3.4. Kumanda Yüzeyleri
Uçağın birincil uçuş kumanda yüzeyleri; kanatçık, istikamet dümeni ve irtifa dümenidir. İkincil uçuş kumanda yüzeyleri ise; fletnerler, flaplar ve slatlardır. Kumanda yüzeyleri teller, çubuklar vb sayesinde kokpitten kumanda alırlar. Kumanda yüzeylerinin yapısı stabilizeler ile aynıdır fakat yapı daha hafiftir ve ön kenarlarında rijitlik sağlamak amacıyla spar vardır. Bu spara profiller ve kaplama bağlanır. Menteşeler de spara eklenmiştir. Kumanda yüzeylerinin firar kenarlarına fletnerler eklenmiştir.
Kumanda yüzeyleri; metal plaka yada bez kaplamalı saç levhalı (genellikle alüminyum) yapı, bez kaplamalı çelik yapı veya kontrplak, bez kaplamalı ahşap yapı şeklinde olabilir. Bu yapılar içinde su vb sıvıları boşaltmak için delikler bulunabilir. Elemanları birleştirmek için metal bağlayıcılar yapıştırıcılar kullanılabilir. Bazı uçaklar iç yapıları bal peteği olan kompozit ve birleştirilmiş(bonded) yapılar kullanırlar. Bu yapılar genellikle atmosfer etkilerinden korunurlar bu yüzden boşaltma deliklerine sahip değildirler.
Uçuş kumandalarına geçmeden önce uçakların hareket eksenlerini tanıtmak iyi olacaktır. Çünkü uçuş kumandaları bir uçağı bu eksenler etrafında hareket ettirirler. Hangi eksen etrafında hangi kumanda ile hareket edildiğini yada hangi kumanda yüzeyi ile hangi eksen etrafında hareket edilebileceğini anlamak eksen takımını tanımlamak ile daha kolay olacaktır.
3.4.1. Uçak Hareket Eksenleri
Dönüş hareketi yapan bütün cisimler hareket ekseni denilen düz bir doğru etrafında hareket ederler. Eksen bir cismin içinden geçen ve o cismin etrafında hareket ettiği hakiki veya hayali bir doğrudur. Dönen bir bisiklet tekerleği için tekerlek mili bir eksen vazifesi görür. Buna karşılık bir topacın dönüş ekseni, gözle görülmeyen hayali bir eksendir. Bir uçak üç hayali eksen etrafında hareket eder. Bu üç eksende birer hayali hat olup, uçağın ağırlık merkezinden geçerler. Uçuş durumunda olan bir uçak, durumunu değiştirdiğinde bu eksenlerden birinin veya birden fazlasının etrafında hareket eder. Uçak hareket eksenlerinin kesiştiği ağırlık merkezi etrafında dengede olup tüm hareketler ağırlık merkezi etrafında meydana gelir. Bir uçağın etrafında hareket ettiği üç eksen vardır bunlar şekil 46'da gösterildiği şekildedir.
Şekil 46 - Uçak hareket eksenleri
Uzunlamasına eksen (longitudinal axis, boyuna)
Enlemesine eksen (lateral axis, yanlamasına)
Düşey, normal eksen (vertical axis, dikey )
Uzunlamasına eksen ( Yalpa/yatış ekseni, roll axis ):Bir uçağın ağırlık merkezinden geçen burnundan kuyruğuna uzanan eksendir. Uçağın boyuna ekseni etrafında yaptığı harekete yatış hareketi denir. Uçağın bu eksen etrafında hareketlerini kanatçık, elevon veya spoiler ile kontrol edilir.
Enlemesine eksen ( Yunuslama ekseni, pitch axis): Uçağın ağırlık merkezinden geçerek bir kanat ucundan diğer kanat ucuna doğru uzanan eksendir. Bir uçağın bu eksen etrafında yaptığı harekete yunuslama denir. Uçağın bu eksen etrafında yaptığı yunuslama hareketi, irtifa dümeni (elevatör), hareketli yatay stabilize (stabilizatör) ve elevonlar tarafından kontrol edilir.
Düşey eksen ( Dönme/sapma ekseni, yaw axis): Uçağın ağırlık merkezinden geçerek gövde üst kısmından gövde alt kısmına uzanan eksendir. Bir uçağın düşey eksen etrafında yaptığı harekete sapma hareketi denir. Uçağın düşey eksen etrafındaki hareketi istikamet dümeni tarafından sağlanır.
Uçağın uçuş esnasında üç eksen etrafında yaptığı hareketlere yatış (roll), yunuslama (pitch) ve sapma (yaw) adı verilir. Şekil 47'de bu hareketler gösterilmiştir.
Şekil 47 - Uçuş ekseni etrafındaki hareketler
3.4.2. Birincil Uçuş Kumanda Yüzeyleri
Uçağın birincil uçuş kumanda yüzeyleri; kanatçık, istikamet dümeni ve irtifa dümeni, spoilerdir. Bu kumanda yüzeyleri sayesinde uçağın temel manevraları yapılır. Bu elemanları sırasıyla inceleyelim.
3.4.2.1. Kanatçıklar (Aileronlar)
Birincil uçuş kumanda yüzeyleridir. Uçağın enlemesine(roll) kumandasını sağlarlar. Uçağın uzunlamasına ekseni etrafında hareketlerini kumanda ederler. Kanadın firar kenarına ve kanadın uç kısmına takılırlar. Büyük jetler iki tane kanatçığa sahiptir. Birincisi kanadın ortasında hemen flabın bittiği yerden başlar. Diğeri ise kanadın firar kenarında ve kanat ucundadır. Flaplar toplandığında dış kanatçıklar kilitli kalırlar ve kanadın temel şeklini muhafaza ederler. Böylece rölatif olarak yüksek hızlı yatay uçuş hızlarında kumanda amacıyla sadece iç kanatçıklar kullanılır. Dış kanatçıklar iniş veya düşük hızlı diğer uçuş operasyonlarında kullanılır. Şekil 48'de iç ve dış kanatçıklar gösterilmiştir.
