Uçaklar nasıl baş aşağı uçuyor?

Yolcu uçakları ters uçabilir mi? Hemen aklınıza Flight Filmi geldi değil mi? Böyle bir uçuş mümkün mü? Özellikle havacılık gösterilerinde sıkça karşılaştığımız bu merak uyandırıcı duruma yakından bakalım. 

Gösteri uçuşlarında yapılan akrobatik hareketlerin birçoğunda uçaklar baş aşağı vaziyette gitmekte hatta bazı gösteri manevralarının neredeyse tamamı baş aşağı şekildedir.

Peki uçakların havalanmasındaki temel etki olan kaldırma kuvvetinin oluşmasını sağlayan kanat profili tam tersi işlevde olacak olmasına rağmen -yani yerçekimiyle aynı yönde uçağa etki edecek bir kuvveti oluşturacak olması- uçaklar nasıl oluyor da ters vaziyette havada kalabiliyor?

Uçuşa etki eden dört temel kuvvet vardır. Bunlar; yatayda itki ve sürükleme, dikeyde ise kaldırma ve (ağırlık) yerçekimi kuvvetidir.

Uçakların irtifa kazanmasının altıda yatan etki kaldırma kuvvetinin ağırlıktan büyük olmasıyken sabit irtifada seyrine devam etmesi ise dikeydeki bu iki kuvvetin birbirine eşit olmasına bağlıdır. Uçakların temel bileşenlerinden olan kanatlar, aerodinamik prensiplere dayanan tasarımları neticesinde kaldırma kuvvetinin oluşmasını sağlar.  

Klasik kanat profili tasarımında üst yüzey oval ve alanı daha fazla iken alt yüzey düz ve nispeten alanı küçüktür. Bernoulli İlkesi olarak da anılan “akışkanların hızının arttığı yerde basıncı azalır” mantığı kanatların kaldırma kuvveti oluşturmasını sağlar.

Kanadın üst yüzeyinden akan hava alt yüzeyinden akan havadan daha fazla yol alacağı için daha hızlı şekilde akmalıdır. Bu durum kanadın üstündeki basıncı azaltır ve alt yüzeyden maruz kalınan daha büyük basıncın etkisiyle kaldırma kuvveti peyda olur.

Dolayısıyla kanat yüzeylerinden akan hava, belirttiğimiz fizik kuralları gereği uçak baş aşağı pozisyondayken tam tersi etki göstererek uçağa aşağı yönlü bir kuvvet uygulayacaktır. Bu durumda uçakların havada kalmasını sağlayan etken ise uçuş teorisinin temel noktalarından biri olan hücum açısıdır.

Hücum açısı, uçuş doğrultusuyla veter hattının (kanadın hücum ve firar kenarlarını birleştiren çizgi) arasındaki açıya verilen isimdir. Bu açının belli bir seviyeye kadar artması kaldırma kuvvetini arttırırken kritik bir noktadan sonra kanat yüzeyindeki düzgün hava akışının bozulma göstermesiyle kaldırma kuvveti düşer ve hücum açısı düzeltilmezse uçak perdövitese girerek (stall) adeta bir taş gibi düşmeye başlar. 

Baş aşağı uçan savaş ya da akrobasi uçaklarında pilotlar, uçağın havada kalması için gerekli kaldırma kuvvetini oluşturacak uygun bir hücum açısı ayarlayarak ters uçuşları icra ederler. Akrobasi uçakları çoğunlukla simetrik kanat profillerine sahiptir. Bu tip kanatlarda kaldırma kuvvetini oluşturmak için basınç farkından ziyade hücum açısından faydalanılır.  

Bir otomobil yolculuğu sırasında yapılabilecek oldukça basit bir deneyle bu durumu daha iyi idrak etmek mümkün. Deney için normal bir hızda otoyolda giderken aracın camından kolunuzu uzatın. Elinizi dümdüz yapın, tıpkı bir kanat gibi. Bu durumda baş parmağınız hücum, serçe parmağınız firar kenarıdır.

Hava akışına düz tuttuğunuz elinizin hücum açısını yavaşça arttırın. Hücum açısını arttırmanız neticesinde kolunuzun hafifçe havaya kalktığını göreceksiniz. Aksini yaptığınızda ise kolunuz aşağıya doğru inecektir. Aman dikkat! Hücum açısını çok arttırıp perdövitese girmeyin!  

Peki yolcu uçakları ters uçabilir mi?

Yolcu uçakları “Flight” filmindeki meşhur sahnede olduğu gibi ters uçamaz. Zira ticari uçaklar akrobatik manevralar yapmak ya da ters uçmak için tasarlanmamıştır. Öyle ki uçaklardaki bilgisayar sistemleri belli bir seviyeye kadar yatış açısına müsaade eder. Eğer belirlenmiş tahditler aşılırsa sistem pilotu sesli ve görsel olarak uyarır ve gerekirse kumandaya müdahale eder.  

İstisnai bir şekilde havacılık tarihinde ters uçuş yapmış bazı ticari uçak örnekleri vardır. Bunlardan ilki: Bir yolcu uçağıyla tarihte ilk kez ters uçan ünlü test pilotu “Tex” lakaplı Alvin Melvin Johnston’ın uçurduğu Boeing 707 uçağıdır.

1955 yılının ağustos ayında Seattle’da Boeing ev sahipliğinde gerçekleşen IATA (International Air Transport Association) yıllık toplantısı yapılırken gerçekleşen bir prototip tanıtım uçuşunda Boeing 707 uçağını uçuran Tex, planda olmamasına rağmen uçuş esnasında barrel roll manevrasını iki kez yaparak uçağı kendi ekseninde 360 derece döndürdü.

İzleyenleri hayrete düşüren bu uçuştan sonra uçak yere indiğinde o dönemki Boeing Başkanı Bill Allen Tex’e “Sen yukarıda ne halt ediyordun?” demiş, Tex ise soğukkanlı bir cevapla “Uçak satıyorum!” demiştir.  

Diğer ters uçuş vakası ise 1985 yılında Çin Havayollarına ait bir Boeing 747 yolcu uçağı ile gerçekleşmiştir. Seyir sırasında pilotların hatasından ötürü uçak ters dönerek kısa bir süre böyle uçmuştur. Uçuşun doğası gereği bu pozisyonla dalışa giren uçak çok fazla irtifa kaybettikten sonra ancak kontrol altına alınabilmiş ancak uçağın yatay stablizesinde ciddi bir hasar oluşsa da pilotlar indirmeyi başarmıştır.