Uçak Kanatlarının Gelişimi

Uçaklar icat edildikleri ilk günlerden günümüze oldukça hızlı bir şekilde gelişen yapılar. Peki bu yapıların havalanabilmesinde en önemli etken olan kanatların teknolojik ve yapısal gelişimini hiç merak ettiniz mi? Detaylar içeriğimizde.

A- A+

12.04.2017 tarihli yazı 16715 kez okunmuştur.

Uçak kanatları Wright kardeşler tarafından geliştirilen tarihin ilk insanlı uçağı olma özelliğini taşıyan Wright Flyer'ın ahşap kanatlarından, Boeing ve Airbus'ta kullanılan kompozit malzemeli kanatlara kadar hızlı bir şekilde gelişti. Aslında Orville Wright'ın 120 ft irtifada sürdürdüğü 12 saniyelik uçuşta kullandığı kanatlar Boeing 747'nin kanat açıklığından çok daha küçüktü. Bir uçağa etki eden temel kuvvet etkileri itme, sürüklenme, kaldırma ve ağırlık etkisidir. Uçak kanadı geliştiricileri günümüzde performans ve verimliliği artırmak için kanat üzerindeki bileşenlerden sürüklenmeyi ve ağırlığı minimuma indirgemeye çalışıyor.

► İlginizi Çekebilir: Cep Telefonu İle Uçak Düşürülebilir mi?

1930'lu yıllarda NASA tarafından ortaya konan temel kanat şekilleri uçaklarda yükselme bileşenini elde etmek için temel bir yapı olarak kalmasına rağmen kullanılan malzeme ve imalat süreçleri bu alanda büyük ilerlemelere neden olmuştur.

Bu alandaki verimlilik değerleri hava yolu şirketi yöneticilerinin ele aldığı en önemli parametredir. Gittikçe daha çok talep oluşan hava yolu ulaşımı sektöründe müşteri sayısı arttıkça şirketler daha az maliyetli yollara girme zorunluluğu hissediyorlar. Artan bu taleple birlikte hava yolu şirketlerinin kar marjlarını koruyabilmek için uçakların hem sürüş hem de üretim alanlarında minimum maliyet prensibine uymaları gerektiriyor. Havayolu üreticileri sürekli olarak daha etkin uçaklar sunma konusunda zorlandıklarından dolayı OEM'ler(Orjinal Ürün Üreticileri) kanat tasarımı ve imalatında iyileştirmeler yapmak için aerodinamikteki gelişmelere ve bileşen ağırlıklarındaki azalmalara odaklanan bir teknolojiye yöneliyorlar.

Minimum Yakıt Tüketimi İçin Yükün Azaltılması

Yakıt verimliliği operatörler için maliyet tasarrufunun en önemli potansiyel parçalarındandır. Bir uçuş süresince tüketilen yakıt miktarı uçağın sürüklenişiyle doğrudan orantılıdır. Uçaktaki yüksek sürüklenme tüketilen yakıtın artmasını ve maliyet artışı anlamına gelir. Bu nedenlerden dolayı tedarik süreci boyunca tasarımcılar ve üreticiler kanat tasarımında bunu azaltmaya odaklanmışlardır. Buradaki en önemli iki faktör ise ağırlık ve aerodinamiktir. Daha iyi aerodinamik uçağı uçurmak için gerekli güç ve dolayısıyla yakıt tüketimini azaltır, yükün hafifletilmesi ise uçağa havalanma süreci içerisindeki uygulanması gereken kaldırma kuvvetini azaltır.