Hafif uçakların kanatçıkları tek sparlıdır ve profiller buna monte edilmişlerdir. Şekil 49 bu yapıyı göstermektedir. Günümüz uçaklarının çoğunda tümü metal yapılı kaplama iç yapıya yapıştırılmış veya perçinlenmiştir.
Şekil 48 - İç ve dış kanatçık yerleşimi
Şekil 49 - Tek sparlı kanatçık yapısı
Kanatçıklar pilot tarafından dengeleyici mekanizmalı mekanik bağlantılar ile kumanda edilir. Dengeleyici mekanizma sayesinde pilotun uçuş sırasında kanatçığa etkiyen hava yüklerini yenmesi daha kolay olur. Yani pilot daha kolay şekilde kanatçığa kumanda verebilir. Kanatçığın dengelenmesi menteşenin yukarısından kanatçığın bir kısmının uzatılması ile sağlanır. Bu yapı öyle şekillendirilir ki hava akımı bu uzantıya çarparak kanatçığın hareket etmesine yardımcı olur. Bu aerodinamik dengelenme olarak bilinir. Diğer bir metot ise uçuş yüklerine koyacak ağırlıkları menteşe hattına yerleştirmek ile olur. Bu statik balanslama(dengeleme) olarak bilinir. Bazı uçaklar bu iki sistemin kombinasyonunu kullanabilir. Şekil 50'de aerodinamik dengeleme kullanan kanatçık, şekil 51'de ağılık dengelemesi kullanan kanatçıklar gösterilmiştir. Hidrolik olarak hareket alan kanatçıklar bu tip bir dengelemeye ihtiyaç duymazlar. Hidrolik destek olmadan pilotun kumanda yüzeylerini hareket ettirmesi isteniyorsa, dengelemenin bazı metotları veya kumanda fletnerleri kullanılır.
Şekil 50 - Aerodinamik dengelemeli kanatçık
Şekil 51 - Ağırlık dengelemeli kanatçık
Bazı uçaklarda kanatçıklar simetrik olarak hareket eder. Aşağı indikleri miktarı kadar yukarı çıkabilmektedirler. Diğer uçakların kanatçıkları ise asimetrik olarak hareket etmektedirler. Kanatçığın yukarı hareket miktarı, aşağı olan hareket miktarından daha fazladır. Bu asimetriklik bazı uçak tasarımlarında dönüş sırasında istikamet dümenine gelen basıncın azaltılması amacıyla kullanılır. Bu azaltma "ters kanatçık sapması" olarak bilinir. Bu harekette aşağı inen kanatçık aerodinamik sürüklemeyi arttırmakta böylece uçak arzulan yöne doğru sapma göstermektedir. Bu düzenlemeye sahip uçaklara diferansiyel kanatçığa sahip uçakta denilmektedir. Asimetrik kanatçıklar şekil 52'de gösterilmiştir.
Şekil 52 - Asimetrik kanatçık
3.4.2.2. İstikamet Dümeni
İstikamet dümeni uçağı dikey eksen etrafında döndürmeye yarayan bir uçuş kumanda yüzeyidir. İstikamet dümeni de diğer uçuş kumanda yüzeyleri gibi spar, profil ve kaplamadan oluşur. İstikamet dümeninde operasyonu kolaylaştırmak ve titremeyi azaltmak amacıyla statik veya aerodinamik dengeleme kullanılabilir. Bazı hafif uçakların istikamet dümenlerinin dengeleme metotlarını kullanmadıkları da bilinmelidir. Hafif uçakların istikamet dümeni şekil 53'te gösterilmiştir.
Şekil 53 - İstikamet dümeni
Uçaklardaki istikamet dümenleri yapısal ve operasyonel tasarımda çeşitlilik göstermektedir. Bazıları bir tek yapısal ünitedir ve bir veya daha fazla sistemle kumanda edilir. Diğerleri iki operasyonel kısımdan oluşmuştur ve değişik sistemler ile kumanda edilirler. Tek üniteli istikamet dümeni şekil 54'te gösterilmiştir. Bu istikamet dümeni uçağın üç hidrolik sistemi ile de kumanda edilebilir.
Şekil 55'te üst ve alt kısımdan oluşan bir istikamet dümeni gösterilmektedir. Bu kısımların her biri ayrı bir hidrolik sistem tarafından kumanda edilmektedir.
Şekil 54 - Tek üniteli istikamet dümeni
Şekil 55 - İki parçalı istikamet dümeni
Şekil 56'daki istikamet dümeni iki kısma sahiptir. Her bir kısım da ön ve arka kısma sahiptir. Ön istikamet dümeni kısmı dikey stabilizenin arka sparına bağlı menteşeye bağlanmıştır. Arka istikamet dümeni kısmı ise ön istikamet dümeninin arka kısmına bağlanmıştır. Arka istikamet dümeni ön istikamet dümenine menteşelenmiştir ve itme çubukları ile dikey stabilizeye bağlanmıştır. Bu arka kısmın hareketinin ön kısım hareketine oranlı olmasını sağlar. Böylece istikamet dümeninin aerodinamik verimi artar. Böyle bir düzenlemede trim ve kumanda fletnerlerine ihtiyaç yoktur çünkü bunların görevi istikamet dümeninin arka kısmı tarafından yerine getirilmektedir.
Şekil 56 - Dört parçalı istikamet dümeni
3.4.2.3. İrtifa Dümeni
Uçağın enlemesine ekseni boyunca yunuslama hareketini sağlayan kumanda yüzeyleridir. Yatay stabilizenin arka sparındaki menteşelere tutturulmuşlardır. Diğer kumanda yüzeyleri ile aynı yapıdadırlar. Statik veya aerodinamik dengelemeli yada dengesiz olabilirler. Şekil 57 ve 58 irtifa dümenini göstermektedir.
