Site İçi Arama

savunma

Star Wars’un X-Wing Starfighter’ı Bizim Gezegenimizde Uçabilir mi?

Üzerinde doğru itme gücü olan her şey; uzayda, sıfır yerçekimi ortamında uçabilir, bir tuğla bile. Ancak, Dünya gezegenini saran atmosferin içinde bir cismin uçabilmesi, uzayda yerçekimi etki alanları içerisinde seyahat eden bir uzay aracının uçuşundan zordur, daha doğrusu uzay aracı Newton’un hareket yasasına göre uçarken, Dünya gezegeninin atmosferinin içinde uçan uçak dediğimiz platformlar hem aerodinamik yasalarına hem de Newton’un hareket yasasına göre uçarlar.

Üzerinde doğru itme gücü olan her şey; uzayda, sıfır yerçekimi ortamında uçabilir, bir tuğla bile.

Ancak, Dünya gezegenini saran atmosferin içinde bir cismin uçabilmesi, uzayda yerçekimi etki alanları içerisinde seyahat eden bir uzay aracının uçuşundan zordur, daha doğrusu uzay aracı Newton’un hareket yasasına göre uçarken, Dünya gezegeninin atmosferinin içinde uçan uçak dediğimiz platformlar hem aerodinamik yasalarına hem de Newton’un hareket yasasına göre uçarlar.

Uzay Araçları Nasıl Uçarlar (Seyahat Ederler)?

Uzay araçlarının uzayda yol almasını sağlayan temel fiziksel yasa Newton'un “her etkiye karşılık bir tepki vardır” ifadesi ile bilinen “hareket yasasıdır”. Kimyasal bir tepkime sonucunda roketten dışarıya atılan maddeler uzay aracını kendi hareket yönlerinin tersi yönde iter. Bu da onların yol almasını sağlar.

Peki hareket yasasına göre uzay aracı uzayda nasıl hareket edecek? Newton’un bu yasasına göre, hareket etmek için eşit ve zıt bir tepkiye ihtiyacınız var, ancak uzay boşluğunda itilecek hiçbir şey yok.

Uzay aracı, itme sistemlerini kullanarak uzayda hareket eder. Newton'un Üçüncü Yasası, her etki için eşit ve zıt bir tepki olduğunu belirtir. Uzayda itilecek hava veya başka bir madde yoktur, bu nedenle uzay aracı kendi itme kaynağını taşımalıdır. Aşağıdakiler de dahil olmak üzere, uzay aracının kullanabileceği kimyasal tahrik (itme kuvveti oluşturmak için kimyasalların reaksiyonu kullanılır) ve elektrikli tahrik (bir gazı iyonize etmek için elektrik kullanılır ve itme kuvveti üretmek için dışarı atılabilen bir plazma oluşturulur) gibi birkaç farklı tahrik sistemi vardır.

Ancak, George Lucas’ın efsanevi film serisi, çok çok uzaklardaki (far far away) bir galakside geçen olayları konu eden Star Wars’da uzay araçlarının hem uzayda uzay aracı gibi hem de Dünyamızınkine benzer atmosferleri olan gezegenlerde uçak gibi uçtuklarını görüyoruz. 

Uçaklar Nasıl Uçarlar?

Uçakların havada yükselmesini sağlayan basınç farkıdır. Uçakların ileriye doğru hareketi de uzay araçlarında olduğu gibi “hareket yasası” normlarına göredir. Uçak ileriye doğru hareket ederken, kanatlar, altlarındaki havayı sıkıştırır üstlerindeki havayı ise seyreltir. Bu durum uçağın alt ve üst kısımları arasında bir basınç farkı oluşmasına neden olur. Böylece uçağa yukarı yönde net bir kuvvet etki etmeye başlar ve uçak yükselir.

Uçakların kanatları taşıma kuvveti oluşturmak için ‘‘airfoil’’ denilen özel bir kanat yapısı şeklinde tasarlanır. Hava, kanatla temas edince kanadın üst ve alt kısmından geçmek üzere ikiye ayrılır. Kanadın tasarımı gereği havanın, kanadın üst kısmında gideceği mesafe uzun olduğu için burada hızı artar çünkü alt kısımda bulunan hava ile aynı anda kanadın sonuna varması lazımdır. Üst kısımdaki havanın hızı artığından dolayı burada basınç düşer. Havanın her zaman yüksek basınçtan düşük basınca akması kriteri dolayısıyla kanatlarda bir taşıma kuvveti oluşur.

Uçakların havada yükselmesini kanatları sağlar, ileriye doğru hareket etmesini ise motorları.

