Yeni süpersonik uçak ne zaman geliyor?

1969'da fırtınalı bir Mart günü, hava taşımacılığının geleceğini müjdeliyordu.

Dört dev motoru bulunan ışıltılı uçak gökyüzünde süzülürken kopan alkışların sesi, kulakları sağır eden motor gürültüsüne rağmen duyulabiliyordu.

27 dakika sonra tekerlek lastikleri ve paraşütten gelen sesler, şimdiye kadar sesten hızlı uçabilen (süpersonik) iki yolcu uçağı türünden biri olan Concorde'un ilk seferinin sona erişini haber veriyordu.

Gaga-burunlu, şık tasarımlı Concorde, yedi yıl sonra hizmete girdi ve şampanyalarını yudumlayan yolcuları üç-buçuk saatte Atlas okyanusunun diğer tarafına "uçurdu".

27 yıl sonra

20 Concorde uçağı, sonraki 27 yıl boyunca gösterişli hızlı yaşamın yüksek teknoloji ürünü vizyonunu yansıtarak Güney Amerika, Malezya ve ötesine uçtu. Ancak yüksek işletim maliyeti, sınırlı talep, yüksek bilet ücretleri ve 3 yıl önceki bir kazanın ardından bu uçakların güvenliğiyle ilgili kaygılar nedeniyle Concorde'lar 2003'te emekliye çıkarıldı.

Ama süpersonik ticari hava ulaşımı fikri hala yolcular, pilotlar ve mühendisler için cazibesini koruyor. Ve şimdi, yeni nesil süpersonik uçaklar üzerinde çalışan havacılık uzmanları, modern malzemeler ve gelişmiş bilgisayar simülasyonları sayesinde Concorde'un karşılaştığı sorunları çözebileceklerini umuyor.

Hava direnci, ses patlaması

Süpersonik uçakların karşılaştığı iki ana sorun var; yakıt tüketiminin artmasına neden olan aşırı hava direnci ve uçağın güzergahında bulunanları rahatsız eden, çok güçlü, bomba sesini andıran ses patlaması.

Uçağın ses duvarını aştığı zaman ortaya çıkan patlama nedeniyle, Concorde'lar okyanus üzerinde sadece belli güzergahlarda uçabildi. Londra ya da Paris'ten New York'a yüksek hızla uçabiliyordunuz ama Los Angeles'a devam eden bağlantı yoktu. Bazı ülkeler aşırı gürültülü olması nedeniyle bu uçakların havaalanlarına inmesine hatta hava sahalarına girmesine bile izin vermiyordu.

Şok dalgaları

Stanford Üniversitesi'nden Prof. Karthik Duraisamy, "Uçak sesten hızlı gitmesine rağmen yarattığı basınç dalgaları ses hızında hareket ediyor" diyor:

"Basınç dalgaları birbirine geçiyor ve şok dalgaları yaratıyor. Yerde duruyorsanız ve uçak üzerinizde uçuyorsa, dalgalar sizin üzerinden geçer. İşte ses patlaması budur."

Boeing, Lockheed Martin ve NASA gibi havacılık endüstrisinin büyük isimleri çözümler geliştirmeye çalışıyor.

Ama MIT'ten (Massachusetts Institute of Technology) bir mühendis, 1950'lere ait bir fikrin çözüm olabileceğini söylüyor.

Prof. Qiqi Wang, Concorde'lardaki delta kanatlara göre çok büyük bir ilerlemeyi temsil eden üstü üste konumlandırılmış çift kanatlı uçak projesi üzerinde çalışan ekibin bir üyesi. Bu fikir, Alman hava tasarımcı Adolf Busemann tarafından ortaya atıldı.

Busemann diğer buluşlarının yanı sıra; dünyaya dönüşlerinde uzay mekiklerinin korunması için seramik kullanılmasını öneren mühendisti.

