Uçakların Kanat Tasarımını Tamamen Etkileyen Bir Olay: Uçak Kanadı Girdabı
uçak kanadı girdabı, yolcu uçaklarının kanatlarının ucunun resimdeki gibi yukarı doğru kıvrımlı olmasının nedenidir.
bilindiği gibi kanat üzerinde kaldırma kuvveti oluşturabilmek için uçak kanadının alt ve üst yüzeyleri arasında basınç farkı oluşturulur. toplam basıncın bir streamline boyunca korunacağı varsayımında bulunulursa, kanadın hücum ve firar kenarlarını kesen doğrunun üzerindeki kanat kalınlığı altındakinden yüksek olacağından dolayı kanat üzerinde daha çok streamline birikir. dolayısıyla hız kanat üzerinde daha fazla olur. böylece kanat altı ve üstünde bir basınç farkı yaratılır ve taşıma kuvveti oluşur.
mamafih, kanadın ucuna doğru gidildikçe kanat kalınlığının düşmesi neticesinde kanadın alt yüzeyinden üst yüzeyine doğru bir akış gerçekleşmeye başlar. uçağın yatay eksendeki hızı nedeniyle de bu basınç farkı bir girdap oluşturur ve uçağın üzerindeki kaldırma kuvveti düşer. literatürde bu girdaba, kanat ucu girdabı denir. particle image velocimetry ile yapılan deneylerde hayli sempatik bir görüntüsü olmasına rağmen, bu girdap toplam basıncı farklı bir düzleme taşıyarak kaldırma kuvvetini düşürür ve bu durum da uçağın yakıt tüketimini artırıcı etki yapar.
bu girdabın etkisini azaltmak için yolcu uçaklarının kanat uçlarında winglet adını verdiğimiz yukarı doğru kıvrılmış kanatçıklar vardır. böylece kanat altındaki yüksek basınçlı akış bu kanatçığın yaptığı blokaj sayesinde kanat üstüne daha zor akacak ve kanat ucu girdabının yakıt tüketimi üzerindeki olumsuz etkisi azaltılmış olacaktır. öte yandan, bu ek kanatçık drag coefficient üzerinde artışa neden olarak farklı bir artışa sebep olacaktır. bu nedenle wingtip winglet tasarımı da kendi içinde bir optimizasyon gerektirmektedir.
meraklısına not: eğer bu girdabın etkisini görmek isterseniz, kağıttan iki uçak yapıp birinde kağıdın ucunu kıvırın, diğerinde kıvırmayın ve iki uçağı da aynı hızla ve hücum açısıyla fırlatın. kanat ucu kıvrık olan uçak daha uzun menzile ve irtifaya sahip olacaktır.