- Brüt ağırlığı: 1043 kg
- Yavaş uçuş hızı: 104 km/s
- Stall hızı: 94 km/s
- Kanat alanı: 16 m2
- Sabit hareket halindeki (durağan veya sabit hızlı) bir cisim, üzerine dış bir kuvvet etki etmedikçe, hareket durumunu korur.
- Bir cismin üzerindeki net kuvvet (F), cismin kütlesi (m) ile ivmesinin (a) çarpımına eşittir (F=ma).
- Her etkinin, eşit ve zıt bir tepkisi vardır.
Bernoulli Prensibi'ne göre uçak kanadının başında yan yana olup da, biri yukarıdan, biri aşağıdan giden moleküller, kanadın sonunda yeniden birleşiyordu. Bu tez yanlıştır, evet üstten gelenler hızlı gelmektedir fakat o iki molekülün birbirinden haberleri bile yoktur, yukarıdan gelenler çok daha önce kanadın sonuna varmaktadır.
Bu prensibe göre basınç farkından dolayı bir miktar kaldırma kuvveti oluştuğu doğrudur, fakat hesaplamalar yapıldığında küçük bir uçağın bile Bernoulli Prensibi ile yerden havalanabilmesi için, sağdaki çizimde göreceğiniz gibi kanadın üstünün, altına göre %50 daha uzun olması gerektiği ortaya çıkar. Siz hiç böyle bir uçak kanadı gördünüz mü? Oysa tipik bir küçük uçağın kanadının üstü, altına oranla sadece %1.5-%2.5 daha uzundur.
Cessna 172
Daha iyi anlamak için gerçek hayattan bir örnek verelim. Yukarıda geçen küçük uçak terimine uygun olan ve sağdaki fotoğrafta göreceğiniz uçak bir Cessna 172'dir.
Eğer uçaklar Bernoulli Prensibine göre uçuyor olsaydı, Cessna 172'nin sahip olduğu kanatlarla yerden teker kesebilmesi için 643 km/saat hıza ulaşması gerekirdi. Oysa Cessna 172'nin maksimum hızı bile sadece 228 km/saat'tir.
Dahası, Bernoulli Prensibi bize kaldırma kuvvetini mecburen yarım su damlası şeklinde kanatlarla anlatılır. Ama biz biliyoruz ki, örneğin akrobasi uçaklarının kanadı simetriktir. O uçaklar nasıl uçmaktadır? Kanadı yarım su damlası şeklinde olan bir uçak, nasıl olup da ters (inverted) uçabilmektedir? Uzaydan dönen bir uzay mekiği, atmosfere girdikten sonra neden taş gibi düşmemekte, cüssesine oranla çok küçük olan kanatları ile nasıl olup da ineceği piste varabilmektedir?
Demek ki Bernoulli Prensibi bize uçakların nasıl uçtuğunu tek başına açıklayamıyor ve yanlışlarla dolu. Bernoulli'ye şimdilik elveda.
Matematiksel Aerodinamik Açıklama
Kaldırma kuvveti ile ilgili bir diğer yaklaşım, Matematiksel Aerodinamik Açıklama'dır. Matematiksel Aerodinamik Açıklama, daha çok uçak mühedisleri tarafından kullanılır, çünkü onlar uçakların neden uçtukları ile değil, nasıl daha iyi uçabilecekleri ile ilgilenirler. Bu metod ile, çok karmaşık matematik formülleri ve gelişmiş bilgisayar simülasyonları kullanılarak kaldırma kuvvetine ulaşılır. Bu nedenle de aslında buna açıklama demek çok doğru olmaz, bize uçuşu, kaldırma kuvvetini açıkladığı falan yoktur.
1910'larda, her geçen gün yeni bir aerodinamik fenomenle karşılaşan uçak mühendislerinin kafası fena halde karışınca, teoriden pratiğe dönmeye karar vermişlerdir. ABD'de kongre'nin onayı ile bugünkü NASA'nın babası olan NACA, aerodinamik deneyler yapmak üzere kurulur. Yüzlerce kanat şekli üzerinde uzun seneler boyunca rüzgar tüneli testleri yapılarak bazı deneysel veriler elde edilir. İşte bu verilerle bulunan matematiksel sonuçlar ile Matematiksel Aerodinamik Açıklama doğar. Detayına inebilmek için matematik dehası olmayı gerektirecek kadar karmaşık bir konu olmakla beraber, aşağıdaki basit denklem sayesinde, artık bir kanadın sağlayacağı kaldırma kuvveti 'yaklaşık' olarak hesaplanabilmektedir;
L = Kaldırma Kuvveti (Pound -lbs- cinsinden)
Cl = Kaldırma Kuvveti Katsayısı (Airfoil şekline ve hücum açısına göre değişkendir, deneysel sonuçlarla elde edilir)
? (rho) = Hava Yoğunluğu (NŞA, deniz seviyesinde 0.0023769 slugs/cubic foot'dur)
V = Hava Hızı (Feet/saniye cinsinden)
A = Kanat Alanı (Square Feet cinsinden)
Şimdi geliyoruz "uçaklar nasıl uçar?" sorusunun doğru cevabına. Burada işin içine meşhur fizikçi Isaac Newton giriyor;
Fiziksel Kaldırma Kuvveti Açıklaması
Sir Isaac Newton
Şimdi hep birlikte lise yıllarımıza geri dönüyoruz ve öncelikle Newton'un hareket kanunlarını basitçe hatırlıyoruz;
Yukarıda havanın mavi ve kırmızı çizgilerle gösterildiği, Bernoulli Prensibi'nin o klasik çizimini hatırlayın. Hava kanadı terkettikten sonra, tıpkı geldiği gibi gidiyor, yani hareket durumunu koruyordu. Bu durumda Newton'un birinci kanununa göre havanın üzerine net bir kuvvet etki etmemiş olmalı değil mi?. Bu doğru olamayacağına göre o meşhur çizim yanlıştır, doğru çizim aşağıdaki gibi olmalıdır;
Downwash