Katalog

Havacılık Sessiz hava trafiği nasıl sağlanabilir? Hava ve ses araçlanna etki eden aedodinamik kuvvetlerin neden olduğu gürültü üzerine... Dr. Murat Sabanca* ilginin 19. yüzyılın başından bu yana gittikçe artan bir oranda teknolojiye dönüşmesi ve bu değişimlerin hayatımızda daha çok yer almasıyla günlük yaşamımızda birtakım kolaylıklar ama aynı zamanda başka sorunlar ortaya çıkarmıştır. Bu sorunlardan biri de gürültüdür. CBT'de rapor aedilen bir araştırma sonucuna göre (4/Ocak/2005) müzik yalnızca insanların dinleyebildiği bir olgu iken gürültü hem insanların hem de hayvanların katlanamadığı bir olgudur. Resim'l de günlük hayatımızda karşılaştığımız bazı araçların gürültü seviyeleri gösterilmektedir. Sesin kaynağı bu resimde gösterilen her bir araç için farklı ve ayrıntılı bir araştırma konusu ise de biz burada yalnızca hava ve yer araçlanna etki eden aerodinamik kuvvetlerin neden olduğu gürültü konusuna değinmek istiyoruz. Yaklaşık 250 yıldır aerodinamik ile ilgili çalışmalardan elde edilen bilgi birikimi, yalnızca havacılık alanında değil aynı zamanda tıp teknolojisinden gıda sektörüne,otomotiv sektöründen kimya sanayiine kadar yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Dolayısıyla diğer temel bilimlerde olduğu gibi, aeroakustik çalışmalarından elde edilecek bilginin diğer alanlarıda etkilemesi kaçınılmaz olacaktır. Günümüzde havacılık konusu henüz tam çözümlenememiş birkaç konu dışında araştırma konusu olmaktan çok teknolojik bir konu olmuştur. Uçabilen bir araç yapmak için her türlü bilgi donanımına sahibiz. Bu bilgiyi kullanırken artık dikkat edilmesi gereken konulardan biri de çevreyle sessiz ve insan sağlığını bozmadan bu teknolojinin nasıl uygulanması gerektiğidir. Örneğin 2020 yılına kadar Almanya'da şu anda varolan havaalanlarının sayısının iki katına çıkacağı ve hava trafığinin % 50100 oranında artacağı öngörüldüğünde, bu konunun önemi daha da artmaktadır. Her ne kadar bu bölgelere havacılığı seven, uçak fotoğrafları çekmekten ve onların sesinden haz duyan insanları yerleştirev rek bu sorun kısmende olsa çözülebilirse de bu konuda temel bir çalışma yapmanın gereği ortadadır. Aynca bu konuya Turk havaahğı açısından baktığımızda, uçak alımlarında ya * da kiralamalarında gürültü konusu Avrupalı rakiplerinin kapitalist çıkar ilişkileri içerisinde devletleriyle birlikte şirketlerimiz aleyhine, en son "Onur Air" örneğinde olduğu gibi, pekâlâ koz olarak kullanılabilir. Resim 2'de uluslararası havacılık or~ ganizasyonunun (ICAO) verdiği bazı uçaklann gürültü seviyeleri gösterilmiştir. Buna göre günümüzde kullanılan uçaklar 50 yıl önceki eski kuşak uçaklara göre % 75 daha B sessizdir. Bu yeni kuşak yük taşıma ve yolcu uçaklarında (bu arada "yeni kuşak" uçakların en yenisinin aerodinamik tasarımı 40 yıl eskidir buna Airbus'ın bu yılın başında gösterişli bir şekilde hangardan çıkartılan ve ilk deneme uçuşunu geçen nisan ayında gerçekleştiren A380 de dahil olmak üzere) aşağıda belirtilen bazı değişikliklerle ses seviyesi yaklaşık 3dB daha da azaltılabilir. Bu yöntemler genel olarak şu şekilde sıralanabilir, ses azaltılması için bugün kullanılanlardan tamamen farklı bir uçak tasarımına ve daha etkili akış kontrol mekanizmalarına ihtiyaç vardır. AKTİF UÇUŞ KONTROLÛ Bunlardan bir tanesi "Plasma Actuator (PA)" yardımıyla aktif akış kontrolüdür (Active Flow Control, AFC). Bu yöntem hem helikopterlerde hem de uçaklarda kullanılabilir. Kanatların yüzeyine yerleştirilen PA lar farklı voltajlar için değişik şekilde tasarlanabilirse de genel olarak iki bakır elektrot dielektrik bir yahücıyla ayrılır. Elektrotlara değişik fazlarda yeterince yüksek gerilim sağlandığında elektriklerin çevresinde iyonlaşan hava yüksek elektrik potansiyelinin olduğu bölgede plasma oluşturur. İyonlaştırılmış hava, elektrik alanı değişimlerinin olduğu yerlerde yoğunluk ve basınç değişimleride gösterir. Bu şekilde yüksek basınç bölgesinden düşük basınç bölgesine elektrotlara gönderilen akımla YENİ YÖNTEMLER •k iniş takımlarına