Gövde, başta kuyruk ve kanat yüzeyleri olmak üzere iniş takımlarının ve diğer çeşitli parçaların bir araya getirildiği yapıdır. Gövde bir uçağın ana yapısal parçasıdır, mürettebatı, yolcuları, kargoyu ve diğer gerekli ekipmanları barındıracak şekilde tasarlanmıştır. Uçaklar görevlerine bağlı olarak birçok farklı şekil ve boyutta tasarlanmaktadır. Gövde istenilen kapasite ve aerodinamiğe göre minimum sürükleme yaratacak bir forma sahip olmalıdır. Süpersonik bir savaş uçağı yüksek hızlarda sürüklemeyi azaltmak için çok ince bir aerodinamik gövdeye sahiptir.

Uçakta kokpiti ve yolcu kabinini barındıracak en uygun yer gövdedir. Gövde, uçağı basınca, şiddetli rüzgarlara, soğuk ve sıcak gibi iklimsel etkilere ve gürültüye karşı korur. Ayrıca, yakıt deposu, iniş takımları, teçhizat, uçuş donanımları, elektriksel sistemler, silah sistemleri ve yedek güç sistemleri genellikle gövdeye bağlanır.

Uçak ve helikopter gibi hava araçlarının gövde yapısında iki önemli fonksiyon vardır. Bunlardan biri gövdeye uygulanan kuvvetlere karşı direnç göstermek, diğeri ise gövdenin aerodinamik yapısı ile içindeki yapısal parçaları çevre şartlarından korumaktır. Burada belirtilen karakteristikleri taşıyan fakat aerodinamik bakımdan farklılıklar gösteren çeşitli gövde şekilleri vardır, bunlar; kafes-kiriş gövde, monokok gövde ve yarı monokok gövdedir.

Kafes-Kiriş (Truss) Gövde

Bazı uçaklarda gövdenin kuvvetleri taşıması için bir kafes-kiriş iskeleti yapılır. Bu tip gövde yapılarının iskeletini birbirine çapraz olarak kaynak edilmiş  kafes-kiriş adı verilen bir dizi üçgen şekil olarak aliminyum veya çelik borular oluşturur. Daha çok tek motorlu hafif uçaklarda tercih edilmektedir. Genellikle borular, dairesel kesitli, köşebant, basınca ve burkulmaya dayanıklı profillerden seçilir. Kafes yapısı ilerledikçe bu yapılar önce bez daha sonra  fiberglas veya hafif maddeden saçlarla kaplanarak aerodinamik şekil verilmiştir.

Monokok Gövde

Uçaklarda monokok gövde, kalıp hâlinde imal edilmiş dairesel kiriş-çember (Frame), basınç bölmeleri ve ayrı olarak bağlanan kaplama sacından oluşur. Monokok gövde hiçbir takviye elemanı ile takviye edilmeden, farklı yüklere dayanacak şekilde dizayn edilen kabuk veya kaplamaya da monokok gövde denir.

Monokok gövde uçaklarda iskelet yoktur, asıl yükü metal saç veya kompozit malzemeden yapılmış gövde kaplaması taşır. Monokok yapılarda günümüz uçaklarında bulunan stringer ve longeron gibi boylamasına uzanan yapı elemanları bulunmaz. Ayrıca gövde sacı doğrudan Frame’lere bağlanır. Monokok yapı uçaklar sağlam olabileceği gibi uçağın gövde yüzeyine gelebilecek herhangi bir hasar, yapının bütünlüğünü tehlikeye atabilir. Bu Yüzden monokok gövde yapılarında onarımlar ve modifikasyonlar oldukça zordur. Monokok yapının bu sınırlı tasarımından dolayı günümüz uçaklarında pek tercih edilmemektedir. Çoğu bükülme ve eğilme stresi açık bir çerçeve yerine dış deri tarafından taşındığından, iç destek ihtiyacı ortadan kaldırılmış veya azaltılmış, ağırlıktan tasarruf edilmiş ve alan maksimuma çıkarılmıştır.

Yarı Monokok Gövde

Yarı monokok gövde bulkhead, frame, longeron gibi ana parça ve keel beam(omurga kirişi) gibi yardımcı yapısal parçaların, uçak gövdesine perçinlenmesi ile oluşturulan yapı biçimidir. Bu gövde türü günümüz uçaklarında kullanılan yapı türüdür. Yarı monokok gövdeler, birçok parçanın imal edilmesi ve bunların birbirlerine perçinlenmesiyle ile elde edilir. Günümüzde modern yolcu uçağı üreten Airbus ve Boeing gibi firmalarda yarı monokok inşa yöntemi uygulanmaktadır. Bu yöntem uçakların imalatı ve bakımı açısından oldukça kolaydır. Ayrıca bu inşa yöntemi ile uçak üzerindeki yükler çeşitli elemanlara dağıtıldığı için uçak servis ömrü de uzatılmış olur.