Hava nedir?

Hava, ağırlığı olan fiziksel bir maddedir. Sürekli hareket halinde olan molekülleri vardır. Hava basıncı, hareket eden moleküller tarafından oluşturulur. Hareket eden hava uçurtmaları ve balonları yukarı ve aşağı kaldıracak bir kuvvete sahiptir. Hava, farklı gazların bir karışımıdır; oksijen, karbondioksit ve nitrojen. Uçan her şeyin havaya ihtiyacı vardır. Havanın kuşları, balonları, uçurtmaları ve uçakları itme ve çekme gücü vardır.

Kanat Profili.

Klasik Jet Motoru.

Tahrik Sistemi

Uçaklar için gerekli olan itkiyi jet motorları sağlar. Bu motorlar turbofan, turbojet, turboprop türünde olabilirler. Motora atmosferden giren hava kompresör tarafından sıkıştırılarak sıcaklığı ve basıncı artırılır. Daha sonra bu hava yanma odasına girer ve basınçlı havanın içine yakıt püskürtülmesi ile yanma gerçekleşir. Yanma sonucu ısınarak aniden genişleyen hava yanma odasından hızla çıkıp türbini döndürür. Türbinin dönmesiyle elde edilen enerji kompresöre aktarılıp onun dönmesi sağlanır. Sonrasında, Türbinden gelen sıcak gaz egzoz borusuna girdikten sonra nozzle’dan dışarıya çıkar ve bu uçağın ileriye hareket etmesini sağlar. Bu itki Newton’un üçüncü yasasına göre açıklanır. Bu yasaya göre; her etki eşit büyüklükte ve ters yönde bir tepki doğurur.

Dünya’da Hem Uzayda Hem de Atmosferde Uçabilen araç var mı?

Bu sorunun net cevabı “hayır yok” olacaktır ama Uzay Mekiğini (Space Shuttle) uçağın “iniş görevini yerine getirebilen” bir uzay aracı gibi tanımlayabiliriz. Aslında Uzay Mekikleri de net olarak ne uçak ne de uzay araçlarıydılar.

Uzay Mekikleri artık operasyonel değiller. Operasyonel olduklarında, bir pistten havalanıp uzaya uçma yeteneğine sahip değillerdi. Bir roket ile uzaya fırlatılmak üzere tasarlandılar, uzaya çıkabilmelerinin tek yolu buydu. Uzaya çıktıklarında ya uzay istasyonuna bağlanır ya da Dünya’nın yörüngesinde dönerek görevlerini tamamlarlardı.

Uzay Mekiği, Dünya atmosferine giriş ve iniş sırasında bir planör olarak uçardı. Yükseliş sırasında itki, yörünge aracının tabanındaki üç Uzay Mekiği Ana Motoru ve Harici Yakıt Tankına eklenmiş iki Katı Roket İtici tarafından sağlanırdı.

X-Wing’in Aerodinamik Tasarımı Dünya Gezegeninin Atmosferinin içinde uçuşa uygun mu?

X-Wing’in temel tasarımı bizim gezegenimizin atmosferinde uçabilir. Sadece büyük ve uzun bir burnu olan, çift kanat-gövde bağlantılı bir uçağa benzeyecektir. Kuyruk veya öne kaldıran aileron kumanda satıhları olmadan X-Wing’in kararlı (stabil) bir uçuş konfigürasyonuna sahip olamayacağını rahatlıkla vurgulayabiliriz. Bu uçağı manuel yani bilgisayar desteği olmadan uçurmak emniyetli hatta mümkün olmayacaktır. Kararlı bir uçakta, ağırlık merkezinin arkasında aerodinamik basınç merkezi olur, bu nedenle düz uçuştan herhangi bir sapma, yörüngeyi düzeltme eğilimindedir. Ancak, X-Wing; gelişmiş bilgisayar kontrolü ile (Fly-by-Wire) kontrol edilebilir.

X-Wing'ler deniz üzeri kol uçuşunda.

X-Wing T-65B Starfighter 

Ağırlık merkezleri basınç merkezinin arkasında olan ve bu nedenle dengesiz (unstable) olan bazı jet savaş uçakları vardır (örn. F-16, EF Typhoon) ve bu uçaklar düz uçmalarını sağlamak için bilgisayarlı hızlı uçuş kontrol sistemlerine ihtiyaç duyarlar, ancak çok iyi uçarlar ve çok yüksek manevra kabiliyetine sahiptirler. Dikey dengeleyici (dikey kanat) olması elzem değildir; bilgisayarlar, X-Wing’e diferansiyel sürükleme yaptırabilir ve kanatçıklarla yaw ekseninde hareket ettirebilir ve bu özellik B-2 stealth ağır bombardıman uçağında kendini kanıtlamıştır.

