3.4. Kumanda Yüzeyleri
Uçağın birincil uçuş
kumanda yüzeyleri; kanatçık, istikamet dümeni ve irtifa dümenidir.
İkincil uçuş kumanda yüzeyleri ise; fletnerler, flaplar ve
slatlardır. Kumanda yüzeyleri teller, çubuklar vb sayesinde
kokpitten kumanda alırlar. Kumanda yüzeylerinin yapısı
stabilizeler ile aynıdır fakat yapı daha hafiftir ve ön
kenarlarında rijitlik sağlamak amacıyla spar vardır. Bu spara
profiller ve kaplama bağlanır. Menteşeler de spara eklenmiştir.
Kumanda yüzeylerinin firar
kenarlarına fletnerler eklenmiştir.
Kumanda yüzeyleri;
metal plaka yada bez kaplamalı saç levhalı (genellikle alüminyum)
yapı, bez kaplamalı çelik yapı veya kontrplak, bez kaplamalı
ahşap yapı şeklinde olabilir. Bu yapılar içinde su vb sıvıları
boşaltmak için delikler bulunabilir. Elemanları birleştirmek
için metal bağlayıcılar yapıştırıcılar kullanılabilir.
Bazı uçaklar iç yapıları bal peteği olan kompozit ve birleştirilmiş(bonded)
yapılar kullanırlar. Bu yapılar genellikle atmosfer etkilerinden korunurlar bu yüzden boşaltma
deliklerine sahip değildirler.
Uçuş kumandalarına
geçmeden önce uçakların hareket eksenlerini tanıtmak iyi
olacaktır. Çünkü uçuş kumandaları bir uçağı bu eksenler
etrafında hareket ettirirler. Hangi eksen etrafında hangi
kumanda ile hareket edildiğini yada hangi kumanda yüzeyi ile
hangi eksen etrafında hareket edilebileceğini anlamak eksen takımını
tanımlamak ile daha kolay olacaktır.
3.4.1. Uçak Hareket Eksenleri
Dönüş hareketi
yapan bütün cisimler hareket ekseni denilen düz bir doğru
etrafında hareket ederler. Eksen bir cismin içinden geçen ve o
cismin etrafında hareket ettiği hakiki veya hayali bir doğrudur.
Dönen bir bisiklet tekerleği için tekerlek mili bir eksen
vazifesi görür. Buna karşılık bir topacın dönüş ekseni,
gözle görülmeyen hayali bir
eksendir. Bir uçak üç hayali eksen etrafında hareket eder. Bu
üç eksende birer hayali hat olup, uçağın ağırlık
merkezinden geçerler. Uçuş durumunda olan bir uçak, durumunu
değiştirdiğinde bu eksenlerden birinin veya birden fazlasının etrafında hareket eder. Uçak
hareket eksenlerinin kesiştiği ağırlık merkezi etrafında
dengede olup tüm hareketler ağırlık merkezi etrafında
meydana gelir. Bir uçağın etrafında hareket ettiği üç
eksen vardır bunlar şekil 46'da gösterildiği şekildedir.
Uzunlamasına eksen
(longitudinal axis, boyuna)
Enlemesine eksen (lateral
axis, yanlamasına)
Düşey, normal
eksen (vertical axis, dikey )
Uzunlamasına
eksen ( Yalpa/yatış
ekseni, roll axis ):Bir uçağın ağırlık merkezinden geçen
burnundan kuyruğuna uzanan eksendir. Uçağın boyuna ekseni
etrafında yaptığı harekete yatış hareketi denir. Uçağın
bu eksen etrafında hareketlerini kanatçık, elevon veya spoiler
ile kontrol edilir.
Enlemesine eksen ( Yunuslama ekseni, pitch axis): Uçağın
ağırlık merkezinden geçerek bir kanat ucundan diğer kanat
ucuna doğru uzanan eksendir. Bir uçağın bu eksen etrafında
yaptığı harekete yunuslama denir. Uçağın bu eksen etrafında
yaptığı yunuslama hareketi, irtifa dümeni (elevatör),
hareketli yatay stabilize (stabilizatör) ve elevonlar tarafından
kontrol edilir.