Teoriye göre Busemann'ın çift kanatlı uçağı, sesten hızlı uçarken, daha az direnç yaratacak ve böylece yakıt tüketimi azalacak. Ayrıca üçgen kanatları ses patlamasını neredeyse tamamen ortadan kaldıracak şekilde ayarlamak mümkün olabilecek.

Prof Wang, "İki kanadımız olduğunda, onları birbirlerinin şok dalgalarını yok edebilecek şekilde yerleştirebiliriz" diyor.

Ama bu tasarımda çok ciddi bir sorun var:

İki kanat, aralarındaki hava akışını sınırlayan dar bir kanal oluşturuyor. Uçak, ses duvarında hızlanırken havayla "boğuluyor". Bu Concorde benzeri bir tasarımdakinden çok daha fazla direnç yaratıyor.

Bu da çift kanatlı süpersonik uçağın kağıt üzerinde çok güzel çalışması ama asla sesten hızlı uçamaması anlamına geliyor. Ayrıca ses patlamasını engellemek sadece belli bir hızda mümkün olabiliyor. Tam bu hızda değilseniz, istenilen etkiyi de sağlayamıyorsunuz.

Wang bu sorunu çözebilmek için bilgisayarda farklı hızlar için en iyi kanat şeklini sağlayacak model arayışına girdi.

Araştırmacılar tüm hızlarda sonuç verecek en uygun kanat konfigürasyonunu geliştirebilmek için 700 farklı modeli taradı.

Sonunda her kanat için hava akımına yardımcı olan düzleştirilmiş iç yüzeyler geliştirildi. Sesten hızlı uçabilen ve Concorde'unkinin yarısı kadar bir direnç yaratan ve dolayısıyla yakıt tüketimini önemli ölçüde azaltan bir kanat tasarlandı.

İki boyuttan üç boyuta

Wang ve ekibi sorunu çözmüş gibi görünse de hala kat edilecek çok yol var. Zira Wang'ın çift kanat tasarımı henüz iki boyut için tasarlanmış. Bunu üç boyuta taşımak zorlu bir hedef. Ve kanat tasarımını uçak tasarımına evirmek, daha da zorlu.

MIT'teki çalışmada yer almayan Prof. Karthik Duraisamy, "Biz bileşenleri tasarlıyoruz. Bir şeyi belli bir koşul için tasarlıyoruz." diyor.

Ancak bir süpersonik uçakta, hiçbir şey sabit değil. kalkıştaki koşullar, seyir hızındaki koşullardan farklı. Uçak farklı hava yoğunluğundan sıcaklığa, bir sürü olasılıkla karşı karşıya.

Japonya'da Tohoku Üniversitesi'nden bir grup da, Busemann'ın çift kanadını temel alan Misora kanat projesi üzerinde çalışıyor.

Ancak MIT'in tüm kullanım amaçları için tek bir kanat projesinin aksine, Japon projesi kanatların farklı hızlarda şekil değiştirmesini öngörüyor. Bu iddialı bir proje gibi göründüyse, Concorde'un sarkık burnunun uçuşun farklı aşamalarında inip kalktığını düşünün.

'15-20 yıl bekleyeceğiz'

Şüphesiz, bir kanat şekillendirmek çok daha fazla gelişmiş teknoloji ve malzeme gerektiriyor. Ancak yeni nesil süpersonik hava taşımacılığının geleceği de burada yatıyor.

Prof Wang. "Bunu başarmak çok olası" diyor.

Ancak yakın bir zamanda Atlas Okyanusu'nu daha kısa sürede geçmeyi hayal edenler uzun bir süre beklemek zorunda.

Prof. Duraisamy, Concorde benzeri bir uçak için 15-20 yıl beklemek gerekebileceğini söylüyor.

Ancak o zaman bile Concorde'un karşılaştığı sorunlar tamamıyla aşılmış olmayacak.

Prof. Duraisamy, yeni nesil Concorde benzeri bir uçağın sıradan yolculardan önce işadamlarına hizmet vereceğini tahmin ettiğini belirtiyor.