İçeriğe atla

Kritik Mach sayısı

Bir kanat modelinde kritik Mach sayısındaki etkilerini gösteren bir transonik akış.

Aerodinamikte, bir hava taşıtının kritik Mach sayısı kanattaki küçük bir bölge üzerindeki akışın ses hızına ulaştığı en küçük mach sayısıdır.[1]

Uçuş halindeki tüm hava taşıtları için, taşıt etrafında dolaşan hava hızının artıp azalmasından dolayı taşıt civarındaki hava akışı taşıt hava hızıyla aynı değildir. Kritik Mach sayısında, uçağın kendisi 1.0 Mach sayısından daha düşük bir hava hızına sahip olsa bile, uçak gövdesi yakınındaki bazı bölgelerdeki yerel hava akışı ses hızına ulaşır. Bu durum zayıf bir şok dalgası yaratır. Kritik Mach sayısından daha yüksek hızlarda:

Kritik Mach sayısında uçmaya tasarlanmamış taşıtlarda, kanat ve kuyruk kanadı üzerindeki akıştaki şok dalgaları kanatta irtifa kaybı için yeterlidir. Kritik Mach sayısındaki sorunlarla ilişkilendirilmiş bu olgu sıkıştırılabilirlik olarak tanındı. Sıkıştırılabilirlik, 1930'lu ve 40'lı yıllarda yüksek hızlı askeri ve deneysel uçaklarda birçok kazalara neden oldu.

O zamanlar bilinmemesine rağmen, sıkıştırılabilirlik ses duvarı olarak bilinen olgunun nedeniydi. Supermarine Spitfire, BF 109, P-51 Mustang, Gloster Meteor, Me 262, P-80 gibi sübsonik uçaklar oldukça kalın kanatlara sahiptir ve 1.0 Mach sayısına ulaşamaz. 1947 yılında Chuck Yeager, Bell X-1 ile 1.0 Mach ve üzerinde uçtu. Böylece ses duvarı sonunda aşıldı.

Hawker Hunter ve F-86 Sabre gibi ilk transonik askeri uçaklar kritik Mach sayısından daha hızlı uçmak için dizayn edilmişlerdi. Bu uçakların düz uçuşlarda 1.0 Mach sayısına ulaşmak için yeterli motor güçleri yoktu fakat 1.0 Mach sayısı ve üzerinde dalış yapabiliyorlardı. Boeing ve Airbus gibi günümüzde kullanılan yolcu uçaklarının Mach sayısı 1.0 değerinden düşüktür ancak kritik Mach sayılarından daha yüksek hızlarda düzenli olarak çalıştırılmaktadır.

Concorde, English Electric Lightning, Lockheed F-104, Dassault Mirage III ve MiG 21 gibi süpersonik uçaklar düz uçuşlarda 1.0 Mach değerinden yüksek hızlarda uçmak için tasarlanmıştır. Bu uçakların çok ince kanatları vardır. Kritik Mach sayıları sesaltı ve transonik uçaklarınkinden yüksektir fakat 1.0 değerinden ise düşüktür.

Gerçek kritik Mach sayısı kanat yapısına göre değişir. Genel olarak kalın kanat düşük kritik Mach sayısına sahiptir, çünkü kalın kanat hava akışını ince kanattan daha yüksek bir hıza çıkarır. Örneğin, P-38 Lightning'deki oldukça kalın kanatlar kritik Mach sayısının 0.69 olmasına neden olur. Bu hız dalışlarda kolaylıkla ulaşılan bir hızdır ve düşmeye neden olur. Supermarine Spitfire'daki çok daha ince kanatlar ise kritik Mach sayısının 0.89 olmasına neden olmuştur.