Düşey eksen
( Dönme/sapma ekseni, yaw axis): Uçağın ağırlık
merkezinden geçerek gövde üst kısmından gövde alt kısmına
uzanan eksendir. Bir uçağın düşey eksen etrafında yaptığı
harekete sapma hareketi denir. Uçağın düşey eksen etrafındaki
hareketi istikamet dümeni tarafından sağlanır.
Uçağın uçuş
esnasında üç eksen etrafında yaptığı hareketlere yatış (roll),
yunuslama (pitch) ve sapma (yaw) adı verilir. Şekil 47'de bu
hareketler gösterilmiştir.
3.4.2. Birincil
Uçuş Kumanda Yüzeyleri
Uçağın birincil
uçuş kumanda yüzeyleri; kanatçık, istikamet dümeni ve
irtifa dümeni, spoilerdir. Bu kumanda yüzeyleri sayesinde uçağın
temel manevraları yapılır. Bu elemanları sırasıyla
inceleyelim.
3.4.2.1. Kanatçıklar
(Aileronlar)
Birincil uçuş
kumanda yüzeyleridir. Uçağın enlemesine(roll) kumandasını
sağlarlar. Uçağın uzunlamasına ekseni etrafında
hareketlerini kumanda ederler. Kanadın firar kenarına ve kanadın
uç kısmına takılırlar. Büyük jetler iki tane kanatçığa
sahiptir. Birincisi kanadın ortasında hemen flabın bittiği
yerden başlar. Diğeri ise kanadın firar kenarında ve kanat ucundadır.
Flaplar toplandığında dış kanatçıklar kilitli kalırlar ve
kanadın temel şeklini muhafaza ederler. Böylece rölatif
olarak yüksek hızlı yatay uçuş hızlarında kumanda amacıyla
sadece iç kanatçıklar kullanılır. Dış kanatçıklar iniş veya düşük hızlı diğer uçuş
operasyonlarında kullanılır. Şekil 48'de iç ve dış kanatçıklar
gösterilmiştir.
Hafif uçakların
kanatçıkları tek sparlıdır ve profiller buna monte edilmişlerdir.
Şekil 49 bu yapıyı göstermektedir. Günümüz uçaklarının
çoğunda tümü metal yapılı kaplama iç yapıya yapıştırılmış
veya perçinlenmiştir.
Kanatçıklar
pilot tarafından dengeleyici mekanizmalı mekanik bağlantılar
ile kumanda edilir. Dengeleyici mekanizma sayesinde pilotun uçuş
sırasında kanatçığa etkiyen hava yüklerini yenmesi daha
kolay olur. Yani pilot daha kolay şekilde kanatçığa kumanda
verebilir. Kanatçığın dengelenmesi menteşenin yukarısından
kanatçığın bir kısmının uzatılması ile sağlanır. Bu
yapı öyle şekillendirilir ki hava akımı bu uzantıya çarparak
kanatçığın hareket etmesine yardımcı olur. Bu aerodinamik dengelenme olarak bilinir. Diğer
bir metot ise uçuş yüklerine koyacak ağırlıkları menteşe
hattına yerleştirmek ile olur. Bu statik balanslama(dengeleme)
olarak bilinir. Bazı uçaklar bu iki sistemin kombinasyonunu
kullanabilir. Şekil 50'de aerodinamik dengeleme kullanan kanatçık, şekil
51'de ağılık dengelemesi kullanan kanatçıklar gösterilmiştir.
Hidrolik olarak hareket alan kanatçıklar bu tip bir dengelemeye
ihtiyaç duymazlar. Hidrolik destek olmadan pilotun kumanda yüzeylerini
hareket ettirmesi isteniyorsa,
dengelemenin bazı metotları veya kumanda fletnerleri kullanılır.
