|
|
POLAR EĞRİSİ NEDİR ? Bu kavramı açıklamadan önce süzülüş oranının (glide ratio) ne olduğuna bi bakalım. SÜZÜLÜŞ oranı | GLIDE RATIO Bir hava aracının yatay düzlemde katettiği mesafenin, kaybettiği irtifaya olan oranına süzülüş oranı denir. Süzülüş oranı hava aracınınu uçuş performansının ölçümünde önemli bir faktördür. Süzülüş oranının saptanması Eğer hava aracının süzülüş oranını biliyorsanız, aracın ne kadar mesafe katedeceğini ve katettiği mesafe sonundaki irtifasını hesaplayabilirsiniz. Bunun en basit hesaplama metodu, hava aracının mevcut irtifasının süzülüş oranıyla çarpımıdır. Örneğin 23:1 süzülüş oranına sahip bir planör 23 birim yol alırken 1 birim çökmektedir. Bu planörün 2000 mt. İrtifadan bırakılması durmunda katedeceği mesafe ve bu yolculuk sonundaki irtifası aşağıda gösterilmiştir.
Katedilen uzaklık (irtifa x süzülüş oranı) = 2000x23=46.000 mt. Gerekli irtifanın hesaplanması Bir termalde tırmandığınızı ve tırmanış sonunda 24 km'lik bir mesafedeki bir iniş alanına inmeniz ve yaklaşma paterni ve iniş için ek 500 mt'lik bir bir irtifa gerektiğini varsayalım. Bu hedefe ulaşmak için bize gereken irtifa nedir ? Gerekli irtifayı hesaplarken, yataydaki yani katetmek istediğimiz mesafeyi süzülüş oranına bölüyoruz. 24000/23=1043. Bu mesafeye ulaşmak için min. 1043 mt. İrtifaya yükselmemiz gerekiyor. Bu değere yaklaşma ve iniş için gerekli 500 mt.lik ek irtifayı da eklersek bu yolculuk için ulaşmamız gereken irtifanın 1543 mt. olduğunu buluruz.
Polar Eğrisi Nasıl Elde Edilir ? Belli hızlardaki çöküş oranları aşağıdaki tablodaki gibi olna ve renkleri dışında eşdeğer 4 falcon'u örnek alalım.
Hava koşullarını ve diğer faktörleri gözardı edelim ve basitlik açısından 1 knot'ı 100 feet/dk olarak varsayalım. Eğer 4 kanadı da aynı anda ve aynı yönde bırakırsak kanatların bir dakika sonraki konumu ve katettiği mesafe aşağıdaki grafikteki Konum A gibi olacaktır. Bu durumda mavi falcon 3100 feet yatayda ve 180 feet dikey düzlemde yol katedecek. Yeşil falcon ise 3100 feet yatayda, 160 feet dikeyde, sarı falcon 4200 feet yatayda ve 190 fett düşeyde, kırmızı falcon ise 6200 feet yatay ve 320 feet düşeyde yol katetmiş olacak. Eğer 4 kanadı bir eğriyle birleştirirsek elde edeceğimiz eğri
Flacon kanadına ait polar eğrisi olacaktır. Yeşil Falcon en düşük çöküş oranına sahip kanadımız. Havada en uzun süre kalacak kanat. Ancak diğerleri kadar uzağa gidemeyecek. Sarı falcon ise en iyi süzülüş oranına sahip. En uzun mesafeyi de katettiğini görüyoruz.
Polar verilerinin bilinmesi tüm pilotlara, uçuş becerilerini geliştirmelerinde, kullandıkları hava aracının performansını maksimize etmelerinde anahtar rol oynar. Cessna pilotundan yarışmaya katılan bir deltakanat pilotunun, uçuş dinamiklerini eksiksiz bilmesi ve anlaması hayati önem taşır.