Şekil 57 - İrtifa Dümeni
Şekil 58 - İrtifa dümeni yapısı
3.4.2.4. Spoilerler
Spoilerler "taşıma düşürücü" olarak ta adlandırılırlar. Kanadın taşımasını azaltmak amacıyla kullanılan kumanda yüzeyleridir. Kanatçıklarla aynı anda açılıp kapanarak yatış kontrolünde kanatçıklara yardımcı olurlar hatta bazı uçaklarda kanatçık görevini tümüyle de üstlenirler.
Spoilerler kanadın üst yüzeyinde genellikle firar kenarına yakın yerlerde bulunurlar. Firar kenarı flaplarının hemen önünde kanat üst yüzey kaplamasında bulunan dikdörtgen şeklinde, yukarı doğru açılan plakalardır. Şekil 59 spoilerleri göstermektedir. Spoilerler açıldığında kumada yüzeyi yükselir taşımayı azaltır ve sürüklemeyi arttırır. Şekil 60'ta gösterilen tipteki spoilerler planörlerde kullanılır ve bunlar normal uçuş süresince kanat yapısının içinde gizlenmektedirler. Açıldıklarında kanattan dikey olarak çıkarlar ve taşımayı azaltırlar. Genellikle planörlerin inişlerinde kullanılırlar.
Spoilerlerin üç ana görevleri vardır. Bunlar:
· Aynı anda belirli açılarda açılarak kanat üstündeki hava akımını karıştırır hem kaldırma gücünü azaltırlar, hem de hava akışını engelleyerek geri sürüklemeyi artırarak uçağın hızını motor gücüyle oynamadan azaltırlar. Bu şekilde uçak yatay uçuş pozisyonda yüksekliğini kontrollü olarak azaltabilir. Planörlerde ise alttan ve üstten açılarak bu görevi yaparlar.
· Tekerler yere değdiğinde hepsi birden dike yakın bir açıyla açılarak Hava Freni görevini görerek uçağı pistte yavaşlatırlar ve tekerlek frenlerine yardımcı olurlar. Modern yolcu uçaklarında tekerlekler piste değer değmez spoilerler otomatik olarak açılırlar.
· Kanatçıklarla aynı anda açılıp kapanarak (sağ ve sol kanatta farklı açılarla) yatış kontrolünde kanatçıklara yardımcı olurlar. Hatta bazı uçaklarda kanatçık görevini tümüyle de üstlenirler. Büyük uçaklarda Spoilerler hava ve yer spoilerleri olarak iki gruba ayrılmıştır. Kanat ucuna yakın olan Spoilerler yaklaşma ve iniş sırasındaki "Düşük Hızlar"da görev yaparlar. Gövdeye yakın olanlar da "Yüksek Seyir Hızlarında" görev yaparlar.
Şekil 60- Planör kanadında spoiler yerleşimi
3.4.2.4.1. Uçuş Spoilerleri
Uçuş spoilerleri kanadın oluşturduğu taşımayı azaltmak ve kontrollü bir alçalma sağlamak amacıyla kullanılır. Bazı uçaklarda spoilerler birincil uçuş kumanda yüzeyi olarak yatış amacıyla kullanılır.
3.4.2.4.2. Yer Spoilerleri
Yer spoilerleri sadece yerde kullanılırlar. Uçuş spoilerleri ile birlikte iniş sırasında kanat taşımasını azaltmak ve sürükleme arttırmak amacıyla kullanılırlar. Spoilerler pilot tarafından elle veya otomatik uçuş kumanda sistemi ile yada iniş sırasında aktif hale gelen otomatik sistem ile kumanda edilebilir.
3.4.2.5. Kumanda Yüzeyi Kombinasyonları
Bazı uçaklar kumanda yüzeyi kombinasyonlarını kullanırlar. Bu kombinasyonlar en az iki kumanda veya stabilize yüzeyinin işlevini bir elemanın yapması ile elde edilir. Kombinasyonlar sayesinde uçağın yapısı basitleştirilir ve istenen kumanda cevabı elde edilir. Bu kombinasyonlara örnek olarak stabilatörler, ruddervatörler ve flaperonlar verilebilir.
Stabilatör; yatay stabilize ve irtifa dümeninin birleşimidir. Bu tip yüzey öncelikle hafif uçak tasarımında ve yüksek performanslı askeri uçaklarda kullanılır. Stabilatör yüzeyleri aynı yönde hareket ederler.
Ruddervatör; istikamet dümeni ve irtifa dümeninin birleşimidir. İrtifa dümeni olarak kullanılacağı zaman yüzeylerin ikisi de aynı yöne hareket eder. İstikamet dümeni olarak kullanılacağı zaman yüzeyler farklı yönlerde ters olarak hareket eder.
Flaperon; flap ve kanatçığın birleşimidir. Kısa pistlerde kullanılmak istenen uçaklarda bulunur. İndirildiğinde tüm kanat boyunca açılan flap görevi yapar. Aşağı ve yukarı hareket ettirilerek istenen yatış sağlanabilir.
3.4.3. İkincil Uçuş Kumanda Yüzeyleri
Uçakların oldukça geniş hız tiplerinde ve değişik ağırlık dağılımlarında uçmaları istendiğinden bunun sağlanması amacıyla ikincil uçuş kumandaları geliştirilmiştir. Bu yüzeylerin bir çeşidi uçuş kumanda yüzeylerine uygulanacak basıncı yok eden veya azaltmaya yarayan fletnerlerdir. Diğer yüzeyler ise yüksek taşıma araçları olarak bilinen flap, slat ve slottur. Bunlar düşük hızlarda taşımayı sağlarlar ve özellikle iniş, kalkış ve yatay uçuşlarda kullanılırlar. Üçüncü grup olarak ta taşımayı azaltan ve sürüklemeyi arttıran aerodinamik frenler vardır. Şekil 61'de yerleşimleri gösterilmiştir.