Bazı uçaklarda
kanatçıklar simetrik olarak hareket eder. Aşağı indikleri
miktarı kadar yukarı çıkabilmektedirler. Diğer uçakların
kanatçıkları ise asimetrik olarak hareket etmektedirler. Kanatçığın
yukarı hareket miktarı, aşağı olan hareket miktarından daha
fazladır. Bu asimetriklik bazı uçak tasarımlarında dönüş
sırasında istikamet dümenine gelen basıncın azaltılması
amacıyla kullanılır. Bu azaltma "ters kanatçık sapması"
olarak bilinir. Bu harekette aşağı inen kanatçık aerodinamik sürüklemeyi arttırmakta böylece
uçak arzulan yöne doğru sapma göstermektedir. Bu düzenlemeye
sahip uçaklara diferansiyel kanatçığa sahip uçakta
denilmektedir. Asimetrik kanatçıklar şekil 52'de gösterilmiştir.
3.4.2.2. İstikamet
Dümeni
İstikamet dümeni
uçağı dikey eksen etrafında döndürmeye yarayan bir uçuş
kumanda yüzeyidir. İstikamet dümeni de diğer uçuş kumanda yüzeyleri
gibi spar, profil ve kaplamadan oluşur. İstikamet dümeninde
operasyonu kolaylaştırmak ve titremeyi azaltmak amacıyla
statik veya aerodinamik dengeleme kullanılabilir. Bazı hafif uçakların
istikamet dümenlerinin dengeleme metotlarını kullanmadıkları
da bilinmelidir. Hafif uçakların istikamet dümeni şekil 53'te gösterilmiştir.
Uçaklardaki
istikamet dümenleri yapısal ve operasyonel tasarımda çeşitlilik
göstermektedir. Bazıları bir tek yapısal ünitedir ve bir
veya daha fazla sistemle kumanda edilir. Diğerleri iki
operasyonel kısımdan oluşmuştur ve değişik sistemler ile
kumanda edilirler. Tek üniteli istikamet dümeni şekil 54'te gösterilmiştir.
Bu istikamet dümeni uçağın üç hidrolik sistemi ile de
kumanda edilebilir.
Şekil 55'te üst
ve alt kısımdan oluşan bir istikamet dümeni gösterilmektedir.
Bu kısımların her biri ayrı bir hidrolik sistem tarafından
kumanda edilmektedir.
Şekil 56'daki
istikamet dümeni iki kısma sahiptir. Her bir kısım da ön ve
arka kısma sahiptir. Ön istikamet dümeni kısmı dikey
stabilizenin arka sparına bağlı menteşeye bağlanmıştır.
Arka istikamet dümeni kısmı ise ön istikamet dümeninin arka
kısmına bağlanmıştır. Arka istikamet dümeni ön istikamet
dümenine menteşelenmiştir ve itme çubukları ile dikey
stabilizeye bağlanmıştır. Bu arka kısmın hareketinin ön kısım
hareketine oranlı olmasını sağlar. Böylece istikamet dümeninin
aerodinamik verimi artar. Böyle bir düzenlemede trim ve kumanda
fletnerlerine ihtiyaç yoktur çünkü bunların görevi
istikamet dümeninin arka kısmı tarafından yerine
getirilmektedir.
3.4.2.3. İrtifa
Dümeni
Uçağın
enlemesine ekseni boyunca yunuslama hareketini sağlayan kumanda
yüzeyleridir. Yatay stabilizenin arka sparındaki menteşelere
tutturulmuşlardır. Diğer kumanda yüzeyleri ile aynı yapıdadırlar.
Statik veya aerodinamik dengelemeli yada dengesiz olabilirler. Şekil
57 ve 58 irtifa dümenini göstermektedir.
3.4.2.4. Spoilerler
Spoilerler "taşıma
düşürücü" olarak ta adlandırılırlar. Kanadın taşımasını
azaltmak amacıyla kullanılan kumanda yüzeyleridir. Kanatçıklarla
aynı anda açılıp kapanarak yatış kontrolünde kanatçıklara
yardımcı olurlar hatta bazı uçaklarda kanatçık görevini tümüyle
de üstlenirler.
