Sürükleme

Bir gaz ya da sıvı içinde hareket eden katı bir cisim için sürükleme, içinde bulunduğu akışkanın akış yönü doğrultusundaki (paralel) aerodinamik ya da hidrodinamik kuvvetlerin toplamıdır. Bu doğrultuya dik kuvvetler taşıma kuvveti olarak adlandırılırlar. Dolayısıyla, sürüklemenin doğrultusu her zaman cismin hareket doğrultusunun ters yönündedir. Bir motor veya başka bir güç aleti ile donatılmış araçlarda bu kuvvet itme kuvveti ile yenilerek aracın hareket etmesi sağlanır.

Havacılıkta sürükleme, bir hava aracının hava içerisindeki bağıl hareketi esnasında karşılaştığı dirençtir. Taşıtın hareket yönünün aksi istikametinde gerçekleştiği için bağıl hava akışına paralel ve aynı yöndedir. Hava araçlarındaki itme gücü üreten elemanların ana görevi sürüklemeyi yenmektir.

Bir hava aracının toplam sürüklemesi, araca etki eden tüm sürükleme kuvvetlerinin bileşkesidir. Sürükleme kuvvetleri indüklenmiş sürükleme (induced drag) ve parazit sürükleme olmak üzere iki ana gruba ayrılır.

Parazit sürükleme; yüzey sürtünmesinden (skin friction), taşıtın şeklinden (form drag) ve uçak parçalarının birleşme noktalarından (interference drag) kaynaklanır. "Yüzey sürtünme sürüklemesi" ve "şekil sürüklemesi" bazen birlikte "profil sürüklemesi" olarak adlandırılır.

Yüzey sürtünme sürüklemesi taşıt yüzeyi ile üzerinden akan hava arasındaki sürtünmeden kaynaklanır ve şu faktörlere bağlıdır: uçağın yüzey alanı, yüzey pürüzü (buzlanma vs.) sınır tabakasındaki hava akışının düzenli veya türbülanslı oluşu, hava sürati, kanat profili kalınlığı, hücum açısı.

Şekil sürüklemesi hava akışına direnç gösteren yüzeylerin arkasında oluşan türbülanstan kaynaklanır. Bir örnekle açıklamak gerekirse düz bir plaka hava akışına paralel ise yüzey sürtünme sürüklemesi çok daha fazladır, hava akışına dik iken şekil sürüklemesi çok daha fazladır.

Enterferans sürüklemesi, kanat/gövde, gövde/kuyruk gibi farklı parçaların birleştiği bölgelerde oluşur. İki farklı parça üzerindeki farklı hava akımları karşılaştığında wake türbülansı yaratır. Yüzeylerin uygun tekniklerle kaplanması ve yuvarlaklaştırılması enterferans sürüklemesini azaltacaktır.

İndüklenmiş sürükleme, taşıma kuvveti (L) ve hücum açısı (AoA) ile doğrudan ilişkilidir. Pozitif taşımanın oluşabilmesi için kanat üzerindeki statik basıncın, kanat altındakinden "düşük" olması gerekir. Kanat altındaki yüksek statik basınç bölgesindeki hava firar kenarından arkaya ve kanat ucundan dışarıya doğru "kaçarak" kanat üzerine (alçak statik basınç bölgesine) dolaşır. Bu dolanım firar kenarında düşüktür ancak kanat ucunda çok yüksek değerlere ulaşır. Bunun sonucu olarak kanat uçlarında "kanat ucu girdabı" denen, dönen hava akımları oluşur. Girdapların firar kenarı arkasında kalan kısmı kısmı "downwash" denilen hava akımını oluşturur. Bu downwash'un neden olduğu yerel hava akışı (ortalama bağıl hava akışı) taşıma kuvvetinin yatay bileşenini etkiler ve indüklenmiş sürüklemeyi oluşturur. Bir kanadın hücum açısı arttıkça indüklenmiş sürükleme de artar. İndüklenmiş sürükleme hava süratinin karesi ile ters orantılıdır. Aynı zamanda hava yoğunluğu ile de ters orantılıdır.

Taşıma/sürükleme (L/D) oranı hava taşıtlarının performans hesaplarında yaygın olarak kullanılan önemli bir orandır. Yaygın kullanılan pek çok kanat profilinde en iyi L/D oranı yaklaşık 4° lik hücum açılarında elde edilir. L/D oranının en yüksek olduğu nokta aynı zamanda hava taşıtlarının azamî seyahat menzili ve takatsiz azamî süzülme menzilinin gerçekleştiği noktadır.