Uçak pencerelerindeki mühendislik detayları
Bu sayımızda, havacılık dünyasında çok önemli teknik bir detayı size anlatacağız. Ancak bu, maksimum 247 ton (247.208 kg) rampa ağırlığına sahip bir uçağın teknik donanımı ya da maksimum 14.800 km ile 15.750 km arasında uçağı havada tutan itme veya kaldırma gibi mühendislik kuvvetleri ile ilgili değil… Birçok kişi tarafından fark edilmeyen küçük bir şey hakkında. Uçak yolculuklarında çoğumuzun dışarıya bakmaktan keyif aldığımız uçak penceresiyle ilgili.
Uçak yolculuğunuz sırasında pencerenizin alt ortasındaki o küçük deliği hiç fark ettiniz mi? Bu küçük delik, hava alma valfi veya hava alma deliği olarak bilinir ve yolcu kabini ile dış gövde arasındaki basıncın dengelenmesini sağlar. Toplam üç pencere bölmesi vardır ve boşaltma valfi orta pencere bölmesinde bulunur. Bu boşaltma valfi, irtifa arttıkça basınç düştüğünden, uçaktaki herkesin sağlıklı, güvenli ve normal bir şekilde nefes alması için basıncın güvenli bir seviyede olmasını sağlar. Hava tahliye valfi, aynı zamanda, pencerenin çoğunlukla buğusuz kalmasını sağlayan iç ve dış pencere camları arasındaki boşluktan nemi serbest bırakır.
Uçağa binip de pencere kenarında oturmuş herkesin mutlaka fark ettiğini düşündüğümüz bu küçük delik uçak basınç dengelerine katkı sağladığı gibi, penceredeki nemi alır ve sis veya don oluşmasını önler. Yani eğer ki yerden 10.000 metre yüksekte uçarken bulutları ve manzarayı görebiliyorsanız, bunu sağlayan
işte bu küçük nefes deliğidir!
3 farklı tabakadan oluşan uçak pencereleri genellikle akrilik malzemeden üretilirler. Bu tabakalardan en iç tarafta olan bölme diğer iki katmana gelecek dış etkileri engellemek için kullanılır. Ortadaki pencere (“nefes deliği” işte bu katmanın içerisindedir.) ve dıştaki pencere asıl önemli olanlardır. Yüzeysel olarak bakacak olursak, uçak irtifa kazanırken (yerden yükselirken), hem kabin içi hem de kabin dışı basıncı düşer. Fakat dışarıdaki hava basıncındaki azalma, içeridekinden çok daha fazladır. Çünkü uçaklardaki kabin basıncını dengeleyen sistemler, bu basınç farkını kapatırlar ve konforlu/güvenli bir uçuş sağlarlar. Ancak bu sebeple kabin basıncı, dış basınçtan fazla olur. Penceredeki dış iki katman, kabin basıncı ile hava basıncı arasındaki farkı karşılamak üzere tasarlanmıştır. Hem orta hem de dış taraftaki pencereler, iki taraf arasındaki basınç farkına direnebilecek kadar dayanıklıdır. Yine de, aslen iki ortam arası basınç farkını sırtlanan pencere dış penceredir. Orta pencereye çok fazla basınç binmez.
Uçak penceresi neden oval köşeli ve kavislidir?
Bir uçak yolculuğu yapmış olmasanız bile, tüm uçak pencerelerinin oval köşeli olduğunu mutlaka fark etmişsinizdir. Ancak genel kanının aksine, bu pencereler sadece estetik nedenlerle oval değildir. Uçak pencerelerinin oval köşeli olmasının nedeni, hayat kurtaran bir mühendisliğin ürünü olmasıdır.
1950’lere kadar ticari uçaklarda kare ve düz pencereler vardı. Ancak, kare pencereli uçakların daha yavaş olduğu ve daha düşük irtifada uçtuğu ortaya çıktı. Uçakla seyahat daha popüler hale geldiğinden ve maliyetleri düşürmek için uçuş irtifaları artırıldığından, uçaklara giderek daha fazla baskı yapılması gerekiyordu. Keskin köşeli kare pencereler doğal olarak stresin yoğunlaştığı ve hava basıncıyla giderek zayıfladığı irtifalarda soruna neden oluyordu. Zira bu baskı dört köşenin tamamını etkiliyordu, oval köşeli pencereler de işte bu andan sonra ortaya çıktı. Mühendisler, güvenli bir şekilde uçabilmemiz ve stresin düzgün bir şekilde akmasını sağlamak amacıyla kare pencereleri oval pencerelere dönüştürdü.
Uçak pencerelerinin köşelerinin hangi sebeple oval olduğunu artık biliyoruz, peki pencerede kullanılan camlara kavis verilmesinin sebebi ne olabilir? Tahmin ettiğiniz gibi kavis detayı, pencerenin yapısını tamamlayan diğer bir mühendislik ürünü olarak düşünülmüş.
Kavis, pencerenin köşelerinde basınç birikmesini önlemek için basıncın kenarlardan serbestçe akmasına izin verir. 30.000 ft.’de beklenen sıcaklıklar -56.5°C ( -69.7° F ) civarında olduğu için buzlanma da bir tehlike faktörüdür, burada hava basıncı deniz seviyesindeki hava basıncına kıyasla değerinin dörtte birinden daha azdır. Bir uçağın ortalama seyir irtifası yaklaşık 30.000 fit (10 km) civarındadır ve yaklaşık olarak Everest Dağı’nın yüksekliğidir ve burada basınç inç kare başına yaklaşık bir basınç birimi olan 3,84 pound’a (PSI) düşer. Deniz seviyesindeki atmosferik basıncın standart değeri inç kare başına 14,7 pound civarındadır. Camların kavislendirilmesiyle, uçaklarda yaşanabilecek yüksek basınç artışlarının neden olabileceği camları köşelerden kıracak baskı faktörü dağıtıldı ve camın kırılma ihtimali düşürüldü. Dairesel şekiller, aynı zamanda daha güçlü ve deformasyona karşı daha dayanıklıdır. Bu nedenle dirençli olması gereken birçok mimari tasarımda, sivri köşelerden kaçınıldığını görürsünüz
İşte bu basit tasarımsal ve mühendislik değişimler, uçakların içinde ve dışında oluşan devasa basınç farklarına çok daha dirençli bir hale gelmelerini sağladı. Bu sayede, şimdilerde kullandığımız dairesel camlar, seyir irtifasının basıncına karşı dayanabiliyor.