3.4.3.1. Fletnerler
Birincil uçuş kumandalarının firar kenarlarına takılan ufak ikincil uçuş kumandalarıdır. Bunlar pilotun uçuş kumanda yüzeylerinin davranışını kumanda etmek için uygulayacağı kuvvetlerin oluşturduğu iş yükünü azaltmak amacıyla kullanılır. Ayrıca kumanda yüzeylerinin normal veya trimlenmiş merkez konumuna geri dönmesi içinde kullanılırlar. Sabit veya hareketli olabilirler. Şekil 62'de hafif bir uçağın kumanda yüzeylerindeki fletnerler gösterilmiştir. Şekil 63'te farklı tipte kumanda fletneri konfigürasyonunu göstermektedir.
Şekil 64'teki ayar fletneri (Trim tab) saç metal levhadır ve kumanda yüzeyinin firar kenarına takılmıştır. Bu sabit fletner yerde iken eğilerek ayarlanır ve kabin uçuş kumanda kuvvetlerini yok etmek için kullanılır.
Sabit fletner; normalde sıfır kumanda kuvveti oluşturacak şekildedir. Fletner ayarı deneme-yanılma işlemlerine göre yapılır. Pilotun raporuna uygun olarak ayarlama yapılır. Sabit fletnerler hafif uçaklarda istikamet dümeni ve kanatçığı ayarlamak için kullanılır.
Hareketli trim fletnerler birçok uçakta bulunur. En azından elavatör trim fletneri hareketlidir. Bu fletnerler kablo, elektrik, motor veya hidrolik ile kumanda edilebilir. Pilot uçağın hareketini trim fletner kullanarak değiştirmek istediğinde arzulanan kumanda istikametinin ters yönünde trim fletner hareketini gerçekleştirir. Trim fletnere çarpan hava kumanda yüzeyinin ters yönde hareketini sağlar. Hareketli trim fletner kokpitten kumanda tekeri veya kolu ile kumanda edilir. Trim fletnerin pozisyonunu göstermek amacıyla gösterge kullanılır.
Servo fletnerler; uçuş kumandalarının çalışmalarına yardımcı olmak için kullanılır. Uçuş kumandası hareket edince servo fletner uygun yönde hareket ederek pilota gelen yükün azalmasını sağlar.
Anti-servo fletnerler; kumanda yüzeyinin normal pozisyonuna döndürülmesi amacıyla kullanılır. Ayrıca aerodinamik kuvvetler sebebiyle kumanda yüzeyinin tamamen açık pozisyona gelmesini ve zarar görmesinin engellerler.
Kumanda fletner; elle çalışan yedek uçuş kumanda sistemi olarak kullanılır. Hidrolik ile çalışır.
3.4.3.2. Flaplar
Kanadın firar kenarına ve gövdeye yakın kısmına takılan kumanda yüzeyleridir. Flapların amacı kanadın eğriliğini arttırarak kanat alanını arttırmak ve bu sebeple taşımayı arttırarak iniş ve kalkış sırasında düşük hızlarla uçuşu sağlamaktır. Flaplar kanadın taşımasını arttırırlar ve bazı durumlarda tamamen açıldıklarında sürüklemeyi de arttırırlar. Flaplar birincil uçuş kumandaları değildir. Uçağı yönlendirmek için kullanılmazlar.
Pilot flapları derece olarak açabilir. Birçok uçakta flaplar beş veya on derecelik açılarla kullanılır. Tamamı kapalı 0 dereceden tamamı açık 40 dereceye gibi. Düşük açılar sürüklemeden daha fazla taşıma sağlarlar. Birçok uçakta flapları 5-15 derece açmak uçağın daha çabuk havalanmasını sağlamaktadır. Flaplar 20 dereceden daha fazla açıldığında taşımadan daha fazla sürükleme oluştururlar. Bu açılarda flap ise yaklaşma veya inişlerde kullanılır. Birçok çeşit flap vardır fakat hepsinin ortak amacı düşük hızlarda yüksek taşıma sağlamaktır. Flap çeşitlerinden bazıları şekil 65'te gösterilmiştir.
Flap tipleri:
Düz Flaplar basit bir menteşe ile tutturulmuşlardır. Kanadın firar kenarı aşağı doğru hareket eder. Düz flaplar basit ve ucuz oldukları için küçük uçaklarda kullanılır.
Split Flaplar kanadın firar kenarında aşağı doğru uzarlar ,fakat kanadın üst yüzeyi hareket etmez.
Slottted Flaplar düz flapların çalışmasına benzer. Fakat kanat ve flaplar arasında boşluk bırakırlar. Bu şekilde kanadın altından gelen havanın flabın üstünden geçmesi sağlanır. Bu akış düşük hızlarda taşımayı arttırır.
Fowler Flaplar en karmaşık ve en verimli flaplardır. Aşağı ve geriye doğru uzarlar ve hem kanat alanını hem de kanadın eğriliğini attırırlar. Fowler flabın çalışması şekil 66'da gösterilmiştir. Yaygın olarak kullanılan flaplardandır.
3.4.3.3. Hücum Kenarı Flapları Ve Slatları
Kanadın hücum kenarında bulunurlar. Perdövitesi (Stall) geciktirerek taşımayı kaybetmeden daha fazla hücum açısı sağlama ve daha fazla taşıma sağlamak amacıyla kullanılırlar. Kanadın hücum kenarındaki boşluktan kanat üzerindeki akışı hızlandırıcı hava geçirmek ve taşımayı arttırmak slatlarla mümkündür. Sabit olanına slot hareketli olanı ise slat denir. Şekil 67'de slat ve hücum kenarı flabı gösterilmiştir.
.4.3.4. Sürat( Dalış, Pike) Frenleri
Dalış (pike) freni olarak isimlendirilebilirler. Geniş sürükleme panelleridir. Uçağın hızını kumanda etmek için kullanılabilir. Gövdede veya kanatta bulunabilir. Şekil 68'te sürat frenleri gösterilmiştir.
