Es deli rüzgar, es deli böğrüme!

İnsanoğlunun dünya üzerindeki başarısının en önemli sebebi, kuşkusuz doğanın güçlerine hakim olma yeteneği. Bu genellikle “ateşin icadı” olarak düşünülür. Ve su ile rüzgarın rolleri hep ikinci plana atılır. Evet, ateş sayesinde sıcak, kolay sindirebildiğimiz yemekler yiyebiliyoruz. Suyu yönlendirerek bir çok alanı tarıma açabiliyor, milyonlarca insanın beraber yaşaması için ortam oluşturabiliyoruz. Peki rüzgar? Rüzgar ne yapar? Rüzgar ateşi söndürür, estiği zaman üşütür. Bunun yanında daha tekerlek bile icat edilmemişken, insanoğlu rüzgar sayesinde uzun mesafeleri kat etmeye başladı. Rüzgar, insanoğlunun “keşfetme arzusunu” gerçeğe dönüştürmesini sağlayan, hatta, belki de ortaya çıkmasını sağlayan en önemli etmenlerden biri.

Sallar ve küvet benzeri deniz araçları ile başlayan “keşfetme” macerası, zaman ilerledikçe kayıklara, gemilere dönüştü. Ve bu araçlar büyüdükçe, daha hızlı gitmeleri için, daha dengeli olmaları için birçok değişim geçirdi. Uçma hayalinin gerçeğe dönüşmesi yolunda da bu yönde birçok gelişme yaşandı. Aşağıda bunlara değineceğim.

Günümüzde aerodinaminin önemi gittikçe artıyor. En önemli sebeplerinden biri ise küresel ısınma. Yakıt ekonomisi. Tabii aerodinamiğin bu aşamaya gelmesi oldukça uzun bir zaman aldı. Özellikle havacılık alanında önemli olan aerodinamik, havacılığın ilk yıllarında hiç dikkate alınmayan bir olguydu. Sadece daha kuvvetli motorlar ile daha hafif uçaklar yapılarak performans arttırılmaya çalışıyordu. Gelişmekte olan otomobil sanayisi içinse durum çok basitti; 4 tekerlek ve motoru bir araya getirip, çalışmasını ummak. Elbette biraz abarttım. Denizcilik alanında da çalışmalar genellikle, mantıkları rüzgar tünelleriyle aynı olan ve hala kullanılan, ufak havuzlarda gerçekleştiriliyordu.

Fakat aerodinamik ve hidrodinamik tasarımların olgunlaşması için rüzgar tünellerinin ortaya çıkması ve olgunlaşması gerekiyordu. Rüzgar Tünelinin geçmişi 18. Yüzyıla kadar dayanıyor. İngiliz matematikçi Benjamin Robins elle çalışan bir pervane ile cisimlerin rüzgara karşı dirençlerini karşılaştırmaya başlamasıyla rüzgar tünelleri ortaya çıktı..

1804 yılında Sir George Cayley, 6metre/saniye rüzgar üretebilen bir “araç” yardımı ile ürettiği ufak bir planör imal etmiş, ve planör “havadan ağır uçabilen ilk cisim” olarak tarihe geçmiştir. Cayley, hala uçmanın en temel kuralı olan “kalkma (lift)” ve “forward motion (ileri, hareket)” un tek bir kaynak ile, itici güç yani, tek bir kaynaktan sağlanabileceği fikrini ortaya atmıştır. Roket biliminin babası sayılan Konstantin Tsiolkovsky’de 1897 yılında elektrikli süpürgelerdekine benzer bir üfleme sistemiyle rüzgar tüneli yapmıştır.

Ancak, bu “tüneller” şimdikiler gibi büyük makineler ve pratik kullanıma uygun olmaktan ziyade, ufak, prototip ve deneysel araçlardı.

Birinci dünya savaşının başlaması ile birlikte uçakların savaşlarda yer almaya başlaması ve savaş ilerledikçe uçakların rolünün artması ile, uçma konusunda araştırmalara önem verilmeye başlandı. 1916 yılında İngiltere ve Amerika Birleşik Devletleri’nde ilk rüzgar tünelleri açıldı.

Özellikle 1950’li yıllarda rüzgar tünellerinin önemi yüksek yapıların inşa edilmesi ve jet motorunun yaygınlaşmaya başlaması ile oldukça arttı. Jet motorlu uçaklar, aerodinamik olarak pervaneli kardeşlerinden büyük farklılıklar gösteriyor. Pervaneli uçakların kanatları genelde düz, çubuk benzeri bir tasarıma sahipken, jet motorlu uçaklarda kanatlar geriye doğru eğime sahiptir. Bu eğimin hesaplanması, uçağın performansı, yakıt tüketimi ve güvenliği konusunda ölümcül öneme sahiptir.

