ÖZET
Savaş bilimi günümüzde düğmeye basılarak yapılan, yepyeni bir savaşla ilgilenmektedir. Artık bir şehri bir düğmeye basarak tahrip edebilecek güdümlü roket sistemleri mevcuttur. Bunlar nükleer savaş başlığı taşıyabilirler. Yakın bir gelecekte ulusal güvenliğimiz ancak güdümlü füzelerin gelişimi ile sağlanacak duruma gelmiştir.
Geçmişte hava kuvvetleri bombaları (özellikle atom bombası gibi yüksek infilaka sahip bombaları) yalnızca bombardıman uçakları ile taşıyabiliyorlardı. Bu taşıma esnasında özellikle düşman hava kuvvetlerine ve hava savunma sistemlerine karşı çok üstün bir hava hakimiyetine ihtiyaç vardı. Güdümlü füzeler bu yüksek infilaklı bombaları, havada üstün bir hakimiyete ihtiyaç olmadan, çok uzak mesafeler kat ederek, hedeflerine ulaştırabilirler. Bunu özellikle süpersonik uçabilme imkan ve kabiliyetleriyle çok daha kısa bir sürede gerçekleştirebilirler. Sahip oldukları elektronik beyin ile güdümlendirilmişlerdir . Hedefin bir şehir, fabrika veya askeri bir bölge olması önemli değildir.
Konvansiyonel uçaklarla veya güdümlü füzelerle yapılan bu taarruzların yine daha küçük bir savunma füzesiyle bertaraf edilmesi mümkündür. Füzenin elektronik beyni ve roket motoru yaklaşan bir uçağı veya füzeyi kolayca imha edebilir.
Güdümlü füzeler harekat alanlarına yeni bir boyut kazandırmıştır. Bu yeni alan süpersonik hızlara ulaşan ve sıra dışı bir yüksekliğe çıkan füzeleri tasarlayacak çok yüksek teknolojiye ve mühendisliğe ihtiyaç duymaktadır. Bu yeni hız ve yükseklik pilotların kullandığı jet uçaklarını çok geride bırakmıştır. Bir rokette en önemli sorun roketin taşıyacağı yük,menzil ve etki yarıçapıdır. Bu temel parametrelere göre roketler imal edilmektedir. Roket imalinde göz önüne alınması gereken ana sorunlar şunlardır:
1. Roket yakıtının ağırlığı
2. Roket yakıtının hacmi ve gücü
3. Taşıdığı yükün hacmine bağlı olarak, roketin şekli 4. Roketin ağırlığı
5. Yüklerin ağırlığı ve hacmi
7. Atmosfer ve yerçekiminin direnci 8. Yükün yörüngesi
Yukarıdaki özelliklere göre astronotikte kullanılan roketlerin şekli ve yapısı, askeri roketlerin şekli ve yapısından farklıdır. Askeri roketler, havadan karaya, havadan havaya, karadan havaya ve karadan karaya fırlatılan tahrip amaçlı roketlerdir. Hedef yükün dışında roketin kendisi de tahrip amaçlı kullanılabilir. Kabaca askeri roketlerin astronotik amaçlı roketlerden farkları şunlardır:
1. Askeri roketler hacim ve büyüklük olarak daha küçüktürler.
2. Askeri roketler atmosfer içi kullanımda olduklarından daha büyük kanatlara sahiptirler.
3. Askeri roketlerde kontrol sistemleri ve patlayıcı uç kısımdadır. Astronotik roketlerde de genelde yük (uydu vs.) uç kısımdadır. Uzay mekikleri roket gövdesindedir.
4. Askeri roketler tek kademeli ya da iki kademeli olabilirler. Astronotik amaçlılar ise daha fazla kademeye sahiptirler.
5. Askeri roketler genelde tek bir hedef yükü taşır. Ortalama hızları astronotik roketlerden düşüktür.
6. Askeri roketlerin taşınması, saklanması ve hazır halde bulundurulmaları kolaydır (özellikle yakıtlarının türünden dolayı).
7. Astronotik roketlerin yükleri daha pahalı olduğundan roketin kontrol sistemleri çok karışıktır.
Bu gelişmeler önümüze aerodinamik , itici güç , elektronik kontrol ,güdüm sistemi ve küresel konumlama sistemleri gibi konuların önemini ön plana çıkarmaktadır.
ABSTRACT
The science of warfare now has a new area to deal with – push – button warfare. Now it is possible to destroy a city by just pushing a button that would launch a bomb – carrying guided missile. This aircraft would have a nuclear warhead. In the future, our country’s security may depend greatly on guided missiles of this type. In the past, the Air Force has depended on the bomber for delivery of the atomic bomb. In using the bomber, the Air Force needed air superiority over the target and little or no hostile antiaircraft opposition in order to assure delivery of bombs. But a guided missile can deliver the atomic bomb to its target without waiting for air superiority; it can get past any present day means of interception. The guided missile can do this because it is capable of flying at supersonic speeds. Guided by its own electric brain, it is capable of destroying the target, whether it be a city factory, military installation, warship, or aircraft. When an attempt is made at interception by conventional aircraft or guided missile, a missile may even be capable of detecting the interceptor’s approach and firing smaller missiles in defense. The smaller missile, with its own electric brain and rocket engine, will seek out and destroy the oncoming aircraft or missile, leaving the bomb-carrying missile to continue its flight to the target undisturbed. With the coming of guided missiles, a new career field came into being. This new field requires the services of thousands of skilled technicians and engineers, because the field involves the supersonic speeds and extremely high-altitude flying of missiles. The new speeds and new altitude outstripped and outpaced human ability to pilot aircraft. As a result, electronic or automatic missile guidance systems have had to be utilized.
ÖNSÖZ
Roket ve füze sistemlerinin tarihten günümüze gelişimi ve günümüz modern sistemlerinin ele alındığı bu çalışmada konuyla ilgili yerli ve yabancı kaynaklar titizlikle taranmış, sivil ve askeri kaynaklara başvurulmuş. Akılda kalıcılığı açısından tarihte gerçekleşmiş olaylara yer verilmiştir.
Bu çalışmanın her aşamasında değerli bilgisini ve desteğini esirgemeyen yüreği vatan sevgisiyle dolu Danışman Hocam Sn. Prof. Dr - Đng. . Ahmet CAN’a, kendi akademik katkıları ile beraber hayatımın her anında bana destek olan eşime ve fedakarlık simgesi olarak gördüğüm anneme ve babama teşekkürlerimi bir borç bilir, sonsuz şükranlarımı sunarım.
KISALTMALAR
DGPS: Differential Global possitioning system DSMAC : Digital Scene Matching Area Correlation GPS : Global Possitioning System
ICBM : InterContinental Balistic Missile INS : Inertial Navigation System RAM : Radar Absorbing Materials RCS : Radar Cross Section TERCOM : Terrain Contour Matching TOA : Time of Arrival
ÜDÜ : Üçüncü Dünya Ülkeleri,
MSAM : Orta Đrtifa Yerden Havaya Füze Sistemleri, HSAM : Yüksek Đrtifa Yerden Havaya Füze Sistemleri, SDI,O : Strategic Defence Đnitiative,Organitation, TBF : Taktik Balistik Füze,
ATBF : Anti Taktik Balistik Füze, NBC : Nükleer Biyolojik Kimyasal
C4I : Command Control Computer Communication Đntelligence, DSP : Savunma Destek Programı,
LOCE : Linked Operation Đntelligence,
BĐCES : Battlefield Đntelligence Collectin And Exploitation System, SBĐR : Space Based Đnfra Red,
CCTD : Taktik Hava Kontrol Merkezi, ACS : Air Control Squadrons,
NC3A : Harekat Alanı Füze Savunma Sistem Uygulayıcısı, SAMCC : SAM Harekat Merkezi,
BTDC : Batarya Taktik Harekat Merkezi, CIC : Combatinformation Capability, ACCS : Air Comman And Control System SATCOM : Satelliate Communication,
ERINT : Expended Range Đnterceptor NASAM : Norvegian Advanced Sam System, ICBM : Kıtalar Arası Balistik Füze,
1. GĐRĐŞ... 1
2. TEMEL KAVRAMLAR VE TANIMLAMALAR... 4
2.1 Güdümlü Füzelerin Aerodinamiği ... 4
2.1.1 Akış ilişkileri ... 4
2.1.2 Füzeye Etki Eden Kuvvetler ... 4
2.2 Momentum Değişimi... 6
2.2.1 Girdap ... 9
2.2.2 Bernoulli Teorisi. ... 9
2.3 Aerodinamik Performansı Arttırma Yöntemleri ... 13
2.3.1 Basınç Dağılımı (Center Of Pessure) ... 20
2.4 Süpersonik Füzelerin Aerodinamiği... 24
