Kanat-
Uçaklarda uçağı havaya kaldıran ve havada tutan en önemli yapı kanattır. Kanat hem kendini hem de uçağın tamamının ağırlığını havada taşıdığı gibi yatış, flaplarla yavaşlama gibi çeşitli farklı kuvvetlerle aldığı işler yapar. Örneğin bir yatış kumandasıyla kanatçıklar kanadı havada burkmak, kıvırmak ister. Kanada motor bağlı ise bağlantı yerlerinde çok büyük kuvvetler uygular, sarsıntılar, titreşimler olur, motorların dönmesinden dolayı burkma kuvvetleri oluşur. Havadaki girdapları kanadın ucunu aşağı yukarı (büyük uçaklarda birkaç metreye kadar) sallar. Eğer kanatlar belirli bir miktar esnek olmasaydı bütün o hava karışıkları sarsıntı olarak uçağın gövdesine yolculara aktarılacaktı. Dolayısıyla kanatlar kara araçlarındaki amortisörlerin işini de yaparlar. Kanat gövde bağlantıları bu devamlı değişen yükler nedeniyle metal yorgunluğu (fatique) ile karşı karşıya kalırlar. Bu nedenlerle genellikle uçak kanatları yarı-monokok yapıya sahiptir ve kanada gelen yükleri iç yapılar taşır.
Kanatların başka yaygın bir görevi de içlerinin yakıt deposu olarak kullanılmasıdır. Yakıt depoları ya yekpare olarak içine monte edilir ya da tüm birleşme yerleri sıvı conta ile sızdırmaz yapılıp içine yakıt doldurulur (integral fuel tank). Bu tip kanatlara "ıslak kanat" anlamında "WET WING" de denir. Yakıt depolarının içindeki pompa, boru, vana gibi ekipmanlara ulaşabilmek için de kanadın alt ve üst yüzeylerinde sökülebilir kapaklar olur. Yakıt depolarındaki su ve pislikleri boşaltmak için de "Drain Holes" isimli tahliye delikleri vardır. Hücum kenarı ve firar kenarında bulunan hareketli uçuş kontrol yüzeylerinin menteşeleri ve hareket verme mekanizmaları ile bunların pilot kabinine olan bağlantıları da kanat içinde yer alır. Tipik bir kanat şekil 26'da gösterilmiştir.
|
Şekil 26 - Kanat yapısı
|
3.2.1. Kanat Yapısının Temel Özellikleri
Yarı monokok kanatlarda Sparlar kanatların ana taşıyıcı elemanıdır. Sparlar kanatta bir veya iki adet olup gövdeye dik veya açılı olarak birleşir. Sparlar genellikle ("I", "T", "Z", "[", "H", " ]", "U", "L") şeklinde olurlar. Sparları esnemelerde, eğilmelerde güçlendirmek için "flanş (flange)" olarak isimlendirilen kanadın alt ve üst yüzey kaplamasına paralel yüzeyler arasına "Stiffener" denilen destek plakaları perçinlenir. Bunlar burkularak deforme olmayı önler. Kanat kaplamasının deforme olmasını önlemek için de spara paralel "Stringer" isimli profil parçalar kanat sacına destek olurlar. Kanadın dış hava akışına uygun şeklini vermek ve bu akımın oluşturduğu basınca, kuvvetlere direnç göstermek için genellikle sparlara dik olarak kanat kesiti şeklindeki profiller kullanılır. Ağırlıklarını azaltmak için sparlarda , profillerde büyük flanşlı delikler açılır ve bu yolla hafifletilir. Bazı uçaklarda sparlar gövdenin altından veya üstünden bir bütün olarak geçerler. Bu durumda kanat parçalıdır. Kanadın içinde sparlara bağlı olarak profiller, stringer'ler, hücum ve firar kenarlarında former (şekil verici profiller) kullanılır. Üst ve alt kaplama sacı üzerine binen yük ve gerilmeleri profillere, stringerlere, former ve sparlara dağıtır ve aktarırlar. Sparlar da kendilerine gelen yükleri (yerde iniş takımlarından gelen yükleri de) gövdeye aktarırlar.
3.2.1.1. Kanat Profili
Kanada şekil vermek için ve kaplamaya gelen hava yüklerini sparlara iletmek için kullanılan kanadın enlemesine elemanlarıdır. Profiller hücum kenarından firar kenarına kadar uzanabilir. Yada flap veya kanatçık gibi elemanlara göre arka spara kadar uzayabilir. Tipik metal profiller şekil 27'de gösterilmiştir.
Düz levhaya nazaran daha büyük fines( taşıma/sürükleme ) değerinin elde edilebilmesi için geliştirilmiş olan belirli kalınlığa sahip kanat kesitlerine profil adı verilir. Şekil 28'de profil yapısı gösterilmiştir.
Profillerin geometrisini belirtmek için aşağıdaki terimler kullanılır
Hücum kenarı: Profilin hava akımını karşılayan dairesel kenarı.
Firar kenarı: Hava akımının profili terk ettiği sivri kenarı.