Burada bir bilgi eklemek istiyorum. Temelleri 1950’lerin sonlarında atılan SR-71’in tasarımının tamamı elle, hiçbir bilgisayar programı yardımı olmadan yapılmış. Gerçekten büyük bir başarı. Bu uçağın görevden kaldırılmasının en büyük sebebi, uydu teknolojisindeki gelişmeler. Aynı zamanda da savunma sistemlerindeki tabii ki. 1990’larda İsveç hava kuvvetlerine ait Saab JA-37 Viggen modeli bir uçak, görev sırasında kendisinden çok daha yüksek irtifada seyreden SR-71’e radar kilitlenmesinde bulunmuş. Olayın yaşandığı bölge hakkında kesin bir bilgi verilmiyor elbette. Ancak bu kadarı bile tabuta çakılan çivilerden olması için yeterli.

Hele ki Çin’in birkaç yıl önce bir gemiden attığı füze ile yörüngedeki bir uyduyu vurduğunu düşünürsek, uçaklar artık radarlara ve füzelerin menzillerine karşı çok daha korumasızlar.

Bu yüzden en iyi savunma şekli olarak “görünmezlik” olarak adlandırılan, “stealth” özelliği ön plana çıkmaya başladı.

1960’lı yıllar iki dev, Amerika Birleşik Devletleri ve Sovyet Sosyalist Cumhuriyetler Birliği arasında uzay yarışının teknoloji ve tekniğin sınırladığı yıllar oldu. Uzay çalışmaları, özellikle dönüş kapsülünün, aerodinamik konusunda mühendislere büyük sorunlar çıkardı. Daha sonraları ABD’nin Shuttle (uzay mekiği) ve Sovyetlerin “Buran” programlarında gördüğümüz üzere, bir cismin aerodinamik olması, sadece onun hız ve manevra kabiliyeti ile ilgili değil. Bu iki araç, yüksek hızlarda atmosfere giriş yapmak üzere tasarlanmıştı. Ve bu yüzden çok yüksek ısılara dayanmalara gerekiyordu. Bu yüzden, gövdeleri atmosferin sürtünme kuvvetiyle ısınmaması için, burunları ve alt yüzeyleri, bana kamyonları andıran bir şekilde dizayn edildi. Maalesef bu araçların ömürleri çok uzun olmadı. ABD’nin mekik programı Columbia faciasından sonra iptal edildi. Bir tanesi sadece testlerde kullanılmak için üretilen kalan 4 mekik NASA tarafından çeşitli müzelere satıldı.

Sovyetlerin Buran’ının akıbeti ise çok daha hüzünlü. Uzay çalışmalarını ekonomik sebeplerle devam ettiremeyen Sovyetler, sonrasında Rusya, Buran’ı Kazakistan’da bulunan Baykonur Uzay Üssünde bir hangara kaldırdı. 2002 yılında çıkan kuvvetli bir fırtınada, bakımsız kalan hangar binası üretilen tek Buran’ın üstüne yıkıldı ve kullanılamaz hale getirdi. Bu olayda 8 kişi hayatını kaybetti.

Eurofighter Typhoon maketi. Ben yaptım:)

Günümüzde büyük ölçüde kullanılan “delta kanat” ve “elmas kanat” tasarımları aerodinamik olarak verimliliklerini ispatlanmış durumda. Günümüzde delta kanat tasarımı özellikle nispeten ucuz, üretim için daha düşük savaş uçaklarının üretiminde kullanılıyor. Elmas kanat tasarımı ise, daha karışık, pahalı ve üst düzey uçaklar için kullanılıyor. Bunun sebebi, delta kanat tasarımının pilot tarafından daha rahat kontrol edilebilen bir yapıda olması. Elmas kanat tasarımlarda ise, pilotun uçağı düz uçurması için bile çok kuvvetli bilgisayar sistemlerinden yardım alması gerekiyor. Northrop Grumman tarafından üretilen B-2 bombardıman uçğı ve yeni nesil X-47 drone’da uygulanan “uçak kanat” tasarımı ise, verimlilik açısından diğer tasarımlardan da önde olsa da, kokpitten kontrol edilmeleri bir pilot tarafından oldukça zor. Northrop Grumman yetkilileri yaptıkları açıklamalarda, bilgisayar teknolojilerindeki gelişmeler sayesinde B-2’yi tasarlayabildiklerini ve yine işlem gücündeki artış sayesinde uçağın uçabildiğini söylemişlerdi. Ve bu uçak 1980’lerde geliştirildi. Şaşkınlık verici.