2.4.1 Şok dalgası ve hızın sınıflandırılması ... 24
2.4.2 Normal Şok Dalgaları... 27
2.4.3 Dolaylı Şok Dalgası ( Eğik ) ... 27
2.4.4 Aerodinamik Kontrol ... 27
2.4.5 Harici Kontrol Yüzeyleri ... 28
2.4.6 Füzelerde Denge ... 31
2.4.7 Yüksek Hızlı Aerodinamik Çalışma Teknikleri ... 31
3. ROKET VE FÜZELERĐN SINIFLANDIRILMASI ... 50
3.1 Füzenin Çalışma Esası ... 50
3.2 Roketlerin Çalışma Esası ... 50
3.3 Roket ve Füzelerin Sınıflandırılması... 51
4. GÜDÜMLEME VE KÜRESEL KONUMLAMA SĐSTEMLERĐ .... 55
4.1 Tanım ... 55
4.1.1 GPS... 57
4.2 Kılavuzluk ve Kontrol ... 61
4.3 Kılavuzluk Evreleri ... 63
4.4 Kılavuzluk Sistem Çeşitleri ... 63
4.4.1 Đnsan Yapımı Aygıtlarla Yönetilme ... 64
4.5 Güdümlenmiş Uçuş Rotaları ... 70
4.5.1 Preset Uçuş Rotaları ... 70
4.5.2 Değişken Uçuş Rotaları ... 70
4.6 DSMAC(Digital Scene Matching Area Correlator) ... 73
4.7 Gizlenme Teknolojileri (Hayalet Teknolojiler)... 74
4.8 Havadan Havaya Atılan Füzelerde Güdümleme ... 76
5. SENSÖRLER ... 78
6. TAKTĐK BALĐSTĐK FÜZELERĐ ... 82
6.1.1 Balistik Füze:... 82
6.1.2 Cruise (Seyir) Füzeleri: ... 82
6.1.3 Nükleer Silahlar : ... 87
6.1.4 Biyolojik Silahlar: ... 89
6.1.5 Kimyasal Silahlar: ... 89
7. ROKET VE FÜZE MOTORLARININ SINIFLANDIRILMASI .... 91
7.1 Roket Motorları ... 91
7.1.1 Kimyasal Yakıtlı Roketler ... 91
7.1.2 Elektrikli Roket Motorları ... 91
7.1.3 Elektro Termal Motorlar ... 92
7.1.4 Elektrostatik Motorlar (Đyon Motorları) ... 92
7.1.5 Elektromanyetik Motorlar (Plazma Motorları) ... 92
7.1.6 Güneş Işınımlı Đtme Motorları ... 93
7.1.7 Nükleer Motorlar ... 93
7.1.8 Elektrikli Roketler ... 94
8. ROKET VE FÜZELERDE KULLANILAN YAKITLAR ... 97
8.1 Roket Ve Füze Yakıt Çeşitleri ... 97
8.1.1 Yakıttan Đstenilen Özellikler ... 98
8.1.2 Katı Yakıtlı Roketler ... 98
9. FÜZELERE KARŞI SAVUNMA ... 103
9.1 Aktif Ve Pasif Tedbirler ... 104
9.1.1 Aktif savunma ... 105
9.1.2 Pasif Savunma ... 106
10. SONUÇ VE DEĞERLENDĐRME ... 107
KAYNAKLAR………..110
ŞEKĐL LĐSTESĐ
Şekil 1 : Hedefe doğru ilerleyen füze ... 16
Şekil 2 : Girdap ... 17
Şekil 3 : Beysbol topunun atılışı ve havadaki hareketi ... 18
Şekil 4 : Füze Motorundan Üretilen Đtki Kuvveti ... 19
Şekil 5 : Küçük bir hücum açısına sahip kanat profili etrafındaki basınç dağılımı. ... 20
Şekil 6 : Basınç katsayısının veter uzunluğu boyunca değişimi. ... 20
Şekil 7 : Hücum açısı. ... 22
Şekil 8 : Hücum açısının değişimi ile kanat profili etrafındaki akış. ... 23
Şekil 9 : Kanat profili karakteristikleri... 24
Şekil 10 : Aerodinamik katsayıların hücum açısı ile değişimi. ... 24
Şekil 11 : Kamburluklu ve simetrik kanat profili ile elde edilen kaldırma kat sayısı .... 25
Şekil 12 : Flap çeşitleri. ... 26
Şekil 13 : Slat kullanımı ile kanat profili etrafındaki akışın kontrolü. ... 27
Şekil 14 : Değişik kanat profilleri için kaldırma kat sayısının hücum açısı ile değişim. 28 Şekil 15 : Aerodinamik kontrol. ... 35
Şekil 16 : Milyem ölçü birimi. ... 39
Şekil 17 : Milyem dönüşüm tablosu. ... 40
Şekil 18 : Merminin yatay bileşenleri grafiği. ... 40
Şekil 19 : Merminin düşey bileşenleri grafiği. ... 41
Şekil 20 : Milyem kullanılarak ilk hızın gösterilmesi. ... 42
Şekil 21 : Mermi yüksekliğinin simule edilmesi. ... 43
Şekil 22 : Uzayda yapılan atış ile yeryüzünde yapılan atış arasındaki ilişki. ... 45
Şekil 23 : Askeri terminolojide kullanılan mermi yolu. ... . 46
Şekil 24 : Hava içerisindeki merminin havasız alandaki mermi yol ile karşılaştırması. 50 Şekil 25: “Tomahawk” füzesi Donanmaya ait bir zırhlıdan fırlatılıyor ... 86
Şekil 26 : Denizaltından fırlatılan bir “Tomahawk” ... 86
TABLO LĐSTESĐ
Tablo 1 : Milyem dönüşüm tablosu ………....30
Tablo 2 : 1400 gr TNT ile155mm çaplı 43 kg ağırlığındaki merminin uçuş yolu……..38
Tablo 3 : 700 gr TNT ile155mm çaplı 43 kg ağırlığındaki merminin uçuş yolu………39
Tablo 4 : 3000 gr TNT ile155mm çaplı 43 kg ağırlığındaki merminin uçuş yolu…...40
Tablo 5 : Hava yoğunluk ve sıcaklığının ilk hıza etkisi ……….44
Tablo 6 : Sıcaklık değişiminin ilk hıza etkisi……..………...45
1. GĐRĐŞ
Güdümlü füzeler Birinci Dünya Savaşı ile doğmuştur. Đkinci Dünya savaşında uçakların kullanılması ile büyük gelişmeler başlamış ve Vietnam savaşında uçakların ve özellikle helikopterlerin kullanılması ile havadan havaya atılan füzelerin uzaktan kumanda ile kullanılarak hedefe yönlendirilmesi ve hedefi bombalaması gündeme gelmiştir. Birinci körfez harekatı ve günümüze en yakın ikinci körfez harekatlarında füzeler özellikle manevra başlamadan önce kullanılarak tarihinin en etkin dönemini yaşamıştır.
Modern füzelerin ilk ataları uçaklardır. Tarihte bu dönemdeki lider, ilk uçağı yapan General Motor şirketi ve Sperry Gryroscop şirketlerinin desteği ile Orville Wright olmuştur. Bu isimler ilk füzeyi kullanan kişilerdir. Bu ilk denemeler savaşlarda kullanılmıştır. Fakat kısa bir gelecekte radyo ile kontrol edilen uçakların savaşlar için gerekli olabileceği anlaşılmasıyla 1920’li yıllarda büyük yatırımlar yapılarak sayısız denemeler yapılmıştır. 1930’ların başında dünyanın yaşadığı ekonomik krizden dolayı bu projelerin tamamı dosyalarla tozlu raflarda yerini almıştır. 1935 yılında Good lakaplı iki kardeş radyo dalgaları ile yönlendirilebilen ilk uçağın uçuşlarını gerçekleştirmişlerdir. Bu uçaklar ilk olarak Amerikan ordusu tarafından kullanılmıştır. Savaş alanlarındaki ciddi manadaki ilk uçuşlarını 1941 yılında Amerika Birleşik Devletlerinin Đkinci Dünya Savaşına katılmasıyla General Arnold tarafından gerçekleştirilmiştir.
Bu çalışmalar atmosferdeki oksijene bağlı olarak çalışan jet ve roket motorlarının gelişmesiyle bugünkü halini almıştır. Bu süreçte Massachusetts’ teki Clark Üniversitesinde fizik profesörü olarak görev yapan Dr. H.Goddard’ın çok önemli bir rolü vardır. Kendisi yeni bir bilim dalı endüstri ve mühendislik alanı oluşturmuştur. Goddard‘ın bilimsel tecrübeleri sayesinde bugün kullanılan füzelerin en önemli noktaları aydınlanmıştır. [1]
Goddard, düzgün biçimli, konik nozullu aynı yakıtla 8 kat daha hızlı hareket eden füzeyi icat etmiştir. Bunu daha sonra altmış dört kat daha hızlı füzeler takip etmiştir.
Goddard’ın çalışmalarına göre süpersonik hıza ulaşmak katı yakıtlı roketlerle mümkün olmamıştır. Roketin uçuşunun başlangıcında yörüngeye oturmasını sağlayan pervane kanatlarını ilk kullanan Goddard olmuştur. Uzun menzilli roketler için temel tasarılar içeren matematiksel teorileri geliştiren yine Goddard olmuştur. Böylelikle
ikinci dünya savaşının sonucunda roket motorlarıyla geliştirilmiş ilk güdümlü füzeler kullanılmaya başlamıştır.
Amerikan Roket Kurumu ilk roketlerini 1930’lu yıllarda organizasyonun kurulmasıyla geliştirmeye başlamıştır. Đlk roket motoru Alman Roket Kurumu tarafından1931 yılında almanlar tarafından tasarlanmıştır. [2]
Avrupa’da sıvı yakıtlı roket, Goddard’ ın ilk başarılı denemesinden beş yıl sonra 14 Mart 1931 yılında Almanya tarafından uçurulmuştur. Bu uçuşun en önemli mucidi Winkler maalesef çok kısa bir süre sonra ölmüştür.
Almanya bu tarihten sonra sıvı yakıtlı roketlerin savaş alanlarında nasıl kullanacağına yönelik çok büyük adımlar atmıştır. 1936 yılında Hitlerin Generallerinden Walter Dornberger’in çabalarıyla 40.000.000 dolar harcanarak dünyanın en büyük roket araştırma ve geliştirme laboratuarı kurulmuşur. Bu ekonomik krizden yeni kurtulmuş bir dünya için çok yüksek bir miktardı. Hitler Alman Roket Kurumunu bu laboratuara taşımıştır. Amerika bu tarihlerde jet ve roket çalışmalarında Almanya’nın gerisinde bulunuyordu.