Kaynakça

Notlar

  1. ^ Clancy, L.J. Aerodynamics, Section 11.6
  2. ^ a b Clancy, L.J., Aerodynamics, Chapter 11

Ayrıca bakınız

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Supermarine Spitfire</span> İngiltere yapımı, yekpare metal tasarımlı ve tek pilotlu avcı uçağı

Supermarine Spitfire, İngiliz Kraliyet Hava Kuvvetlerine ait ilk yekpare metal tasarımlı ve tek pilotlu avcı uçağı. 1938'de hizmete girdi ve bütün II. Dünya Savaşı boyunca Kraliyet Hava Kuvvetlerine hizmet etti. 1950'lere kadar Kraliyet Hava Kuvvetleri tarafından kullanıldı. Baş tasarımcısı R.J. Mitchell'dır.

<span class="mw-page-title-main">Mach sayısı</span>

Mach sayısı, akışkanlar mekaniğinde hareket halindeki bir kütlenin hızının, kütlenin bulunduğu şartlardaki ses hızına oranıdır. Kısaltması Ma ya da M'dir. Adını Avusturyalı fizikçi ve filozof Ernst Mach'tan alır. Ernst Mach'tan önce bu konu üzerine Fransız fizikçi Sarrau da incelemeler yaptığından Sarrau sayısı da denir.

<span class="mw-page-title-main">Lockheed Martin F-22 Raptor</span> ABD yapımı beşinci kuşak savaş uçağı

Lockheed Martin F-22 Raptor, Lockheed Martin kuruluşu tarafından, hava üstünlüğü odaklı, düşük radar izi ile yüksek görünmezlik sağlamaya yönelik üretilen, Amerika Birleşik Devletleri Hava Kuvvetleri (USAF) için geliştirilmiş tek koltuklu, çift motorlu, her türlü hava koşuluna uygun taktik savaş uçağıdır. USAF'ın Gelişmiş Taktik Avcı programının bir sonucu olarak, uçak bir hava üstünlüğü savaşçısı olarak tasarlanmış, ancak aynı zamanda kara saldırısı, elektronik harp ve sinyal istihbarat yeteneklerine de sahiptir. Ana yüklenici Lockheed Martin, F-22'nin gövde ve silah sistemlerinin çoğunu üretip son montajı gerçekleştirirken, Boeing kanatları, arka gövdeyi, aviyonik entegrasyonunu ve eğitim sistemlerini sağlamıştır. Amerika Birleşik Devletleri Hava Kuvvetleri'ne (USAF) bağlı F-22 uçakları, Birleşik Devletler Küresel Saldırı Görev Gücü'nün (US-GSTF) önemli bileşenlerindendir.

<span class="mw-page-title-main">Mikoyan-Gureviç MiG-17</span>

MiG-17 Fresco, 1949 yılında Mikoyan Gurevich bürosu tarafından geliştirilen tek motorlu, subsonik ve tek kişilik bir uçaktır. MiG-15'in geliştirilmiş versiyonudur. Bu uçakla ilk kez AAM füzeleri kullanılmıştır. Ayrıca 70lerin başında ilk süpersonik savaş uçaklarının geliştirilmesine kadar ABD savaş uçakları için ciddi bir tehditti, ancak süpersonik uçakların servise girmesiyle birlikte teknolojik geçerliliklerini kaybetmişlerdir.

<span class="mw-page-title-main">Kanat</span> hayvan ya da cansız bir objenin uçmasını sağlayan organ ya da parça

Kanat, uçma veya hareket etme amacıyla kullanılan ve genellikle kuşlar, böcekler veya uçaklar gibi hayvanlar veya araçlar tarafından kullanılan bir yapıdır. Kanatlar, aerodinamik prensiplere dayalı olarak tasarlanmış ve şekillendirilmiştir, böylece hava akışını kontrol ederek uçuş veya hareket sağlayabilirler. Kanat belli bir evrimsel ve biyolojik süreç sonrası oluşabilmesinin yanı sıra beşeri olarak da modellenebilip uçmak veya bir sıvı içerisinde hareket sağlamak için de özelleştirilebilmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Kanat profili</span>

Kanat profili veya aerofoil, kanat, yelken, dümen, pervane kanadı, rotor veya türbin gibi bir akışkan içindeki hareketi kaldırma kuvveti oluşturabilen nesnenin kesit şeklidir.

