Uçuşun Temel Esasları Temel Aerodinamik

Atmosfer ve Hava

Herhangi bir gök cismininetrafını saran ve gaz ile buhardan oluşan tabakaya atmosfer denir.

Dünya Atmosferi: Dünyanın kütle çekiminde gezegenin çevresini sarmalayan gaz tabakasıdır. İçeriği;

• %78’i azot,
• %21’i oksijen,
• %1su buharı,
• %0.93argon,

kalan kısmı diğer bazı gazların karışımından oluşmuştur. Bu gaz karışımına genel olarak hava adı verilir. Hava, sıkıştırılabilir, akabilir veya şekli değişebilir. Uçmakta olan bir cismin üzerine etkiyen aerodinamik kuvvet ve momentler, büyük oranda cismin içinde uçtuğu havanın özelliği ile alakalıdır. ICAO Standart Atmosfer Değerleri (International Standart Atmosfer, ISA)

• Sıcaklık: 15º C
• Basınç: 101325 N/mm²;, (1013.25 hPa veya milibar), 760 mmHg
• Yoğunluk: 1.225 kg/mm³;

Atmosferin Tabakaları

• Ekzosfer
• Termosfer
• Mezosfer
• Stratosfer
• Troposfer

Ticari ve özel uçuşların çoğunluğu troposferde ve stratosferin alt bölgesinde gerçekleşir. Yüksek hızlı askeri hava araçları, stratosfer, uzay araçları ise daha üst katmanlarda kullanılır.

Havanın Fiziksel Özellikleri

• Sıcaklık; Celcius (ºC) veya Kelvin (K) cinsinden ölçülür. 15 ºC, ISA
• Yoğunluk (ρ): Birim hacimdeki havanın kütlesi, 1.225 kg/mm³;, ISA
• Statik Basınç; Havanın ağırlığından dolayı oluşan kuvvetin birim yüzeyde oluşturduğu etkiye statik basınç denir. Bu basınç bütün yönlere eşit etki eder. 101325 N/mm²;, (1013.25 hPa veya milibar), ISA
• Yoğunluk; statik basınç ve sıcaklık ile değişir. Basınçla doğru, sıcaklıkla ters orantılıdır. İrtifa ile statik basınç azalacağından, yoğunlukta azalır.

P = ρ R T

R: ideal gaz sabiti, gazdan gaza değişir.

Atmosfer basıncı ve havanın yoğunluğu deniz seviyesinden yükseldikçe azalır.

Ses Hızı

Sesin hava içinde birim zamanda yayılma hızına ses hızı denir. Ses kaynağından küresel basınç dalgası şeklinde yayılır. Ses hızı, a mutlak sıcaklığın karekökü ile doğru orantılıdır.

Hız-Basınç İlişkisi

Kütle Akışı = ρ.A.V
Süreklilik prensibine göre, kütle akışı bütün kesit boyunca sabitir. Yani;

ρ1.A1.V1= ρ2.A2.V2= ρ3.A3.V3= Sabit

Newton’un Hareket Yasaları

1. Bir cisim üzerine dengelenmemiş bir dış kuvvet etki etmedikçe, cisim hareket durumunu (durağanlık veya sabit hızlı hareket) korur.
2. F=ma: Bir cisim üzerindeki net kuvvet, cismin kütlesi ile ivmesinin çarpımına eşittir.
3. Etki = Tepki: Her etkiye karşılık eşit ve zıt bir tepki vardır.

Bernoulli Denklemi

• Süreklilik prensibi akış hızı ile alan arasındaki ilişkiyi açıklar. Fakat borunun değişik bölgelerindeki havanın statik basınç değişimini açıklamaz.
• Bernoulli, enerjinin korunumu ilkesini kullanarak gazlarda basınç karakteristiklerini açıklayan bir görüş geliştirmiştir.
• Potansiyel Enerji (mgh) + KinetikEnerji (1/2 mv2) = Sabit, Bernoulli Prensibi

Aynı yükseklik için, bir bölgedeki hız artışı toplam enerjiyi dengede korumak için basınçta azalmaya sebep olacaktır. Bu yüzden sağdaki venturi tüpündeki dar alanda yüksek hız nedeniyle oluşan düşük basınçla boru içindeki sıvının sola doğru itilmesine sebep olmuştur. Yani kısaca;

• Basınç düşük ise hız yüksek
• Hız düşükse basınç yüksek