Bu zamanlarda yapılan turbo jetler günümüzdeki gibi termal değillerdi fakat mekanik olarak çalışıyorlardı. Đtalyanlar pervaneleri içinde olan etrafı çevrili ilk modern jet motorunun testlerini 1927 yılında yapmışlardır. Testler sonucunda üstün manevra kabiliyeti, sabit karakteristik özellikler fakat vasat bir performans tespit edilmiştir.
Đkinci Dünya Savaşı süresince Japonlar güdümlü füze gelişmelerinde Almanların
çok gerisinde kalmışlardır. Fakat savaşın sonlarında radyo kontrollü hızı yavaş menzili sadece iki buçuk mil olan, uçaklara karşı kullanılan güdümlü bir roket geliştirmişlerdir. Yine de Almanların geliştirdiği ve V–1\V–2 olarak adlandırılan karadan karaya atılan füzelerin teknolojisi Japonları ürettiklerine göre daha gelişmiş durumdaydılar.
Güdümlü füze son şeklini Đkinci Dünya Savaşının sonunda almıştır. Amerikan hava kuvvetleri tarafından konuyla ilgili olarak 1945 yılı şubat ayında şu açıklama yapılmıştır; ‘Füzelerin teknolojisini geliştirmemiz gerekmektedir. Geleceğin
muharebeleri karakteristik yapısı güçlendirilmiş menzili ve etkili yarıçapları geliştirilmiş füzelerle kazanılacaktır’
Bu proje daha sonraları barış zamanının başlaması ve bütçe dengelerini sağlamak maksadıyla yavaşlatılmıştır. Daha uzun mesafe uçabilecek ve süpersonik hıza ulaşabilecek olan ve ‘ Güvence ‘ olarak adlandırılan füze projesi bütçe kısıtlaması nedeniyle iptal edilmiştir. Fakat sonraları bu projelere hak ettiği değer tekrar verilmiştir. Özellikle sesten hızlı uçan, atmosferin dışında hareket eden füzeleri inşa edebilmek için çok çaba sarf edilmiştir. Buradaki temel problem füzeyi itme, kontrol, elektronik, güdüm ve yükleme sistemleri arasındaki bağı iyi oluşturabilmek konularında ortaya çıkmıştır. [3]
2. TEMEL KAVRAMLAR VE TANIMLAMALAR
2.1 Güdümlü Füzelerin Aerodinamiği
Temel de jet uçaklarının ve füzelerin çalışma prensipleri birbirlerine benzemektedir. Hava akımlarının ve değişken kuvvetlerin ayrıntılı matematiksel analizleri sonucu füzelerin fiziksel ve yapısal tasarımları yapılmıştır. Öncelikle benzer olan hususları belirtilip, daha sonraları ayrıldıkları noktalar açıklanacaktır.
Aerodinamik çalışma yaparken bazı fizik kurallarının bilinmesi gerekmektedir. Bu kurallar anlaşıldıktan sonra füzenin aerodinamik yapısını incelemek daha kolay olabilir. Genellikle subsonik ve süpersonik füzelerin aerodinamiği birbirlerinin aynıdır. Bir başka deyişle belli bir süratin üstünde uçan cisimlerin aerodinamiği genel olarak benzer kurallara tabidir. Bununla birlikte belirli bir hızın ve yüksekliğin üstünde(bu hız ses hızıdır) şok dalgaları adı verilen sıkıntılar çıkmaktadır. Diğer önemli bir problemde belli yükseklikte ısı ve oksijen miktarındaki değişimdir. Öncelikle subsonik ve süpersonik hızlarda oluşan problemleri incelenecektir. Büyük yüksekliklerde karşımıza çıkacak konular yeri geldikçe açıklanacaktır.
2.1.1 Akış ilişkileri
Burada önce havanın füzeye olan doğrudan etkisi incelenecektir.
Eğer sabit bir hızla yürüyen biri çıplak gözle seyredilecek olursa havanın durağan olduğu gözlemlenebilir. Hareketli bir nesneye karşı hava karşı bir kuvvet oluşturur. Buradan şu sonuç çıkar: Hava ile cisim arasında ki kuvvetlerin hareketleri mutlak hızlarına değil nisbi hızlarına bağlıdır. Aerodinamik çalışmasında ortaya konulan prensipler rüzgâr tünellerinde füzelere yüksek hızlı rüzgâr akımları ile incelenmiştir. Bu rüzgâr tünelleri füzeleri dururken nerdeyse uçuyormuşçasına test edebilmek için etkili
şekle sokulabilirler. [3]
2.1.2 Füzeye Etki Eden Kuvvetler
Direnç, yerçekimi, sürtünme gibi bir takım kuvvetler füzenin aerodinamik yapısını doğrudan etkilemektedir. Genel olarak etki eden 4 kuvvet vardır. Havada hareket eden cismin havaya karşı uyguladığı, diğeri havanın cisme karşı uyguladığı, diğer ikisi ise yer çekimi kuvveti ve cismin yer çekimine karşı uyguladığı kuvvetlerdir.
Eğer herhangi bir cisim hareketsiz duruyorsa bunun sebebi etki eden bu dört kuvvetin birbirlerine eşit olmasıdır. Cismin hareket yönünde değişimi en büyük kuvvetin hareket yönünün sonucudur.
Newton’un birinci kanunu: Bir cisim duruyorsa onu harekete geçirmek için bir kuvvet gerekmektedir. Cisim eğer hareket halindeyse o cismi durdurmak için zıt yönde bir kuvvet gerekmektedir.
Bu kural, bir cisme eşit olmayan kuvvetler etki ederse bu cismin hareket etmek zorunda olduğunu anlatmaktadır. Cisim hareket ettikten sonra onu durduracak en azından bir sürtünme kuvveti yoksa o cisim sonsuza kadar hareket eder.
Newton’un ikinci kanunu: Bir cismin momentumundaki değişme oranı cisme etki eden kuvvetlerin şiddetleri ve yönleri il orantılıdır.
Newton’un üçüncü kanunu: Her harekette birbirine eşit ve zıt reaksiyonlar vardır. Eğer bir kuvvet varsa bu kuvveti eşitleyecek ve ters yöne çevirecek başka bir kuvvet olmak zorundadır. [2]
Buradan aşağıdaki eşitlik yazılabilir. KUVVET = KÜTLE x ĐVME
F = M.A (1)
Eğer kuvvet belli bir mesafe kat ederse iş yapmış olur ve bu formüle edilebilir.
ĐŞ = KUVVET x MESAFE
W = F x X (2)
Kütlede bir değişim olursa momentumda da değişim olur. Havanın momentumunda ki değişim türbülans reaksiyonlarına sebep olur. Atmosferin hareketleri kütle, momentum ve enerjinin temel fiziksel korunum yasalarıyla açıklanır. Newton’un ikinci hareket yasası uzayda sabit koordinatlara göre ölçülmüş bir cismin momentumunun birim zamandaki değişiminin (yani, ivme) bu cisme etki eden tüm kuvvetlerin toplamına eşit olduğunu ifade eder. Bu kuvvetler kütle kuvvetleri veya yüzey kuvvetleri
şeklinde sınıflandırılabilir. Kütle kuvvetleri akışkan parselini kütle merkezinden etkirler
ve parselin kütlesiyle orantılı büyüklüklere sahiptirler. Yerçekimi, kütle kuvvetine bir örnektir. Yüzey kuvvetleri akışkan parselini çevresinden ayıran sınır yüzeyine etki ederler ve bunların büyüklükleri parselin kütlesinden bağımsızdırlar. Basınç kuvveti yüzey kuvvetine bir örnektir. Burada aşağıdaki kural geçerlidir:
Momentum değişimi = Dış kuvvetlerin toplamı
Başlıca kuvvetler basınç gradyanı kuvveti, çekim kuvveti ve sürtünmedir. Uzaydaki sabit eksen takımına atalet eksen takımı veya Newtonsal eksen takımı denir ve Newton’un ikinci hareket yasası bu sabit eksen takımına göre uygulanabilir.
Eğer, her zaman olduğu gibi hareket dünya ile dönen bir koordinat sistemine göre incelenirse, bu durumda, cisme etkiyen kuvvetler arasına merkezkaç kuvvet ve Coriolis kuvvet gibi belli görünen kuvvetler dahil edilmek koşuluyla Newton'un ikinci hareket yasası uygulanabilir.Atalet eksen takımına göre olan hız ve ivme, mutlak hız ve mutlak ivme olarak tanımlanır ve (a) alt indisi ile gösterilir. [4]
V
′
(3)
dönen dünyaya bağlı yani dünya ile birlikte dönen eksen takımına göre ölçülen hız ve ivmeye ise bağıl hız ve bağıl ivme olarak adlandırılır ve (r) alt indisi ile gösterilir.
V
′
(4)
2.2 Momentum Değişimi
Bir cismin kütlesi m (kg) ve hızı w (m s–1) ise bu cismin momentumu
Momentum = m.w (5)
Hedefe doğru ilerleyen bir füze göz önüne alınsın. Bu füzenin t0 anındaki hızı w0 ve kütlesi m olsun
(i) konumu
Şekil 1 :
Füzenin δt zaman zarf
Füzenin hızının dt zaman zarfında bu füzenin hızı w0 + δ
(i) konumunda füzenin momentumu m w (ii)konumunda füzenin momentumu m(w
Füzenin dt zaman zarfındaki momentum de Momentum değiş
= m dw (kg m s–
Birim zamandaki momentum de
dt → 0 için birim zamanda birim kütledeki momentum de
= ivme (m s
Böylece Newton’un ikinci hareket yasası elde edilir.
(ii) konumu;
Şekil 1 : Hedefe doğru ilerleyen füze
t zaman zarfında (i) konumundan (ii) konumuna geldi t zaman zarfında d
V
r
kadar değiştiği kabul edilirse, (ii) konumunda δw olur. Bu durumda,
(i) konumunda füzenin momentumu m w0
(ii)konumunda füzenin momentumu m(w0 + dw)’dır.
t zaman zarfındaki momentum değişimi
ğişimi = m(w0 + dw) - m w0 –1
) olur.
