Uçuş denetimleri

Uçuş denetimleri ya da kumanda yüzeyleri; pilota uçağın uçuş yönü ve yeryüzüne göre durumunu (attitude) kumanda etme yetisi sağlayan uçak parçalarının genel adıdır.

İlk uçaklar yerden havalanabilmekte, fakat etkin bir şekilde denetlenememekteydiler. Bu metinde, yolcu uçakları gibi sabit kanatlı konvansiyonel yapılandırmaya sahip uçaklardaki uçuş denetimleri anlatılmaktadır. Helikopter, cayrokopter gibi farklı hava araçlarının denetim birimleri sabit kanatlı konvansiyonel uçaklardan farklıdır.

Uçaklar, uçağın ağırlık merkezinde kesişen ve birbirine dik olan üç eksende serbestçe hareket edebilmektedirler. Bir uçağın pilot tarafından denetlenebilmesi için bu üç eksene de hakim olması gerekmektedir.

Dikey eksen uçağın tepesinden tabanına inen eksendir. Bu eksen etrafındaki harekete sapma hareketi denir. Sapma hareketi uçağın burnunu sağa ya da sola hareket ettirmektir. Sapma hareketini sağlayan temel kontrol yüzeyi dümendir(rudder). Kanatçıklar da (aileron) bu eksende harekete ikincil bir etkide bulunabilirler.

Uçağın burnundan kuyruğuna uzanan eksendir. Bu eksen etrafında gerçekleştirilen harekete yuvarlanma ya da yatma denir. Yatma hareketi uçağın yere göre olan düzlemsel açısını değiştirir. Pilot tarafından bu hareket yatırgaçlarca kontrol edilir. Yatırgaçlar birbirlerine ters çalışarak bir kanatta taşımayı arttırırken, diğer kanatta taşımayı düşürür. Böylece yatma hareketi meydana gelir.

Yanal eksen, bir kanat ucundan diğer kanat ucuna uzanan eksendir. Bu eksen etrafındaki harekete yunuslama denir. Yunuslama uçağın hücum açısının değişmesidir. İrtifa dümeni (elevator) bu hareketin temel kontrol yüzeyidir.

Tüm bu eksenlerin uçağın konumu referans alındığında sabit olduğu ama Dünya eksenine göre sürekli değiştiği de göz ardı edilmemelidir. Örneğin bir uçağın sol kanadı yeri gösterecek bir pozisyonda uçuşunu sürdürdüğü düşünüldüğünde düşey ekseni yere paralel, yanal ekseni ise yere dik bir hale gelmiş olur.

Sabit kanatlı bir uçak için temel kontrol yüzeyleri, bu yüzeylerin akışa karşı durup onu bozması ve böylece yüksek basınçlı bir bölge oluşturma prensibiyle çalışırlar. Kontrol yüzeylerinin çalıştığı durumlarda uçağın iki zıt tarafındaki basınç simetrisi bozulur ve bu da hareketi sağlar.

Kanatçıklar (aileron) kanat uçlarının firar kenarına yerleştirilirler ve birbirlerine zıt yönde çalışırlar. Pilot, lövyeyi sola eğdiğinde soldaki yatırgaç kalkar, sağdaki yatırgaç ise iner. Sağdaki kanatta hem kamburluk arttığı için sirkülasyonun şiddeti artar ve uçak sola yatar. Yatırgaçlar sıfır konuma gelmediği müddetçe uçak yuvarlanma hareketi yapmaya devam eder.

İrtifâ dümeni (elevator) yatay dengeleyici art kenarına dengeleyicinin çeşidine göre bir ya da karşılıklı iki adet yerleştirilir. Pilot lövyeyi geriye çektiğinde irtifa dümeni yukarı hareket eder. Bu da yatay dengeleyici üzerinde bir yüksek basınç bölgesi oluşturur ve uçak burun yukarı moment elde eder. Bu moment uçağın burnunu kaldırır. Lövye ileri itildiğinde ise tersi gerçekleşir. İrtifa dümeni sıfır konuma gelmediği müddetçe uçak yunuslama hareketine devam eder.

