Bilim İş Başında

John Lenihan - Bilim İş Başında


Uçuşun Öncüleri

İlk bilimkurgu yazarlarının esin kaynağı olan havada uçma düşüncesi, 1783 yılında Montgolfier kardeşlerin başarısından önce birkaç yüzyıl boyunca mühendisleri ve şarlatanları da özendirmişti.

Sıcak hava balonu için gereken bütün teknoloji, ilk uçuşun gerçekleştiği tarihten yüz yıl öncesinde de vardı. Aslında, daha on beşinci yüzyılda yolcu taşıyan bir balon yapmak için ciddi bir girişimde bulunulmuştu.

Tasarımcının (ünü uzun süreli olmayan bir İtalyan), balonu yeteri kadar büyük yapmaması nedeniyle bu deney başarısızlıkla sonuçlandı. Fizik ve kimyanın henüz pozitif birer bilim olmadığı günlerde, sözde pilotumuz, sıcak hava ile soğuk hava arasındaki yoğunluk farkının oldukça küçük olduğunu kavrayamamıştı. On sekizinci yüzyılda bile tasarımcılar, asıl önemli konu olan dumanın sıcaklığı yerine bileşenleri üzerine kafa yoruyordu. Montgolfier kardeşler, kağıt, yün ve samanda karar kılmadan önce, eski ayakkabılar ve büyük et parçaları da dahil olmak üzere çeşitli yanıcı maddeler denemişlerdi.

İlk mucitlerin asıl ilgisini çeken şey insan gücüyle uçmaktı. Teknik yaklaşımları burada da yanlıştı. İnsanın yalnızca kas gücüyle uzun süre havada kalamayacağını düşünmekte az çok haklıydılar. Bugün bile bu neredeyse imkansızdır. Yukarı doğru yükselme sorunu bir uçurumun veya bir kulenin tepesine çıkılarak çözülüyordu, ancak uçuş neredeyse her zaman felaketle sonuçlanıyordu.

On birinci yüzyılda yaşamış bir Benedikten keşiş olan Malmesbury'li Eilmer'ın, bacaklarının kırılmasına yol açan sert bir inişten önce, 180 metreden fazla uçtuğu güvenilir kaynaklarda yer alıyordu. Malmesbury'li Eilmer, olağanüstü bir sezgiyle, kanatlarını tamamlayacak bir kuyruk eklemediği için uçuşun dengesiz olduğunu kavramıştı.

Tungland Başrahibi John Damian, 27 Eylül 1507'de velinimeti İskoç Kralı IV. James'e simyanın gücünü göstermek için kendisini Stirling (İskoçya'da bir kent) Kalesi'nin burçlarından aşağı bıraktığında, Paris'e dek hiç durmadan uçacağını umuyordu.

Damian'ın uçuş aracı, hiç de şaşırtıcı olmayan bir biçimde, bir kuşun kanatları örnek alınarak yapılmıştı, ancak William Dunbar'ın hicivli bir şiirinde anlattığı gibi pek verimli işlememişti:

Hızla çırptı parlak kanatlarını
Boşunaydı çabası, hemen boyladı yeri
Çamura battı baştan aşağı
Süzüldü çamurun içinde tıpkı bir kuş gibi.

Kaza, tarihçi Leslie tarafından daha açık biçimde anlatılmıştı:

Stirling'in kale duvarından uçtu ancak hemen yere düştü ve uyluk kemiğini kırdı.

Damian bu işi uyluk kemiğini kırarak atlattığı için şanslıydı. Kuşların uçuşunun gerisinde yatan aerodinamik ilkeleri anlamamıştı; dört yüzyıl geçene dek de kimse anlamayacaktı.

Uçuşun öncüleri kuşların zahmetsiz uçuş yeteneğinin etkisi altında kalmışlar ve bu yüzden de, anlaşılır bir biçimde, çabalarını kanat yapma üzerinde yoğunlaştırmışlardı. Leonardo da Vinci oldukça doğru bir biçimde, kaldırma kuvvetinin kanadın üzerindeki ve altındaki hava basıncı arasındaki farka bağlı olduğunu düşündü. Oysa (yanılgıya düşerek) bu etkinin, kanadın altındaki havayı sıkıştıran kanat çırpma işlemi ile sağlandığına "ve bu havanın basıncının kuşu yukarı kaldırdığına" inandı.

İlk mucitlerin hiçbiri, yalnızca kanatları çırpmanın uçuşu sürdürmeye yeterli olmadığını fark etmedi. Bir kuş, tıpkı bir uçak gibi, havada kalmak için kaldırma kuvvetine ve ileri doğru gitmek için de itme kuvvetine gereksinim duyar. Kaldırma kuvveti kuş tarafından da uçak tarafından da hemen hemen aynı biçimde sağlanır. Kanatlar ileri doğru hareket ederken hava akımı ikiye bölünür, bir kısmı kanat yüzeyinin altından akarken bir kısmı da üzerinden akar.

Üstteki yol daha uzundur ve bu nedenle üst taraftan akan hava, kanadın altından geçen diğer yarısından geri kalmamak için daha hızlı yol almak zorundadır. Hava daha hızlı yol aldığında daha düşük bir basınç uygular. Spreylerde de kullanılan bu etki, kanadın üst yüzeyindeki hava basıncının alt yüzeye oranla daha düşük olmasına yol açar. Bunun sonucu olarak da kanat havada kalabilir.

