Uçakları teknik açıdan ele aldığım yazılarımın siz okuyucularım tarafından okunması beni çok mutlu ettiği için bu tür yazılarıma devam etmek istiyorum. Ara sıra köşemde teknik konuları irdelemediğim yazılarıma da yer vereceğim fakat bu haftada siz okuyucularımın isteği doğrultusunda teknik bir konuyu ele almaya karar verdim. Sevgili Sefa İnan ağabeyiminde isteği üzerine teknik konuları 7’den 70’e ve mesleki yönleri teknik dalda olmayan herkesin anlayacağı şekilde olması hedefini belirlediğimiz için konuları çok fazla derine girmeden ele almaya çalışıyorum. Bu haftaki yazımı da sizlerden gelen istek üzerine ”İniş takımları” na ayırdım.
İniş takımlarının başlıca görevleri nelerdir?
İniş takımları uçakların yeryüzünde hareketliliğini sağlar,
bir uçağın iniş ve kalkışlarda başka hiç bir parçasının yerle kontağı olmamasını sağlar,
iniş esnasında tekerlerin yerle teması sırasında enerjiyi büyük ölçüde emerek uçağın gövdesinde deformasyon oluşumunu engeller,
şiddetli yan rüzgarların olduğu havalarda kalkışda ve inişte uçağın pistte dengesini korumasına yardımcı olur.
En çok kullanılan iniş takımları çeşitleri hangileridir?
1) Tandem Konfigürasyonu olarak adlandırılan tarzdaki iniş takımları.
Bu tarzdaki iniş takımları yolcu uçaklarında kullanılmaz, genelde dar gövdeli bombardıman uçaklarında, planörlerde tercih edilir. Tandem tarzı iniş takımlarında hem ön hem arka tekerler uçağın tüm ağırlığını yaklaşık olarak %40 önler, %60 arkalar alacak şekilde paylaşırlar. Hem önde hemde arkada aynı iniş takımları mevcuttur. Uçağın yanlamasına devrilmemesi içinde destekliyici tekerlekler mevcuttur.
2) Üç nokta iniş takımları olarak adlandırılan ve günümüzde en yaygın olarak kullanılan iniş takımlarında ana iniş takımı ve birde ya önde yada arkada dengeleyici iniş takımları vardır. Üç nokta iniş takımları kendi aralarında ikiye ayrılır:
2a) Ana iniş takımlarının önde, destekleyici iniş takımının arkada olduğu konfıgürasyon:
Daha çok jet motorlu uçaklardan önceki dönemde kullanılıyordu. Ağırlık dağılımı %80-%90 oranında önde bulunan ana iniş takımlarının üzerine düşer ve ana iniş takımları uçağın ağırlık merkezinin (resimde ”G” harfi ile belirtilmiş) önünde kalır.
2b) Günümüzde başta yolcu uçakları olmak üzere uçaklarda en çok kullanılan tarz ise ana iniş takımlarının arkada destekleyici tekerleklerin önde olduğudur. Ağırlık dağılımı %80-%90 oranında arkada bulunan ana iniş takımlarının üzerine düşer ve ana iniş takımları uçağın ağırlık merkezinin (resimde ”G” harfi ile belirtilmiş) arkasında kalır.
Üç nokta iniş takımlarında, ana iniş takımlarının günümüzde kullanıldığı gibi arkada olmasının önde olmasına kıyasla ne gibi avantajları vardır?
Uçağın yatay durmasını sağlayarak hem yolcu konforuna hemde pilotların apronda görüş açılarına pozitif etki sağlar.
Sert bir frenleme esnasında, ana iniş takımlarının arkada olduğu konfigürasyonda, önde olduğu gibi uçağın arka kısmının havaya kalkma tehlikesi yoktur.
En önemli avantajlarından biriside uçağın piste indikten sonra dengelenmesinde ana iniş takımlarının arkada olmasının destekleyici faktörü olmasıdır. Bunu biraz daha açmak istiyorum:
Uçaklar, inişleri esnasında örneğin yan rüzgarların etkisiyle, herzaman burunları piste paralel doğrultuda teker koymazlar. Böyle bir durumda piste teker koyan uçağın frenleme esnasında ana iniş takımlarının arkada olması uçağın yörüngesine girmesi açısından destekliyici bir rol oynar. Sebebini hemen aşağıdaki çizimde inceleyelim.
Bunu şu şekilde de kafamızda canlandırabiliriz. Örneğin ağır bir kutuyu arkasından ittirerek yerini değiştirmek istiyoruz ve kutu ilerletmek istediğimiz istikamete göre hafif yan duruyor. Eğer kutuyu ağırlık merkezinin geçtiği tam orta noktasından ittirmeye kalkarsak, hareket yönünün ters istikametine düşen yerle kutu arasındaki sürtünme kuvveti ile bizim itme kuvvetimiz arasında moment oluşur ve kutu öne doğru ilerlerken ekseni etrafında döner. Bu durum ana iniş takımları önde olan ve piste fren yapan uçaklar için aynen geçerlidir ve pilotları uçağı yörüngesinde tutabilmeleri için daha çok uğraştırır.
Günümüzdeki tüm ticari amaçla uçan uçaklarda iniş takımları kalkıştan sonra kapanan daha doğrusu gövdenin/kanatların içine çekilen bir yapıya sahiptir. Bunun en büyük nedeni, uçakların iniş takımlarının hava ile sürtünme kuvvetlerini ortadan kaldırarak daha hızlı uçmalarını ve daha az yakıt tüketmelerini sağlamaktır. İniş takımlarını içeri çeken sistemler genelde hidrolik olarak çalışırken ufak uçaklarda enderde olsa elektirikli sistemlere rastlanmaktadır.
