Oktanyum'un Deneysel Amatör Roketçilik Web Sitesi

Kanatçıklar

 

  • Giriş
  • İşlevi
  • Kısımları, Şekli(sayısı) ve Konumu

    • Giriş

    Model roketler bilinen anlamda uçmazlar. Uçaklarda olduğu gibi, uçağı havaya kaldıran kaldırma kuvvetlerini sağlayacak kanatlar, roketlerde daha küçük boyutlu olduğu için bu kısma kanatçık adı verilir. Model roketlerin dengeli uçabilmeleri için kanatçıklara ya da dengeleyici yüzeylere sahip olmaları gerekmektedir. Bu gereklilik bir akışkan içerisinde kararlı olarak ilerlemek ihtiyacında olan her cisim için geçerlidir elbette. Suda yüzen ya da havada uçan bir cismin düzgün hareket etmesine ayak direyen karşıt kuvvetlerin oluşması kaçınılmazdır. Bu durumun doğruluğu ile mühendislik alanında akışkanlar mekaniği ilgilenir. Hareket halindeki roketlerin de hava akışkanı ile olan etkileşimi aerodinamik bilim dalını ilgilendirmekte olup, ileriki zamanlarda bu konuyu daha detaylı olarak anlatmaya çabalayacağım.

    İşlevi

    Model roket üzerindeki kanatçıklar bir ok üzerindeki tüylere benzer. Kanatçıklar modelin havada düzgün gitmesini sağlar. Roketin kanatçıkları uçaklarda olduğu gibi roketi havaya kaldıran kaldırma kuvvetlerini sağlayacak kanatlar değildir. Kanatçıklar güvenli ve öngörülebilir uçuş rotasını temin edecek dengeleyici unsurlardır. Bir roket üzerine kanatçıkların konulmasının amacı, uçuş esnasındaki kararlılığı sağlamaktır.

    Bir başka deyişle roketin uçuş rotasına yönelmesine ve o rotada yoluna devam etmesine olanak tanır. Amatör bir roket kanatçıksız olarak fırlatılsaydı, aerodinamik ve diğer kuvvetlerin (rüzgar gibi) roket üzerine etki etmesi ve buna bağlı olarak motor ve yer çekimi kuvvetlerinin ortaya koyduğu kuvvetlerin çatışmasından dolayı, roket fırlatma rampasından ayrıldıktan sonra takla atmaya başlayacaktı. Buradaki asıl sorun roketin basınç merkezi (CP) nin ağırlık merkezi (CG) nin önünde olmasıdır. Roket üzerine yerleştirilen kanatçıklar basınç merkezini ağırlık merkezinin arkasına yerleştirmeye yarar.

     

                     Resim 1 -- Kanatçıkların görevi aerodinamik kuvvetler dengesini sağlamaktır.                          

    Kısımları, Şekli ve Konumu

    Bir model roketin kanatçık kısımları şu şekilde tanımlanabilir:

     

    Resim 2 -- Model roket kanatçık kısımlarının adlandırılması

    • Hücum Kenarı:
      • Kanatçık kesitinin havayla  karşılaştığı ilk kısımdır. Sürükleme kuvvetinden en fazla etkilenen kısım olması sebebiyle bu kenarın uygun bir şekilde biçimlendirilmesi gerekmektedir. Bu biçimlendirme roketin hızına bağlıdır. Sesten yavaş (subsonik) roketlerde bu biçim eliptik şekilde yuvarlatılırken, sesten hızlı roketlerde (süpersonik) bu biçim kama şeklindedir.
    • Firar Kenarı:
      • Kanatçık üzerinden akan hava akımının kanatçığı terk ettiği kenardır. Hava akımının kanatçığı çabuk terk etmesi ve sürükleme kuvvetinin azaltılması için firar kenarı daima kama biçimlidir.
    • Taban Kenarı:
      • Kanatçığın model roket gövdesine bağlandığı kenardır. Bu bağlantı küçük roketlerde yapıştırma ile sağlanır. Daha büyük roketlerde ise roket gövdesine açılan oyuklara taban kenarının geçirilmesi ile bağlantının daha güçlü olması sağlanmaktadır.
    • Uç Kenarı:
      • Kanatçığın gövdeye en uzak olan kenarıdır. Diğer kenarlardan daha küçük boyutludur. Roket burnu ve gövdesi üzerinde akan havanın neden olacağı hava boşluğu (türbülans) nun etkisinde kalmayan bu kenar diğer kenarlara oranla aerodinamik ayrıcalık kazanmış olur. Diğer bir deyişle kanatçığın en etkili kenarıdır. Uç kenarı, hücum kenarına benzer şekilde biçimlendirilir.

