Uçaklarda buzlanma, uçakların kanatları üzerindeki kar ve buz birikintilerinin uçuş performansını etkileyerek uçuşun elverişsiz hale gelmesine sebep olur ve kalkış yapmasını engeller. Bu sebeple buzlanma havacılık sektöründe önemli bir meteorolojik tehlikedir. Uçuş yüksekliği, hava koşulları, nem, sıcaklık gibi çevresel faktörler buzlanmayı önemli derecede etkiler. Buzlanma yolcuların hayatını tehlikeye sokacak sonuçlara sebep olabileceği için tehlikeli bir durumdur. Dolayısıyla buzlanma olayının sebepleri, neden olduğu olumsuz sonuçlar ve buzlanmayı engelleme veya buzlanmanın olumsuz sonuçlarını ortadan kaldırma çalışmaları hem insan hayatı bakımından hem de teknolojik açıdan önemli bir yere sahiptir.
A) Buzlanma Çeşitleri:
Uçaklarda buzlanma 3 çeşittir: Şeffaf/Açık (Clear/Glaze), Kırağı/Kar (Rime) ve Karışık (Mixed).
1) Şeffaf/Açık (Clear/Glaze): Şeffaf tip buzlanma, dondurucu yağmur ya da kar gibi yağış şekillerinde su damlalarının soğuk uçak gövdesine temas etmesiyle yayılarak büyüyen bir buzlanma türüdür. Şeffaf buz uçak yüzeyinde geniş bir alana yayılarak yüzeyin şeklini alır. Yüzeye güçlü bir şekilde tutunur ve yüzeyden ancak kırılma ile uzaklaşır. Parlak buzun kanatlar üzerinde oluşumu motorunu arkasında bulunan uçaklar için oldukça tehlikelidir. Uçağın kalkışı ve inişi sırasında buz kırılır ve kanattan ayrılarak motor tarafına geçer ve buzun büyüklüğüne bağlı olarak motorda hasar oluşmasına neden olabilir. Parlak buz çoğunlukla 0°C ile -10°C arasında oluşur. En tehlikeli buzlanma türüdür. Ayrıca şeffaf buzlanma birazdan bahsedeceğimiz de/anti-icing yöntemleri ile kolayca sökülemediğinden önlenmesi en zor buzlanma şeklidir.
2) Kırağı/Kar (Rime): Kırağı tip buzlanma, aşırı soğumuş küçük su damlalarının uçak yüzeyine çarptıktan sonra hemen donmasıyla oluşur. Süt beyaz rengi ve mat görüntüsü su damlaları arasına sıkışan hava nedeniyle meydana gelir. Küçük buz parçaları ve bu parçalar arasına sıkışmış havadan oluşan kaba, kristalimsi ve oldukça kırılgan bir yapıya sahiptir.Kırağı tip buzlanma, yapısında sıkışmış hava barındırdığından ve yavaş ilerlediğinden dolayı uçağın ağırlığında önemli bir artış oluşturmaz. Kırağı tip buzlanma genellikle kanat yapısına göre şekil alır ve de/anti-icing uygulamalarıyla kolayca uçaktaki buzlanma temizlenebilir. Bu yüzden şeffaf buzlanma kadar tehlikeli değildir.
3) Karışık (Mixed): Karışık tip buzlanma şeffaf ve kırağı tipi buzlanmanın birlikte görülmesidir. Beyazımsı ve kırılgan bir yapısı vardır. Katmanlar şeklinde oluşur. Bu tip buzlanma kırağı tipi buzlanmaya göre uçak gövdesine daha iyi tutunur.
B) Buzlanmanın Uçuşa Etkileri:
Buzlanma uçuşu olumsuz etkileyen ve güvenliği düşüren önemli bir olaydır. Buzlanma uçak tiplerine göre farklı etkilere sahiptir. Uçak yüzeyinde ve kanatlarda buz birikimi uçağın ağırlığının artmasına, güç ve hız kaybına neden olur. Uçağın kararlığını ve kontrolünü bozar ve performansını düşürür. Kanattaki buzlanma kanadın şeklini bozar ve taşıma kuvvetini azaltır. Bunun yanında uçak yüzeyinde, havalandırma sistemlerinde ve yakıt sistemlerinde bulunan hava deliklerinin buzlanması da oldukça tehlikeli bir durumdur ve büyük kazalara sebep olabilir.