Uçakların kanatları ve gövdesi aerodinamik açıdan pürüzsüz tasarlanır. Hava, uçağın kanatlarının altından ve üstünden engelsiz bir şekilde akıp gider. Buzlanma, uçağın kanatlarındaki pürüzsüzlüğü bozarak, havanın engebeli bir yol izlemesine yol açar. Bu da uçağın performansını oldukça etkiler. Buzlanma yüzünde uçaklar, daha fazla motor gücü ve yakıt kullanımına ihtiyaç duyar. Ayrıca buzlanma uçuş esnasında kazalara da davetiye çıkartabilir. Uçaklarda kritik bir yüzeyde veya motorda buzlanma olursa, uçak performansı için bazı şeyler ters gidiyor demektir. Buzlanma nedeniyle havacılık tarihinde birçok kaza yaşanmıştır. Havacılıkta her kural kanla yazılmıştır sözü buzlanma içinde geçerlidir. Yaşanan kazalar, uçakların teknolojik ve tasarım gelişmesine yol açarak, buzlanma yüzünden kaza riskini en aza indirmiştir.

Yüzeylerde Buz Oluşumu

•      Sıvı(donmamış halde) suyun varlığı.
•       Dış hava sıcaklığının 0°C’nin altında olması.
•       Uçak yüzey sıcaklığının 0°C’nin altında olması.

Uçak yüzeyinde oluşan buzlanma hava akışını oldukça etkiler. Uçağın yükselme gücünü azaltır ve uçağın ağırlık ve sürtünmesini artırır. Ayrıca buzlanma uçağın kanat, kuyruk, motor ve pitot tüpü gibi yapısal parçalarına zarar verir.

Buz Çeşitleri

Uçaklarda 2 çeşit buzlanma vardır. Bunlar parlak ve mat buz olarak adlandırılır. Küçük su damlaları donarlar ve havayı içerisinde hapsederler. Oluşan bu buz-hava karışımı mat buz olarak adlandırılır. Mat buz 0°C’nin altındaki sıcaklıklarda oluşur. Buzun görünümü oldukça mattır, mat buz yüzeyde tutunamaz, bu sebeple kanatların üzerinde fazla yer kaplamaz. Mat buzlanma dışa doğru keskin bir şekilde çıkıntı yapar. Mat buz, buzlanmayı önleyici sistemlerle önlenebilir.

Büyük su damlaları kanat ile temas ettiğinde bir bölümü donarken, donmadan kalan bölüm kanattan akarken donar. İçinde hava kalmayan su damlacığı yüzeye iyi tutunma özelliğine sahiptir. Bu buz çeşidi parlak buz olarak adlandırılır. Şeffaf, yoğun ve sert bir yapıya sahiptir. Soğuk hava koşullarında uçak kanatlarının üst yüzeylerinde oluşan parlak buz tabakası kanatların alt yüzeylerinde de buzlanmaya neden olmaktadır. Parlak buz uçak yüzeyinde geniş bir alana yayılarak yüzeyin şeklini alır. Yüzeye güçlü bir şekilde tutunur ve yüzeyden ancak kırılma ile uzaklaşır. Parlak buz çoğunlukla 0°C ile -10°C arasında oluşur. En tehlikeli buzlanma türüdür.

Buzlanmanın Uçuşa Etkileri

•  Buzlanma uçağın yapısal parçalarını(Statik basınç delikleri, pitot tüpü, ön siperlik motorlar, rotor sistemi, kanat ve kuyruk) oldukça etkiler.
•  Buzlanma iniş takımlarına zarar vererek, sistemin çalışmamasına neden olur.
•  Buzlanma, uçağın aerodinamik verimini oldukça düşürür. İniş ve kalkışta uçaklarda problemlere neden olur.
•  Aşırı buzlanma uçaklarda yakıt kanallarını ve havalandırma kanallarını kapatabilir.
•  Buzlanma, sürükleme artışına neden olur. Bu da uçağın hızında düşüşe yakıt kullanımında artışa neden olur.

Buzlanmaya Etki Eden Faktörler

Sıcaklık

0 ile -40oC sıcaklıkları arasında buzlanma görülmesi muhtemel sıcaklık aralığıdır. -25°C’ye kadar yoğun bir şekilde buzlanma görülürken, 30°C’nin üzerinde ender buzlanma görülür. Yükseklikte ise 30.000 ft’e kadar buzlanma görülebilir.

Su Miktarı

Bulutta bulunan su miktarı buzlanma oranının belirlenmesinde oldukça önemli faktördür. Bulut ne kadar alçak olursa ve sıcaklığı ne kadar yüksek olursa bulutun içindeki su miktarı da o kadar fazla olur. Soğuk su damlacıklarının sayısının artması da buzlanma olasılığını arttırır.

Damlacık Boyutu

Damlacık boyutu buzlanmada önemli bir etkiye sahiptir. Boyut büyüdükçe buzlanma olasılığı da artar .