Birim zamandaki momentum değişimi = m ( kg m s–2 )
0 için birim zamanda birim kütledeki momentum değiş
= ivme (m s–2)
Böylece Newton’un ikinci hareket yasası elde edilir.
; (iii) konumu;
ında (i) konumundan (ii) konumuna geldiğini kabul edilsin. i kabul edilirse, (ii) konumunda
(6) (7) (8) (9) (10) ğişimi; (11)
∑ F
(12)Burada eşitliğin sol tarafı mutlak ivme sağ tarafı ise birim kütle üzerine etkiyen kuvvetlerin toplamını gösterir. , [ 27]
Newton'un üniversal çekim yasası, boşluktaki iki kütle elemanının birbirlerini kütleleriyle doğru, kendilerini ayıran uzaklığın karesi ile ters orantılı bir kuvvetle çektiğini ifade eder. Böylece, eğer iki kütle elemanı m1 ve m2 birbirinden r ≡ r uzaklığı ile ayrılmış ise çekimden dolayı m1 kütlesi tarafından m2 kütlesi üzerine uygulanan kuvvet
F
(13)
dir. Burada g yerçekimi sabitidir.
Sonlu büyüklükteki cisimler için r cismin bir kısmından diğer tarafına değişeceğinden (13) ifadesinde tanımlandığı şekliyle çekim yasası gerçekte sadece farazi "nokta" kütlelere uygulanır. Bununla beraber, eğer r sonlu büyüklükteki cisimler için cisimlerin kütle merkezleri arasındaki uzaklık olarak alınırsa (13) yine uygulanabilir. [1]
2.2.1 Girdap
Füze yüzey üzerinde hareket ederken hava parçacıkların bir kısmı yüzeye çarparak geri yansır veya yüzeyin gerisinde girdap oluşturur.
Şekil 2 : Girdap
Girdaplar yüzeyin pürüzsüzlüğüne keskinliğine ve büyüklüğü ile yakından ilişkilidir. Havanın yoğunluğu, yüzeye çarpma açısı ve akış hızı girdabın büyüklüğünü doğrudan etkiler. Sürtünme ve Kaldırma.
Yüzeyle hava akımı arasında ki sürtünmeye karşıt olarak yüzeye paralel gitmesini sağlayan zıt yönlü başka bir kuvvet daha vardır. Yüzeye dik olan bu kuvvet, hava akımının sekteye uğramasına sebep olur. Bu birleşik kuvvetler hava akışının tersi istikametinde bir kuvvet oluşmasına sebep olur. Bu yüzeye dik olan kuvvete kaldırma kuvveti, yüzeye paralel ve ters yönde olan diğer kuvvete ise sürtünme kuvveti denir. [1]
2.2.2 Bernoulli Teorisi.
Bilim adamı Daniel BERNOULLĐ bir sistemdeki toplam enerjinin sabit olduğunu tespit eden ilk kişidir. Bernoulli teorisine beysbol oyuncusunun attığı topunun havadaki hareketi örnektir. Beysbol topunu atarken parmaklardan çıktığı andan itibaren bir eksen üzerinde hareketi şekil 3’te görüldüğü gibidir. Yere paralel giderken havanın topa doğru uyguladığı kuvvetten dolayı yüzeye dik hareketin etkisinde kalır. Topun üzerindeki farklı bu ki akım topun üzerinden farklı hızlarla geçer. Topun hızı kendisine karşı gelen havanın akımından dolayı yavaşlar.
Şekil 3 :
Bernoulli teorisine göre, bir sistemdeki toplam enerji sabittir. Topun hızı azalıyorsa ona karşı duran havanın hızının artması gerekmektedir. Böylece toplam enerji sabit kalır. Havanın yüzey üzerindeki hızının dü
Beysbol ile ilgili şekle bakılacak olursa topa etki eden basınç fark edilebilir. Top bir yanı havaya çarpıp dönerken havanın hızı arttı
da havanın hızı düştüğ
kanadın üstündeki yüzey kaldırma kuvvetinin olu
geçen hava akımı ile altından geçen hava akımı kanadı geçtikten sonra aynı anda buluşurlar. Đşte bu noktada kanadın üstünden geçen hava akımı altından ge
anda buluşmak için daha fazla yol kat etmek zorundadır. Kaldırma kuvveti momentumun de
yönü değişiyorsa orda birbirine denk olmayan kuvvetler vardır. Havadan ağır bir cisim olan füzenin uçabilmesi için ta vardır. Bu taşıma kuvvetinin esas kayna
füzenin kazandığı hızdan dolayı füzenin yüzeyleri üzerindeki hava akımıdır. Beysbol topunun atılışı ve havadaki hareketi
Bernoulli teorisine göre, bir sistemdeki toplam enerji sabittir. Topun hızı azalıyorsa ı duran havanın hızının artması gerekmektedir. Böylece toplam enerji sabit kalır. Havanın yüzey üzerindeki hızının düşmesi ile aynı yüzeydeki bası
şekle bakılacak olursa topa etki eden basınç fark edilebilir. Top bir
yanı havaya çarpıp dönerken havanın hızı arttığı için basıncı düşecektir. Di
ştüğü için basınç artar. Şekil 3’teki topta oldu
kanadın üstündeki yüzey kaldırma kuvvetinin oluşmasına sebep olur. Kanadın üstüden geçen hava akımı ile altından geçen hava akımı kanadı geçtikten sonra aynı anda
te bu noktada kanadın üstünden geçen hava akımı altından ge mak için daha fazla yol kat etmek zorundadır.
Kaldırma kuvveti momentumun değişimi sonucudur. Bir başka deyi iyorsa orda birbirine denk olmayan kuvvetler vardır. [7]
ğır bir cisim olan füzenin uçabilmesi için taşıma kuvvetine ihtiyaç
ıma kuvvetinin esas kaynağı füze motorundan üretilen itki kuvveti ile ı hızdan dolayı füzenin yüzeyleri üzerindeki hava akımıdır.
Alçak Basınç
Havanın Yönü
aki hareketi
Bernoulli teorisine göre, bir sistemdeki toplam enerji sabittir. Topun hızı azalıyorsa ı duran havanın hızının artması gerekmektedir. Böylece toplam enerji sabit mesi ile aynı yüzeydeki basınç artar. ekle bakılacak olursa topa etki eden basınç fark edilebilir. Top bir ı için basıncı düşecektir. Diğer taraftan ekil 3’teki topta olduğu gibi füzelerde de masına sebep olur. Kanadın üstüden geçen hava akımı ile altından geçen hava akımı kanadı geçtikten sonra aynı anda te bu noktada kanadın üstünden geçen hava akımı altından geçen ile aynı
imi sonucudur. Bir başka deyişle bir objenin ]
ır bir cisim olan füzenin uçabilmesi için taşıma kuvvetine ihtiyaç ı füze motorundan üretilen itki kuvveti ile ı hızdan dolayı füzenin yüzeyleri üzerindeki hava akımıdır.
Şekil 4 : Füze Motorundan Üretilen Đtki Kuvveti
Füze hava içerisinde hareket ederken, kanadın geometrisi sebebiyle üzerinde oluşacak basınç dağılımı füzenin havada tutunabilmesini sağlar. Bu basınç dağılımı ve kayma gerilmeleri ile cisim üzerinde aerodinamik kuvvetler meydana gelir. Kanat profilinin geometrisi nedeni ile bu aerodinamik kuvvetler değişmektedir. Bir füze veya benzeri bir cismi etrafından geçen havanın yolu bu cisim tarafından değiştirilir. Bu durumda havanın yerel hızının değişmesine neden olur. Cisim etrafında çeşitli noktalardaki farklı hızlar, Bernoulli denklemine göre cisim etrafında her noktada değişen bir basınç dağılımına neden olur. Şekil 5’ de verilen basınç
Şekil 5 : Küçük bir hücum açısına sahip kanat profili etrafındaki basınç dağılımı.
dağılımında eksi işaretler basınçtaki azalmayı ifade etmektedir. Kanat profilinin önündeki pozitif işaretli basınç dağılımı hücum kenarına çarpan havanın oluşturduğu statik basınçtan kaynaklanmaktadır. Durma noktasında havanın hızı sıfıra eşit olduğu için dinamik basınç sıfırdır ve toplam basınç statik basınca eşittir. Kanat profili etrafındaki basınç dağılımı genellikle, Eşitlik (13)’deki gibi boyutsuzlaştırılır ve bu boyutsuz sayıya basınç katsayısı denir. Bu denklemde P statik basınç, Pref referans basıncı ve Vref ise referans hızıdır. [28]
C
! !"! #$% ρ#$%(14)
Şekil 6’de basınç katsayısının kanat profilinin veter uzunluğu boyunca değişim
grafiği verilmiştir. Veter uzunluğu kanat profili hücum (ön) kenarı ile firar (arka) kenarını birleştiren hattır.
Şekil 6 : Basınç katsayısının veter uzunluğu boyunca değişimi.