X-Wing T-65B Modeli

X-Wing avcı uçağı Dünya Gezegeninin atmosferinde uçabilmek için uygun bir aerodinamik tasarıma sahip değildir. Gövdedeki tüm kesişim bölgeleri, araya giren hava nedeniyle çok yoğun sürtünme yaratacaktır. Motorlar ve kanat ucu paylonları da iyi harmanlanmadıkları için sürtünmenin azaltılmasına yardımcı olmuyorlar.

Kanatlar, esasen kesinlikle çalışabilecek bir çift kanat konfigürasyonundadır. Yüzeylerin birbirine çok yakın olması nedeniyle tasarımcının gövde yakınında ekstra özen göstermesi gerekirdi. Dikkatli ayarlama, bunu yavaş uçuşta bir şekilde avantaja dönüştürmeye yardımcı olabilir. Kare kanat kesiti ve kanat yüzeylerinden dışarı çıkan tüm donanımın sürtünmeyi azaltmak için sabitlenmesi gerekecektir. Düz bir hava profili, sıfır olmayan bir hücum açısında kaldırma oluşturabilir. Düz yüzey kaldırma, aerodinamikle ilgili bir problemdir, doğru itme gücü ve kontroller verildiğinde bir pizza kutusu bile kanat olarak uçabilir.

Aerodinamik gövde tasarımına göre X-Wing’nin Dünya atmosferinde maksimum 1,050 km/s sürat yapabileceğini öngörebiliriz. Bu da 1 Mach’ın yani ses hızının altında bir sürat olacaktır (1 Mach = 1226,5 km/saat), bir başka ifadeyle; X-Wing Dünya Gezegeninde “subsonik” süratlerde uçabilecektir.

X-Wing T-65B'nin 4L4 fusial thrust motoru.

X-Wing T-65b'nin 4L4 Fusial Thrust Motoru; “Füzyon Roketi” Prensibine Göre Çalışır 

Füzyon roketi, verimlilik ve büyük kütleli yakıtlar taşıma gereksinimi olmaksızın uzayda uzun vadeli ivme sağlayabilecek füzyon enerjisi ile çalışan kuramsal bir roket tasarımıdır. Tasarım; füzyon enerjisi teknolojisindeki gelişimin bugünkü sınırların ötesinde ve uzay araçlarının yapımının günümüzdekinden daha büyük ve daha karmaşık olmasına dayanır. 

Uzay uçuşu için, füzyonun en önemli avantajı çok büyük bir özgül itici kuvvet olabilir ve en önemli dezavantajı reaktörün büyük kütlesidir. Günümüz teknolojisi ile en güvenli şekilde füzyon roketi inşa etme yöntemi, NASA’nın Orion projesinde önerildiği gibi, hidrojen bombası kullanmaktır. Fakat böyle bir uzay aracı çok büyük olacağı gibi, kısmi nükleer denemelerin yasaklanması antlaşmasına (Partial Nuclear Test Ban Treaty) da uygun olmayacaktır. Bu yüzden, Dünya üzerinde roketin itişi için nükleer bomba kullanmak bir sorunsaldır ama uzayda mümkündür. Ayrı bir yaklaşım doğrudan itki kuvveti yerine füzyon enerjisi kullanarak elektrik enerjisi üretimi ile elektriksel itici güç olabilir.

X-Wing’i Dünya Atmosferinde uçuracak isek eğer; şimdilik bu hayali aracın Fusial İtme motorlarını jet motorları ile değiştirmemiz doğru olacaktır.

Sonuç

Star Wars’un ikonik uzay savaşçısı X-Wing’i motorlarını değiştirmek şartıyla gezegenimizin atmosferinde uçurabiliriz; ancak bu uçak, hiçbir hava gücünün kabul edebileceği etkili ve verimli bir jet savaş uçağı olamayacaktır. Öte yandan; Hollywood’un para babaları böyle bir projeyi finanse ederek, kendilerine ciddi reklam ve diğer Hollywood faydalarını yaratabilirler. X-Wing’i atmosferimizde uçarken görmek hoş olacaktır.

Araştırmacı Yazar Raif BİLGİN
Araştırmacı Yazar Raif BİLGİN
Tüm Makaleler

  • 21.08.2023
  • Süre : 7 dk
  • 2480 kez okundu

Google Ads