kılıf geçirilmesi, değişik boyutlardaki girdapların iniş takımlarının keskin ve karmaşık yapısına çarparak hem türbulansa hem de şekle bağlı olan belli bir tonuölan ses çıkarmasına engel olmaktadır. is Türbin motorları kanatların üstüne konularak kalkan etkisi sağlanabiAĞRISINIRI 1 lir. Bu şekilde ınilecek alana daha az gürültü yayıldı Jet uçağının havalanğı hem matematiksel mo ması 100m. uzaklıktan\\ dellerle hem de deneysel 1! olarak doğrulanmıştır Yol delme makinesl tttch* Enlwicklung «m Trt*bw«r*sbau Kanat tasarımlarında Trafik slatsiz profıllerinse cimi ile uzun kirişli ve keskin kanat kuyruğu (trailing edge) Sohbet olanların diğerlerine oranla ««^ • yaklaşık 3dB daha sessiz Salon ^ olduğu yine aynı şekilde r ı deneysel ve kuramsal olaYatak odası rak doğrulanmıştır. Sınır tabaka akışını DUYMA SINIRI kontrol eden mekanizmalar Helmholtz resonansına yol açmaktadır bunlar kaResim 2:Uluslararası havacılık organizaspatılarak, resonant bir ses yonunun uçuş sertifikası için kullandığı Resim 1: Günlük yaşamımızdan bazı gürültü değerlerl. çıkması önlenebilir. değerler (U. Isermann). Aerodinamik kuvvetlerin yol açtığı ses, uçağın farklıdır. Yapılan son araştırmahızıyla doğrudan ilgilidir. lar göre O yüzden hava alanı yakla• Helikopterlerde daha f r şımlarında önceden hızın çok kanatçıktan oluşan pervaneazaltılması inilecek alan ve lerin daha az kanatçıktan oluşan çevresinde daha az gürülpervanelere göre altında daha az tüye yol açmaktadır. seviyeü bir "gürültü halısı" oluşSözü geçen bu yönturduğudur. temler günümüzde kulla•k Sesin asıl kaynağı ise nılmakta olan bir uçağa uygulandığında Resim 3'de Resim 3: Yeni nesil uçaklarda yapılan bu değişiklerle en fazla 3 dB İlk büyük pervanenin oluşturduğu gösterilen Alman Havacılık bir azalma daha sağlanabilir. (Dr. Martin Hepperle, Alman Havacılık girdapın arka rotora çarpmasıdır (Blade Vortex Interaction). ve Uzay Araştırmaları Bölü Merkezi, DLR.) Bu şekilde ortaya çıkan sesin mü'nden Dr. Martin Hepgücünü etkileyebilecek diğer perle'nin tasarladığı "yeşil" bir konu ise bu girdapların rotor hangi kontrol edilebilen bir plasma akışı şsğlanır. ortaya çıkmaktadır. Bu da ancak daha önYapılan çalışmalar bu şekilde kanat çevre yönde dönerken birbirleriyle etkileşimidir. ce bahsedildiği gibiş sınırlı oranda sesin Öneğin son araştırmalar saat yönünün tersindeki ve sınır tabakadaki yüksek yoğunazaltılmasını sağlayabilmektedir (3dB kasi yönünde dönen arka rotor ile büyük perluktaki türbulans akışlarını kontrol ediledar). vanenin oluşturduğu girdapların etkileşimi bildiğini göstermiştir (bknz. Resim 4). Bu nedenle yolcu ve yük taşıma aradiğer kombinasyonlara göre daha az ses Aynca buna benzer bir çalışma silincı olarak kullanılan uçaklarda daha fazla ürettiği şeklindedir. diri ısıtarak da hem deneysel hem de ku951/16 11 Haziran 2005 ramsal olarak sağlanmıştır. Resim 5'de ısıtılan silindirin çevresinde ısıtilmamış silindire göre daha kararlı bir akış görülmektedir. Harmonik ve altharmonik yüksek frekanslı türbulansösilasyonları bu yöntemlerle daha kararlı hale getirilerek yayılan ses dalgalarının diğer ses kaynaklarından gelen dalgalarla resonansı engellenebilir. örneğin Helmholtz resonatörü ve silindir akışları sonucu meydana gelen hidrodinamikösilasyonlar ile ses dalgalan arasındaki ilişki ve bunun sonucu olarak yayılan gürültü seviyeleri temel akademik çalışmalarda hem deneysel hem de kuramsal olarak ortaya konmuştur. Bu şekilde akış kontrolü ile akışın neden olduğu ses ilgilendirilebilir. Burada dikkat edilmesi gereken konu gözlemci noktasındaki ses dalgalan birçok farklı karakterde ses kaynağı ndan değişik frekansta doğrusal hareket eden dalgaların üst üste binmesi (resonans) ölçülürken elde edilen frekans türbulans akışın frekansı ile aynı olmak zorunda değildir ya da olmayabilir ama daha kararlı bir akışla türbulansın bu noktaya olan etkisi azaltılabilir. Bunun dışında diğer bir hava ulaşımtaşıma aracı olarak helikopterlerde ses kaynağı mekanizmaları uçaklarınkinden daha