Bu basınç kuvvetlerinin ve ilaveten hava ile cisim yüzeyi arasındaki sürtünme kuvvetlerinin bileşkeleri cisim üzerinde bir bileşke kuvvetle bir bileşke moment oluşturulur. Bu şekilde cisme etkiyen kuvvet ve momente aerodinamik kuvvet ve moment adı verilir. Bu kuvvetler aşağıda tanımlanmıştır.
a) Sürükleme Kuvveti: D C'1* ρ2 ∞V∞+c (15) b) Kaldırma Kuvveti: L C.1* ρ2 ∞V∞+c (16) c) Yunuslama Momenti: M C01* ρ2 ∞V∞+S (17) 2*3 34 ÜstYüzey Alt Yüzey
2.3 AERODĐNAMĐK PERFORMANSI ARTTIRMA YÖNTEMLERĐ
Aerodinamik performans artırmak, kanat profili etrafında oluşan kaldırma kuvvetinin arttırılması ve sürükleme kuvvetini azaltılması ile sağlanır. Kaldırma kuvvetini arttırmak kanat profili etrafındaki basınç dağılımını artırmakla sağlanabildiği gibi aynı zamanda profil etrafındaki sınır tabaka kalınlığının düşürülmesi veya türbülanslı sınır tabakanın firar kenarı civarına taşınması ile sağlanabilir. Aerodinamik performansı artırmak için; hücum açısı arttırılabilir, kanat profiline kamburluk verilebilir veya yüksek kaldırma aygıtları kullanılabilir. [ 8]
Hücum açısı: Hücum açısı füzenin hız vektörü ile kanat veter yönü arasında kalan açıdır (Şekil 7).
Şekil 7 : Hücum açısı.
Hücum açısı arttıkça kaldırma kuvveti de artar. Fakat bu açının belirli bir değeri geçmesi ile akım çizgileri kanat üzerinde tutunamayacaktır. 0º’lik hücum açısına sahip bir kanat profili firar kenarında akım ayrılmaları başlar ve kanat arkasında iz bölgesi oluşur (Şekil 8). Hücum açısı arttırıldıkça ayrılma noktası hücum kenarına yaklaşır ve yaklaşık 12–16º’lik hücum açısına ulaşıldığında akım ayrılması (stall) başlar. Türbülansın başladığı bu açıya stall açısı denir. Bu açıdan daha fazla hücum açısının arttırılması halinde kaldırma kuvveti azalır ve sürükleme kuvveti hızla artar. Hücum açısının küçülmesi ile azalan kaldırma kuvveti uçak hızının arttırılması ile artar.
Hücum Açısı
Şekil 8 : Hücum açısının değişimi ile kanat profili etrafındaki akış.
Şekil de kaldırma katsayısının stall açısına kadar arttığı ve bu açı değerinden
sonra düşmeye başladığı görülmektedir. Ayrıca hücum açısının artışı ile ayrılma noktasının hücum kenarına yaklaşması sonucu sürükleme katsayısı artmakta olduğu görülmektedir. [9]
Kamburluk: Uçak kanatlarında % 0–5 arasında kamburluklara rastlanır. Türbin ve kompresörlerde ise daha kambur profiller görmek mümkündür.
İz Bölgesi Ayrılma noktası 5 67 Ayrılma noktası 5 87 5 9:7 (Stall Açısı)
Geniş türbülanslı izbölgesi
Şekil 9 : Kanat profili karakteristikleri
Veter çizgisi, hücum kenarı ile firar kenarını birleştiren doğrudur. Kamburluk eğrisi, kanat üst yüzeyi ile alt yüzeyi arasındaki orta noktaları birleştiren eğridir. Kamburluk ise kamburluk eğrisi ile veter doğrusu arasındaki maksimum mesafedir[9]
Şekil 10 : Aerodinamik katsayıların hücum açısı ile değişimi.
Kanat profiline kamburluk verilerek üst yüzeydeki alan arttırılmakta ve bu alanın arttırılması ile profil üzerinden geçen havanın hızının arttırılması sağlanmaktadır. Hava hızının arttırılması ile Bernoulli denklemine göre basınç daha fazla düşürülmektedir. Böylece alt yüzey ile üst yüzey arasında oluşan basınç farkı artmakta ve sonuç olarak
5 3< Sıfır taşıma hücum açısı 96 98=>? 3<6~6. 668 6. 6; Minimum sürükleme 3B
kaldırma kuvveti arttırılmaktadır. Şekil 11 ’de kamburluklu ve simetrik kanat profillerinden elde edilen kaldırma katsayısının değişimi verilmiştir.
Şekil 11:Kamburluklu ve simetrik kanat profillerinden elde edilen kaldırma
katsayısı.
Yüksek Kaldırma Aygıtları: Kanat profili tasarımlarında yüksek kaldırma, düşük sürükleme ve sağlam bir yapı olmasına çalışılır. Kullanılan klasik kanat profillerinde maksimum kaldırma kuvveti (L) 1,4 ile 1,5 birim ve sürüklenme kuvveti (D) 0.01birimdir. Bu kanat profillerinin hepsi üretim kusurlarından dolayı pürüzlülük açısından oldukça az hassastır. Bunların yunuslama kuvveti (M) oldukça düşüktür öyle ki kanat yüksek hızda çok büyük bükmeye dayanamaz. [10]
Flaplar: Maksimum kaldırmayı arttırmak için, geleneksel olarak kamburluğu uygun bir şekilde arttırmanın gerektiğini bir önceki başlıkta bahsedilmiştir. Pratikte bu durum, kanat profilinin üst yüzeyini kambur yapmakla olduğu gibi kanat profilinin arkasını eğmek ile de yapılır ve bu eğilen parçaya flap denir. Kanat firar kenarına monte edilmiş bu flap sadece kanat profilin şeklinin değişmesini sağlar, kanat alanını artırmaz (Şekil 12a,b). 15º hücum açısı ile bu flaplar kullanıldığında kaldırmadaki artış orta seviyededir yani L=2,2 olur. Bu değer bütün kanat genişliği boyunca düşünüldüğünde 1,9 dur. 15º hücum açısından sonraki açılarda üst yüzeyde bu flapda stall olur. Çünkü hava akımı, sınır tabaka nedeniyle meydana gelen doğrultudaki ani değişikliklerin üstesinden gelecek kadar yeterli momentuma sahip değildir. Sürükleme artışı 15º’den daha büyük hücum açılarında çok önemli olur ve kaldırma katsayısında artık artış olmaz. Düz ve yarıklı flapın bu sorunu daha gelişmiş olan kayan flap ile aşılır (Şekil
Simetrik Kamburluklu
0
C
L12c). Kanat profilinin hücum kenarında bir boşluk oluşturan yarıklı flap huni şeklindeki bu boşluktan havanın hızlanmasını sağlar ve hızlanan bu hava üst yüzeyde oluşan sınır tabakaya doğru hareket ederek sınır tabakanın oluşmasını geciktirir. Böylece kanat profilinde flapların kullanılışı yaklaşık 25º lik hücum açısına kadar verimli hala gelir. Genellikle kayan flaplar döndürülmekle birlikte ,dayanak noktası ile kanat profilinin altına yerleştirilmiş sistemler ileri doğru ötelenir ve veter uzunluğunun artışı ile kanat alanı arttırılır. Bir diğer flap türü kayan yarıklı flapdır (Şekil 12d). Kanadın kuyruk kısmının altında ayrı küçük bir veya birkaç kanat profilidir ve her zaman üst yüzey sınır tabaka etkisini azaltan huni etkisi ortaya çıkaracak şekilde mesnetlenir. Kayan yarıklı flap özellikle aileron olarak kullanılabilirler. [11] Aileronlar kanadın arkasındaki flap kısmıdır Birini aşağı indirirken diğerini yukarı kaldırılması roll kontrolünü yani füzenin sağa-sola hareketini sağlarlar. Genel sınır tabaka kanat profilinin arka kısmı üzerinde çok incedir ve aileronlar etkili olmak için belirli minimum dönmeye ihtiyaç duyar. Bu genellikle normal pozisyondan küçük etkisiz roll kontrol dönmesidir. Kayan yarıklı tipi aileron, dikkatli konstrüksiyon ve menteşe noktasının dikkatli tasarımı ile oluşturulan huni etkisinin bütün avantajları başarıldığı bir durum değildir. Bu flapın dezavantajı yüksek hızda huni sürükleme katsayısı klasik flap için olandan biraz daha yüksek olması için daima biraz enerji tüketir.
Şekil 12 Flap çeşitleri; a-Düz flap,b-Yarıklı flap, c- Kayan flap, d- Kayan yarıklı
flap.
Slot ve slatlar: Kanat profilinin hücum kenarında sabit olan açıklık kısma slot hareketli olan açık kısma da slat denir (Şekil 12). Bazı füzelerin hücum kenarlarında sadece slat, bazılarında ise hem slat hem de flap kullanılmaktadır. Slatlar, firar kenarı flapları ile kullanılarak kanat profili şeklini değiştirir ve uçağın kaldırma kuvvetini arttırırlar. Aynı zamanda flapların açılmasıyla birlikte uzayan kanat genişliği nedeniyle kanat üzerindeki türbülansın kaybolması için kanat üzerinde hava akışını yönlendirir. Slatların bir görevi de, uçağın hücum açısının artışı ile meydana gelebilecek stall olayını önlemektir. Slat kullanılarak sınır tabaka kontrolü sağlanır ve sınır tabaka üzerine hızlandırılmış hava gönderilerek sınır tabakayı kanat arkasına doğru iter, böylece akımı
kanat profiline yapıştırmak için ekstra lokal türbülans olmaksızın hava akışına izin verilir. [12]
Şekil 13 Slat kullanımı ile kanat profili etrafındaki akışın kontrolü.
Değişik kanat profilleri için kaldırma katsayısının hücum açısı ile değişimi Şekil 14’de gösterilmiştir. Bu grafikten görüldüğü gibi yüksek kaldırma aygıtlarının kullanımı ile hem kaldırma katsayısı arttırılır hem de daha yüksek hücum açılarında uçulabilir. Sınır tabaka, füzenin hava akışı esnasında yüzey tarafından karşılaştığı sürtünme kuvvetini inceler. Havanın yüzey üzerindeki bu yoğun hareketinin füzelerin tasarımına ciddi etkisi vardır. Kaldırma kuvveti havanın direncinin artmasına bağlıdır. Akım sınırlı olduğu zaman kaldırma kuvveti de azalır. Cisim üzerinin pürüzsüz ve kusursuz olması istenmeyen oluşumların olmasını azaltır. Direnç sınır tabakada da gördüğümüz gibi havanın yüzeye yapışması olarak ta tarif edilebilir.