İstikâmet dümeni (rudder), genellikle kuyruğun art kenarına yerleştirilir. Pilot sol pedala bastığında Yüzgeç sola döner ve Yüzgeç üzerinde bir yüksek basınç bölgesi oluşur. Yüzgeç sıfır seviyeye gelmedikçe uçak sapma hareketine devam eder.

Yatırgaçların ana görevi yuvarlanma hareketini sağlamaktır; zira taşımanın arttığı kanatta taşımaya bağlı olan indüklenmiş sürükleme de artmaktadır. Bu yüzden bir kanatta taşıma artıp, diğerinde azalırken taşımanın arttığı kanatta sürükleme de artmakta, diğerinde ise azalmaktadır. Bu yüzden yatırgaçlar ters bir sapma hareketine sebep olurlar. Bu ters sapma çoğu zaman küçük ölçüde gerçekleşse de planör gibi kanat açıklığı büyük olan küçük ve hafif uçaklarda önemli etkiler yaratabilir. Bazı gelişmiş uçaklarda diferansiyelli yatırgaçlarla bu etki yok edilmektedir.

İstikâmet dümeninden dolayı sapma hareketi meydana geldiğinde bir kanadın çizgisel hızı diğerinden yüksek olduğundan hızlı kanatta taşıma artar. Bu yüzden ufak çaplı bir yalpa hareketi de meydana gelir. Dümen ve kanatçıkların bu etkileşimli çalışmaları küçük uçaklarda büyük etkiler yarattığından genelde birlikte kullanılırlar.

Yerde ya da suda hareket edenlerin aksine uçaklarda üçüncü bir boyut bulunmaktadır. Uçak bu boyuttaki hareketini korumak için sürekli taşıma kuvvetine muhtaçtır. Dönüşler sırasında bu taşıma kuvveti de kanat düzleminde kalmak suretiyle yer değiştirir. Bu yüzden kritik bir yatış açısı söz konusudur. Birçok uçakta kritik yatış açısı 60 derecedir. Bu kritik açı geçildiğinde tutunma kaybı gerçekleşir. Özellikle ticari uçaklarda kritik yatış açısı uçuş güvenliği açısından çok önemlidir. Akrobasi uçakları ve askeri uçaklar görevleri sebebiyle kritik yatış açısını dikkate almak durumunda kalmayabilirler.

Uçaklar konfigürasyonlarına göre farklı çeşitlerde ana kontrol yüzeylerine sahip olabilirler. Örneğin uçan kanat konfigürasyonuna sahip uçaklarda irtifa dümeni kanatta yer alırken, kanart konfigürasyonunda bu görevi kontrol kanartları üstlenebilir. Birçok sesüstü uçağın kuyruğunun tamamı dümen görevini görebilir. Ya da V kuyruklu uçaklarda irtifa dümeni ve dümen görevini gören kombine bir kontrol yüzeyiyle karşılaşılabilir. Delta kanatlarda ise irtifa dümeni ve yatırgaçların görevini aynı kontrol yüzeyinin gördüğüne rastlanabilir.

İrtifa dümeni ince ayarı, uçağın istenilen hücum açısında seyretmesini sağlar. Pilot, irtifa dümenini belli bir açıda tutarak, o anki hava hızına bağlı oluşan burun yukarı ya da burun aşağı momentini dengelemeye çalışır. Bu yüzden uçak hızı her değiştiğinde yeni bir irtifa dümeni ince ayarı yapılması gerekir.

İstikâmet dümeni ve kanatçık fletneri uzun süreli dönüşlerde yer çekiminin tek taraflı etkisinin karşılanmasında ya da yana kaymaların meydana getireceği olumsuz etkileri etkisiz hale getirmede işe yarar. Yine uçağın bir tarafının bir gerekçe ile daha ağır olması halinde bu ince ayarlar kullanılabilir.

Flaplar, kanatlardaki taşımayı artırarak uçakların daha düşük süratlerde perdövites olmadan uçabilmesini sağlarlar (perdövites süratini düşürürürler). Bunun yanı sıra sürüklemeyi artırarak alçalış açısını artırmaya yardımcı olurlar.

Hücum kenarında yer alan flaplar olarak da adlandırılabilir. Kanat kamburluğunu etkili bir şekilde arttırmaya yarar. Kısa mesafede kalkış gerçekleştirebilen uçaklarda kalkış esnasında açılır.