Uçağın birincil uçuş kumanda yüzeyleri; kanatçık, istikamet dümeni ve irtifa dümenidir. İkincil uçuş kumanda yüzeyleri ise; fletnerler, flaplar ve slatlardır. Kumanda yüzeyleri teller, çubuklar vb sayesinde kokpitten kumanda alırlar. Kumanda yüzeylerinin yapısı stabilizeler ile aynıdır fakat yapı daha hafiftir ve ön kenarlarında rijitlik sağlamak amacıyla spar vardır. Bu spara profiller ve kaplama bağlanır. Menteşeler de spara eklenmiştir. Kumanda yüzeylerinin firar kenarlarına fletnerler eklenmiştir.
Kumanda yüzeyleri; metal plaka yada bez kaplamalı saç levhalı (genellikle alüminyum) yapı, bez kaplamalı çelik yapı veya kontrplak, bez kaplamalı ahşap yapı şeklinde olabilir. Bu yapılar içinde su vb sıvıları boşaltmak için delikler bulunabilir. Elemanları birleştirmek için metal bağlayıcılar yapıştırıcılar kullanılabilir. Bazı uçaklar iç yapıları bal peteği olan kompozit ve birleştirilmiş(bonded) yapılar kullanırlar. Bu yapılar genellikle atmosfer etkilerinden korunurlar bu yüzden boşaltma deliklerine sahip değildirler.
Uçuş kumandalarına geçmeden önce uçakların hareket eksenlerini tanıtmak iyi olacaktır. Çünkü uçuş kumandaları bir uçağı bu eksenler etrafında hareket ettirirler. Hangi eksen etrafında hangi kumanda ile hareket edildiğini yada hangi kumanda yüzeyi ile hangi eksen etrafında hareket edilebileceğini anlamak eksen takımını tanımlamak ile daha kolay olacaktır.
3.4.1. Uçak Hareket Eksenleri
Dönüş hareketi yapan bütün cisimler hareket ekseni denilen düz bir doğru etrafında hareket ederler. Eksen bir cismin içinden geçen ve o cismin etrafında hareket ettiği hakiki veya hayali bir doğrudur. Dönen bir bisiklet tekerleği için tekerlek mili bir eksen vazifesi görür. Buna karşılık bir topacın dönüş ekseni, gözle görülmeyen hayali bir eksendir. Bir uçak üç hayali eksen etrafında hareket eder. Bu üç eksende birer hayali hat olup, uçağın ağırlık merkezinden geçerler. Uçuş durumunda olan bir uçak, durumunu değiştirdiğinde bu eksenlerden birinin veya birden fazlasının etrafında hareket eder. Uçak hareket eksenlerinin kesiştiği ağırlık merkezi etrafında dengede olup tüm hareketler ağırlık merkezi etrafında meydana gelir. Bir uçağın etrafında hareket ettiği üç eksen vardır bunlar şekil 46'da gösterildiği şekildedir.
Şekil 46 - Uçak hareket eksenleri
Uzunlamasına eksen (longitudinal axis, boyuna)
Enlemesine eksen (lateral axis, yanlamasına)
Düşey, normal eksen (vertical axis, dikey )
Uzunlamasına eksen ( Yalpa/yatış ekseni, roll axis ):Bir uçağın ağırlık merkezinden geçen burnundan kuyruğuna uzanan eksendir. Uçağın boyuna ekseni etrafında yaptığı harekete yatış hareketi denir. Uçağın bu eksen etrafında hareketlerini kanatçık, elevon veya spoiler ile kontrol edilir.
Enlemesine eksen ( Yunuslama ekseni, pitch axis): Uçağın ağırlık merkezinden geçerek bir kanat ucundan diğer kanat ucuna doğru uzanan eksendir. Bir uçağın bu eksen etrafında yaptığı harekete yunuslama denir. Uçağın bu eksen etrafında yaptığı yunuslama hareketi, irtifa dümeni (elevatör), hareketli yatay stabilize (stabilizatör) ve elevonlar tarafından kontrol edilir.
Düşey eksen ( Dönme/sapma ekseni, yaw axis): Uçağın ağırlık merkezinden geçerek gövde üst kısmından gövde alt kısmına uzanan eksendir. Bir uçağın düşey eksen etrafında yaptığı harekete sapma hareketi denir. Uçağın düşey eksen etrafındaki hareketi istikamet dümeni tarafından sağlanır.
Uçağın uçuş esnasında üç eksen etrafında yaptığı hareketlere yatış (roll), yunuslama (pitch) ve sapma (yaw) adı verilir. Şekil 47'de bu hareketler gösterilmiştir.
Şekil 47 - Uçuş ekseni etrafındaki hareketler
3.4.2. Birincil Uçuş Kumanda Yüzeyleri
Uçağın birincil uçuş kumanda yüzeyleri; kanatçık, istikamet dümeni ve irtifa dümeni, spoilerdir. Bu kumanda yüzeyleri sayesinde uçağın temel manevraları yapılır. Bu elemanları sırasıyla inceleyelim.
3.4.2.1. Kanatçıklar (Aileronlar)
Birincil uçuş kumanda yüzeyleridir. Uçağın enlemesine(roll) kumandasını sağlarlar. Uçağın uzunlamasına ekseni etrafında hareketlerini kumanda ederler. Kanadın firar kenarına ve kanadın uç kısmına takılırlar. Büyük jetler iki tane kanatçığa sahiptir. Birincisi kanadın ortasında hemen flabın bittiği yerden başlar. Diğeri ise kanadın firar kenarında ve kanat ucundadır. Flaplar toplandığında dış kanatçıklar kilitli kalırlar ve kanadın temel şeklini muhafaza ederler. Böylece rölatif olarak yüksek hızlı yatay uçuş hızlarında kumanda amacıyla sadece iç kanatçıklar kullanılır. Dış kanatçıklar iniş veya düşük hızlı diğer uçuş operasyonlarında kullanılır. Şekil 48'de iç ve dış kanatçıklar gösterilmiştir.
