Anasayfa>>Makale>>Polar



 
Aerodinamik
Deltakanat ve Bilesenler
McCready Teorisi
 
Flight Theory
 
 
 
 

POLAR EGRISI NEDIR ?

Bu kavrami açiklamadan önce süzülüs oraninin (glide ratio) ne olduguna bir bakalim.

SÜZÜLÜS ORANI | GLIDE RATIO

Bir hava aracinin yatay düzlemde katettigi mesafenin, kaybettigi irtifaya olan oranina süzülüs orani denir. Süzülüs orani hava aracinin uçus performansinin ölçümünde önemli bir faktördür.

Süzülüs oraninin saptanmasi

Eger hava aracinin süzülüs oranini biliyorsaniz, aracin ne kadar mesafe katedecegini ve katettigi mesafe sonundaki irtifasini hesaplayabilirsiniz. Bunun en basit hesaplama metodu, hava aracinin mevcut irtifasinin süzülüs oraniyla çarpimidir.

Örnegin 23:1 süzülüs oranina sahip bir planör 23 birim yol alirken 1 birim çökmektedir. Bu planörün 2000 mt. Irtifadan birakilmasi durmunda katedecegi mesafe ve bu yolculuk sonundaki irtifasi asagida gösterilmistir.



Katedilen uzaklik (irtifa x süzülüs orani) = 2000x23=46.000 mt.

Gerekli irtifanin hesaplanmasi

Bir termalde tirmandiginizi ve tirmanis sonunda 24 km'lik bir mesafedeki bir inis alanina inmeniz ve yaklasma paterni ve inis için ek 500 mt'lik bir bir irtifa gerektigini varsayalim. Bu hedefe ulasmak için bize gereken irtifa nedir ? Gerekli irtifayi hesaplarken, yataydaki yani katetmek istedigimiz mesafeyi süzülüs oranina bölüyoruz. 24000/23=1043. Bu mesafeye ulasmak için min. 1043 mt. Irtifaya yükselmemiz gerekiyor. Bu degere yaklasma ve inis için gerekli 500 mt.lik ek irtifayi da eklersek bu yolculuk için ulasmamiz gereken irtifanin 1543 mt. oldugunu buluruz.




Polar Egrisi Nasil Elde Edilir ?

Bir hava aracinin farkli hizlardaki , farkli çöküs oranlari bir grafikte noktalar halinde isaretlenir. Bu noklarin bir egrisiyle birlestirilmesiyle hava aracinin polar egrisi elde edilir. Her hava aracinin polar egrisi farklidir ve kendisine özgüdür. Kanat yapisi, hava kosullari, tasinan yük gibi faktörler polar egrisini etkiler.

Belli hizlardaki çöküs oranlari asagidaki tablodaki gibi olan ve renkleri disinda eşdeğer 4 falcon'u örnek alalim.

Kanat
Mavi
Yesi
Sari
Kirmizi
Hava Hizi
26
31
42
62
Çöküs Orani
1.8
1.6
1.9
3.2

Hava kosullarini ve diger faktörleri gözardi edelim ve basitlik açisindan 1 knot'i 100 feet/dk olarak varsayalim. Eger 4 kanadi da ayni anda ve ayni yönde birakirsak kanatlarin bir dakika sonraki konumu ve katettigi mesafe asagidaki grafikteki Konum A gibi olucaktir. Bu durumda mavi falcon 2600 feet yatayda ve 180 feet dikey düzlemde yol katedecek. Yesil falcon ise 3100 feet yatayda, 160 feet dikeyde, sarı falcon 4200 feet yatayda ve 190 feet düseyde, kirmizi falcon ise 6200 feet yatay ve 320 feet düseyde yol katetmis olacak.
Eger 4 kanadi bir egriyle birleştirirsek elde edecegimiz egri Falcon kanadına ait polar eğrisi olacaktir.
Simdi bu 4 kanadi 320 feet yükseklikten biraktigimizi varsayalim. Kirmizi falcon zaten yerde, diger 3 kanadin çöküslerini de devam ettirirsek mavi ve sari falconun ayni anda yere indigini ancak yesil falconun hala havada kaldigini Durum B 'deki gibi görürüz.
Yesil Falcon en düsük çöküs oranina sahip kanadimiz. Havada en uzun süre kalacak kanat. Ancak digerleri kadar uzaga gidemeyecek. Sari falcon ise en iyi süzülüs oranina sahip. En uzun mesafeyi de katettigini görüyoruz.