Özellikle radarda görünmez bir tasarım için bilgisayar şart olsa da, bu tasarımın uygunluğu için rüzgar tünelleri şart. Simülasyonlarımız, bilgisayar sistemlerimiz ne kadar yetenekli, güçlü olsa da, henüz gerçek hayatı kopyalamayacak kadar gelişmedi. Bunun yanında, uçakların, arabaların, gemileri, binaların, gerçek boyutlarıyla doğa koşullarıyla çarpıştırmadan önce bir kez daha deneme alanında yer bulmaları gerekiyor.

Motor sporları, özellikle Formula 1, genel kitlelere hitap eden, aerodinamiğin ön plana çıktığı alanlardan. Motorsporlarında aerodinamiğin önemi, aracın yol tutuşu noktasında önem kazanıyor. Aracın hareketiyle oluşan hava akımının mümkün olduğunca aracın üstünden geçirilerek hem aracın altında hava boşluklarının oluşmasının önlenmesi, hem de araç üzerinde basınç alanı oluşturarak aracın “aerodinamik ağırlığının” arttırılması önem taşıyor. Bunun yanında, motora soğutma için yeteri kadar hava girmesi, motordan çıkan sıcak havanın aracın arkasında istenmeyen türbülanslara girmemesini de sağlamak gerekiyor. Üstelik bunları araçları her sene daha da yavaşlatmaya çalışan bir otorite altında yarışmak için yapmaları gerekiyor üreticilerin.

Formula 1’de yapılan kural değişiklikleri beni son yıllarda çok çok rahatsız etmeye başladı ama yazının konusu bu değil.

Binalar ve şehirler konusunda da önemi gittikçe artıyor rüzgar tünellerinin. Özellikle gök delenlerin rüzgarlarla verdikleri tepkiler ve rüzgara verdiği yön gittikçe artan şehirleşmede çok önemli. New York’ta bulunan ve 1902 yılında tamamlanan 87 metre yüksekliğindeki Flatiron binasının rüzgarı yönünü değiştirmesi çevrede yaşayan insanlar için sıkıntılar yaşatmaya başlamış. Bunlardan benim en çok dikkat çeken, binanın yakınında yürüyen kadınların eteklerinin rüzgar sebebiyle uçuşmaya başlaması oldu. Birçok hanımefenin eteği bileklerinin üzerine kadar yükseliyormuş. Yukarıdan baktığınız zaman üçgen biçiminde olduğunu fark ettiğiniz yapı, köşelerden gelen rüzgarlar çevresinden dolaştırırken, tam cephelerden gelen rüzgarlarda ise, sağ-sol yerine, yukarı-aşağı yönlendirerek buna sebep oluyor.

Günümüzde bu efekt, yukarıdan gelen taze hava ile sokak seviyesindeki havanın kalitesini arttırmak olarak düşünülebilse de, o zamanlar pek hoş karşılanmamış. Çünkü, o yıllarda büyük şehirlerdeki hava kirliliği günümüzdeki kadar ciddi bir konu değildi. Ancak günümüzde bu konu çok ciddiye alınıyor. Hangi canlı olursa olsun, bir bölgedeki birey sayısı arttıkça, o bölgedeki kaynakları daha hızlı tüketmeye başlar. “Kaynak” dendiği zaman ilk akla gelen yiyecek, arazi, yer altı kaynakları olarak algılansada, “hava” da bunlardan biri. Günümüzde binalarda çalışacak kişi sayısına göre bile belirli hacim, tavan yüksekliği ve pencere sayısı ve ebatları belirlenmeye başladı. Çünkü, temiz, hareket eden hava, kaliteli yaşam için çok önemli bir gereklilik. İşte, Flatiron binası gibi yüksek binaların sayıları arttıkça, şehirlerdeki hava akımı daha hızlı değişmeye başlıyor. Yani, binalar açısından rüzgar tünelleri ile yapılan çalışmalar sadece binaları rüzgarın etkilerinden korumak değil, şehiri ve çevresindeki kendisi gibi yüksek binaları da rüzgarda yaratacağı etkiden korumak içinde kullanılıyor.

Bu etkilerin binalar tarafından da yaratıldığını ve etkilendiklerini az önce söylemiştim. Yazıyı yazarken yaptığım araştırmalar sırasında, 11 Eylül saldırılarıyla yıkılan Dünya Ticaret Merkezi kulelerinin çabuk yıkılmasına neden olan etkenlerden birinin, kulelerin zaman içerisinde rüzgar sebebiyle zayıflamış olmasını savunan birkaç yazı gördüm. Özellikle 11 Eylül Saldırıları konusunda üretilen komplo teorilerine meraklıların ilgisini çekebilecek bir konu. Ama benim teknik bilgimi fersah fersah aşan bir konu olduğu için bilmediğim sularda yüzmek istemiyorum.