Hafif uçakların kanatçıkları tek sparlıdır ve profiller buna monte edilmişlerdir. Şekil 49 bu yapıyı göstermektedir. Günümüz uçaklarının çoğunda tümü metal yapılı kaplama iç yapıya yapıştırılmış veya perçinlenmiştir.
Şekil 48 - İç ve dış kanatçık yerleşimi
Şekil 49 - Tek sparlı kanatçık yapısı
Kanatçıklar pilot tarafından dengeleyici mekanizmalı mekanik bağlantılar ile kumanda edilir. Dengeleyici mekanizma sayesinde pilotun uçuş sırasında kanatçığa etkiyen hava yüklerini yenmesi daha kolay olur. Yani pilot daha kolay şekilde kanatçığa kumanda verebilir. Kanatçığın dengelenmesi menteşenin yukarısından kanatçığın bir kısmının uzatılması ile sağlanır. Bu yapı öyle şekillendirilir ki hava akımı bu uzantıya çarparak kanatçığın hareket etmesine yardımcı olur. Bu aerodinamik dengelenme olarak bilinir. Diğer bir metot ise uçuş yüklerine koyacak ağırlıkları menteşe hattına yerleştirmek ile olur. Bu statik balanslama(dengeleme) olarak bilinir. Bazı uçaklar bu iki sistemin kombinasyonunu kullanabilir. Şekil 50'de aerodinamik dengeleme kullanan kanatçık, şekil 51'de ağılık dengelemesi kullanan kanatçıklar gösterilmiştir. Hidrolik olarak hareket alan kanatçıklar bu tip bir dengelemeye ihtiyaç duymazlar. Hidrolik destek olmadan pilotun kumanda yüzeylerini hareket ettirmesi isteniyorsa, dengelemenin bazı metotları veya kumanda fletnerleri kullanılır.
Şekil 50 - Aerodinamik dengelemeli kanatçık
Şekil 51 - Ağırlık dengelemeli kanatçık
Bazı uçaklarda kanatçıklar simetrik olarak hareket eder. Aşağı indikleri miktarı kadar yukarı çıkabilmektedirler. Diğer uçakların kanatçıkları ise asimetrik olarak hareket etmektedirler. Kanatçığın yukarı hareket miktarı, aşağı olan hareket miktarından daha fazladır. Bu asimetriklik bazı uçak tasarımlarında dönüş sırasında istikamet dümenine gelen basıncın azaltılması amacıyla kullanılır. Bu azaltma "ters kanatçık sapması" olarak bilinir. Bu harekette aşağı inen kanatçık aerodinamik sürüklemeyi arttırmakta böylece uçak arzulan yöne doğru sapma göstermektedir. Bu düzenlemeye sahip uçaklara diferansiyel kanatçığa sahip uçakta denilmektedir. Asimetrik kanatçıklar şekil 52'de gösterilmiştir.
Şekil 52 - Asimetrik kanatçık
3.4.2.2. İstikamet Dümeni
İstikamet dümeni uçağı dikey eksen etrafında döndürmeye yarayan bir uçuş kumanda yüzeyidir. İstikamet dümeni de diğer uçuş kumanda yüzeyleri gibi spar, profil ve kaplamadan oluşur. İstikamet dümeninde operasyonu kolaylaştırmak ve titremeyi azaltmak amacıyla statik veya aerodinamik dengeleme kullanılabilir. Bazı hafif uçakların istikamet dümenlerinin dengeleme metotlarını kullanmadıkları da bilinmelidir. Hafif uçakların istikamet dümeni şekil 53'te gösterilmiştir.
Şekil 53 - İstikamet dümeni
Uçaklardaki istikamet dümenleri yapısal ve operasyonel tasarımda çeşitlilik göstermektedir. Bazıları bir tek yapısal ünitedir ve bir veya daha fazla sistemle kumanda edilir. Diğerleri iki operasyonel kısımdan oluşmuştur ve değişik sistemler ile kumanda edilirler. Tek üniteli istikamet dümeni şekil 54'te gösterilmiştir. Bu istikamet dümeni uçağın üç hidrolik sistemi ile de kumanda edilebilir.
Şekil 55'te üst ve alt kısımdan oluşan bir istikamet dümeni gösterilmektedir. Bu kısımların her biri ayrı bir hidrolik sistem tarafından kumanda edilmektedir.
Şekil 54 - Tek üniteli istikamet dümeni
Şekil 55 - İki parçalı istikamet dümeni
Şekil 56'daki istikamet dümeni iki kısma sahiptir. Her bir kısım da ön ve arka kısma sahiptir. Ön istikamet dümeni kısmı dikey stabilizenin arka sparına bağlı menteşeye bağlanmıştır. Arka istikamet dümeni kısmı ise ön istikamet dümeninin arka kısmına bağlanmıştır. Arka istikamet dümeni ön istikamet dümenine menteşelenmiştir ve itme çubukları ile dikey stabilizeye bağlanmıştır. Bu arka kısmın hareketinin ön kısım hareketine oranlı olmasını sağlar. Böylece istikamet dümeninin aerodinamik verimi artar. Böyle bir düzenlemede trim ve kumanda fletnerlerine ihtiyaç yoktur çünkü bunların görevi istikamet dümeninin arka kısmı tarafından yerine getirilmektedir.
Şekil 56 - Dört parçalı istikamet dümeni
3.4.2.3. İrtifa Dümeni
Uçağın enlemesine ekseni boyunca yunuslama hareketini sağlayan kumanda yüzeyleridir. Yatay stabilizenin arka sparındaki menteşelere tutturulmuşlardır. Diğer kumanda yüzeyleri ile aynı yapıdadırlar. Statik veya aerodinamik dengelemeli yada dengesiz olabilirler. Şekil 57 ve 58 irtifa dümenini göstermektedir.
