçacıkları fark etmiştir. Uçak henüz havalanmazken dahi, kanatların üzerinde kapakçıkların açılıp kapandığını görebiliriz. Neden mi? Bu duruma “Flight Control Check” denilir. Pilot, uçağın kumanda yüzeyleri kumandaları, uçuş kontrol yüzeylerini, hidroliklerin çalışma durumunu test etmek amacıyla bu kapakçıkları test etmektedir. Ardından, bu kapakçıkları hareket ettiğini tekrar kalkış ve alçalma safhalarında da görebiliriz.

Peki, bu kapakçıklar nerede bulunur ve de fonksiyonları nelerdir? Şekilde de görüldüğü üzere flaplar uçağın firar kenarı dediğimiz kanadın arka kısmında, slatlar ise kanadın hücum kenarında bulunmaktadır. Flaplar açıldığında, kanatların kamburluğu ve kanat yüzey alanı artar. Tanım olarak flaplar, düşük hızlarda yüksek taşıma kuvvetine ihtiyaç duyulan zamanlarda kullanılan sistemlerdir. 5 çeşit flap vardır. Bunlar;

1. Düz (Plain),
2. Ayrık (Split),
3. Oluklu (Slotted),
4. Fowler, Kruger
5. Junkers

Aslında flapleri anlamak için, uçağın uçuş prensiplerini anlamak gerekmektedir. Bunun için dilerseniz “Uçaklar Nasıl Uçar?” başlığına göz atabilirsiniz.

• Uçaklar Nasıl Uçar?

Uçaklar hareket halindeyken kanat üstünde hava hızlı hareket eder ve hızlı havanın etkisi ile basınç bu yüzeyde daha düşüktür. Kanat altında ise yavaş hareket eden hava daha yüksek bir basınç uygulayarak kaldırma kuvveti etkisi oluşturur. Düz uçuşta iken uçağın kendini kaldırma kapasitesi yeterli olurken, kalkış ve inişlerde havada tutunabilmek amacı ile kanat yüzeylerinin genişletilmesi gerekmektedir. Bir kağıt parçası hayal edin, bu kağıdın yüzeyi ne kadar büyükse havada süzülmesi ve tutunması küçük bir yüzeye nispeten daha kuvvetli olacaktır. Ya da kuşların alçalırken ki yaptıkları hareketleri düşünün. Bir kuş yere konmadan önce yavaşlarken kanadını yatay konuma getirerek yüzeyini arttırmakta, böylece süzülerek konmaktadırlar. İşin aslı, burada da mühendisler yine doğadan esinlenmiş, bir kuşun inişindeki kanat hareketinden yola çıkarak flap’leri icat etmişlerdir.

Flapler kesinlikle uçağı yönlendirmek için kullanılmazlar. Uçağı yönlendiren parçalar kanatlarda Aileron ve kuyruktaki Rudder’lardır. Kanadın asıl fonksiyonu uçağa kaldırma kuvveti sağlamaktır. Flapler de tam da burada kanatlara kaldırma kuvvetinde destek vermek için çalışırlar. Sadece kalkış ve inişlerde kullanılan flapler, uçağın ağırlığı ve hava durumuna bağlı olarak kademeli bir şekilde dereceli olarak açılır ve kapanır. Örnek vermek gerekirse, Airbus’ta flaplar 0 ile 4 arasında kademelendirilerek yönetilir, ancak Boeing’te bu kademeler 30/40 olarak isimlendirilmektedir.

Uçağın kalkışı sırasında, flapler açılarak uçağın daha kısa mesafede daha düşük süratlerde kalkmasını sağlar. Aynı şekilde, inişte de durma mesafesini kısaltmaya yardımcı olurlar. O halde, kısa pistlerde yüksek flap açıları seçilmesi daha sağlıklı olacaktır. Çünkü pistlerde yüksek flaplerde uçağın kanat yüzeyi genişleyecek daha düşük süratle yaklaşıp daha erken durma gerçekleştirilecektir. Ayrıca pist mesafesinin kısa olmasının yanında pist yüzeyi bozuk veya kaygan ise, iniş sırasında kuyruk rüzgârı varsa, iniş sonrası döneceği taksi yolu pistte erken durmayı gerektiriyorsa yüksek flap ve düşük süratlerde iniş yapılması gerekmektedir.

Kalkışlarda full flap kullanılmamaktadır, koşullar elverişli olduğu sürece inişlerde full flap kullanılabilir. Kalkış sonra flaplerin hemen toplanması gerekmektedir. Çünkü flapler düz uçuşta hızlanmayı engeller ve dengeyi bozabilir, bu yüzden kalkış sonrası kapanmalıdır. Ayrıca flaplar olmadan uçak iniş yapamaz. Olası bir arıza durumunda eğer ki flapsiz iniş yapılması zorunluluğu doğarsa, uçak maalesef yüksek bir süratle iniş yapar. Tam bu sırada flaplar açıkmış gibi düşünüp sürat manuel olarak pilot tarafından düşürülürse uçak perdövites olur.

Stall (perdövites) nedir?

Flapsiz iniş durumunda, yüksek sürat sebebi ile frenleme yetersizliği oluşabilir ve pilotlar kontrol kabiliyeti ile karşılaşabilirler. Bu olumsuz durumun kötü sonucunu en aza indirgemek için iniş sırasında mümkünse en uzun pist tercih edilmesi tavsiye edilmektedir.

Flapler, otomatik çalışmazlar, kokpitte bulunan bir kumanda kolu sayesinde manuel olarak yönetilirler. Slatlar ise flaplar ile aynı anda hareket ederler. Slatlar da flapler gibi uçağın iniş ve kalkış aşamasında açılarak uçağın taşıma katsayısını arttırır. Tıpkı flapler gibi “high-lift device” lardan biridir. Slatlar şekilde de görüldüğü üzere uçak kanadının hücum kenarında bulunur. Slatlar kaldırma kuvvetine destek vererek stall hızını düşürmektedir. Yüksek performanslı uçaklarda slatların etkisi küçük uçaklara nispeten daha etkili olmaktadır, bu yüzden slatlar kanatların tasarım aşamasında oldukça tercih edilmektedir.

Uçak Kanat Tasarımları

Uçak kanadının taşıma kuvvetini arttıran slatlar da, perdövitesin yaşanma durumunu geciktirir ve daha fazla hücum açısı sağlar.

Hücum Açısı Nedir?