Gemilerin tasarımında da rüzgar tünellerinin kullanıldığını söyledim ancak pek bahsetmedim. Rüzgar tünelleri genel olarak bütün geminin tasarımında kullanılmıyor. En önemli kullanım alanı, özellikle askeri denizaltılar için, pervanelerin tasarımı. Deniz araçlarında, özellikle askeri deniz altılarda pervane çok önemli. Pervanenin hem sessiz olması, hem de verimli olması gerekiyor.

Peki, neden bu kadar önemli pervane. Önce, uçak ve gemi pervaneleri arasında tasarım olarak çok büyük bir fark yok. En azından prensipte. Denizaltı pervanelerini özel kılan, düşman sonarlarından saklanabilmek için sessiz olmaları gerekliliği. Peki, pervaneler dönerken neden ses çıkartıyor, en önemli konu bu. Pervane su altında dönerken, pervanenin uç noktalarında su, oluşan basınç ile kaynamaya başlıyor. Ve sonra bu baloncuklar patlıyor. Gazlı içeceklerdeki balonların dipten yükselip, yüzeye çıkınca patlaması gibi düşünebilirsiniz. Ama denizaltılarda kaynayan su miktarı çok daha fazla olduğu için, ortaya çıkan seste fazla oluyor tabii. Denizaltı pervanelerinin tasarımları ülkeler tarafından sıkı biçimde korunan sırlardan bu yüzden. Yeni denizaltıların kuru havuzlarda çekilen fotoğraflarında hepsinin pervanelerinin örtülü olması da bu yüzden.

Hidden Figures (Gizli Sayılar) filminden bir kare. Rüzgar Tüneli içerisinde, dönüş kapsülü üzerinde çalışıyor.

Yukarıda anlattığım amaçlar için farklı rüzgar tünelleri kullanılıyor. Ana olarak açık ve kapalı olarak ikiye ayrılıyor tüneller. Kapalı tüneller, boru şeklinde inşa edilmişlerdir. Hava akımı kapalı ortamda gerçekleştiği için daha yüksek hızlara, daha verimli bir biçimde çıkabiliyor. Yine kapalı olmasından dolayı gürültü de daha düşük.

Açık sistemler ise çalışma sırasında insanların aktif olarak müdahele edebildiği tüneller. Yukarıdaki videoda buna örnek bir tünel görebilirsiniz. Hız konusunda da tüneller üçe ayrılıyor. Ses altı, ses hızına geçiş ve ses üstü

Ülkemizde rüzgar tünellerinin geçmişi, cumhuriyet sonrasında başlıyor. 1941 yılında dönemin başbakanı Şükrü Saraçoğlu’nun talimatıyla hazırlıklarına başlanan ART, “Aerodinamik Araştırma Merkezi”, 1944 yılında İngilizlerle ortaklık kurularak inşaasına başlanmış, 1950 yılında işler hale gelse de, o dönemde birçok uçak fabrikasının kapanmasıyla maalesef atıl hale gelmiş. 1956 yılında Milli Savunma Bakanlığına devredilen ART, 1993’e kadar hiçbir faaliyette bulunmamış. Yapılan temizlik, bakım, yenileme çalışmalarının ardından 1998 yılında ART dünya standartlarında hizmet verebilecek kapasiteye ulaşmış.

ART, ses hızından düşük hıza sahip, kapalı sistem bir rüzgar tüneli. Tünel genişliği 3 metre, yüksekliği 2.44metre ve uzunluğu 6 metre ve ulaşabildiği en yüksek hız saniyede 100m/s. Bu hıza çıkmak için 1000 beygir gücünde motor kullanıyor.

Beşevler’de, Ankara Üniversite Dişçilik Fakültesinin yanında bulunan ART’ın 2015 yılında yapılacak yeni hastane için yıkılmak istenmiş ancak akıbeti henüz belirli değil.

Büyük umutlarla inşa edilmiş bu yapının, yaşanan onlarca talihsizlik neticesinde atıl kalması, “metruk yapı” olarak anılmaya başlanması çok üzücü. Ülkemiz için hem kültür, hem sanayi mirası olabilecek bir yapının kaderi umarım dozerlerin kepçeleri önünde kalmak olmaz.

Paylaşmak için;
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Bir Cevap Yazın