Birikim

Uçak yüzeyinde biriken su damlacıkları çoğaldıkça buzlanmanın etkinliği artmaktadır. Burada uçak yüzeyinin yapısı ve büyüklüğü su damlacıklarının tutunmasını belirler.

Aerodinamik Isınma

Aerodinamik ısınma arttıkça buzlanma azalır. Aerodinamik ısınma uçağın hızına ve yüksekliğine göre farklılık gösterir. Uçak üzerinde buzlanma meydana gelmesi için sıcaklığın 0˚ C altında olması gerekir.

 Bulutluluk

Bulutun üzerine yükselmek buzlanma olasılığını oldukça azaltır. Bulutların alt tarafında sıcaklık artıkça buzlam riski de oluşur.

Şekilde görüldüğü gibi, kanadın kambur olan üst kısmında akışkanın alması gereken yol, alt kısmından daha fazladır. Bu sebeple üstteki akışkan daha hızlı hareket eder ve akışkanın basıncı alt yüzeye göre düşer. Bu da aerodinamik kuvveti (lift) oluşturur.

Kanat Profili Geometrisi

Hücum Açısı (Angle of Attack):

Hücum açısı (α), aerodinamikte akış çizgileri ile kanat profilinin veter çizgisi arasında kalan açıdır. Hareket doğrultusu ile serbest akım yönü arasındaki açı olarak da tanımlanabilir. Bu açının büyüklüğü kaldırma kuvveti ile doğrudan orantılıdır.

Hücum Kenarı (Leading Edge):

Herhangi bir kanat profilinin ön tarafta, akışkan ile ilk olarak karşılaştığı uç kısım.

Firar Kenar(Trailing Edge):

Firar kenarı arka kenar olarak da bilinir. Herhangi bir kanat profili üzerinden akan havanın kanadı terk ettiği kenara denir. Ayrıca Flap, kanatçık gibi bileşenler firar kenarı üzerinde yer alır.

Veter Doğrultusu (Chord Line):  

Bir kanat profilinin hücum ve firar kenarlarından geçen doğrudur. Hücum ve firar kenarı arasındaki uzaklığa ise veter uzunluğu denir.

Kamburluk Eğrisi (Camber Line):

Kanat profilinin üst ve alt yüzeylerine eşit uzaklıkta olan bir çizgidir. Simetrik bir kanat profilinin eğriliği yoktur.

Kanat Profil Çeşitleri (Airfoil varieties)  

Kaynakça:

* https://web.itu.edu.tr/~yukselen/Uck351/5-%20Kanat%20profillerinin%20aerodinami%F0i_PPT.pdf

*https://en.wikipedia.org/wiki/Airfoil

İstikrar ve kontrol, 3 boyutta hareket edebilen bir uçak için, yalnızca 2 boyutta hareket eden arabalar ve teknelere göre daha karmaşıktır. Uçakta 3 uçuş ekseninden birinde meydan gelen değişiklikler, diğer uçuş eksenlerini de etkiler.

Yanal (Lateral) Eksen

Yanak eksen bir uçaktan kanat ucundan diğer kant ucuna kadar uzana hayali eksendir. Uçaklar bu eksen etrafında eğilir. Bu eksen etrafındaki harekete perde (pitch) denir. Uçağın burnunu havaya kaldırır veya yere indirir. Yanal eksen, uçakta asansörler (elevators) tarafından kontrol edilir.

Boyuna (Longitudinal) Eksen

Uzunlamasına eksen, uçağın burun kısmından kuyruğa kadar uzanan hayali eksendir. Uçak, uçuş sırasında bu eksen etrafında döner. Bu eksen etrafındaki harekete yuvarlanma (roll) denir. Bu eksen uçakta kanatçıklar (ailerons) tarafından kontrol edilir.

Dikey (Vertical) Eksen

Dikey eksen diğer eksenlere göre biraz farklıdır ve uçağın merkezi boyunca dikey olarak çalışır. Bu eksen etrafındaki harekete sapma (yaw) denir. Bu eksen uçağın burun kısmını sağa ve sola doğru hareket ettirir. Uçakta dümen (rudder) tarafından kontrol edilir.

Uçakta Ağırlık Merkezi

Ağırlık merkezi, uçağın ağırlığının ortalama konumudur. Aynı zamanda uçuş eksenlerinin kesiştiği noktadır. Uçuş halindeki bir uçak, aerodinamik kontrol yüzeyleri tarafından manevra yapabilir. Bu kontrol yüzeylerinin ürettiği kuvvet miktarı değiştikçe, uçak kendi ağırlık merkezi etrafında döner. Ağrılık merkezi her uçakta sabit değildir. Çünkü uçağın nasıl yüklendiğine bağlı olarak ileri geri hareket edebilir. Ancak ağırlık merkezinin belli sınırlar içinde kalması, uçuş güvenliği için son derece önemlidir. Çünkü burun ve kuyruk kısmı aşırı ağır olan uçak uçamayacaktır.