Uçaklarda Tutuş Kaybı (Stall)

Bir hava aracının havada kalabilmesi, kanat profillerinin alt ve üst yüzeyleri arasında oluşan hava basıncı farkının yarattığı kaldırma kuvveti ile mümkündür. Bu kuvvet, hareket eden havanın hızının artmasıyla basıncının azalması prensibine dayanır. Tutunma kaybı, bir hava aracının ürettiği kaldırma kuvvetinin, hava akışının bozularak aniden ve önemli ölçüde azalması durumudur.

^{Yapay Zeka ile oluşturulmuştur.}

Tutunma kaybı doğrudan hücum açısı ile ilgilidir. Hücum açısı, serbest hava akımı ile kanadın veter çizgisi arasındaki açıdır. Hücum açısı arttıkça kanadın ürettiği kaldırma kuvveti de belirli bir noktaya kadar doğrusal olarak artış gösterir. Ancak bu açı, kritik hücum açısı adı verilen bir sınırı aştığında, kanat üzerinden akan akım çizgileri yüzeye tutunamaz. Hava akımının yüzeyden ayrılmasıyla kanadın arkasında türbülanslı bir iz bölgesi oluşur. Bu fiziksel sınır aşıldığında kaldırma katsayısı ($C_L$) keskin bir düşüş yaşarken, sürüklenme katsayısı ($C_D$) hızla artar ve uçak stall durumuna girer.

Hava aracının tutunma kaybına uğradığı fiziksel eşik kritik hücum açısı olsa da uçağın bu açıya ulaştığı stall hızı ($V_S$), uçağın konfigürasyonuna ve çevresel şartlara göre değişiklik gösterir. Bu etkenler şu şekilde sınıflandırılır:

Uçağın kütlesinin artması, havada tutunabilmek için daha fazla kaldırma kuvvetine ihtiyaç duyulmasına neden olur. Bu durum, uçağın stall hızının artmasına yol açar.

Kanat yüzeyinde oluşan buz veya yapısal hasarlar, havanın akışını bozarak akım ayrılmasının daha erken yaşanmasına sebep olur. Buzlanma aynı zamanda uçağın ağırlığını da artırdığı için stall hızını yükseltir.

Uçağın ani dalıştan çıkması veya sert dönüşler yapması sırasında maruz kaldığı yük faktörü, uçağın kaldırma kuvveti ihtiyacını artırarak stall hızını yükseltir.

Yüksek motor itkisi yukarı eğimli olduğunda, kaldırma kuvvetine yardımcı olur. Pervaneden gelen hızlı hava akımı, kanat köklerindeki hava akışını hızlandırarak ve hücum açısını modifiye ederek uçağın stall hızını düşürür.

Flap kullanımı kanat profilinin kaldırma kuvvetini artırarak stall hızını düşürür; ancak kanat şeklini değiştirdiği için stall esnasında uçağın burun açısının daha düşük olmasına neden olur ve sürüklenmeyi artırır. Slat ve slot gibi hücum kenarı cihazları, hava sınır tabakasına yüksek enerjili hava aktarıp akım ayrılmasını geciktirerek kanadın daha yüksek kritik hücum açılarında çalışabilmesini sağlar.

Stall durumuna yaklaşan bir hava aracında çeşitli aerodinamik ve mekanik belirtiler ortaya çıkar:

En temel belirti hava hızındaki sürekli düşüştür. Flap kullanılmayan durumlarda uçağın burnu ufuk çizgisinin üzerinde, yüksek bir konumda bulunur.

Hava hızının ve kanat üzerindeki hava akışının yavaşlaması nedeniyle elevatör ve istikamet dümeni gibi uçuş kontrolleri daha az duyarlı hale gelir.

Kanat üzerinden kopan türbülanslı hava akımının yatay kuyruk üzerine çarpması sonucunda uçağın gövdesinde mekanik sarsıntılar veya titreşimler hissedilir.

Modern hava araçları, hücum açısını ölçen sensörler ile donatılmıştır. Kritik açıya yaklaşıldığında pilotları uyarmak için sesli alarmlar veya lövenin mekanik olarak sarsılmasını sağlayan uyarıcılar devreye girer. Gelişmiş uçaklarda uçağın burnunu otomatik olarak aşağı iterek stall'u engellemeye çalışan aerodinamik yazılımlar bulunmaktadır.

Düzeltilmeyen bir stall durumu, uçağın mevcut irtifasını hızla kaybederek düşmesine neden olur. İleri safhalarda, eğer stall anında uçakta yalpalama veya ufak bir yatış mevcutsa kanatlardan biri diğerinden önce tutunma kaybı yaşar. İki kanat arasındaki bu kaldırma kuvveti farkı, uçağın kendi etrafında yuvarlanarak spin adı verilen aerodinamik duruma girmesine yol açar. Bu duruma giren bir uçağı kurtarmak için sadece kanatçık kullanmak yetersizdir. Aşağı inen kanadı kaldırmak için kanatçık kullanmak, o kanadın hücum açısını ve sürüklenmesini daha da artırarak spini şiddetlendirir. Ticari uçaklar spin durumu için tasarlanmamıştır; bu nedenle asıl amaç stall olgusunu önlemektir.

Stall durumuna giren bir hava aracını yeniden emniyetli uçuşa döndürmenin temel prensibi, hücum açısını kritik açının altına indirmektir.

Pilot, löve üzerindeki geri çekiş basıncını azaltarak uçağın burnunu düşürür ve hücum açısını küçültür. Bu esnada, kanat seviyesini düz tutmak ve spin'e girmeyi önlemek için kanatçıklar tarafsız tutulmalı, yalnızca istikamet dümeni kullanılmalıdır.

Kanatların tekrar havaya tutunmasını sağlamak ve irtifa kaybını minimize etmek için motor gücü seri bir şekilde tam gaz pozisyonuna getirilir.

Uçak yeterli bir hava hızına ve pozitif tırmanma oranına ulaştığında, duruma göre flap ve diğer eklentiler kademeli olarak toplanarak uçak normal seyir veya tırmanış açısına döndürülür. Tutunma kaybı yaşandığında uçağın yere yakınlığı, zamanında ve doğru reaksiyon gösterilmesini zorunlu kılar.