Modern yolcu uçaklarında iniş takımları bir uçağın maximum kalkış ağırlığının %5 ile %9 oranını oluşturmaktadır.
Uçaklarda kullanılan jantlar ve lastikler
Alüminyum alaşımlı (AlCuMg2) olan uçak jantları sağ ve sol olmak üzere iki parçadan oluşur. Jantlar frenleri de içerisinde barındıracak kadar büyük olmalıdır.
Uçaklarda kullanılan lastikler otomobillerde kullanılanlara göre çok daha dayanıklıdır. Örneğin ağırlık indexi ”109” olan ve ağır SUV tarzı araçlarda kullanılan lastiklerinden bir tanesi yaklaşık 1 ton ağırlığa 240km/h hızda dayanabilirken, uçaklarda kullanılan lastiklerin arasında 25 tonluk bir yüke 300km/h hızda dayanabilecek olanları vardır. 80 dereceye kadar ısınan lastikler içerisinde 20 bar basınç oluşabilir.
İniş esnasında uçağın yere teker koymasıyla saniyenin parçaları kadar bir zamanda 0’dan 250 km/h ya kadar hızlanan uçak lastikleri aşırı aşınması nedeniyle ortalama 150-400 arası inişten sonra kaplama yapılması için bakıma alınır.
Uçaklarda şamyelsiz lastik kullanılır. Uçak lastiklerinin içi yangın tehlikesinin azalması amaçıyla hava yerine Azot (N) ile doldurulur. 1990 yılından itibaren FAA tüm uçak lastiklerinin Azot kullanılmasını istemiştir.
Uçaklarda kullanılan fren sistemi
Uçaklarda disk fren sistemi kullanılır fakat otomobillerdeki gibi bir fren tek diskden oluşmaz, uçağın ağırlığına göre tek bir fren birden fazla diske sahiptir. Eskiden çelik olan frenler günümüzde gerek ısıya dayanıklılığı gerekse ağırlıktan tasarruf amaçıyla yerini karbon frenlere bıraktılar. Çelik frenlerle ortalama 1000 iniş gerçekleştirilirken karbon frenlerle 1500 inişe ulaşmak mümkün. Üstelik büyük bir uçakta 500 kg ağırlığa kadar tasarruf ediliyor. Çelik frenler 2000 derece ısıda kullanılmayacak hale gelirken karbon frenler 3000 derece ısıya kadar dayanabiliyorlar.
Uçaklarda otomobillerden tanıdığımız ABS sistemine benzer fakat ismi Anti Skid olan bir sistem mevcuttur. Sistemin amacı tekerleklerin kilitlenmesini önlemektir. Çünki kilitlenmiş tekerlekler sadece kinetik sürtünme** katsayının etkisinde kaldığı için mümkün olandan daha az fren kuvveti uygularlar. Anti Skid sisteminin çalışma prensibi özetle şu şekildedir;
Uçağın ana iniş takımlarındaki fren sistemleri maksimum derecede devreye girdiği zaman sensörler fren yapmayan ön tekerlekler araçılığıyla uçağın hareket hızını ölçer ve bu hızı fren yapan tekerleklerin hızıyla karşılaştırırlar. Aralarındaki fark yaklaşık olarak 0,85’den küçükse fren yapan tekerleklerdeki fren basıncı, optimal olarak belirlenen 0,85 civarında ki fark katsayısına tekrar ulaşılacak şekilde azaltılır. Örnek olarak uçak pistte 100kt hızla ilerliyorsa ve fren yapan tekerlekler 70kt hızla gidecek şekilde dönüyorsa fren basıncı düşürülerek yaklaşık olarak 85kt hıza denk gelecek şekilde azalır. Bu şu demektir, fren yapan tekerlekleri fren yapmayan tekerleklerden ortalama %15 daha az dönecek hale getirmek daha doğrusu pist yüzeyi ile hafif bir sürtünme içine girmelerini sağlamaktır. Çünkü, uçak lastikleri ile pistin arasında belirlenen ortalama %15 lik bir sürtünmenin, en maksimum frenleme kuvvetini vermesidir. %30 dan daha fazla sürtünmenin tekerleklerin kilitlenmesine yol açacağından fren basınçı, tekerleklerin sürtünmesini düşürmek için kısa süreli tamamiyle düşebilir.
(*)Frenleme kuvvetleri = Uçakların piste ana iniş takımları teker koydukları anda iniş takımları ile fren yapmazlar fakat tekerlekler ile pist yüzeyi arasında sürtünmeden oluşan bir fren kuvveti oluşur. Gerek bu doğal fren kuvveti gerekse iniş takımlarının fren sistemlerinin aktive edilmesi halinde oluşan fren kuvveti olsun, yazımdaki ”Frenleme kuvvetleri” kelimesi iki kuvveti de kapsıyor.
(**) Fizikde iki çeşit sürtünme katsayısı vardır. Bunlardan biri statik sürtünme katsayı olarak adlandırılan ve iki cismin birbirine temas eden yüzeyleri arasında kaymayı engelleyen değeri büyük olan sürtünme katsayısı, diğeri ise aynı iki cismin yüzeyleri arasında kayma başladığı anda meydana çıkan kinetik sürtünme katsayısı olarak adlandırılan değeri düşük olan sürtünme katsayısıdır. En güzel örneği de yine bir kutuyu yerde ittirmeye çalıştığımızda anlarız. Kutuyu yerinden oynatana kadar statik sürtünme katsayısı etki eder, yerinden oynadığı anda yerde sürüklemeye başlamamızla daha az kuvvete ihtiyaç duyarız çünkü artık statik sürtünme katsayısından daha düşük değerli kinetik sürtünme katsayısına geçiş yapmışızdır.