A E R O D İN A M İK

Gazların hareketlerini ve gazlar içerisinde hareket eden cisimlere etkilerini, hareket eden cisimlerin şekillerini inceleyen bilim dalı. Aerodinamik, mekaniğin bir koludur. Herhangi bir cisim hava içerisinde hareket ettirildiğinde hareketine tesir eden değişik kuvvetler ortaya çıkar. İşte bu kuvvetlere “Aerodinamik kuvvet” ve plânladığımız şekilde hareketini hava içerisinde devam ettirebilen cismin şekline de “Aerodinamik şekil” adı verilir. Hava içinde hareket eden cisimlere, havanın gösterdiği direnç kânunlarına varmak için iki yol vardır: Birinci yol; model cisimler hava içerisinde hareket ettirilir, ikinci yol; durmakta olan model cisimler üzerine hava yollanır. Birçok kolaylıkları olması bakımından laboratuvarlar- da ve teknikte daha çok ikinci yol tercih edilir.
Yeni Rehber Ansiklopedisi 177
A ER O D İN A M İK
Aerodinamik, daha çok deneye bağlı bir ilimdir. Aerodinamik kuralları iki şekilde bulunur. Hesap ve teorilerle iddiâ edilenler, tecrübelerle hesaplanır veya tecrübelerle elde edilen ölçmeler ve sonuçlar üzerine yeni teoriler binâ edilir. Tecrübî aerodinamiğin en önemli deney aracı “rüzgâr tüneli”dir. Denenecek uçak, roket, otomobil, hattâ köprü ve binâ modelleri önce rüzgâr tünelinde denenir. Model, rüzgâr tünelinde, deneme hızına göre şiddeti ayarlanan bir hava akımına tutulur. Modelin akım içerisindeki davranışı gözlenerek gerekli düzeltmeler yapılır ve modele aerodinamik bir biçim verilmeye çalışılır. Günümüzde, ses hızının üzerindeki akım hızlarında dahi çalışabilen rüzgâr tünelleri inşâ edilmiştir. Aerodinamik denilince akla hemen havacılık ye uzay çalışmaları gelmektedir. Halbuki günümüzde aerodinamik, tahmin edemiyeceğiniz kadar geniş bir sâhada kullanılmaktadır. Bunların başlı- caları, otomobil sanâyii ve inşâat mühendisliği alanındadır. Yeni geliştirilen bir otomobil modelinin, ekonomiklik şartını sağlayabilmesi az yakıt sarfiyatıyla mümkündür. Bunun için model, rüzgâr tünelinde denenerek hava akımına en az direnç gösterecek aerodinamik bir şekil bulunmaya çalışılır. Büyük asma köprüler ve yüksek gökdelenler inşâ edilmezden önce, çevrelerindeki hava akımlarının dinamik etkileri model üzerinde incelenir. Ayrıca hava kirliliği meselesinde hava akımlarının rolü anlaşılmış olduğundan, şehir plânları gelecekteki hava kirlenmesine karşı aerodinamik kurallarına göre yapılmaktadır. Aerodinamik bilimi, kullanılış sâhalarına ve akım hızlarına göre bölümlere ayrılabilir: İç ve dış aerodinamik: Hacim îtibâriyle cismin dış hacminin akıma mâruz kaldığı durumları inceleyen kola “dış aerodinamik” denir. Uçaklar, füzeler, mermiler, otomobil ve binâlar bu kolun inceleme sâhasındadır. Yine hacim olarak hava akımının cismin içinden geçtiği ve iç hacmin söz konusu olduğu durumları inceleyen kola ise, “iç aerodinamik” denir. Kompresörler, havalandırma sistemleri, uçak motorları, bacalar, yanma odaları ve silâh namluları gibi pek çok sâhada uygulanmaktadır. Namlu ve mermiler ile iç ve dış aerodinamik olarak adlandınlabilen ve aynca balistik olarak adlandırılan bilim dalında atalarımız öncülük yapmış ve bu bilimin temellerini atmışlardır. Çok uzaklara atılan ağır gülleler ve bunları atan toplar hâlâ müzelerimizde hayranlık uyandırmaya devâm et-, mektedir. Akım hızlarına göre aerodinamik: Havaya göre hareket hâlinde olan cismin etrafındaki bu İzafî hava akımının, ses hızının altında ve üstünde olmasına göre, aerodinamik değişik kısımlara ay
rılmıştır. Ses hızının altındaki akımlara “Subsonik akımlar”, ses hızı civânndaki akımlara “Transonik akımlar” denilmekte ve ses üstü akımlar da “Sü- personik” ve “Hipersonik” akımlar olarak iki kısımda İncelenmektedir. Bu arada “şok dalgası”ndan da bahsetmek gerekir. Suya atılan bir taşın meydana getirdiği dalgalar genişleyen halkalar şeklinde yayıldığı gibi, ses dalgaları da hava içinde, merkezi ses kaynağı olan ve yarıçapı ses hızına eşit bir hızla büyüyen küresel yüzeyler boyunca yayılır. Hava içerisinde hareket eden bir uçağın hızı ses hızına yaklaştıkça yayılma hızı sâbit olan ses dalgalan üst üste binmeye başlar ve tek bir dalga yüzeyinde birleşirler.
