WINGLETS NEDİR? AVANTAJ VE DEZAVANTAJLARI

Bu seferki yazımda sizlerle kanat uçlarında görülen Winglet’leri incelemek istiyorum. 90’lı yıllarda A320 serisi, A310-300, A340 ya da MD-11 ve B747-400’ler de görülen bu Winglet’ler günümüzde orta ve kısa menzilli uçakların olmazsa olmazı haline geldiler. Peki sadece avantajları mı var? Yeni B737MAX ların Winglet’leri niçin iki parça? A380’lerde niçin eski tip A320’lerin Wingletleri kullanılıyor?
Bu soruları cevaplamadan önce Winglet’lerin tarihine kısaca bir göz atalım.
Aslında Winglet’ler sanıldıkları kadar yeni bir buluş değiller. İlk kullanımları ikinci dünya savaşında Almanların Heinkel He 162 isimli savaş uçağında olmuştur. Şimdiki Winglet’ler den farkı ise yukarı doğru değilde aşağıya doğru kıvrık olmalarıydı. Sivil havacılıkta seri olarak ilk kullanılmaları da A310-300’ler de olmuştur.

Yazıma devam etmeden önce, Winglet’lerin etkisini kısaca hatırlayalım. Bilindiği gibi uçak kanatlarına havanın kaldırma gücü, kanadın altından ve üzerinden geçen iki hava akımının basınç farkı sayesinde etki etmektedir. Kanadın üst yüzeyi alt yüzeyine kıyasla hafif bombeli olduğu için, hava kanadın üzerinden daha hızlı akar. Akımın hızı arttıkça akımın basıncı düşer. Sonuç olarak kanadın altındaki akımın basıncı, üzerindeki hava akımının basıncından yüksek kalır ve uçağın kanadına kaldırma kuvveti etki eder. Bu iki hava akımının kanat uçlarında tekrar birleşmesi, kendi içinde dönen spiral formunda girdap yaratır. Wake türbülans adı verdikleri bu girdap uçakların büyüklüğü daha doğrusu ağırlığı ile de şiddetlenir.  Oluşan bu Wake türbülans uçakların kinetik enerjilerinin bir kısmını emerek, yakıt kullanımının artmasına sebep olurlar. Ayrıca iniş ve kalkışlarda arkadan gelen uçaklara tehlike yaratırlar fakat, o ayrı bir konu olduğu için bu yazımda detaya girmeyeceğim.
Winglets’ler kanadın uçlarından hava akımını devir alırlar ve kendi uçlarına doğru yönlendirirler. Kendi uçları kanatların uçlarından daha dar/kısa olduğu için oradaki birleşmenin şiddeti daha az olur. Kısacası, kanat uçlarında birleşen hava akımlarının hem yönünü  değiştirirler hemde birleşme anında oluşan girdapların şiddetini azaltırlar. Bu şekilde yakıt tüketiminin ortalama %5’e kadar  düşmesini sağlarlar. Fakat Wake türbülans isimli girdapları tamamiyle yok edemezler.

Resimde görüldüğü gibi kanat uçlarında oluşan girdapları küçültüyor. Açık yeşil renkle belirtilmiş alan, kaldırma kuvvetini temsil ediyor ve yine resimde görüldüğü üzere, Winglet olan kanatta, kanadın uçuna kadar daha dolgun bir kaldırma gücü etkisi mevcut.
Sadece avantajlarımı var?
Hayır. Ortalama olarak %5 yakıt tasarrufu sağlamaları, (%5 ortalama bir rakamdır, modele ve uçuş mesafesine göre bu rakam değişir), uçakların dikey eksenleri etrafında daha stabil olmalarını sağlamaları, kanat uçlarına kadar daha dolgun bir kaldırma kuvveti seyrine sebep olmaları avantajlarındandır.
Fakat dezavantajlarıda vardır. Örneğin:
Sadece kendi ağırlıkları en az 120 kg dir. Kanat uçlarını, artan kaldırma kuvvetini kaldıracak ve Winglet’lerin ağırlıklarını taşıyacak şekilde güçlendirmek gerekir, uçak modeline göre onunda uçağın ağırlığına negatif etkisi olur. Yüzeyinde hava akımı olan her cisim gibi Winglets’lerde ek olarak sürtünme kuvveti yaratır buda uçağın daha fazla yakıt harcamasına sebep olur. Artan ağırlık ve sürtünme kuvvetinden dolayı artan yakıt kullanımı aslında orta menzilli ve uzun menzilli uçuşlarda, Winglet’lerin avantaj olarak getirdiği yakıt tasarrufuna yenik düşerler. Bir bakıma kısa mesafe uçuşlarda, kanat uçlarında oluşan girdapları küçülterek sağlanan yakıt tasarufu, sürtünme kuvvetinden ve fazla ağırlıktan doğan yakıt artışından düşük kalabilir. Bu sebepten dolayı ender de olsa bazı havayolu şirketleri B737-800 tipi uçaklarını çok sık kısa mesafede uçuruyorlarsa (1000 km altında mesafelerde), Winglet taktırma masraflarını da göz önünde bulundururak Winglets kullanımını tercih etmemişlerdi.
 
B737MAX lar da niçin iki parçadan oluşan Winglets var?
İnsanoğlu bir problem karşısında ne zaman çıkmaz yola girse, doğadan ilham almıştır. Winglet’lerin daha da geliştirilmesi adına kuşların kanat uçlarına bakıldığında bir husus dikkatlari çekmiştir. Kuşların kanat uçlarında birden fazla küçük kanat parçaları vardır.

Yapılan deneyler, birden fazla parçadan oluşan Winglet’lerin, bir birini yok edebilecek karaktere sahip küçük girdapların oluşturduğunu göstermiştir. Bu sebeple çok parçalı Winglet’ler üzerinde çalışılmış, her parçanın sürtünmeyi arttırmasından kaynaklanan problemden dolayı da yeni bir Winglet tipi üretilmiştir. Sipiroid isimli bu Winglet test aşamasında olup, ileride kullanıma geçtiğinde yakıt tüketimini %15 kadar düşürebilecektir.

 

Yukarıda Falcon tipi bir uçakla Sipiroid isimli yeni Winglets test edilmektedir.
Sorumuza geri dönecek olursak, B737NG’lerde kullanılan Blended Winglets’e doğadan örnek alınarak şimdilik ikinci bir parça eklenmiş ve B737MAX larda seri olacak Split Sicimitar Winglets geliştirilmiştir.

Bu yenilik ortalama %2 ek olarak yakıt tasarrufu sağlayacaktır.
A380’ de niçin boyutuna göre küçük ve eski tarz Winglets kullanılıyor?
A380’nin kanat genişliği, Havalimanlarının tanıdıkları toleransların eşiğinde durduğu için, kanat genişliğini daha da fazla arttırmamak amaçlı olarak A320’lerde kullanılan Wingtip Fences isimli Wingletsler tercih edilmiştir.
Boeing 747-8, B777 gibi modellerde de Winglets yokmuş gibi görünse de, Raked Winglet isimli, ucuna doğru daralan kanat uzantısı tarzında Winglets kullanılmıştır.

Bir dahaki yazımda görüşmek üzere, tüm okurlarıma güzel günler dilerim.