Şekil 57 - İrtifa Dümeni
Şekil 58 - İrtifa dümeni yapısı
3.4.2.4. Spoilerler
Spoilerler "taşıma düşürücü" olarak ta adlandırılırlar. Kanadın taşımasını azaltmak amacıyla kullanılan kumanda yüzeyleridir. Kanatçıklarla aynı anda açılıp kapanarak yatış kontrolünde kanatçıklara yardımcı olurlar hatta bazı uçaklarda kanatçık görevini tümüyle de üstlenirler.
Spoilerler kanadın üst yüzeyinde genellikle firar kenarına yakın yerlerde bulunurlar. Firar kenarı flaplarının hemen önünde kanat üst yüzey kaplamasında bulunan dikdörtgen şeklinde, yukarı doğru açılan plakalardır. Şekil 59 spoilerleri göstermektedir. Spoilerler açıldığında kumada yüzeyi yükselir taşımayı azaltır ve sürüklemeyi arttırır. Şekil 60'ta gösterilen tipteki spoilerler planörlerde kullanılır ve bunlar normal uçuş süresince kanat yapısının içinde gizlenmektedirler. Açıldıklarında kanattan dikey olarak çıkarlar ve taşımayı azaltırlar. Genellikle planörlerin inişlerinde kullanılırlar.
Spoilerlerin üç ana görevleri vardır. Bunlar:
· Aynı anda belirli açılarda açılarak kanat üstündeki hava akımını karıştırır hem kaldırma gücünü azaltırlar, hem de hava akışını engelleyerek geri sürüklemeyi artırarak uçağın hızını motor gücüyle oynamadan azaltırlar. Bu şekilde uçak yatay uçuş pozisyonda yüksekliğini kontrollü olarak azaltabilir. Planörlerde ise alttan ve üstten açılarak bu görevi yaparlar.
· Tekerler yere değdiğinde hepsi birden dike yakın bir açıyla açılarak Hava Freni görevini görerek uçağı pistte yavaşlatırlar ve tekerlek frenlerine yardımcı olurlar. Modern yolcu uçaklarında tekerlekler piste değer değmez spoilerler otomatik olarak açılırlar.
· Kanatçıklarla aynı anda açılıp kapanarak (sağ ve sol kanatta farklı açılarla) yatış kontrolünde kanatçıklara yardımcı olurlar. Hatta bazı uçaklarda kanatçık görevini tümüyle de üstlenirler. Büyük uçaklarda Spoilerler hava ve yer spoilerleri olarak iki gruba ayrılmıştır. Kanat ucuna yakın olan Spoilerler yaklaşma ve iniş sırasındaki "Düşük Hızlar"da görev yaparlar. Gövdeye yakın olanlar da "Yüksek Seyir Hızlarında" görev yaparlar.
Şekil 60- Planör kanadında spoiler yerleşimi
3.4.2.4.1. Uçuş Spoilerleri
Uçuş spoilerleri kanadın oluşturduğu taşımayı azaltmak ve kontrollü bir alçalma sağlamak amacıyla kullanılır. Bazı uçaklarda spoilerler birincil uçuş kumanda yüzeyi olarak yatış amacıyla kullanılır.
3.4.2.4.2. Yer Spoilerleri
Yer spoilerleri sadece yerde kullanılırlar. Uçuş spoilerleri ile birlikte iniş sırasında kanat taşımasını azaltmak ve sürükleme arttırmak amacıyla kullanılırlar. Spoilerler pilot tarafından elle veya otomatik uçuş kumanda sistemi ile yada iniş sırasında aktif hale gelen otomatik sistem ile kumanda edilebilir.
3.4.2.5. Kumanda Yüzeyi Kombinasyonları
Bazı uçaklar kumanda yüzeyi kombinasyonlarını kullanırlar. Bu kombinasyonlar en az iki kumanda veya stabilize yüzeyinin işlevini bir elemanın yapması ile elde edilir. Kombinasyonlar sayesinde uçağın yapısı basitleştirilir ve istenen kumanda cevabı elde edilir. Bu kombinasyonlara örnek olarak stabilatörler, ruddervatörler ve flaperonlar verilebilir.
Stabilatör; yatay stabilize ve irtifa dümeninin birleşimidir. Bu tip yüzey öncelikle hafif uçak tasarımında ve yüksek performanslı askeri uçaklarda kullanılır. Stabilatör yüzeyleri aynı yönde hareket ederler.
Ruddervatör; istikamet dümeni ve irtifa dümeninin birleşimidir. İrtifa dümeni olarak kullanılacağı zaman yüzeylerin ikisi de aynı yöne hareket eder. İstikamet dümeni olarak kullanılacağı zaman yüzeyler farklı yönlerde ters olarak hareket eder.
Flaperon; flap ve kanatçığın birleşimidir. Kısa pistlerde kullanılmak istenen uçaklarda bulunur. İndirildiğinde tüm kanat boyunca açılan flap görevi yapar. Aşağı ve yukarı hareket ettirilerek istenen yatış sağlanabilir.
3.4.3. İkincil Uçuş Kumanda Yüzeyleri
Uçakların oldukça geniş hız tiplerinde ve değişik ağırlık dağılımlarında uçmaları istendiğinden bunun sağlanması amacıyla ikincil uçuş kumandaları geliştirilmiştir. Bu yüzeylerin bir çeşidi uçuş kumanda yüzeylerine uygulanacak basıncı yok eden veya azaltmaya yarayan fletnerlerdir. Diğer yüzeyler ise yüksek taşıma araçları olarak bilinen flap, slat ve slottur. Bunlar düşük hızlarda taşımayı sağlarlar ve özellikle iniş, kalkış ve yatay uçuşlarda kullanılırlar. Üçüncü grup olarak ta taşımayı azaltan ve sürüklemeyi arttıran aerodinamik frenler vardır. Şekil 61'de yerleşimleri gösterilmiştir.
