Downwash ve bulutlara etkisi
Newton'un üçüncü kanununa göre her etkinin eşit ve zıt bir tepkisi vardır. Bunu şöyle açıklarsak daha iyi anlaşılır; Silahlar bu nedenle geri teper. Merminin namludan ileri fırlaması etki, silahın geri tepmesi tepkidir. Newton'a göre bir kanat, havaya öyle bir etki yapmalıdır ki, tepki olarak kaldırma kuvveti ortaya çıksın. Tepki zıt yönlü olacağına göre, yukarı yönlü olan kaldırma kuvvetini yaratacak etkinin aşağı yönlü olması gerekir.
Yukarıdaki çizime bakın, kanat havayı eğiyor ve hava aşağı yönlü hareket ediyor. Evet, kanatlar çok büyük miktarlarda havayı eğerek aşağıya yönlendirir. Bu da büyük miktarda kaldırma kuvveti yaratır. Newton'un ikinci kanununa (F=ma) göre, Downwash ile elde edilen kaldırma kuvveti, [aşağıya yönlendirilen hava miktarı x yönlendirilen havanın dikey hızı] kadardır.
Peki, hava neden eğiliyor? İşte zurnanın zırt dediği yer burası. Böyle diyorum çünkü ister inanın, ister inanmayın, bilim insanları arasında bu konudaki tartışma hala sürüyor. Biz öne çıkan iki teoriyi açıklayalım;
1. Coanda Etkisi
Hava ve su gibi akışkanların viskozitesi vardır ve eğimli cisimlerle temas ettiklerinde, cismin yüzeyini takip etmeye meğillidirler. Bir bardağı çeşmenin altında yan çevirin ve suyu biraz açarak suya dokundurun. Suyun büyük bölümü dümdüz akmak yerine bardağın eğimini takip ederek üstünüzü ıslatacaktır. Bu duruma Coanda Etkisi deniyor.
Henri Coanda
Bunu bir bardakla değil de, kaşıkla denerseniz kaşığın üzerindeki kuvvetleri de net bir şekilde görme şansınız olur. Kaşığı iki parmağınızla sapından hafifçe tutun, kaşığın dışbükey tarafını suya dokundurduğunuzda, su kaşığın eğimini takip ederek eğilip kaşığın yönüne giderken (etki), kaşık da ters yöne gitmeye çalışacaktır (tepki).
İşte adını ilk jet motorlu uçağı da yapmış olan Romen aerodinamikçi Henri Marie Coanda'dan alan bu teoriye göre, havanın viskozitesi düşük olmasına rağmen, içerisinden geçen kanadın eğimini takip ederek eğilir. Bu sayede üstü eğimli bir kanat hızla havanın içinden geçerken, kanadın üstünde eğilen havanın basınçı düşer ve düşen basınç ile çok büyük miktarda hava ivmelenerek aşağıya yönlenir. Buraya dikkat! hava hızlandığı için basınç düşmemekte, basınç düştüğü için hava hızlanmaktadır.
Ahır Kapısı Kanat Profili
Fakat burada bir problem var. Ahır kapısı (barn door) adı verilen bir kanat tipi vardır ki bu kanatlar gerçekten bir ahır kapısı gibi dümdüzdür.
Sağdaki rüzgar tüneli modellemesinde de göreceğiniz gibi bal gibi de kaldırma kuvveti yaratan bu dümdüz kanatlarda Coanda Etkisi'nden bahsetmek mümkün olamayacağına göre, işin içinde başka etkiler daha olmalı değil mi?.
2. Circulation
Nikolai Zhukovsky
Kanadın havayı nasıl eğdiğini öğrenmeye çalışırken karşımıza Rus havacılığının babası sayılan Nikolai Zhukovsky ve onun Circulation Teorisi çıkıyor.