Spoilerler kanadın
üst yüzeyinde genellikle firar kenarına yakın yerlerde
bulunurlar. Firar kenarı flaplarının hemen önünde kanat üst
yüzey kaplamasında bulunan dikdörtgen şeklinde, yukarı doğru
açılan plakalardır. Şekil 59 spoilerleri göstermektedir.
Spoilerler açıldığında kumada yüzeyi yükselir taşımayı
azaltır ve sürüklemeyi arttırır.
Şekil 60'ta gösterilen tipteki spoilerler planörlerde kullanılır
ve bunlar normal uçuş süresince kanat yapısının içinde
gizlenmektedirler. Açıldıklarında kanattan dikey olarak çıkarlar
ve taşımayı azaltırlar. Genellikle planörlerin inişlerinde
kullanılırlar.
Spoilerlerin üç
ana görevleri vardır. Bunlar:
· Aynı anda
belirli açılarda açılarak kanat üstündeki hava akımını
karıştırır hem kaldırma gücünü azaltırlar, hem de hava
akışını engelleyerek geri sürüklemeyi artırarak uçağın
hızını motor gücüyle oynamadan azaltırlar. Bu şekilde uçak
yatay uçuş pozisyonda yüksekliğini kontrollü olarak
azaltabilir. Planörlerde ise alttan ve üstten açılarak bu
görevi yaparlar.
· Tekerler yere
değdiğinde hepsi birden dike yakın bir açıyla açılarak
Hava Freni görevini görerek uçağı pistte yavaşlatırlar ve
tekerlek frenlerine yardımcı olurlar. Modern yolcu uçaklarında
tekerlekler piste değer değmez spoilerler otomatik olarak açılırlar.
· Kanatçıklarla
aynı anda açılıp kapanarak (sağ ve sol kanatta farklı açılarla)
yatış kontrolünde kanatçıklara yardımcı olurlar. Hatta bazı
uçaklarda kanatçık görevini tümüyle de üstlenirler. Büyük
uçaklarda Spoilerler hava ve yer spoilerleri olarak iki gruba
ayrılmıştır. Kanat ucuna yakın olan Spoilerler yaklaşma ve
iniş sırasındaki "Düşük Hızlar"da görev
yaparlar. Gövdeye yakın olanlar da "Yüksek Seyir Hızlarında"
görev yaparlar.
3.4.2.4.1. Uçuş
Spoilerleri
Uçuş
spoilerleri kanadın oluşturduğu taşımayı azaltmak ve
kontrollü bir alçalma sağlamak amacıyla kullanılır. Bazı uçaklarda
spoilerler birincil uçuş kumanda yüzeyi olarak yatış amacıyla
kullanılır.
3.4.2.4.2. Yer Spoilerleri
Yer spoilerleri
sadece yerde kullanılırlar. Uçuş spoilerleri ile birlikte iniş
sırasında kanat taşımasını azaltmak ve sürükleme arttırmak
amacıyla kullanılırlar. Spoilerler pilot tarafından elle veya
otomatik uçuş kumanda sistemi ile yada iniş sırasında aktif
hale gelen otomatik sistem ile kumanda edilebilir.
3.4.2.5.
Kumanda Yüzeyi Kombinasyonları
Bazı uçaklar
kumanda yüzeyi kombinasyonlarını kullanırlar. Bu
kombinasyonlar en az iki kumanda veya stabilize yüzeyinin işlevini
bir elemanın yapması ile elde edilir. Kombinasyonlar sayesinde
uçağın yapısı basitleştirilir ve istenen kumanda cevabı
elde edilir. Bu kombinasyonlara örnek olarak stabilatörler,
ruddervatörler ve flaperonlar verilebilir.