Polar verisini kullanırken herhangi bir hızdaki çöküş oranının (sink rate) ne olduğunu hesaplayabiliriz. Yukarıdaki polar eğrisindeki 80 knot hızdaki çöküş oranının 3 knot olduğu görülüyor. Süzülüş oranı (glide ratio) da hava hızının çöküş oranına bölünmesiyle hesaplanır. Bu örnekte 80 knot hızdaki süzülüş oranı ise 80/3= 26.6 olarak bulunur. Bazen çöküş oranı feet/dk veya mt/dk olarak da hesaplanabilir. Maksimum Süzülüş oranı (Maximum Glide Ratio) Maksimum süzülüş oranı hava aracının performansın ölçümünde en önemli kriterdir. Yüksek süzülüş oranlı bir planör, düşük süzülüş oranına sahip bir planörden daha uzağa gidecektir.
Grafik 4'deki grafigin orjininden, eğimin minimum oldugu ve polar eğrisini teğetine dokunan bir cizgi çizelim. Çizilen bu çizginin, polar eğrisine dokundugu noktadan yataydaki hava hızına ve düseydeki çöküş oranı eksenlerine dik olarak çakistiralim. Yatay eksende polar eğrisiyle çakisan hiz olan 55 knot ve dikey eksende bulunan 1.6'lik çöküş oranı bu hava aracinin maksimum süzülüş oranini ifade eder (Grafik 06'daki V1 noktası) . Maksimum süzülüş hızında buldugumuz süzülüş oranı da (55:1.6=) 34:1 dir. Bu hizda kanadımızin yatay düzlemde en uzun mesafeyi katedecegi açıktir. Hava hizi ile çöküş hizi arasindaki oran, kaldirma ve sürüklenme (Lift and Drag) arasindaki oranin ayni sonucu vermesi yüzünden maksimum süzülüş oranina Best L/D oranı da denmektedir ( Best lift over Drag) . Grafik 06'daki V1 noktası hava aracımızın Maksimum süzülüş oranının olduğu nokta. Bu nokta çok önemli. Bu hızın ( V1 ) sizi havada en uzun süre tutucak hiz olarak düsünüyorsaniz büyük bir yanlis içindesiniz :) Neden ? Asagiya hemen bakalim. Minimum Çöküs Hizi (Minimum Sink Speed)
Grafik 6 da gördügümüz V3 noktasi hava aracını, minimum çöküş
oranının (Vs-min) oldugu optimum hava hızını göstermekte. (Polar
eğrisine dikkat ederseniz çöküşün bu noktadan sonra başladigini
göreceksiniz). Hava aracının bu hızdan daha hızlı Ya da yavaş hızda
seyretmesi durumunda daha fazla irtifa kaybedecektir . Minimum
çöküş hızı, polar eğrisindeki diger hizlarla karsilastirildiginda
sizi havada en uzun süre tutacak noktadir.
İlk örneğimizdeki planörün Grafik 5'de polar eğrisindeki noktadan yatay (hiz) ve düsey(çöks oranı) eksenlere dik çizgiler uzatirsak, hava aracimizin minimum çöküş hızınin 45 knot , ve min.çöküş oraninin 1.5 oldugunu görürüz. Stol Hizi (Stoll Speed-Vstoll) Grafik 06 daki polar eğrisinde yükselisin sonlandigi nokta (Vstall) hızın uçus için çok tehlikeli oldugu, hava aracinin aniden ve siklikla uyari vermeden karpuz gibi düsecegi ve adina stol hizi denen noktadir. Yeterli irtifaniz varsa sadece eglence amaçli yapilan bu manevra, tüm pilotlarin standart egitim programinin bir parçasidir. Ancak bu manevra irtifanin düsük oldugu noktalarda gerçeklesmesi ölümcül durumlara neden olabilir. Buraya kadar verilen örneklerde kanadin sakin bir havada oldugu, herhangi bir arka veya ön rüzgara maruz kalmadigi ve hava aracinin ekstra bir yük tasimadigi varsayildi. Simdi gerçek hayata geri dönelim :) Ağırlıgin Hiza Etkisi
