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.

Perçin Nedir?

Perçin iki ya da daha fazla malzemeyi birbirine birleştirmek için kullanılan kalıcı bir mekanik bağlantı elemanıdır. Perçin, fiziki olarak baş ve gövde olmak üzere iki kısımdan oluşur. Baş kısmı sabit olup gövde kısmı şekil değiştirmektedir. Kısa bir tanım yaptıktan sonra şimdi perçinlemenin havacılıkta neden tercih edildiğine bakalım.

Uçaklarda Neden Kaynak Yerine Perçinlenme Tercih Edilmektedir?

Kaynak 1800 yılından bu yana parçaları birbirine bağlamanın etkili bir yolu olsa da, perçinlenme sistemi, bakım ve denetim kolaylığı, tekrarlanabilirlik gibi havacılık sektöründe çeşitli avantajları vardır. Perçin teknolojisi basit gözükse de uçak yapımında oldukça önemlidir.

Uçakların kaynaklı bağlantılar yerine perçinli bağlantılar ile üretilmesinin bir nedeni, Uçak yapımında alüminyum kullanılmasıdır. Alüminyum parçaları ısıya dayanıklı değildir. Bu yüzden kaynaklı bağlantılar yerine perçin tercih edilmektedir. Alüminyum ısıya maruz kaldığı zaman zayıflar, bu nedenle çoğu havacılık firmaları perçin kullanarak bağlantı yapmaktadır.

Uçak üretiminde perçinli bağlantı kullanmanın diğer avantajı ise, kaynaklı bağlantılardan daha güçlü ve dayanıklı olmasıdır. İki parça birbirine kaynak yapıldığı zaman yalnızca dışı birbirine bağlanır. Perçin kullanıldığında ise iki parça birbirine içeriden bağlanır. Perçinlenme bu sayede daha güçlü ve dayanıklı bağlantı sağlar. Uçaklar yüksek irtifalarda uçarken, eklemlerinde ciddi baskılar oluşur, bu baskıda kaynak yırtılabilirken, perçin kullanımı bu olayı engeller ve uçak yolculuklarının güvenli geçmesine olanak sağlar.

Perçinli bağlantıların incelenmesi, kaynak bağlantılarının incelenmesine göre daha kolaydır. Birbirine bağlanan iki parçanın güçlü ve dayanıklı olduğundan emin olmak için, perçin bağlantısının görsel muayenesi yeterlidir. Kaynak bağlantısında ise görsel muayene yeterli değildir, ancak cihaz kullanılarak test edilebilir.

Uçak Montajında Neden Vida Kullanılmıyor?

Herkesin aklına, neden uçaklarda vida kullanılmıyor sorusu gelmiştir. Vida yerine perçin kullanılmasının en önemli nedeni, perçinin titreşime karşı çok dayanıklı olmasıdır. Perçin iki malzeme arasına takıldığında, deliği doldurmak için genişler. Vida ise takıldığında başından döndürülür ve metallerin kenarlarını kavrayarak deliği doldurur. Perçinler, vidaya göre hem daha hafif hem de sarsıntıya karşı daha dayanıklıdırlar. Bu yüzden uçaklarda vida tercih edilmemektedir.

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

Havada pervaneyle çalışan ilk uçaklar, oldukça yavaştı. Jet motorunun icadı bu durumu değiştirdi. Jet motorunun icadı, havacılık tarihinde en önemli buluşlardan bir tanesidir ve tarihe yön veren bir teknolojidir. Öyle ki günümüzde sesten daha hızlı, atmosferi delebilen hatta havada asılı kalabilen uçaklar vardır. Bütün bu gelişmelerin öncüsü jet motorunun icadı olmuştur.

Her yıl yaklaşık 2 milyar yolcu jet uçaklarıyla seyahat ediyor. En büyük jet uçakları, insanları ve büyük kargoları dünyanın bir köşesinden diğer köşesine taşımak için üretilmiştir. En hızlı jet uçaklarının tasarlanma amaçları farklıdır; savaş, izleme, taşıma ya da araştırma.

İlk Jet Uçağı

Coanda-1910, Romanyalı mühendis Henri Coanda tarafından 1910 yılında tasarlanmış ve üretilmişti. Birçok bakımdan günümüz uçaklarına benzeyen Coanda-1910’da, pilotlar diğer uçaklarda olduğu gibi motor arkasında bulunan açık kokpit içinde, dış faktörlere maruz otururlardı. Ancak ihtişamlı tasarımı, ilk jet motorlarından olan yenilikçi motoru ve pervanelerin yokluğu, uçağı benzer uçaklardan ayırıyor ve zamanın ötesine taşıyordu. Coanda-1910’un içerisindeki fan, içten yanmalı bir motorla çalıştırılıyordu. Öndeki hava içeri çekilip arkadan dışarı atılarak itki kuvveti oluşturuluyordu. İlk kalkış denemesinde pistte alev alan Coanda-1910 test uçuşunu başarıyla tamamlayamadı.

Daha gelişmiş ve ileri teknoloji jet motorları ancak 1930 yılında İngiltere’de Frank Whittle ve Almanya’da Hans Von Ohain ‘in gayretleriyle ortaya çıkabilmişti. Alman şirketi Heinkel tarafından üretilen He 178, 1939 yılında göklere yükselerek, bir jet motoruyla düzgün ve hatasız biçimde uçan ilk jet motorlu uçak olmuştu. He 178 metal bir gövdeye ve ahşap bir kanatlara sahiptir.

Jet Uçaklarında Kanatlar Nasıl Çalışır?

Kanadın alt yüzeyi boyunca akan hava, üst yüzeydeki havaya göre daha hızlı hareket eder. Yavaş ilerleyen hava daha yüksek basınç uygulayarak, uçağın havada kalmasını sağlayan kaldırma kuvvetini ortaya çıkarır. Kaldırma kuvvetini belirleyen bir başka faktörde, kanadın açısıdır. Kanat flapları, kalkış ve inişte, kaldırma kuvvetine katkıda bulunan yapılardır.

Yolcu Uçaklarında Kullanılan Jet Motoru

Günümüz ticari ve yolcu uçaklarında “turbofan” adı verilen bir jet motoru çeşidi kullanılır. Bunlar, düşük hızlı havayı, motordan çıkan yüksek hızlı hava çevresine yönlendirir. Böylece yüksek hızlı hava, motor çevresindeki düşük hızlı havayla karşılaşmamış olur ve türbülans etkisi azalır. Bu özellik, motoru hem sessiz hem de verimli kılar.