<span class="mw-page-title-main">Aerodinamik</span> Fizik terimi ve bilim dalı

Aerodinamik, hareket eden katı kütlelerin havayla etkileşimlerini inceleyen bilim dalıdır. Aerodinamik sözcüğü Yunancadan gelmiş olup bu bilim dalı havanın hareketi ile ilgilidir. Parçalı olarak katı bir cisim ile irtibata geçmiş olması, havanın hareketi ve uçağın kanadı gibi, buna örnek olarak gösterilebilir. Aerodinamik akışkan dinamiği ve gaz dinamiğinin bir alt dalıdır ve aerodinamiğin birçok bakış açısı, teorisi bu alanlarda ortaktır. Aerodinamik genellikle gaz dinamiği için kullanılır; gaz dinamiğinin aerodinamikten farkı, tüm gazlar için çalışması ve aerodinamik gibi yalnızca hava ile sınırlanmamış olmasıdır.

<span class="mw-page-title-main">Ok açılı kanat</span>

Ok açılı kanat, yüksek hızlı uçaklarda kullanılan bir kanat tipi olup, adını uçağa üstten bakıldığında kanatların uçları geriye çekilmiş bir biçimde ok şekline benzemesinden almıştır. Geriye çekilmiş kanatlar geri ok açısını ifade ederken, tarihte ileri ok açılı kanatlara sahip uçaklar da görülmüştür. Ok açılı kanatların varolması sebebi ses hızına yakın hızdaki bir havanın kanat profili üzerindeki davranışıdır.

<span class="mw-page-title-main">Süpersonik</span>

Süpersonik, ses hızının üzerinde olan hızları belirtmek amacıyla kullanılan terimdir. Bir yaklaşıma göre de 1,2 Mach'ın üzeridir. Deniz seviyesindeki havada sesin hızı yaklaşık olarak 340 m/s, 1.087 ft/s, 761 mph ya da 1.225 km/sa olarak kabul edilebilir. Ayrıca gövdesi ve motorları uzun süreli sesten hızlı uçuşa müsaade edebilecek özelliklerde olan uçaklara süpersonik uçaklar denir. Günümüz savaş uçaklarının büyük kısmı süpersonik uçaklardır. F-16 bunlara örnektir. Bloodhound SSC de bu tarz bir arabadır.

<span class="mw-page-title-main">Transonik hız</span>

Transonik, Aerodinamikte ses hızının hemen altında ve hemen üzerindeki hızları belirtmek amacıyla kullanılan terimdir. Ayrıca gövdesi ses duvarını aşabilecek kadar dayanıklı olan ve gerektiğinde ses duvarını aşabilen, ancak aslen sesten yavaş uçmak üzere tasarlanmış uçaklara transonik uçaklar denir. F-86 bunlara örnektir.

<span class="mw-page-title-main">X-4 Bantam</span> çift jet motorlu küçük deneme uçağı

Northrop X-4 Bantam; yatay kuyruğu olmayan, bunun yerine yuvarlanma ve dalma kontrolleri olan elevatör ve aileronları yerine elevon adı verilen tek bir parça kullanılmış, çift jet motorlu küçük deneme uçağı. Bazı aerodinamikçilerin yatay kuyruğu ortadan kaldırarak transonik hızlarda kanatların yol açtığı süpersonik şok dalgalarının yatay kuyrukla etkileşmei sorununu ortadan kaldırmayı umuyorlardı, ancak X-4'ün deneyleri bu umudu boşa çıkardı.

<span class="mw-page-title-main">Sübsonik</span>

Sübsonik, Aerodinamikte ses hızının altındaki hızları belirtmek amacıyla kullanılan terimdir. Ayrıca sesten yavaş uçan uçaklara sübsonik uçaklar denir. F-84 bunlara örnektir.