Füze üç eksen ile hareket eder. Normal bir uçuşta dikey hat ,rotadan çıkma ekseni, gövdeye paralel olarak giden ve merkezden geçen hatta merkez eksen ve kanatlara paralel eksene merkez fırlatma ekseni denir.
Bu üç eksenden dolayı herhangi bir yörüngeden çıkma durumu söz konusu füzede; eksen üzerinde bir salınım oluşmuştur ve başlangıç pozisyonuna dönmüştür veya yer değiştirme artmıştır ve kontrol kaybolmuştur yada herhangi bir salınım olmadan pozisyonunu korumuştur. Son oluşum arzu edilendir. [9]
Şekil 14 Değişik kanat profilleri için kaldırma katsayısının hücum açısı ile değişimi.
2.3.1 Basınç Dağılımı
Kanat yüzeyinin ölçülemeyecek kadar küçük her bir yüzeyinde yine ufak kuvvetler hâkimdir. Bu ön bölgeden arkaya her noktada büyüklük ve yönler açısından farklılıklar gösterir. Bu ufak noktaların tamamını toplamak mümkündür. Tüm bu ufak kuvvetlerin toplamına bileşke denir. Bileşke büyüklük, yön ve konuma bağlıdır. Kiriş ile istikametlerin kesişme noktası merkez basınç olarak adlandırılır. [13]
Normal olarak bir uçuşta değişik hızlarda değişik uçuş açıları vardır. Fakat test edilmek üzere uçuş açısı değiştirilirse kanatlar simetrik olmayan şekilleri almak durumundadır. Şekil-8 de değişik uçuş açılarından oluşan bileşke kuvvetlerinin kanatlara dolayısıyla füzelere nasıl etkileyebileceği görülmektedir.
Düşük uçuş açılarında bileşkede orantılı ufak olur. Yukarı doğru harekette başka bir deyişle dikey harekette basınç merkezi kanadın arka tarafındadır. Uçuş açısının
Hücum açısı 30 deg. 15 deg. Kaldırma katsayısı
1.5
2.4
3.3
artması veya azalması bileşke kuvvetin yönünün değişmesine dolaysıyla basınç merkezinin bir başka deyişle denge noktasının değişmesine yol açar.
Yüzeye etki eden kuvvetleri açıklamak için öncelikle havanın kütlesinin yüzeye yapmış olduğu işi tanımlamak gerekir.
Kütle = Kesit . Hız . Yoğunluk (18)
Yatay hızda hareket eden hava akımı her saniye uçan cismin aşağı doğru hareketine sebep olacak etkisi vardır.
Kaldırma: Kesit . Hız . Sapma Hızı (19)
Bu kaldırma kuvvetinin en basit formüle edilmiş halidir. Kaldırma kuvvetin daha ayrıntılı bölümleri de incelenecektir.
Daha önce belirtildiği gibi bileşke kuvvetler için kaldırma ve sürtünme kuvvetleri olmak üzere iki ayrı yönde iki önemli bileşke vardır.
2.3.1.1 Kaldırma Kuvveti
Kaldırma kuvveti kanat şekline uçuş açısına havanın yoğunluna kanadın alanına hızın karesine bağlı olarak hesaplanır.
L
CDρ+
SV
+ (20)L : Kaldırma kuvveti
C L : Kaldırma kuvveti katsayısı
Ρ : Havanın yoğunluğu S : Alan
V : Hız
Kaldırma kuvveti uçuşun hemen başlangıcında cismin toplam ağırlığına eşit olmalıdır. Uçuş açısı arttıkça bu kuvvet maksimum değerine ulaşır. Bu maksimum
değer kanatlardan geçen hava akımının cismi uçurmak yerine yavaşlatmaya başladığı noktadır. Tam bu noktada maksimum değerine ulaşır ve daha sonra aşağıya doğru inmeye başlar.
Hız minimuma inmesiyle maksimum sürtünme katsayısına ulaşılmış olur. Füzenin ağırlığının artmasıyla kanatlara binen yüklerde artmaktadır.
Bazı durumlarda kanatları kısaltmak veya küçültmek hızı arttırabilir. Kanatların alanındaki bu azalma kanatlara binen yükü arttırır buda daha yüksek hızlarda uçuş açılarını artırarak roketi yönlendirmemize yardımcı olur.
Kaldırma kuvveti manevra için çok önemlidir. Uzun kanatlar füzelerde Kaldırma Kuvvetini arttırabilmek için kullanılır.
2.3.1.2 Sürtünme Kuvveti
Sürtünme havanın akış esnasında cisme uyguladığı dirençtir. Sürtünme füzeye etki eden toplam bileşke kuvvetlerinin bir bileşenidir ve füzenin uçuş istikametine dik yönde etki eder. [14]
Füzenin üzerinden geçen havanın akışına karşı sürekli bir direnç uygular. Yatay hareketin başlayabilmesi için itme kuvvetinin sürtünme kuvvetine üstünlük sağlaması gerekmektedir.
Sürtünme kuvveti, sürtünme katsayısına, havanın yoğunluğuna, yüzeyin alanına ve hızın karesine bağlıdır. Şu şekilde formüle edilir.
D
CEρ+
SV
+ (21)D : Sürtünme kuvveti
C D : Sürtünme kuvveti katsayısı
ρ : Havanın yoğunluğu S : Alan
V : Hız
Füzenin kanadı, gövdesi, kuyruğu gibi bölümlerinin tamamı sürtünmeden etkilenir.
Füzenin hareketi geçmesi için sürtünme kuvvetinin cismi hareket ettirecek kuvvete eşit olması gerekmektedir.
Süpersonik uçuşlarda düşük sürtünme olması daha küçük güçle daha fazla performans elde etmek açısından çok önemlidir.
Füzenin sürtünmesi derken gövde sürtünmesi kanat sürtünmesi kanat sürtünmesi kuyruk sürtünmesi gibi bölümlerin tamamı düşünülür.
Kalınlığın dağılmasının etkisi, Reynold sayısı, yüzey kusuru ve Mach sayısı sürtünmeyi etkiler Đtme aerodinamiği ile Tepkili Jet (ramjet), subsonik püskürtücü tasarımı ( diffuser ), nozıl, egzoz uç borusu ve jet egzozunun füze üzerindeki akışa ve sürtünmeye etkisi karşımıza çıkmaktadır. Yakıt kontrolünün aerodinamik-mekanik problemleri düzgün hava girişi, yanma prosesi ve iç akış dengesi ile birlikte ele alınmalıdır. Aerodinamik gelişmelere rağmen hala süpersonik hızla hareket edene füzelerde istenilen seviyelerde gelişme ve başarı oluşmamıştır.
Alçak yüksekliklerde havanın yoğun olması sebebiyle yüksek hızla uçan füzelere yüksek bir direnç oluşur. Bu sebeple jet itme güç üretimi bu yükseklikte çok etkili değildir. Çünkü asıl itilmeyi sağlayan büyük hareket sistemi sürtünmeyi dolayısıyla havanın direncini sağlamak maksadıyla devrededir. Füzeye etkiyen sürtünme, hızın karesiyle orantılıdır. Füze maksimum hıza ulaştığında hareket kuvvetinin artışı sürtünmeye eşit olur.
Yüksek rakımlarda düşük hava basıncı oluşur. Dolayısıyla hareket sistemi daha az sürtünme ile mücadele emek zorunda olduğu için füzelerin hızı artmaktadır. Düşük rakımlarda itme güç üretimi yerçekimini, hava yoğunluğunu yenmek ve hızını arttırmak için yüksek rakımlara göre daha yüksek bir enerjiye ihtiyaç duymaktadır.
Stratosfer yüksek hızlı ve uzun menzilli füzelerin kullanılabileceği tabaka olarak değerlendirilmektedir. Stratosfer, Troposferden sonraki katmandır. Sıcaklık değişmediği için ısı yayımında yoktur. Füzeleri stratosfere çıkartarak düşük sürtünmenin dolayısıyla yüksek hızın az yakıt tüketimi ve maksimum menzilin avantajlarına sahip olunur.
2.4 Süpersonik Füzelerin Aerodinamiği
Süpersonik cisimlerin aerodinamiğinden bahsettiğimiz zaman yeni tanımlar ve ifadeler işin içine girmektedir. Süpersonik uçuşta karşımıza çıkan ana problemler aşağıda sıralanmıştır: [15] 1. Sürtünmenin azalması 2. Kaldırma etkisi 3. Aerodinamik kontrol 4. Denge 5. Statik 6. Dinamik 7. Đtme aerodinamiği 8. Atmosferik durum
9. Yüksek hızlarda aerodinamiksel uçuş teknikleri
2.4.1 Şok dalgası ve hızın sınıflandırılması
Füze belli bir hıza ulaştığında hava artık onun hızına erişemez olur. Hava füzenin önde yığılmaya ona baskı yapmaya başlar. Füze ses hızına ulaştığında füze artık karşısında yarıp geçeceği havayı bulamaz. Tam bu noktada şok dalgaları oluşmaktadır.
Şok dalgasında değişen hava basıncı füzeye etkiyen kuvvetlerde değişikliğe neden
olmaktadır. Kanatlardan geçen akım değişir kanat sürtünmesi ve kuyruğa etkiyen baskı artmaktadır..
