Kuşlar ve Uçak Kanat Tasarımı

Kuşların kanat yapıları  incelenecek olursa kanatlarının üst taraflarının bombeli olduğu görülecektir. Uçak kanadının kaldırma etkisi yaratmasındaki püf nokta kanadın üst tarafındaki dışa doğru bombeli bu tasarımıdır.

Kanadın bu bombeli tasarımı sayesinde hava kanadın üst kısımda daha uzun bir yol kateder. Bunun sonucu olarak hava kanadın üstünde hızlı, altında ise yavaş akar.

Bir doğa kanunu olarak bir akışkanın hızının arttığı yerde basıncı azalır ve hızının azaldığı yerde ise basıncı artar. Buna Bernoulli prensibi denir.

Uçak hareket ettiğinde Bernoulli prensibine göre laminer akış halinde olan hava, kanadın üst tarafında alçak alt tarafında ise yüksek basınç oluşur.

Hava bir akışkandır ve aynı su gibi yüksek basıncın olduğu yerden alçak basıncın olduğu yere doğru akma eğilimindedir.

Oluşan bu basınç farkı sayesinde uçak yukarı doğru itilir.

Jet uçakları havadayken kanat uçlarında hava girdapları meydana gelir. Bu girdaplar bir direnç kuvveti oluşturarak yakıt tüketiminin artmasına yol açar. Ayrıca kendisini yakından takip eden uçakların sarsılmasına neden olur. Dolayısıyla bu girdapların dağılması için aynı pistten kalkacak uçaklar arasında yeterince bekleme zamanı olması gerekir.

Uçak mühendisleri bu tür sorunları en aza indirmek amacıyla bir çözüm aradılar. Kartalların havada süzülürken yukarıya kıvrılan kanat ucu tüylerinden ilham alarak uçaklarda kıvrık kanat modelini geliştirdiler.

Bu büyük kuşların kanat uçlarındaki tüyler, uçuş sırasında neredeyse dimdik duruma gelene dek yukarı doğru kıvrılır. Bu kanat şekli minimum kanat boyuyla maksimum kaldırma kuvveti sağlar. Aynı zamanda performansı da artırır. Mühendisler bu yapıda uçak kanatları tasarladılar. 

Rüzgâr tüneli testini kullanarak şu sonuca vardılar: 

Kanat uçları düzgün şekilde kıvrılırsa ve hava akımına uygun şekilde hizalanırsa uçağın performansı artmaktadır. Bu artış günümüzde neredeyse yüzde 10’u geçmiş durumdadır. Kıvrık kanatlar, girdapların boyutunu küçülterek havadaki direnç kuvvetini de azaltmaktadır. 

Kıvrık kanatlar, uçakların daha uzun mesafeler kat etmesini, daha çok yük taşımasını, park etmeyi de kolaylaştıran daha kısa kanatlara sahip olmasını ve yakıttan tasarruf edilmesini sağlamaktadır. Yakıt tasarrufu uçakların neden olduğu hava kirliliğinde  önemli ölçüde azalmaya sebep olmaktadır.