<span class="mw-page-title-main">Scramjet</span> jet motor türü

Scramjet bir ramjet çeşidi olup farklı olarak supersonik yanma odasına sahiptir. Havanın sıkıştırılarak alındığı, yakıtın yakıldığı yanma odası ve egzozun giriş hızından daha hızlı ayrıldığı lüleye (nozzle) sahiptir. Ticari jet motorları havanın motor içine alınıp sıkıştırılması için kompresör kullanır, daha sonra sprey halindeki yakıt sıkıştırılmış havayla birlikte ateşlenerek geriye doğru gider ve thrust oluşturur. Scramjet havayı sıkıştırmak için uçağın hızını kullanır, yani çok az hareketli parçaya ihtiyaç duymaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Durma noktası</span>

Durma noktası, bir akış alanında yerel hızın sıfır olduğu noktadır. Durgun noktalar, bir akış alanı içindeki objelerin yüzeyinde akışın kesildiği yerlerde oluşur. Bernoulli denklemi, belirli bir akış alanı içinde, akış hızının sıfır olduğu durumda statik basıncın maksimum olduğunu gösterir ve bu nedenle statik basınç durgun noktalarda maksimumdur. Bu statik basınca durma basıncı denir.

Akışkanlar dinamiğinde, sürüklenim bir sıvı içerisinde hareket eden bir cismin hareket yönüne zıt yönde etki eden kuvvet topluluğuna denir. Bu kuvvet iki sıvı yüzeyi arasında veya bir katı ve bir sıvı yüzeyi arasında olabilir. Diğer durdurucu kuvvetler nazaran sürüklenim kuvveti hıza bağlıdır. Bir sıvının akış yönü hizasında bulunan katı bir cisme göre, sürüklenim kuvvetleri sıvının hızını her zaman azaltır.

<span class="mw-page-title-main">Statik basınç</span>

Akışkanlar mekaniğinde, statik basınç birçok kullanışa sahiptir.

<span class="mw-page-title-main">Alan kuralı</span> tasarım tekniği

Transonik alan kuralı olarak da adlandırılan Whitcomb alan kuralı, bir uçağın transonik ve süpersonik hızlarda, özellikle Mach 0.75 ve 1.2 arasında sürüklenmesini azaltmak için kullanılan bir tasarım tekniğidir.

<span class="mw-page-title-main">Trapez kanat</span>

Trapez kanat, düz kenarlı ve gittikçe incelen bir kanat planformudur. Herhangi bir en-boy oranına sahip olabilir ve ok açılı olabilir veya olmayabilir.

<span class="mw-page-title-main">Sürükleme katsayısı</span> bir nesnenin hava veya su gibi sıvı bir ortam içinde sürtünmesi ya da direnç göstermesini nicelendirmek için kullanılan boyutsuz miktar

Akışkanlar dinamiği alanında, sürükleme katsayısı, bir nesnenin hava veya su gibi bir akışkan ortamında maruz kaldığı sürükleme veya direnç miktarını belirlemek için kullanılan bir boyutsuz niceliktir. Sürükleme denkleminde kullanılır ve daha düşük bir sürükleme katsayısı, nesnenin daha az aerodinamik veya hidrodinamik sürüklemeye sahip olacağını ifade eder. Sürükleme katsayısı her zaman belirli bir yüzey alanına bağlı olarak değerlendirilir.

Akışkanlar dinamiği alanında, kaldırma katsayısı, bir kaldırma gövdesi tarafından üretilen kaldırma kuvvetini, gövde etrafındaki akışkan yoğunluğuna, akışkan hızına ve ilgili referans alanına bağlayan bir boyutsuz niceliktir. Kaldırma gövdesi, bir kanat profili veya sabit kanatlı uçak gibi komple bir profil taşıyan gövde olabilir. CL, gövdenin akışa olan hücum açısı, Reynolds sayısı ve Mach sayısının bir fonksiyonudur. Kesit kaldırma katsayısı cl, bir iki boyutlu profil kesitinin dinamik kaldırma özelliklerini ifade eder ve referans alan yerine veter hattı kullanılır.