Stabilatör; yatay
stabilize ve irtifa dümeninin birleşimidir. Bu tip yüzey öncelikle
hafif uçak tasarımında ve yüksek performanslı askeri uçaklarda
kullanılır. Stabilatör yüzeyleri aynı yönde hareket ederler.
Ruddervatör;
istikamet dümeni ve irtifa dümeninin birleşimidir. İrtifa dümeni
olarak kullanılacağı zaman yüzeylerin ikisi de aynı yöne
hareket eder. İstikamet dümeni olarak kullanılacağı zaman yüzeyler
farklı yönlerde ters olarak hareket eder.
Flaperon; flap ve
kanatçığın birleşimidir. Kısa pistlerde kullanılmak
istenen uçaklarda bulunur. İndirildiğinde tüm kanat boyunca açılan
flap görevi yapar. Aşağı ve yukarı hareket ettirilerek
istenen yatış sağlanabilir.
3.4.3. İkincil
Uçuş Kumanda Yüzeyleri
Uçakların oldukça
geniş hız tiplerinde ve değişik ağırlık dağılımlarında
uçmaları istendiğinden bunun sağlanması amacıyla ikincil uçuş
kumandaları geliştirilmiştir. Bu yüzeylerin bir çeşidi uçuş
kumanda yüzeylerine uygulanacak basıncı yok eden veya
azaltmaya yarayan fletnerlerdir. Diğer yüzeyler ise yüksek taşıma
araçları olarak bilinen
flap, slat ve slottur. Bunlar düşük hızlarda taşımayı sağlarlar
ve özellikle iniş, kalkış ve yatay uçuşlarda kullanılırlar.
Üçüncü grup olarak ta taşımayı azaltan ve sürüklemeyi
arttıran aerodinamik frenler vardır. Şekil 61'de yerleşimleri gösterilmiştir.
3.4.3.1. Fletnerler
Birincil uçuş
kumandalarının firar kenarlarına takılan ufak ikincil uçuş
kumandalarıdır. Bunlar pilotun uçuş kumanda yüzeylerinin
davranışını kumanda etmek için uygulayacağı kuvvetlerin
oluşturduğu iş yükünü azaltmak amacıyla kullanılır. Ayrıca
kumanda yüzeylerinin normal veya trimlenmiş merkez konumuna
geri dönmesi içinde kullanılırlar. Sabit veya hareketli
olabilirler. Şekil 62'de hafif bir uçağın kumanda yüzeylerindeki
fletnerler gösterilmiştir. Şekil 63'te farklı tipte
kumanda fletneri konfigürasyonunu göstermektedir.
Şekil 64'teki
ayar fletneri (Trim tab) saç metal levhadır ve kumanda yüzeyinin
firar kenarına takılmıştır. Bu sabit fletner yerde iken eğilerek
ayarlanır ve kabin uçuş kumanda kuvvetlerini yok etmek için
kullanılır.
Sabit fletner;
normalde sıfır kumanda kuvveti oluşturacak şekildedir.
Fletner ayarı deneme-yanılma işlemlerine göre yapılır.
Pilotun raporuna uygun olarak ayarlama yapılır. Sabit
fletnerler hafif uçaklarda istikamet dümeni ve kanatçığı
ayarlamak için kullanılır.
Hareketli trim
fletnerler birçok uçakta bulunur. En azından elavatör trim
fletneri hareketlidir. Bu fletnerler kablo, elektrik, motor veya
hidrolik ile kumanda edilebilir. Pilot uçağın hareketini trim
fletner kullanarak değiştirmek istediğinde arzulanan kumanda
istikametinin ters yönünde trim fletner hareketini gerçekleştirir. Trim fletnere çarpan hava
kumanda yüzeyinin ters yönde hareketini sağlar. Hareketli trim
fletner kokpitten kumanda tekeri veya kolu ile kumanda edilir.
Trim fletnerin pozisyonunu göstermek amacıyla gösterge kullanılır.
Servo fletnerler;
uçuş kumandalarının çalışmalarına yardımcı olmak için
kullanılır. Uçuş kumandası hareket edince servo fletner
uygun yönde hareket ederek pilota gelen yükün azalmasını sağlar.