Kanatların üzerinden hızlı bir hava akışı sağlamak da elbette ki büyük bir sorundur. Bir uçağın pervanesi, aslında dikey kaldırma kuvvetinden çok yatay itme kuvveti sağlayan bir çeşit kanattır. Bir kuş ise pervanenin yaptığı işi yapmak için kanatlarının uç kısmına yakın geniş tüyleri kullanır.

Uçuş sırasında bu tüyler, 8'e benzeyen bir hareket yaparak, havanın yönünü ve basıncını hem itme hem de kaldırma kuvveti sağlayacak biçimde ayarlamak için sürekli olarak eğilip bükülürler. Bu yöntem oldukça yararlıdır ve kuşa çok hassas manevralar yapma olanağı sağlar. Ancak kesinlikle, bir pervane kanadının dairesel hareketi kadar verimli değildir.

Kuşlar, hareketli kanat geometrisi ve içeri çekilebilir iniş takımları sorunlarını uzun zaman önce çözmüşlerdi. Ağırlıklarını azaltma konusunda da daha farklı bir yolla önemli bir başarı elde etmişlerdi. 2,1 metrelik bir kanat açıklığına sahip bir kuşun iskeleti yalnızca 113 gram ağırlığındadır. Dişleri olmadığı ve bu nedenle de çene kemikleri ve bunlarla bağlantılı kasların sayısı az olduğu için kuşların kafası çok hafiftir. Dişlerin görevi olan öğütme ve karıştırma işinin büyük kısmını yapan taşlık epeyce ağırdır. Ancak ağırlık merkezi, kanatların oluşturduğu kaldırma merkezinin altında olacak biçimde, gövdenin arka tarafına oldukça iyi biçimde yerleştirilmiştir.

Bu, bir kuşun uçuş sırasında kendinden dengesiz olduğu anlamına gelir, ancak dengesizlik pek çok açıdan yararlıdır, çünkü gövdenin daha kolay manevra yapabilmesini sağlar. Otomatik pilot, yani kuşun küçücük beyni etkili bir kumanda sağlar, oysa bir uçak tasarımcısı bu tehlikeyi göze alamaz, çünkü otomatik pilot sistemi arızalandığında pilotun eli kolu bağlanır.

Bir kuşun motorları sadece, tohum, solucan, böcek gibi proteini yüksek fakat posası çok az olan süper yakıtlar kullandığı için, oldukça verimlidir. Kuşun sindirim işlemi hızlıdır, bazen yalnızca birkaç dakika sürer ve alınan besinin büyük bir kısmı vücut ağırlığına dönüştürülür.

Bir kuşun kan dolaşımı da tutumlu bir biçimde düzenlenmiştir. Tavuklar ve hindilerin sağa sola koşmaları gerektiğinden bacaklarına oldukça fazla kan gider. Göğüs ve kanat kaslarına giden kan miktarı ise çok azdır. Bu da boğazına düşkünlere, kırmızı et ile beyaz et arasında hoş bir seçim yapma olanağı sağlar. Akciğerler küçük de olsa kemiklerin içinde ve gövdenin başka yerlerinde bulunan çeşitli hava kesecikleri ile bağlantılıdır. Böylece, bir kuş yeterli soğutma kapasitesi elde eder ve hızlı hareket veya manevra için ek çaba harcamak gerektiğinde güçlendirici kompresöre eşdeğer bir sisteme sahip olur.

Kuşları taklit etme arzusu ile yanıp tutuşan ortaçağ ve Rönesans mucitleri, uçak pervanesinin öncüsü olan yel değirmeninin akla getirdiği olanakları önemsemediler. Çocukların iyi bildiği bir oyuncak, üzerinde sarmal biçiminde bir yiv olan bir çubuğa takılı bir pervaneden oluşur. Pervane yukarı doğru yeteri kadar hızlı itilecek olursa, havalanır ve uçar. Görünüşü buna az çok benzeyen oyuncaklar on beşinci yüzyıla ait el yazmalarında gösteriliyor, ancak uçma denemelerinde pervane hiç gösterilmiyor, demek ki düşünceden tam olarak yararlanılamamış.

Leonardo bir helikopter tasarlamıştı ve yaptığı küçük bir model de gerçekten uçmuş olabilir, ancak o da bu düşüncenin peşine düşmedi. Şüphesiz, doğada bu tür bir dairesel hareketin örneği yok ve uçma çabalarının doğanın taklit edilmesi yönünde olmasını doğal karşılamak gerekiyor.

İlk mühendisler çoğunlukla, yaptıkları deneylerin uzun vadedeki etkileri üzerine tahminler yürütecek kadar geniş bilgi sahibi oluyorlardı. On yedinci yüzyılda yaşamış bir cizvit olan Francesco da Lana, sıcak hava balonunun temel ilkesini bulmuş, ancak başarılı olması halinde dünyada huzur kalmayacağını düşündüğünden araştırmaktan vazgeçmişti.

John Lenihan - Bilim İş Başında


Bir sonraki bölüm hazırlandığında linki burada olacaktır




Share this article :

Yorum Gönder

Not: Yalnızca bu blogun üyesi yorum gönderebilir.

 
SUPPORT / DESTEK : ATLAS
Copyright © 2014 ATLASİZM