 



Polar verisini kullanirken herhangi bir hizdaki çöküs oraninin (sink rate) ne oldugunu hesaplayabiliriz. Yukaridaki polar egrisindeki 80 knot hizdaki çöküs oraninin 3 knot oldugu görülüyor. Süzülüs orani (glide ratio) da hava hizinin çöküs oranina bölünmesiyle hesaplanir. Bu örnekte 80 knot hizdaki süzülüs orani ise 80/3= 26.6 olarak bulunur. Bazen çöküs orani feet/dk veya mt/dk olarak da hesaplanabilir.

Maksimum Süzülüs Orani (Maximum Glide Ratio)

Maksimum süzülüs orani hava aracinin performansin ölçümünde en önemli kriterdir. Yüksek süzülüs oranli bir planör, düsük süzülüs oranina sahip bir planörden daha uzaga gidecektir.


Grafik 4'deki grafigin orjininden, egimin minimum oldugu ve polar egrisini tegetine dokunan bir cizgi çizelim. Çizilen bu çizginin, polar egrisine dokundugu noktadan yataydaki hava hizina ve düseydeki çöküs orani eksenlerine dik olarak çakistiralim. Yatay eksende polar egrisiyle çakisan hiz olan 55 knot ve dikey eksende bulunan 1.6'lik çöküs orani bu hava aracinin maksimum süzülüs oranini ifade eder(Grafik 06'daki V1 noktası) . Maksimum süzülüs hızında buldugumuz süzülüs orani da (55:1.6=) 34:1 dir. Bu hizda kanadimizin yatay düzlemde en uzun mesafeyi katedecegi açiktir. Hava hizi ile çöküs hizi arasindaki oran, kaldirma ve sürüklenme (Lift and Drag) arasindaki oranin ayni sonucu vermesi yüzünden maksimum süzülüs oranina Best L/D orani da denmektedir ( Best lift over Drag) . Grafik 06'daki V1 noktası hava aracımızın Maksimum süzülüş oranının olduğu nokta.

Bu nokta çok önemli. Bu hizin (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 aracinin, minimum çöküs oraninin (Vs-min) oldugu optimum hava hizini göstermekte. (Polar egrisine dikkat ederseniz çöküsün bu noktadan sonra basladigini göreceksiniz). Hava aracinin bu hizdan daha hizli Ya da yavas hizda seyretmesi durumunda daha fazla irtifa kaybedecektir . Minimum çöküs hizi, polar egrisindeki diger hizlarla karsilastirildiginda sizi havada en uzun süre tutacak noktadir.


İlk örneğimizdeki planörün Grafik 5'de polar egrisindeki noktadan yatay (hiz) ve düsey(çöks orani) eksenlere dik çizgiler uzatirsak, hava aracimizin minimum çöküs hizinin 45 knot , ve min.çöküs oraninin 1.5 oldugunu görürüz.

Stol Hizi (Stoll Speed-Vstoll)

 

Grafik 06 daki polar egrisinde yükselisin sonlandigi nokta (Vstall) hizin 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 :)

Agirligin Hiza Etkisi



Grafik 06'daki grafikte kesik çizgili polar egrisinin (yapi ve orani ayni) neden daha uzakta oldugunu merak ettiniz mi ? Tüm hava araçlarinda polar egrisi, 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.)

hava aracinin, çöküs hizi da yükle beraber articaktir. Kesik çizgili egri, yükün %50 arttirildigi bir durumda polar egrisinin yeni konumudur. Açisi ve orani orijinal polar egrisiyle aynidir.

Önemli bir nokta agirlik arttirildiginda maksimum süzülüs oranimiz V2 noktasına kaydı ancak oran degismedi. Degisen sey daha hizli oldugumuz. 2 polar egrisine dikkatle bakin. Agirligin arttirilmasiya daha uzun yol katemeyecegiz ancak suan daha hizli uçmaktayiz. Özellikle yarismalarda, planörlerin neden su tanki (water ballast) tasidiklarini umarim anlamissizdir:)

Rüzgarin Polar Egrisine Etkisi

Kanadimizin veya hava aracimizin 10 birim arka rüzgar veya karsidan esen rüzgarlara maruz kaldigini varsayalim. Bu noktada polara teget geçen çizgiyi, 0.0 noktasindan çizmemiz olanaksiz. Kanadimiza çarpan havayi telafi etmek için bu çizgiyi saga veya sola 10 birim kaydirmamiz gerekiyor. Bu kayma maksimum süzülüs oranini da oldukça degistirecek. Asagidaki grafige bakalim.