Buzlanma, sürüklenme kuvvetinde de artışa sebep olur. Bu durum uçağın hızında düşüşe, yakıt tüketiminde artışa neden olur. Sürükleme kuvveti ile kaldırma kuvveti arasındaki ilişkiaşağıda gösterilmiştir.
Buzlanma kaldırma kuvvetinde önemli azalmaya sebep olur. Buzlanma miktarına bağlı olarak maksimum kaldırma kuvveti katsayısı (CLmax) azalır. Çok az bir buzlanma dahi CLmaxdeğerinde düşüşe sebep olur. Aşağıda bir ATR Uçağının kaldırma kuvveti katsayısının buz kalınlığı ile değişimi gösterilmiştir.
Uçağın kanadının yanı sıra kuyruk bölgesinde de buzlanma görülebilir. Bu bölgedeki buzlanma uçağın burun aşağı hareketine sebep olur. Aşağıda buzlanmanın uçağa etkisi gösterilmiştir.
C) Buzlanmayı Önleme ve Giderme Sistemleri:
Temel olarak Anti-icing ve De-icing olarak ikiye ayrılır;
1) Anti-icing: Uçaklarda kullanılan anti-icing sistemleri, buzlanmaya karşı koruma sağlar ve bu nedenle genellikle buzlanma koşullarına oluşmadan hemen önce veya hemen sonra kullanılır. De-icing prosedürleri uçak üzerinde buzlanma meydana geldikten sonra uygulanırken anti-icing sistemleri uçuş esnasında buzlanma oluşmamasına odaklanır. En çok kullanılan anti-icing yöntemi buzlanmaya meyilli uçak yüzeylerini ısıtmaktır. Günümüzde büyük ticari yolcu uçaklarında uçak yüzeylerini ısıtmak amacıyla genellikle motor kompresörlerinden alınan sıcak hava kullanılır. Kompresör havası uçak kanatları, motor hava girişleri, kokpit camı, gibi buzlanamaya karşı hassas yerlere borular sayesinde iletilir. İletilen bu sıcak hava söz konusu yerlerdeki ısıyı düzenleyerek bu kısımlarda sıcak bir alan oluşturur.Anti-icing sistemlerinde sadece motor kompresöründen alınan sıcak hava değil aynı zamanda elektrikli ısıtıcılar ve kimyasal sıvılar da kullanılmaktadır.
2) De-icing: De-icing uçak yüzeyini buzlanma, kar veya sulu kara karşı temiz tutmak amacıyla uygulanan prosedürdür. De-icing yöntemi uçak yüzeyinde belirli miktarda bir buzlanma meydana geldikten sonra uygulanır. Genel olarak yüzeyi temizleme amaçlı mekanik yöntemleri içeren de-icing ekipmanlarından oluşur. Buz giderme isteminde (De-icing) buz önleyici sistemlerin (Anti-icing) sebep olduğu çözülen buzlardan akan suların tekrar donup buz oluşturması ve uçuşu olumsuz etkileme gibi olumsuz özellikleri engellenmiş olunur.
Pnömatik buz giderme sistemi olarak adlandırılan mekanik buz giderme sistemlerinde kanat ve kuyruk bölgelerine kauçuk kaplamalar yerleştirilir. Bu kaplamalar, tüplerden meydana gelmektedir. Tüpler şişirilerek hava ile doldurulup sonrasında boşaltılabilme özelliğin sahiptir.
D) Sonuç:
Havacılık uygulamalarında buzlanma önemli bir problemdir. Uçuş performansını düşürerek uçuşu tehlikeli hale getirebilir. Sıcaklık, nem gibi atmosfer koşulları buzlanmanın derecesini etkileyen önemli faktörlerdir. Buzlanma uçuş iptaline ya da uçuşlarda gecikmelere neden olur. Çünkü buzlanma uçağın aerodinamik kuvvetlerini etkiler. Sürüklenmeyi arttırarak kaldırmayı azaltır. Uçuş esnasında meydana gelebilecek olumsuz koşulları önlemek için buzönleyici ya da giderici işlemler uygulanmalıdır.
Kaynakça:
Comments