Ses hızına ulaşan bir cisme şok dalgalarının çok büyük bir etkisi vardır. Bu etkiyi hesaplamak için füzenin hızıyla ses hızı kıyaslanır. Oluşan bu orantıya Mach sayısı denir. Mach sayısını ilk tespit eden kişi 1887 yılındaki önemli buluşuyla Ernst MACH ’tır. Eğer bir füze ses hızının iki katı hızıyla uçuyorsa Mach Sayısı 2 ‘dir. Ses hızının yarısı hızıyla uçuyorsa Mach Sayısı 0.5 ‘tir. Eğer füze duruyorken rüzgâr tarafında sallanıyorsa oluşan dalgacıklar her yöne yayılır. Dalgacıkların yayıldığı bu hıza yayılma oranı denir. Bu dalgacıkların saatte 100 km hızla gittiğini farz edelim. Bu dalgacıklar içi içe girmiş eş merkezli dalgacıkları oluşturur
Eğer füzenin saatte 50 km hızla gittiğini düşünürsek, daireler yine birbirlerinin içinde olacaktır, fakat eş merkezli olmayacaktır. Dalgacıkların yayılma hızı ve füzenin hızı arasındaki orantı 50/100 olur. Füzede yayılan bu dalgacıkların ve füzenin hızını ses hızı ile füze arasındaki ilişki gibi kabul edersek Mach sayısının 0,5 olduğunu görürüz. Füzenin hızının arttığını ve 100 km olduğunu kabul ettiğimiz de bu oran 100/100 değerine ulaşır ve buradan Mach sayısı 1, bu oran 200/100 değerine ulaştığında yani füzenin hızı 20 olduğunda Mach sayısı 2 olarak bulunur.
Dalgacıkların hızı hala 100 km’dir fakat merkezdeki düzensizlik 2 kat artmıştır. Bu dalga modeli suyu yüzeyinin bir kenarında oluştuğu gibidir. Havada üç boyutlu bir akışta koni şeklini alır. Burada yarı tepe noktasında oluşan açı Mach açısıdır.
Subsonik, Aerodinamikte ses hızının hemen altındaki hızları (yaklaşık olarak Mach 0 – 0,8) belirtmek amacıyla kullanılan terimdir. Ayrıca sesten yavaş uçan füzelere subsonik füzeler denir Füze hava akımı içinde hareket ederken Đlk önce füzenin oluşturduğu ses dalgalarının sesi duyulur.
Subsonik hızlarda havanın akış durumu iyidir. Süpersonik durumlarda bir düzen vardır ve matematiksel olarak kolaylıkla hesaplanabilir. Fakat transonik hızlarda durum biraz daha zordur.
Đdeal bir kanat tasarımında hava akışı Mach sayısı 1 olana kadar subsonik 1 in
üstünde ise süpersonik olur. Başka bir deyişle transonik bölge ideal kanat tasarımlarında elimine edilir. Fakat gerçek durumda transonik hızın oluştuğu mach sayısı kritik mach sayısı olarak değerlendirilir.
Düşük subsonik hızda kritik mach sayısı 0.7’dir. Bir kenardaki akışta ses hızı görülür. Normal şok dalgaları üst kenardaki kaldırmayı azaltır. Kaldırmanın merkezi ileri doğru kayar ve sürtünme hızla artar.
Bir sonraki mach sayısı 0.85 dir. Normal şok dalgası oluştuğunda kaldırmada oluşan azalma ve sürtünmede oluşan artma bir öncekine göre daha azdır.
Transonik hız; Aerodinamikte ses hızının hemen altında ve hemen üzerindeki hızları (yaklaşık olarak Mach 0,8 – 1,2) belirtmek amacıyla kullanılan terimdir. Ayrıca gövdesi ses duvarını aşabilecek kadar dayanıklı olan ve gerektiğinde ses duvarını aşabilen, ancak aslen sesten yavaş uçmak üzere tasarlanmış füzelere transonik füzeler denir. Füzenin hızı basınç dalgalarının hızına ulaştığında dalgalar daha büyük bir darbe
gücüne sahip olur. Bu noktalarda transonik hız ifadesi devreye girer. Başka bir ifadeyle havanın hızının füzenin hızına eşit olduğu durumlarda oluşan türbülans füze üzerinde büyük bir etkiye sebep olur. [16]
Kritik mach sayısı 0.9’dur. Dairesel akış olarak da bilinir. Yüzey üzerindeki hava akışı ivmelenmesi derece derecedir. Simetrik şeklinden dolayı merkez basıncı sürtünme çok az olduğu için pek değişmez. Süpersonik, ses hızının (Mach 1) üzerinde olan hızları belirtmek amacıyla kullanılan terimdir. Bir yaklaşıma göre de 1,2 Mach'ın üzeridir. Deniz seviyesindeki havada sesin hızı yaklaşık olarak 340 m/s, 1,087 ft/s, 761 mph ya da 1225 km/h olarak kabul edilebilir. Ayrıca gövdesi ve motorları uzun süreli sesten hızlı uçuşa müsaade edebilecek özelliklerde olan füzelere süpersonik füzeler denir. Günümüz savaş füzelerinin büyük kısmı süpersonik füzelerdir. Süpersonik hızda füzenin üzerinden geçen hava akımı sesten daha hızlıdır. Süpersonik hızda çok ufak bir türbülans oluşur.
Hipersonik dördüncü ve son sınıflandırma Hipersonik hızdır., 5 Mach ya da daha yüksek hızlar için kullanılır. Ayrıca 5 mach ve üzeri hızlarda uçmak için tasarlanmış füzelere hipersonik füzeler denir. Bazı durumlarda ultrasonik hız olarak ta sınıflandırılabilir. Füze havayı çok yüksek bir hızla yararken hava molekülerinin kendilerini duruma adapte etmek için çok az bir zamanları vardır. Eğer füze bu kısa zaman da hava molekülleri duruma adapte olmadan geçişini yapabiliyorsa hipersonik veya ultrasonik hızla uçmaktadır
Deneylerde kullanılan ölçekli modellerle gerçek modeller arasında verilerde farklılıklar olabilmektedir. Değişkenler farklı ve zıt sonuçlar oluşturabilmektedir. Bu değişkenler bizim sürtünme ve kaldırma katsayısı gibi katsayıları bulmamamıza yardımcı olur.
Bu katsayılar modelin büyüklük oranına hıza havanın yoğunluğuna ve viskozitesine bağlıdır. Bunların matematiksel olarak hesaplanmış adına Reynold sayısı denir. [16]
Yüksek hızda oluşan hava akımı sıcaklık artmasına sebep olur. Hareket eden cismin enerjisinin sıcaklığa olan etkisi Isı Duvarı olarak adlandırılır. Sıcaklık hızın karesiyle doğru orantılı olarak artar. Deniz seviyesindeki ortalam sıcaklık 200 derece iken bu sıcaklık 46500 fit (15km) yüksekliğe kadar düşer ve sonra sabit kalır.
Deniz seviyesinde ve saatte 1200 km hızla uçan bir füzenin makine sıcaklığı yaklaşık olarak 00 iken bu sıcaklık 2000 km’de 500’ye 4000 km hıza ulaşıldığında ise 3000‘ye çıkmaktadır. Bu sebepten dolayı füzenin hızı arttıkça ısıya dayanıklı malzemenin de önemi artmaktadır.
2.4.2 Normal Şok Dalgaları
Füzenin üzerinden geçen hava akımının hızı 1090 km’dir. Sesin saatte 1225 km/h yol aldığı düşünülürse 1090/1225 işlemi sonucu Mach sayısı 0,9 çıkar. Hava akımı cisim üzerinde bir anda hızlanır. Bernoulli teorisine göre havanın hızı değişirse basıncıda değişir. Cismin üzerinden akım geçerken bir anda 1090 km/h’den 1320 km/h’ kadar çıkar ve cisim üzerindeki geçişini tamamladıktan sonra tekrar 1090 km/h’e geri döner. Bu geçiş esnasında oluşan dalgalara normal şok dalgası denir. Normal şok dalgaları içerisinde büyük miktarda enerji absorbe eder. [4]
2.4.3 Dolaylı Şok Dalgası ( Eğik )
Dolaylı şok dalgaları süpersonik uçuşlarda oluşur. Đsmini serbest akımlar esnasında oluşan eğik açılardan almıştır. Dalganın dik akışının bileşenleri süpersonikten sonik hıza geçerken Normal şok dalgalarını oluşturduğu belirtilmişti. Bu değişimin 1400 den 965 km/h’e doğru değiştiğini kabul edersek serbest akımların hızı 1930 km/h’e kadar çıktığı ve bileşenlerin şok dalgalarına paralel olarak 885 km/h’e kadar düştüğü görülür.
2.4.4 Aerodinamik Kontrol
Aerodinamik kontrol Füzenin güdüm sistemi ve füze uçu
ilişkilidir. Burada düzgün bir yüzeyin önemi ön plana çıkmaktadır. Kontrol gerekli rota değişikliğini yapabilecek yeterli güçte olmalıdır. Aynı zamanda planlanan hıza ulaşabilecek en iyi tasarım konfigürasyonuna uygun olmalıdır. Metotlar Mach sayıları kaldırma ve sürtünme kuvvetleri arasında kontrol yüzeyini olu
değişkenleri oluşturabilmelidir. Çalı için dizayn edilmelidir
2.4.5 Harici Kontrol Yüzeyleri
Kanatçıklar kontrol sistemlerinin en sade olanıdır. Örnek model olarak oklar alınmıştır. Okun yanlarında ki hafifletilmi
olmasını sağlamaktadır. Aynı prensip füzelerde de uygulanmı
bir veya birden fazla yanlarında kullanılmaktadır. Bunlar yatay ve dikey dengeleyiciler olarak kullanılmaktadır. Temel terim ve kavramlarda anlatılan sabit kontrol yüzeylerine rağmen flap (kanatların hareketli yanları) ve kanat perv
yüzeyleri de vardır.
Aerodinamik Kontrol
Şekil: 15 Aerodinamik Kontrol
Aerodinamik kontrol Füzenin güdüm sistemi ve füze uçu
kilidir. Burada düzgün bir yüzeyin önemi ön plana çıkmaktadır. Kontrol gerekli rota ini yapabilecek yeterli güçte olmalıdır. Aynı zamanda planlanan hıza iyi tasarım konfigürasyonuna uygun olmalıdır. Metotlar Mach sayıları kaldırma ve sürtünme kuvvetleri arasında kontrol yüzeyini olu
turabilmelidir. Çalışma mekanizması füzedeki değ için dizayn edilmelidir.