3.4.3.1. Fletnerler
Birincil uçuş kumandalarının firar kenarlarına takılan ufak ikincil uçuş kumandalarıdır. Bunlar pilotun uçuş kumanda yüzeylerinin davranışını kumanda etmek için uygulayacağı kuvvetlerin oluşturduğu iş yükünü azaltmak amacıyla kullanılır. Ayrıca kumanda yüzeylerinin normal veya trimlenmiş merkez konumuna geri dönmesi içinde kullanılırlar. Sabit veya hareketli olabilirler. Şekil 62'de hafif bir uçağın kumanda yüzeylerindeki fletnerler gösterilmiştir. Şekil 63'te farklı tipte kumanda fletneri konfigürasyonunu göstermektedir.
Şekil 64'teki ayar fletneri (Trim tab) saç metal levhadır ve kumanda yüzeyinin firar kenarına takılmıştır. Bu sabit fletner yerde iken eğilerek ayarlanır ve kabin uçuş kumanda kuvvetlerini yok etmek için kullanılır.
Sabit fletner; normalde sıfır kumanda kuvveti oluşturacak şekildedir. Fletner ayarı deneme-yanılma işlemlerine göre yapılır. Pilotun raporuna uygun olarak ayarlama yapılır. Sabit fletnerler hafif uçaklarda istikamet dümeni ve kanatçığı ayarlamak için kullanılır.
Hareketli trim fletnerler birçok uçakta bulunur. En azından elavatör trim fletneri hareketlidir. Bu fletnerler kablo, elektrik, motor veya hidrolik ile kumanda edilebilir. Pilot uçağın hareketini trim fletner kullanarak değiştirmek istediğinde arzulanan kumanda istikametinin ters yönünde trim fletner hareketini gerçekleştirir. Trim fletnere çarpan hava kumanda yüzeyinin ters yönde hareketini sağlar. Hareketli trim fletner kokpitten kumanda tekeri veya kolu ile kumanda edilir. Trim fletnerin pozisyonunu göstermek amacıyla gösterge kullanılır.
Servo fletnerler; uçuş kumandalarının çalışmalarına yardımcı olmak için kullanılır. Uçuş kumandası hareket edince servo fletner uygun yönde hareket ederek pilota gelen yükün azalmasını sağlar.
Anti-servo fletnerler; kumanda yüzeyinin normal pozisyonuna döndürülmesi amacıyla kullanılır. Ayrıca aerodinamik kuvvetler sebebiyle kumanda yüzeyinin tamamen açık pozisyona gelmesini ve zarar görmesinin engellerler.
Kumanda fletner; elle çalışan yedek uçuş kumanda sistemi olarak kullanılır. Hidrolik ile çalışır.
3.4.3.2. Flaplar
Kanadın firar kenarına ve gövdeye yakın kısmına takılan kumanda yüzeyleridir. Flapların amacı kanadın eğriliğini arttırarak kanat alanını arttırmak ve bu sebeple taşımayı arttırarak iniş ve kalkış sırasında düşük hızlarla uçuşu sağlamaktır. Flaplar kanadın taşımasını arttırırlar ve bazı durumlarda tamamen açıldıklarında sürüklemeyi de arttırırlar. Flaplar birincil uçuş kumandaları değildir. Uçağı yönlendirmek için kullanılmazlar.
Pilot flapları derece olarak açabilir. Birçok uçakta flaplar beş veya on derecelik açılarla kullanılır. Tamamı kapalı 0 dereceden tamamı açık 40 dereceye gibi. Düşük açılar sürüklemeden daha fazla taşıma sağlarlar. Birçok uçakta flapları 5-15 derece açmak uçağın daha çabuk havalanmasını sağlamaktadır. Flaplar 20 dereceden daha fazla açıldığında taşımadan daha fazla sürükleme oluştururlar. Bu açılarda flap ise yaklaşma veya inişlerde kullanılır. Birçok çeşit flap vardır fakat hepsinin ortak amacı düşük hızlarda yüksek taşıma sağlamaktır. Flap çeşitlerinden bazıları şekil 65'te gösterilmiştir.
Flap tipleri:
Düz Flaplar basit bir menteşe ile tutturulmuşlardır. Kanadın firar kenarı aşağı doğru hareket eder. Düz flaplar basit ve ucuz oldukları için küçük uçaklarda kullanılır.
Split Flaplar kanadın firar kenarında aşağı doğru uzarlar ,fakat kanadın üst yüzeyi hareket etmez.
Slottted Flaplar düz flapların çalışmasına benzer. Fakat kanat ve flaplar arasında boşluk bırakırlar. Bu şekilde kanadın altından gelen havanın flabın üstünden geçmesi sağlanır. Bu akış düşük hızlarda taşımayı arttırır.
Fowler Flaplar en karmaşık ve en verimli flaplardır. Aşağı ve geriye doğru uzarlar ve hem kanat alanını hem de kanadın eğriliğini attırırlar. Fowler flabın çalışması şekil 66'da gösterilmiştir. Yaygın olarak kullanılan flaplardandır.
3.4.3.3. Hücum Kenarı Flapları Ve Slatları
Kanadın hücum kenarında bulunurlar. Perdövitesi (Stall) geciktirerek taşımayı kaybetmeden daha fazla hücum açısı sağlama ve daha fazla taşıma sağlamak amacıyla kullanılırlar. Kanadın hücum kenarındaki boşluktan kanat üzerindeki akışı hızlandırıcı hava geçirmek ve taşımayı arttırmak slatlarla mümkündür. Sabit olanına slot hareketli olanı ise slat denir. Şekil 67'de slat ve hücum kenarı flabı gösterilmiştir.
.4.3.4. Sürat( Dalış, Pike) Frenleri
Dalış (pike) freni olarak isimlendirilebilirler. Geniş sürükleme panelleridir. Uçağın hızını kumanda etmek için kullanılabilir. Gövdede veya kanatta bulunabilir. Şekil 68'te sürat frenleri gösterilmiştir.
