Ticari uçakların tırmanabilecekleri ve uçabilecekleri maksimum irtifa olan bir servis tavanı vardır.
Modern uçaklar için en uygun irtifa, verimlilik ve kaldırma gücü açısından 35.000 ila 42.000 feet arasındadır. Ticari uçaklar motor itiş gücü, kabin basıncı ve aerodinamik sınırlamalar nedeniyle daha yüksekte uçamazlar.
Yolcular uçağın ne kadar yüksekte uçtuğunu anlayamasalar da tüm uçakların tırmanabilecekleri ve uçabilecekleri irtifa/rakım sınırlıdır. Bu maksimum yüksekliğe havacılık dilinde Servis Tavanı denir. Uçak gövdeleri belirli bir yüksekliğe dayanacak şekilde tasarlanmıştır. Benzer şekilde jet motorlarının performansı da belirli bir rakımla sınırlıdır ve bu rakımın aşılması halinde performansı kötüleşir.
Peki, uçaklar tanımlanmış limitlerinin ötesinde uçabilir mi? Tasarlanmış servis tavanından daha yüksek bir irtifaya çıkılmaya çalışılırsa uçak gövdesine ve motorlara ne olabilir?
Yüksek irtifalarda uçmanın avantajı, ne kadar yükseğe çıkarsanız havanın o kadar ince (düşük basınçlı, düşük yoğunluklu) olması ile uçuşun daha daha az yakıt kullanarak ekonomik hale gelmesidir. Bulutların üzerindeki uçuş aynı zamanda uçakların fırtınalardan ve diğer kötü hava koşullarından kaçınmasına da olanak tanır.
Havacılık dünyası 1949 yılında, İngiliz yapımı de Havilland Comet adı verilen ilk jet motorlu yolcu uçağıyla tanıştı. Maalesef uçağın bazı tasarım sorunları vardı ve ölümcül kazaların ardından kaza nedenlerini tespit etmek için 2 yıl yerde kaldılar. Buna rağmen jet motorlu yolcu uçağı ile seyahat yapmanın mümkün olduğunu tüm dünyaya gösterdi.
Boeing, 50’li yılların sonlarında Boeing 707’yi piyasaya sürdü. Boeing 707’nin maksimum tavanı 42.000 ft (12.800 m) idi ve bugünün ticari uçaklarıyla uçabildiğimiz irtifa halen budur.
Concorde hızlı tırmanıp alçalabildiğinden ve çok ince havada güç üretebilen motorlara sahip olduğundan, 60.000 feet yükseklikte uçabiliyordu, ancak 50.000 civarında bir yükseklikte uçması tercih ediliyordu. Motorların güç sağlaması için yeterli oksijen olmadığı için diğer ticari uçaklar bu yüksekliğe çıkmazlar.
Modern uçaklar için en uygun yükseklik, motorlarının yukarıda da değindiğim gibi en verimli olduğu 35.000 ila 42.000 feet arasıdır. Kanatların tasarım şekli de yeterli kaldırma kuvveti (Lift) oluşturamayacağından daha yüksek irtifada yani, daha ince havada uçuşa uygun değildir. Pilotlar öyle kafalarına göre tanımlanmış servis tavanının üzerinde yüksek bir irtifaya çıkamazlar.
Teknik olarak, ticari uçaklar aşağıdaki 3 faktörden dolayı tanımlanmış servis tavanından daha yüksekte uçamazlar :
Motor itiş gücü : Havanın ince olduğu yüksek irtifalarda (düşük irtifalara göre daha az yoğun), motordan geçecek yeterli yoğunlukta hava/oksijen yoktur. Havanın yoğunluğu sıcaklıktan da etkilenir. Bu durum, uçağın sıcak günlerdeki maksimum irtifasının soğuk günlere göre çok daha düşük olduğu anlamına gelir. Uçağın maksimum irtifası, motorların dakikada en az 300 feet tırmanmaya devam etmek için yeterli itme kuvveti oluşturamayacağı irtifa son noktadır.
Kabin basıncı : Yüksek irtifalarda, basınçlı kabin olmasaydı yolcular nefes alamayacaklardı. Rakım ne kadar yüksek olursa uçağın içi ile dışı arasındaki hava basınç farkı da o kadar yüksek olur. Yaklaşık 43.000 feet’te maksimum 9 PSI farklı basınca ulaşılır ve daha yüksek bir irtifa, uçakta ciddi yapısal arızalara/hasarlara yol açabilir. Bunu önlemek için uçaklarda bir Safety Valve bulunur. Kabin basınç farkı önceden belirlenmiş değere ulaşınca Safety Valve açılarak fazla basıncı atmosfere bırakır.
Kaldırma Kuvveti : Ticari bir uçak servis tavanının üzerinde bir irtifada uçarsa, kaldırma kuvveti (Lift) oluşturmak için kanatların üzerinden geçen daha az yoğun havayla karşılaşır, uçağın havada tutunamamasına ve kontrolden çıkmasına neden olabilir. Bu tehlikeli durum, hava koşullarına ve uçağın ağırlığına bağlı olarak, 40.000 ila 45.000 feet arasında herhangi bir irtifada meydana gelebilir.
Tüm havayolu pilotları, uçurdukları uçakların servis tavanı dahil, yeteneklerini bilmek ve her şeyin güvenli sınırlar içinde tutulmasını sağlamak üzere eğitilir. Buna rağmen güvenli sınırı aşmayı deneyen pilotlar oldu mu? diye soracak olursanız, evet, oldu derim.
2004 yılında ABD Pinnacle Havayolları’nın 3701 sefer sayılı uçuşu, (bir relocation uçuşu idi ve uçakta yolcu yoktu, sadece 2 pilot vardı) Bombardier CRJ200’ün pilotları uçağın ne kadar yükseğe çıkabileceğini görmeye karar verdiler. Uçağın servis tavanı olan 41.000 feet’i aştıktan hemen sonra motorları yeterli hava alamadığı için durdu, uçak düşmeye başladı.
Pilotlar uçak düşerken motorları yeniden çalıştırmayı denediler, ne yazık ki, başarılı olamadılar. Uçak Missouri’deki Jefferson City Memorial Havaalanı yakınlarında düştü ve maksimum irtifa tavanın aşan meraklı pilotlar da maalesef limit dışı yükselişlerini canlarıyla ödediler.
Erhan İnanç / Aralık 2023
Çok güzel bir yazı, teşekkürler..