Bir köprünün, bir binanın, bir yarış otomoblinin, sesten hızlı bir uçağın yapımı, bir uzay kapsülünün atmosfere dönüşü ancak bu bilim sayesinde sağlam bir çözüme kavuşabilir.

Hava, ilerlemekte olan bir cisme dirençle karşı koyar. Hızla kayan bir kayakçının hızını artırmak için bü­zülüp tortop olmasının nedeni budur. Bu direncinin şiddeti havanın yoğun­luğuna, cismin hızına, biçimine ve i-lerleme yönündeki kesit genişliğine bağlıdır. Hava direncinin en az ola­bilmesi için cismin aerodinamik bir biçimde bulunması gereklidir. Bu bi­çim havadan düşmekte olan bir dam­lanın yumurtamsı biçimidir. Ayrıca hava yoğunluğu ne kadar azsa direnç de o kadar az olur. Uçakların çoğun­lukla 10 000 m yukarda uçmalarının nedeni budur.

Hava tüneli
Aerodinamik olaylarını incelemek için özel hava tünelleri kullanılır. Ha­va direnci ile karşılaşacak cismin (bi­na, köprü, uçak v.b.) küçük bir mo­deli tünelin içine konduktan sonra üs­tüne hızla hava üflenerek denemeler yapılır. Hava akımının gözle görüle­bilmesi için de çeşitli yöntemlere baş­vurulur (cisme ince yün yapıştırma, cisimden renkli duman fışkırtma, striyoskopi v.b.

Katı bir cismin çevresine hava akımı
Hava tünelinde yapılan incelemeler 50 km'den aşağı hızlarda hava mole­küllerinin cismin yüzeyinden kaydı­ğını ve cisim geçtikten, sonra eski yer­lerini aldığını göstermiştir. Fakat hız artınca cismin arkasından hava gir­dapları oluşmağa başlar. Bu kesimde büyük bir basınç düşüklüğü ortaya çıkar ve bu, yüzden cisme karşı ha­vanın direnci çok artar. Eskiden tren­lerin ve otomobillerin hızı az olduğu için biçimleri bir sorun yaratmıyor­du. Ama şimdi her araba 100 km hız yapabildiği, trenlerin hızı arttığı için otomobillerin, lokomotif ve vagonla­rın biçimleri de hava tünellerinde ya­pılan deneylerle düzenlenmektedir.

Uçakların uçuşu
Kuşların uçuşu gibi uçakların uçu­şu da gövde ve kanatların biçimine ve bunların aerodinamik kuvvetlere uygun kullanılmasına bağlıdır. Uçağı kaldıran gövdesi değil kanatlarıdır. Gövdeye sadece havada iyi kayması­nı sağlayacak bir biçim vermek yeter. Aerodinamik araştırmalar özellikle kanatların biçimiyle ilgilenir. Hava tünellerinde yapılan incelemeler bu bakımdan büyük gelişmeler sağla­mıştır.
Yapılan deneylere göre, kanatların ön kenarı hafifçe değirmi, arka ke­narı ince, üst yüzü hafif şişkin, alt yüzü hafif çukur olmalıdır. Kanat ha­vada hareket ettiği zaman önden çar­pan hava ikiye ayrılarak arkaya doğru kayar. Üst yüz şişkin olduğu için hava moleküllerinin geçeceği mesafe alt yüze göre daha uzundur, bu yüz­den üst yüzde hava akımı alt yüze oranla daha hızlıdır. Bunun sonunda üst yüzün üstünde bir basınç düşük­lüğü, alt yüzün altında ise bir basınç yüksekliği doğar.
Eşit olmayan bu hava akımının bir başka sonucu da şudur: aerodinamik kuvvetler aşağıdan yukarı doğru yö­nelir. Bu kuvvetlerin bir kısmı uçağı havaca tutmağa yarar, bir kısmı da onu sanki geri çeker. Uçak kanadı­nın alt ve üst tarafında ya da uçan bir cismin çevresinde meydana gelen yüksek ve alçak basınç bölgeleri hava sarsıntılarına yol açar. Sarsıntı dal­galara ses dalgalarına eşit bir hızla yayılfr. Uçaklann ve *füzelerin hızı, bunlum ses hızına oranıyla ve Mach (mah) sayısı denilen bir birimle be­lirlenir. Deniz düzeyinde ve 15°C'ta Mach 1 saatte 1 224 km'lik bir hız de­mektir.
Bir cisim havada Mach l'den yavaş uçarsa basınç dalgalan ondan önde gider. Cismin hızı Mach l'e ulaştığı zaman basınç dalgaları cismin hızı ile bir olur ve önünde şok dalgası de­nen bir çeşit perde meydana getirir.
Bu hava engeli uzun süre aşılmaz sanılmıştı. İkinci Dünya Savaşı'nın sonuna kadar Mach 1'i'aşmak için gi­rişilen bütün denemeler felâketle so­nuçlandı. Mach 0,8'den itibaren bozukluk başlıyordu: uçağın tepetakla olması, gövde ve kanatlarda şiddetli sarsıntı, hız kaybı gibi... Hava tü­nelleri bu sakmcalan ortadan kaldır­ma ve Mach l'i aşma olanağı sağladı. Bugün sesten hızlı uçak ve füzeler henüz iyi bilinmeyen Mach 0,8 ile Mach 1,2 arasındaki bu bölgeyi çok çabuk aşabilmektedir.

Sesüstü ve sesötesi uçuş
Mach 1,2 ile Mach 4 arasındaki u-çuşlara sesüstü uçuş denir. Ancak u-çaklar Mach 1,2'den sonra oldukça farklı aerodinamik kanunlara uymak zorunda olduğundan ona göre tedbir­ler alınır (ince ve arkaya doğru ok, ya da delta biçiminde kanat v.b).
Hız ne olursa olsun hareket eden cismin çevresinde kinetik bir ısınma meydana gelir. Uçağın bazı kısımla­rında sıcaklık Mach 2'de 100°C'a, Mach 2 ile Mach 4 arasında 300°C'a yükselir. Bu yüzden ısınmağa elve­rişli olan bütün sivri çıkıntılar elden geldiğince yok edilir. Sesötesi uçuş­larda (Mach 4'ten yukarı) ısınma ola­yı daha da önem kazanır. Bu nedenle sesötesi hızda uçan aygıtlar (saatte 7 275 km hız yapan amerikan X-15 fü-zeuçağı, saniyede 11 km hızla atmos­fere giren uzay kapsülleri) silikonlu koruyucu tabakalarla kaplanır. Ko­ruyucu gömlek aşın ısıyı emer, erir, buharlaşır, böylece bir süre için ay­gıtı eriyip yok olmaktan kurtarır.

» Nüve Forum » kütüphane » Bilim ve Teknoloji » Fizik » Dinamik »

kaynak12
1.cilt / s.21-22