Ağırlık ve Dengeye Giriş

Uçuş harekâtında bir hava aracının ağırlığının ve dengesinin izlenmesi ve kontrolü uçağın emniyetli ve verimli şekilde işletilmesi açısından kritik bir rol oynar.

Dünyanın kütlesi ile onun üzerindeki veya yakınındaki cisimlerin kütlesi arasında oluşan kütlesel çekim kuvveti ise yerçekimi kuvveti olarak adlandırılır.

Vektörel bir nicelik olan kuvvet yönü, büyüklüğü ve uygulama noktası ile ifade edilir .

Kuvvetler uygulama noktalarına göre noktasal kuvvetler ve dağıtık kuvvetler olarak da sınıflandırılabilirler. Eğer bir kuvvet cismin tek bir noktasına etkimekte ise bu kuvvet noktasal kuvvet olarak adlandırılır.

Aerodinamik: Bir cisimle içinde hareket ettiği hava arasındaki münasebetleri inceleyen bilim dalıdır

Wright kardeşlerin kanat formu için çıkış noktaları, kuşlardır. Kuşlar aerodinamik olarak kanat pozisyonlarını ve açılarını ayarlayarak denge sağlayabilmektedir.

Wright kardeşler deneylerinde uçuşa etki eden kuvvetleri ve uçuş için gerekli hareketlerin neler olduğunu bulmaya çalışmışlardır. Bisiklet imalatından elde ettikleri deneyimler uçağa etki eden kuvvetleri ve uçak hareketlerini açıklamakta önemli bir faktör olmuş olabilir (Şekil 1.5). Çünkü basit ve pratik bir teknolojiye sahip olmasına rağmen, bir bisikletin iki teker üzerindeki hareketi sürtünme, denge, ağırlık, hava direnci gibi kuvvetleri içerir

Hava aracı (Aircraft): Hava ile yeryüzü arasındaki oluşan tepki kuvveti haricinde atmosferdeki hava ile etkileşimi sonucu üretilen tepki kuvvetinden destek sağlayan herhangi bir makinadır.

Bir hava aracı uçuşu sırasında boylamasına, yanal ve dikey olmak üzere üç ayrı eksen üzerinde dik olan üç ayrı doğrusal eksen boyunca serbestçe hareket edebilir.

Hava araçları doğrusal hareketlerin yanı sıra kendisine bağlı eksen takımına ait üç eksen etrafında yunuslama (pitch), sapma (yaw), yatış (roll) olarak adlandırılan dönüş hareketlerini gerçekleştirebilir.

Sapma hareketi uçağın burnunu sağa veya sola hareket ettirmektedir. Sapma hareketini sağlayan temel kontrol yüzeyi istikamet dümenidir (rudder).

Yatış hareketi: Uçağın boylamasına eksen etrafında bir kanadının yukarı diğer kanadının aşağı gelecek şekilde hareket etmesi ile yatış hareketi oluşur . Yatış hareketi uçak kontrol yüzeylerinden kanatçık (eleron) yardımı ile yapılır.

Görev profili uçağın gidiş ve varış meydanları arasındaki planlanan uçuşuna ilişkin aşamaları içerir. Bu aşamalar kalkış taksisi, kalkış, tırmanma, seyir, alçalma, bekleme, yaklaşma, iniş ve iniş taksisi hareketlerini kapsar. Kalkış taksisi uçağın motor çalıştırma ve ısıtma, park yerinden çıkış (push-back) ve pist başına geliş hareketlerini içerir

Varış meydanındaki elverişsiz koşullar nedeni ile (hava durumu, acil durumlar vb.) uçakların uçuş planlarında önceden belirlenen yedek bir meydana inmeleri söz konusu ise yedek meydana kaçış profili izlenir. Yedek meydana kaçış profili şekli ve içerdiği aşamaları itibari ile görev profiline benzer. Ancak profilin toplam uçuş menzili ve seyir irtifası gibi uçuş parametreleri varış meydanı ile seçilen yedek meydan arasındaki mesafeye bağlı olarak belirlenir

Kalkış aşaması sırasında bir uçağın ağırlığı kalkış mesafesini üç ayrı şekilde etkiler:

• Newton’un ikinci hareket kanununa göre bir cismin ivmesi kütlesi ile ters orantılıdır. Buna göre ağırlığı, dolayısıyla kütlesi, yüksek olan bir uçağın pist üzerinde ivmelenme kabiliyeti daha düşük olacaktır.

• İniş takımları ile pist yüzeyi arasındaki sürtünme kuvveti ağırlık ile doğru orantılıdır. Bu durumda artan ağırlık sürtünme kuvvetini artıracağı için uçağın ivmelenmesini zorlaştıracaktır.

• Uçağın pisten iniş takımlarını kesebilmesi için kanadı tarafından üretmesi gereken taşıma kuvvetinin ağırlığına eşit olması gerekir. Ancak ağırlık artıkça onu dengeleyecek olan taşımanın üretilebilmesi daha yüksek bir hızda mümkündür.

Yaklaşma ve iniş aşamasında ağırlığın uçak üzerinde şu etkileri mevcuttur:

• Artan ağırlık uçağın havadaki minimum tutunma hızını artıracağı için yaklaşma ve piste teker koyma hızlarını da artıracaktır.

• Artan ağırlık, dolayısı ile artan kütle nedeniyle uçağın pist üzerinde yavaşlaması için gerekli olan ivme Newton’un ikinci yasasına göre azalacaktır.

• İniş takımları ile pist yüzeyi arasındaki sürtünme kuvveti ağırlık ile doğru orantılı olarak artarak ek bir frenleme kuvveti sağlayacaktır

• Kalkış için daha fazla hızlanmaya ve daha uzun bir piste ihtiyaç duyulur,

• Tırmanma açısı ve oranı azalır, • Menzil ve havada kalma süresi düşer,

• İnişte hızı artacağı için daha uzun bir yaklaşma paternine ihtiyaç duyulur,

• Fazla ağırlık iniş takımları, uçak gövdesi gibi bölgelerde yapısal yıpranmalara neden olabilir. • Havada minimum tutunma (stall) hızı artacağı için emniyet limitleri daralır.

• Manevra ve kumanda kabiliyeti azalır.

Seyir aşamasında da ağırlıktaki artış uçağın seyir irtifasını sınırlayarak uçağın yakıt tüketimini daha da artıracağı için uçağın menzili ve havada kalma süresi azalacaktır.

Metrik sistemde ağırlık birimi Newton (N), İngiliz sisteminde ise pound (lb) cinsinden ölçülür. Bir Newton yer çekimi ivmesinin (9,81 m/s2) bir kilogram (kg) kütle üzerine uyguladığı kuvvete eşittir. Benzer şekilde, bir pound ise yer çekimi ivmesinin (32,17 ft/s2) bir slug kütle üzerine uyguladığı kuvvettir. Ancak metrik sistemin kullanıldığı kaynaklarda (uçuş el kitapları vb.) ağırlık değerleri genellikle Newton yerine kütle birimi olan kilogram (kg) cinsinden verilmektedir. Bu nedenle İngiliz ve metrik sistemler arasında birim dönüşümü yapılırken ağırlık ve kütle arasında çapraz hesaplamaların yapılması gerekir. 

İngiliz birim sisteminde uzunluk hesaplamaları için inç (in) veya feet (ft), mesafe hesaplamaları için ise deniz mili (nm) kullanılmaktadır