Gelişmiş kompozit malzemelerin kullanılması 1960'lı yıllardan bu yana endüstride egemen olan bir durum. Uçak kanadı tasarımında kompozit malzemelerin kullanılması ise kanat ağırlıklarını oldukça azalttı. Ayrıca tasarım kompozit malzemelerle gerçekleştirildiği için ikinci bir fayda olarak da farklı uçak ve kanat modelleri için yüke, güce ve gerginliğe göre özel tasarımlar yapılabilir hale geldi. Son yıllarda bu süreç üretim sırasında kompozitler üzerine uygulanan nanomalzemelerin ilavesiyle daha da geliştirildi. Süregelen bu gelişmelerle kanatlarda işlevlerine göre birçok inovatif yapılar geliştirildi. Örneğin kanatlara yıldırım çarpmalarına karşı koruma görevi yapması için elektriksel olarak iletken nano parçacıklar eklendi. Ayrıca kanadın dış katmanının hasar direncini artıracak yüksek mukavemetli nano parçacıklar da kanatlar üzerine ilave edildi.

► İlginizi Çekebilir: Uçaklar Nasıl Uçar?

Bir diğer önemli teknolojik gelişme ise 3D baskı ile kolaylaştırılan hızlı prototipleme aşamasıdır. Prototip üretimi çok etkin bir şekilde işlem, analiz ve tasarım tekniklerinin değerlendirildiği bir süreç. Fakat bu süreç normal koşullarda uzun bir süre ve ekstra bir malzeme tüketimi gerektirmektedir. Prototiple üretim sürecinde 3D baskılı modellere geçilmesi seri bir üretime geçilmeden önce tasarım fikirlerinin değerlendirilmesini minimum maliyete indirgemekte. Aslında bu gelişmelerin tamamının amacı daha düşük üretim maliyetiyle birlikte daha aerodinamik bir tasarım ve daha hafif olma özelliğini barındıran bir yapı ortaya çıkarmak.

Kanat Yapısındaki Yenilikler

Teknoloji aynı zamanda uçak kanatlarının tasarımı ve üretimi üzerinde ikincil bir etkiye sahiptir. Yenilenen modellerde yapısal sağlamlığı görüntülemek için ortaya çıkarılan teknolojilerin yeni donanımları desteklemesi ve barındırması gerekiyor. Bu ileri teknoloji uçuş süresince temel performans parametrelerini denetleyen sensörlerle birlikte, çok hassas bir şekilde ayarlanıp işleyen kanat tasarımı ve üretimi sürecine dahil edilmiştir. Bu yeni teknoloji ile birlikte ihtiyaç duyulan hacimsel alan ve ek ağırlıklardan dolayı mali olarak ek ödenek ihtiyacı ortaya çıkmakta. Bu alanda da OEM'ler bu tür teknolojilerdeki sorunları çözmek için boyutları optimize ederken yüksek teknolojiye sahip kanat yapısından ödün vermeden ürünün şekillendirilmesi ve fazlalıklarından arındırılması için 3D baskı ile hızlı prototipleme metodundan istifade etmekte.

Son yıllarda uçakların aerodinamik performanslarında önemli gelişmelere katkı sağlayan kanat uçları tasarımının yenilikleri de ortaya çıktı. Airbus ve Boeing kalkışın etkisiyle oluşan ve yüksek hızlarda havada yol alırken kanadın arkasında kalan havanın oluşturduğu girdap etkisini azalttılar. Bunu sağlayan yapı genellikle kanatların uçlarında yukarıya doğru çıkan küçük uzantı biçiminde görülür. Bu şekilde hava tarafından oluşan bozunum azaltılarak uçağın geçişi daha pürüzsüz ve daha verimli hale getirildi. Yeni uçak tasarımlarında görülen ve aynı zamanda eski uçaklara da uyarlanan kanat ucundaki bu değişim etkileyici bir çekiş ve yakıt verimliliği sağladı. Örneğin bu inovatif yapı Boeing 767 model uçağa uyarlandığında yakıt tüketiminde %4-5 dolaylarında bir tasarruf sağladı.

Uçak kanatları Wright kardeşlerin ilk uçuşlarında bu yana bu denli bir dönüşüm geçirdi. Gelecekte uçak kanatlarının nasıl bir şekil alacağını tahmin etmek güç olsa da alacakları şeklin asıl amacının her zaman için daha az yakıt tüketimi ve daha iyi bir aerodinamik yapı sağlamak olduğu açık bir şekilde görülmekte.

Kaynak:

► theengineer.co.uk