Kanadin arkarüzgar aldigi bir durumda rüzgar kanadi saga dogru itecek ve daha uzaga götürecektir. Polar egrisine teget dokunan AR (arka rüzgar) çizgisinin açisina dikkat edin. Bu açi (a)önceki örnegimize göre oldukça daraldi ve süzülüs oranimizi arttirdi. Tersi durumda karsidan aldigimiz 10 knot'lik rüzgar sürükleme etkisiyle hizimizi düsürdü. Bu durum (OR) çizgisinin polarla olan açisini (b) arttirdi ve normale göre süzülüs oranimizi düsürdü.

Bir diger ve önemli bir durum yatay ve düsey hava hareketleri. Alçalan veya yükselen hava akimlari maksimum süzülüs oranimizi degistirecek.


 

Alçalan hava hareketlerinde maksimum süzülüs orani :

Motorsuz hava araçlari çöken hava akimlari nedeniyle çok uzak noktalara varamadigini biliyoruz. Simdi polar egrimizin tegeti A çizgisi'nin açisiyla, hava durumlarindan etkilenmemis O (Orjinal) çizgisinin yatay eksendeki açilarina dikkatle bakalim. Alçalan hava akimlariyla birlikte bu açinin (d) yükseldigini görebiliriz. Bu noktada optimum süzülüs orani için hizimizi arttrmamiz gerekiyor. Maksimum süzülüs oranimiz su anda saga, X'e noktasina kaydi ve hizimiz artarken çöküsümüz de artti.

Yükselen hava hareketlerinde maksimum süzülüs orani :

Yükselen hava akimlariyla birlikte, yükselen hava hava aracimizin dogal çöküs karakterini telafi edecek. (AL) çizgisini ve su meshur polar egrimize :-) teget dokunacak sekilde uzatalim. Kesisen nokta yani maksimum süzülüs oranimiz (V) noktasina kaydi. Bu nokta polar egrisinin tirmandigi noktayla kesismekte. Bu noktada hizimiz düsta ancak çöküs yok ve kanadimiz asansör gibi yükselmekte.

Polar verilerinin bilinmesi tüm pilotlara, uçus becerilerini gelistirmelerinde, kullandiklari hava aracinin performansini maksimize etmelerinde anahtar rol oynar. Cessna pilotundan yarismaya katilan bir deltakanat pilotunun, uçus dinamiklerini eksiksiz bilmesi ve anlamasi hayati önem taşır.

Kanat performansinin en önemli ve nesnel kriterlerinden biri olan polar verisi, artan rekabetçi ortam ve azimsanmayacak sayida pilotun bu verileri talep etmesiyle, büyük önem kazandi. Computer Aided Design & Manufacturing (CAD/CAM) ve elektronik ölçüm & analiz cihazlari gibi teknolojik gelismelerle , polar egrisi ve veri setleri artik çok daha hassas ve hatasiz hesaplanabiliyor. Çogu kanat üreticileri basta bu verileri kimseyle paylasmazken artik ürünlerine ait polar verilerini yayinliyorlar.Deltakanat sporunda polar teorisi ve dinamiklerinin kullanimi aslinda baslangiç ve orta seviye pilotlardan çok yarisma düzeyindeki pilotlar için yararli oldugunu düsünüyorum. Bu yaziyi hazirlarken gözümden kaçmis düzeltme ve eklemelerinizi mail adresime yazayabilirsiniz.

Baris YALÇINKAYA
20 Kasim 2008
barisfx@gmail.com
 
Kaynaklar :
1) Jim D. Burch , Performance Airspeed For The Soaring Challenging
2) Finn Helmuth Pedersen , The Polar Theory
3) Glider Pilot's Handbook of Aeronautical Knowledge
 
 

 

Etiketler : Deltakanat, aerodinamik, polar eğrisi, polar verisi, speed to fly, mc cready teorisi, süzülüş oranı, çöküş oranı, stol hızı, hava hızı

 

 

 

ana sayfa | donanım | haberler | makaleler | uçuş güvenliği | uçuş merkezleri |deltakanat eğitimi | hakkımda | yasal bilgi

baris/fx studios baris/fx studios