Grafik 06'daki grafikte kesik çizgili polar eğrisinin (yapi ve oranı ayni) neden daha uzakta oldugunu merak ettiniz mi ? Tüm hava araçlarinda polar eğrisi, tasidigi yüke bagli olarak kayar. Eger yükü arttirirsaniz örnegin uçaga, ayakta fazla yolcu alirsaniz, deltakanatla bir keçiyi uçurmayi denerseniz :)) (Bu örnegi 3-4 yil önce Fethiye Babadag'da sahit oldugum komik bir an aklima geldigi için yazdim. Gerçi onlar yamaç parasütçüleriydi. Inis alanina pilotla beraber, harnese baglanmis 2 keçi inmisti. O keçilerin neden uçuruldugunu hala anlayabilmis degilim.) Yükün artmasıyla hava aracinin, çöküş hizi da yükle beraber artıcaktır. Kesik çizgili eğri, yükün %50 arttirildigi bir durumda polar eğrisinin yeni konumudur. Açısı ve oranı orijinal polar eğrisiyle aynıdır. Önemli bir nokta Ağırlık arttirildiginda maksimum süzülüş oranımız V2 noktasına kaydı ancak oran degişmedi. Degişen sey daha hızlı oldugumuz. 2 polar eğrisine dikkatle bakin. Ağırlıgin arttirilmasiya daha uzun yol katemeyecegiz ancak şu an daha hızlı uçmaktayız. Özellikle yarismalarda, planörlerin neden su tankı (water ballast) tasidiklarini umarim anlamissizdir:) Rüzgarin Polar eğrisine Etkisi kanadımızin veya hava aracimizin 10 birim arka rüzgar veya karsidan esen rüzgarlara maruz kaldigini varsayalim. Bu noktada polara teğet geçen çizgiyi, 0.0 noktasindan çizmemiz olanaksiz. kanadımıza çarpan havayi telafi etmek için bu çizgiyi saga veya sola 10 birim kaydirmamiz gerekiyor. Bu kayma maksimum süzülüş oranini da oldukça degistirecek. Asagidaki grafige bakalim.
Bir diger ve önemli bir durum yatay ve düsey hava hareketleri. Alçalan veya yükselen hava akimlari maksimum süzülüş oranımızı degistirecek.
Alçalan hava hareketlerinde maksimum süzülüş oranı : Motorsuz hava araçlari çöken hava akimlari nedeniyle çok uzak noktalara varamadigini biliyoruz. Simdi polar eğrimizin teğeti A çizgisi'nin açısıyla, hava durumlarindan etkilenmemis O (Orjinal) çizgisinin yatay eksendeki açılarina dikkatle bakalim. Alçalan hava akimlariyla birlikte bu açınin (d) yükseldigini görebiliriz. Bu noktada optimum süzülüş oranı için hizimizi arttrmamiz gerekiyor. Maksimum süzülüş oranimiz su anda saga, X'e noktasina kaydi ve hizimiz artarken çöküşümüz de artti. Yükselen hava hareketlerinde maksimum süzülüş oranı : Yükselen hava akimlariyla birlikte, yükselen hava hava aracimizin dogal çöküş karakterini telafi edecek. (AL) çizgisini ve su meshur polar eğrimize :-) teğet dokunacak sekilde uzatalım.kesişen nokta yani maksimum süzülüş oranimiz (V) noktasina kaydi. Bu nokta polar eğrisinin tirmandigi noktayla kesişmekte. Bu noktada hizimiz düsta ancak çöküş yok ve kanadımız asansör gibi yükselmekte. Kanat performansının en önemli ve nesnel kriterlerinden
biri olan polar verisi, artan rekabetçi ortam ve azımsanmayacak
sayıda pilotun bu verileri talep etmesiyle, büyük önem kazandı.
Computer Aided Design & Manufacturing (CAD/CAM) ve elektronik
ölçüm & analiz
cihazları gibi teknolojik gelişmelerle , polar eğrisi ve veri setleri
artık çok daha hassas ve hatasız hesaplanabiliyor. Çoğu kanat üreticileri
başta bu verileri kimseyle paylaşmazken artık ürünlerine ait polar
verilerini yayınlıyorlar. Deltakanat sporunda polar teorisi ve
dinamiklerinin kullanımı aslında başlangıç ve orta seviye pilotlardan
çok yarışma düzeyindeki pilotlar için yararlı olduğunu düşünüyorum.
Bu yazıyı hazırlarken gözümden kaçmış düzeltme ve eklemelerinizi
mail adresime yazabilirsiniz.
Barış YALÇINKAYA Kaynaklar:
Diğer yazıları " Yazılar "
bölümünde bulabilirsiniz...
|