    Bütün kanatçık kenarlarını kare şeklinde bırakırsanız, modeliniz mükemmel bir şekilde uçacaktır. Kanatçıklara aerodinamik biçiminde bir kanatçık profili vermek biraz uğraştırıp vakit alsa da performans ve irtifa hemen hemen ikiye katlanacaktır. Model roketçilikte yaygın olan kanatçık şekillerinden bazıları resim 3’de gösterilmiştir.

    Resim 3 -- Model roket kanatçık profillerinin enine kesiti

    En basit kanatçık profili kanatçığı gövde borusuna yapıştırdığınız kanatçık tabanı hariç sadece diğer kenarların yuvarlatılmasıdır. Kanatçık kenarlarını zımpara takozunuzla çabukça ve kolayca yuvarlatabilirsiniz. Uzay roketlerinin görünüşüne aldanarak, kanatçıkları keskin-kama biçimli kanatçık profilleri ya da çift-konveks kanatçık profilleri olarak şekillendirme özentisine sahip olunması model roketin performans düşüklüğüne neden olur. Çünkü, bu büyük uzay roketleri süpersonik ve hipersonik hızlarda uçmak için tasarlanmıştır. Oysa model roketler nadiren ses hızının yarısına ulaşırlar. Bundan dolayı, bir model roket için en iyi kanatçık profili yuvarlaştırılmış bir hücum kenarı ve konikleştirilmiş bir firar kenarından ibarettir. Zımparalama takozunuzla bu şekilde balsa kanatçıkların şekillendirilmesi biraz zaman alsa, bu işlemi yaparken birkaç kanatçık ziyan edilse de kanatçık profillerinin bu şekle sokulması model roketin daha çok irtifa kazanmasına neden olacaktır. Gövde borusuna yapıştırılacak olan kanatçığın taban kenarını yuvarlaklaştırmayınız ya da konikleştirmeyiniz! Kalıplanmış plastik kanatçıkları olan bazı model roket kitlerinin dış hatları ve kanatçık profilleri zaten şekillendirildiği için plastik kanatçıkların şekillendirilmesine ihtiyaç duyulmaz.

    Roketin uçuşu esnasında tesiri altında kaldığı sürüklenme kuvvetine karşı koyacak olan kanatçıkların şeklinin de kanatçık profili kadar önemi büyüktür. Bu yüzden roketin uçuş hızı, boyutu gibi özelliklerine göre kanatçık şekilleri farklı olabilmektedir.

    Resim 4 -- Model roketçilikte kullanılan kanatçık şekilleri

    Uçaklarda sıklıkla kullanılan eliptik kanat şeklinin aksine model roketlerde sürüklenmeyi en aza indirecek olan optimum kanatçık şekli dikdörtgen ya da paralelkenar şeklidir.

     

    Resim 5 -- Küçük model roketler için optimum kanatçık şekli

    Bir model roket üzerine kaç kanatçık takmalıyız? Bu sorunun cevabı resim 6’da görüldüğü gibi, en basit diziliş konumundaki minimum kanatçık sayısı olan üç kanatçıklı olan haldir. Bazı modeller dört kanatçıklı ya da istavroz(haç şeklinde) diziliş konumundadır. Modeller ayrıca beş ya da altı kanatçıklı da yapılabilir. Ne var ki, dört kanatçıktan daha fazla kullanılması genellikle hava sürüklenmesini arttırıp performansı düşürdüğü için pek tercih edilmez.

    Resim 6 -- Model roketlerde genellikle üç ya da dört kanatçık kullanılır

    Resim 7’de görülen kanatçık yerleştirme kılavuzu kullanılmak suretiyle kanatçıkların yerleri gövde borusunun üzerinde tespit edilerek kolaylıkla hizalanabilir.

    Resim 7 -- Kanatçık kılavuzunun kullanılması

    Kanatçığı her zaman gövde borusunun arka ucuna bitişik ya da yakın yerleştiriniz. Kanatçıkları modelin burnu yakınına asla yerleştirmemelisiniz. Kanatçıkları ön tarafa yerleştirdiğinizde dengeyi sağlamak çok daha incelik istemeye başlar. Kanatçıkların gövde borusu üzerine dimdik olarak yerleştirilmesi ve modelle tam olarak hizalanması için kanatçıklar itinayla takılır. Kanatçıklar eğrilmiş ya da kıvrılmış ise, model garip bir açıyla uçabilir, kendi etrafında dönebilir,  kararsız uçabilir ya da başka bir şekilde tahmin edilemez ve tehlikeli bir biçimde davranabilir. Kanatçıkların model roketin denge sistemi olduğu hiç bir zaman unutulmamalıdır. Kanatçıkları doğru ve düzgün yerleştirseniz, model de doğru ve düzgün uçacaktır.