Anti-servo
fletnerler; kumanda yüzeyinin normal pozisyonuna döndürülmesi
amacıyla kullanılır. Ayrıca aerodinamik kuvvetler sebebiyle
kumanda yüzeyinin tamamen açık pozisyona gelmesini ve zarar görmesinin
engellerler.
Kumanda fletner;
elle çalışan yedek uçuş kumanda sistemi olarak kullanılır.
Hidrolik ile çalışır.
3.4.3.2. Flaplar
Kanadın firar
kenarına ve gövdeye yakın kısmına takılan kumanda yüzeyleridir.
Flapların amacı kanadın eğriliğini arttırarak kanat alanını
arttırmak ve bu sebeple taşımayı arttırarak iniş ve kalkış
sırasında düşük hızlarla uçuşu sağlamaktır. Flaplar
kanadın taşımasını arttırırlar
ve bazı durumlarda tamamen açıldıklarında sürüklemeyi de
arttırırlar. Flaplar birincil uçuş kumandaları değildir. Uçağı
yönlendirmek için kullanılmazlar.
Pilot flapları
derece olarak açabilir. Birçok uçakta flaplar beş veya on
derecelik açılarla kullanılır. Tamamı kapalı 0 dereceden
tamamı açık 40 dereceye gibi. Düşük açılar sürüklemeden
daha fazla taşıma sağlarlar. Birçok uçakta flapları 5-15
derece açmak uçağın daha çabuk havalanmasını sağlamaktadır.
Flaplar 20 dereceden daha fazla açıldığında taşımadan daha
fazla sürükleme oluştururlar. Bu açılarda flap ise yaklaşma
veya inişlerde kullanılır. Birçok çeşit flap vardır fakat
hepsinin ortak amacı düşük hızlarda yüksek taşıma sağlamaktır.
Flap çeşitlerinden bazıları
şekil 65'te gösterilmiştir.
Flap tipleri:
Düz
Flaplar basit bir menteşe ile tutturulmuşlardır. Kanadın
firar kenarı aşağı doğru hareket eder. Düz flaplar basit ve ucuz oldukları için
küçük uçaklarda kullanılır.
Split Flaplar kanadın firar kenarında aşağı doğru
uzarlar ,fakat kanadın üst yüzeyi hareket etmez.
Slottted Flaplar düz flapların çalışmasına benzer.
Fakat kanat ve flaplar arasında boşluk bırakırlar. Bu şekilde
kanadın altından gelen havanın flabın üstünden geçmesi sağlanır.
Bu akış düşük hızlarda taşımayı arttırır.
Fowler Flaplar en karmaşık ve en verimli flaplardır.
Aşağı ve geriye doğru uzarlar ve hem kanat alanını hem de
kanadın eğriliğini attırırlar. Fowler flabın çalışması
şekil 66'da gösterilmiştir. Yaygın olarak kullanılan
flaplardandır.
3.4.3.3. Hücum
Kenarı Flapları Ve Slatları
Kanadın hücum
kenarında bulunurlar. Perdövitesi (Stall) geciktirerek taşımayı
kaybetmeden daha fazla hücum açısı sağlama ve daha fazla taşıma
sağlamak amacıyla kullanılırlar. Kanadın hücum kenarındaki
boşluktan kanat üzerindeki akışı hızlandırıcı hava geçirmek
ve taşımayı arttırmak slatlarla mümkündür. Sabit olanına slot hareketli
olanı ise slat denir. Şekil 67'de slat ve hücum kenarı flabı
gösterilmiştir.
3.4.3.4. Sürat(
Dalış, Pike) Frenleri
Dalış (pike)
freni olarak isimlendirilebilirler. Geniş sürükleme
panelleridir. Uçağın hızını kumanda etmek için kullanılabilir.
Gövdede veya kanatta bulunabilir. Şekil 68'te sürat frenleri gösterilmiştir.