1- Cismin düz yüzü rüzgara karşı olduğunda hava akımının aldığı şekil.
akımının aldığı şekil.
mı.
akımı.
Hava akımındaki her hatta bulunan havaya hava fileleri denir. Hava fileleri birbirine paralel ise aerodinamik yapıdadır. Bunlar düzgün hava fileleridir. Bu hava filelerinin paralelliği bir cisim sebebiyle bozulursa, bu cisim hava alanında bir çalkantıya sebep olur.
Yeni Rehber Ansiklopedisi 178
“Sıkışma dalgası” yahut “Şok dalgası” denilen bu dalga, uçağın uçuş yoluna yakın bölgelerde ciddî hasarlara yol açacak kadar yüksek enerjiye sâhib olur. Bundan dolayı süpersonik uçuşlar köy, kasaba gibi meskûn bölgeler üzerinden, ancak yüksek ir- tifâlardan geçmek şartı ile yapılabilir. Sesten hızlı uçuş ile meydana gelen şok dalgası, yer yüzeyinde bir patlama sesi olarak duyulur. Uçak, ses hızının çok üstünde uçuyorsa, bu ses bize ulaştığında uçak sesin geldiği yerden çok daha uzak, daha ileride bir yerde olacaktır. Levha üzerindeki akım: Bir yüzey üzerindeki hava akımı, bir alçak basınç bölgesi meydana gelmesine sebeb olur. Akımın hızının artışı ile, alçak basınç bölgesindeki basınç düşüşü doğru orantılıdır. İşte uçağı havada tutan, kanatlar üzerindeki bu alçak basınç bölgesidir. Aerodinamik profil: Hava akımının yüzey üzerinde bir alçak basınç alanı hâsıl edeceği belirtilmişti. Eğer bu alan, cismin üst yüzeyinde daha şiddetli ise, alt yüzeydeki basınç üsttekine gâ- lip gelerek cismin yükselmesini sağlar. Biz aynı hava kütlesini üst yüzde daha uzun bir yoldan, alt yüzde de kısa bir yoldan geçirirsek üst yüzde havanın izâfî hızı daha fazla olacak ve basınç düşümü de daha fazla olacaktır. Bu maksada, levhanın üst yüzünü bombeli yaparak ulaşabiliriz. Aerodinamik profilin sâhib olduğu kaldırma kuvvetini arttıran değişik açıklamalar mevcuttur. Bunlardan birisi profil ile akım arasındaki “hücum açısı” denilen açıdır. Kaldırma kuvveti bu açının kritik bir değerine kadar açı ile birlikte artar. Kanat sathının genişletilmesi de kaldırmayı arttırıcı tesir yapar. Bunun için “flâp ve slat” adı verilen kanat yüzeyleri geliştirilmiştir. Bunlar kanat üzerindeki hareketli parçalardır. Fizik, astronomi ve matematik ilimlerinde büyük araştırma ve keşifler yapmış olan İslâm âlimi Hâzinî (1118-1155) “Akışkanlar mekaniği” ilminin kurucularındandır. Bîrûnî’nin (973-1049) kullandığı altı geniş, üstü dar konik bir kap biçimindeki âlet ile, cisimlerin akışkanlar içindeki hareketini ve akışkanların sürükleme kuvvetlerini inceledi. Böylece mekaniğin bir kolu olan “Aerodinamik” biliminin gelişmesine de öncülük etti