Veter: Profilin hücum ve firar kenarlarını birleştiren doğrudur.
Sırt: Profilin üst kenarıdır.
Karın: Profilin alt kenarıdır.
Eğrilik hattı: Vetere dik olarak çizilen doğruların, sırt ve karın arasında kalan kısımlarının orta noktalarının geometrik yeridir.
Maksimum kalınlık veya kalınlık: Profilin sırt ve karın noktaları arasında, vetere dik olarak ölçülen maksimum mesafedir.
Eğrilik: Eğrilik hattının veter doğrusuna olan maksimum mesafesidir.
Hücum kenarı yarıçapı: Profilin sırtına ve karnına hücum kenarı civarında teğet olan çemberin yarıçapıdır. Bu çemberin merkezi, hücum kenarından eğrilik hattına çizilen teğet üzerinde bulunur.
Profil şekilleri ve aileleri :
Profiller kendilerinden beklenen aerodinamik özelliklere göre çok çeşitli şekillerde olabilirler. Bunun nedeni de; eğrilik, kalınlık, maksimum kalınlığın yeri, hücum kenarı yarıçapı, ve firar kenarı açısı gibi geometrik faktörlerin profilin aerodinamik özelliklerini etkilemesidir. Ancak profiller şekil bakımından genellikle iki ana gruba ayrılırlar. Bunlara örnek şekil 29'da gösterilmiştir.
Eğri Profiller;
-Dışbükey Profiller,
-İçbükey Profiller,
Simetrik Profiller.
Yapısal olarak kanatlar:
Tek Sparlı Kanatlar (MONOSPAR)
Çok Sparlı Kanatlar (MULTISPAR)
Kanat Kutusu (BOX BEAM) olmak üzere üçe ayrılır.
3.2.1.2. Tek Sparlı Ve Çok Sparlı Kanatlar
Adından anlaşılacağı üzere tek sparlı olan kanat tek spara ve çok sparlı olan kanat birden fazla spara sahiptir. Kanat sparı kanadın boylamasına olan birincil elemanıdır. Genel olarak tüm kanatlarda asıl yük taşıyıcı yapısal eleman "Spar" olarak isimlendirilen bir çeşit kiriştir. Sparlar veter hattına dik veya belirli bir açıda olabilirler. Bazı kanatlarda tek olan spar sayısı uçağa göre iki veya daha fazla sayıda olabilir. Kanadın kaldırma kuvvetini ve diğer yükleri gövdeye sparlar aktarır ve gövde-kanat ana bağlantıları sparlar üzerinden olur. Profil (rib) ismindeki genellikle spara dik ve veter hattına paralel (geriye ok açılı bazı uçaklarda profiller sparlara dik olmayabilir) yapısal parçalar; hava akımının kanat hücum kenarına ve kanat alt yüzeyine yaptığı basıncı, kanat üst yüzeyinde düşük basınçtan dolayı oluşan kaldırma kuvvetini sparlara iletir. Profiller aynı zamanda kanat alt ve üst kaplamalarına şekil verir ve destek olurlar. Tamamı metal uçaklarda kanat yüzey kaplamaları, spar ve profiller metal iken kompozit teknolojisinin gelişmesi sayesinde önce yüzey kaplamaları kompozit yapılmış, daha sonra tamamı kompozit kanat yapımı başarılmıştır.
Tek kanatlı hafif bir uçağın kanadının yapısındaki sparlar şekil 30'da gösterilmiştir. Resimde gösterilen yapı metal veya ahşap kanatta aynı olabilir. Metal olan kanatta önemli parçalar alüminyum alaşımından, bağlantı çubukları veya destek kabloları çelikten yapılabilir. Ahşap kanatta, sadece sparlar veya hem spar hem profiller ahşap olabilir. Çekme gerilmelerini taşıyan kablolara çekme kabloları denir. Çekmeye karşı yükleri taşıyan kablolara ise çekme karşıtı kablolar denir.
Ahşap kanat sparları uçak kalitesine uygun dolu ahşap veya kontrplaktan yapılmalıdır. Ahşap sparlar şekil 31'deki gibi olabilir. Metal sparlar ise birçok çeşitte olabilir. Bu çeşitlerlerden bazıları şekil 32'de gösterilmiştir. Spar şekilleri ekstrüzyon ile imal edilebilir veya perçinle yada kaynakla birleştirilerek elde edilebilir.
3.2.1.3. Kutu Kirişli Kanatlar
Orta ve büyük uçaklarda yaygın olarak kullanılan "BOXBEAM" tipi kanatta hücum kenarı ve firar kenarında iki spar bulunur. Bu iki sparın arasında tek parça veya birden fazla parçalı, talaşlı üretimle yekpare olarak üzerine hem spara paralel, hem de spara dik yönde içerden çıkıntılı yekpare bir yapı ile büyük yükler taşıyabilen kanat kaplamaları bulunur. Bunlar birleşince güçlü bir kutu şeklinde yük taşıyıcı kiriş oluşur. Bu tip yapı şekil 33'te gösterilmiştir.