Harici Kontrol Yüzeyleri
Kanatçıklar kontrol sistemlerinin en sade olanıdır. Örnek model olarak oklar tır. Okun yanlarında ki hafifletilmiş Kanatçıklar uçuşun bir hat üzerinde dengeli lamaktadır. Aynı prensip füzelerde de uygulanmıştır. Kanatçıklar füzenin bir veya birden fazla yanlarında kullanılmaktadır. Bunlar yatay ve dikey dengeleyiciler olarak kullanılmaktadır. Temel terim ve kavramlarda anlatılan sabit kontrol yüzeylerine men flap (kanatların hareketli yanları) ve kanat pervaneleri gibi hareketli kontrol Aerodinamik kontrol Füzenin güdüm sistemi ve füze uçuş yolu ile yakından kilidir. Burada düzgün bir yüzeyin önemi ön plana çıkmaktadır. Kontrol gerekli rota ini yapabilecek yeterli güçte olmalıdır. Aynı zamanda planlanan hıza iyi tasarım konfigürasyonuna uygun olmalıdır. Metotlar Mach sayıları kaldırma ve sürtünme kuvvetleri arasında kontrol yüzeyini oluşturacak gerekli ma mekanizması füzedeki değişkenlikleri önlemek
Kanatçıklar kontrol sistemlerinin en sade olanıdır. Örnek model olarak oklar un bir hat üzerinde dengeli ır. Kanatçıklar füzenin bir veya birden fazla yanlarında kullanılmaktadır. Bunlar yatay ve dikey dengeleyiciler olarak kullanılmaktadır. Temel terim ve kavramlarda anlatılan sabit kontrol yüzeylerine aneleri gibi hareketli kontrol
Ancak kontrol yüzeyi, yüzeyden geçen hava akımı güç üretecek yeterli hıza ulaşana kadar etkili değildir. Hızın artmasıyla kontrol yüzeyi üzerindeki reaksiyon daha
şiddetli olur.
Füzeyi doğru yönlendirebilmek için iki kontrol yüzeyi vardır. Bunlar birinci öncelikli ve ikinci öncelikli kontrollerdir. Birinci öncelikli kontrol adı üstünde füzenin patlar üzerinde hareket edebilmesi için birinci önceliklidir. Kesin durumlarda memnun edici sonuçlar verir. Yani dengesiz bir durum varsa birinci öncelikli olan çok sağlıklı olmayabilir. Daha sonra daha ayrıntılı olarak bahsedeceğimiz ikinci öncelikli kontrolün kullanılması daha doğru etkiler doğurur.
Birinci Öncelikli Kontrol:
Kanatçıklar, kaldıraçlar ve dümenin yapısı birinci öncelikli kontrol ile yakından ilgilidir. Genel olarak kaldıraçlar kanatların dış kenarlarında veya kaldırma yüzeylerinde bulunur. Kanatçıkların biri aşağı doğru inerken diğeri yukarı doğru hareket ederse bu onun kendi etrafında yönünü değiştirmeden dönmesini sağlar.
Kaldıraçlar kuyruk bölümünde yatay dengeleyicide bulunurlar ve füzenin dengede durmasını ve yukarı veya aşağı hareket etmesini sağlarlar.
Son olarak dümen yönü belirleyen kontrol olarak kullanılır. Dikey dengeleyici de bulunur.
Kontrole öncelikle kuvvetin oluşmasını sağlayan hava akışı kontrol yüzeylerinin oluşmasıyla ulaşılabilir. Bu kuvvet kontrol yüzeyine ters istikamette olan kuyruk ve kanada karşı çekerek hareke eder.
Đkincil Öncelikli Kontrol Yüzeyleri
Đkincil öncelikli kontrol yüzeyleri tab spoiler ve slot’lardır.
Sabit, düzenleyici ve itici olmak üzere üç tip tab vardır. Reaksiyonların Hava akımı ile ilişkileri her üç tipte de aynıdır. Füzenin kontrolünü direk etkilemezler.
Örnek olarak yalpalamayı azaltması istenilir. Füzenin burnunu kaldırmak için tabı aşağıya indirmek gerekir. Birincil öncelikli kontrol yüzeylerinden elevator ( kaldıraç) daha önce bahsedildiği gibi yatay sabitleyicilerde bulunurken tab kaldıraçta bulunur. Tabın hareketi birincil öncelikli kontrol yüzeyinde ufak bir değişime sebep güce sebep olur. Kaldıraçlar aşağı hareket ederken tab yukarı kalkar. Metalden oluşan sabit tab devamlı olarak kontrol yüzeyinin hareket eden bölümündedir.
Dengeleyici veya düzenleyici tab sabitleyici tab’dan daha kompleks bir yapıya sahiptir. Yüksekliğe, hıza ve duruşa göre değiştirilebilir.
Đtici tab birinci öncelikli kontrol yüzeylerinin kullanıldığı yerlerde kullanılırlar.
Kontrol sistemlerindeki kuvvet ve baskı itici tab kullanılarak azaltılır. Bu tip tablar kontrol sistemleri direk ilişkilidir. Sistem harekete geçtiği anda tab ilk hareket eder. Normal davranış olarak Tab hareketi birincil öncelikli kontrolü harekete geçirir.
Kısaca sabit tab önceden belirlenmiş sabit bir durum içindir. Dengeleyici tab kontrol edilebilir ve uzun menzilli değiştirilebilir durumlarda kullanılır. Đtici tab geniş alanlarda hareket için kontrol yüzeyine yardımcı olmak için kullanılır. Bu kontrol yüzeylerinin iyi anlaşılması sayesinde her geçen gün daha kabiliyetli süpersonik hıza sahip füzeler üretilebilecektir. [17]
2.4.6 Füzelerde Denge
Füzelerin hareketlerini etkileyen kontrollerin öneminin artmasıyla üst seviyede dengelemelerin nasıl olması gerektiği ön plana çıkmaktadır. Füzenin hızının artmasıyla basınç merkezi sebebiyle net değişimler olmaktadır. Basıncın değişmesiyle akışta füzenin yüzeyini etkileyen çeşitli değişkenler oluşmaktadır. Tam bir süpersonik akışta Mach sayısının değişmesi merkez basıncının da değişmesine sebep olmaktadır. Boylamsal olarak merkez basıncına yan olarak dengededir. Kanat üzerindeki akış kaldıraçlardan aşağıya doğru sapmaktadır. Bu sapma açısına Aşağı yıkama Açısı adı verilmektedir. Kaldırmanın hızın düşmesi sebebiyle azalmasından dolayı Aşağı yıkama açısı ve basınç değişir. Denge durumunun olmadığı yerlerde değişik hava akımlarında değişen basınç sebebiyle noktalar oluşmaktadır. Önce kontrol edilemeyen bir durum oluşur ve bunlar kontrol yüzeyleri ile veya derhal hızın arttırılmasıyla dengeli noktalara dönüştürümektedirler.
Daha öncede bahsedildiği gibi düzensiz durumlar transonik hızlarda daha baskın olurlar. Füzeler çoğunlukla dalış ve dönüş kontrolü aygıtları ile düzensiz durumların üstesinden gelmektedirler.
Kanatçıklar ve dümenler kendi sorunlarının üstesinden gelebilirler. Kanatların üstesindeki düzensiz akış, kanatçıkların salınarak vızıldamasına sebep olur. Bu vızıldama sorunu ters çevrilemeyen kontrol sistemleri veya değişken oranlı kontrol sistemleri ile giderilebilmektedir.
2.4.7 Yüksek Hızlı Aerodinamik Çalışma Teknikleri
Yüksek Hızlı Aerodinamik Çalışma Teknikleri öncelikle süpersonik hızları ilgilendirmektedir. Süpersonik hızlar özel teknikler ve teçhizatlara ihtiyaç duyarlar. Rüzgâr tünelleri bu konuyla ilgili birçok sorunu çözmektedir.
Rüzgâr tünelleri özelikle subsonik hızlarda çok başarılı sonuçlar ortaya koymaktadır. Füzenin hızı 1 Mach sayısına ulaşır ulaşmaz oluşan şok dalgaları rüzgâr tünellerinin duvarlarında gözükmektedir. Tünelin çapı ile modeli karşılaştırdığımız tünelin çapı ne kadar büyük olursa uçuş gerçeğine o kadar çok benzemektedir.
Rüzgâr tüneli tasarımındaki yeni teknikler şok dalgalarının görünümünü veya etkilerinin boğulmasını ortadan kaldırdı. Rüzgâr tüneli boğazı, ölçüsü, Reynold sayısı
transonik bölgelerde yeni bir görev üstlenir. Testlerin model ölçülerinin sonucu süpersonik hızlar için kullanılan rüzgâr tünellerinin daha geniş olmasına gerek duyulmuştur. Rüzgâr tünelleri gerçek ölçütlü füzeleri küçük modelleri ile aynı soncu vermesini sağlayacak şekilde yapılmıştır.
ilk hızla atılan Roket, bir eğri yol boyunca hareket eder. Şu iki kabul yapılırsa bu hareket biçiminin analizini yapmak çok basitleşir.
(1) g yerçekimi ivmesi hareket süresince sabit ve aşağıya doğru yöneliktir.
(2) Hava direncinin etkisi ihmal edilmektedir.
(3) Açı ölçme birimi olarak derece yerine milyem kullanılarak daha hassas ölçümler yapılabilmektedir.1milyem (m/) 1000 m mesafede 1m’lik yayın yapmış olduğu açıdır.
1000 m
Şekil: 16 Milyem ölçü birimi
