Bu kavramlardan önce Mach Sayısını bilmemiz gerekiyor. Mach Sayısı, akışkanlar mekaniğinde bir akışkanın hızının o akışkandaki ses hızına oranına denir. Ma ve ya M olarak kısaltıla bilinir. Avusturyalı fizikçi ve filozof Ernst Mach (1838-1916) tarafından belirtilmiştir. M=V/a olarak formüle edilir. Burada M Mach sayısını, V gerçek hava hızını, a lokal ses hızını ifade eder. Deniz seviyesinde 1 atmosfer basınç altında ve 15 santigrat derecede 1 Match 1226,5 km/saat ya da 340 metre/ saniye olarak belirtilir.
Ses hızı yükseklik ile değişen bir niceliktir. Yerden yükseldikçe hava sıcaklığı azalır. Deniz seviyesinden 11 km yükseğe kadar olan atmosfer tabakasına troposfer denir. Yerden yükseldikçe ses hızı azalır. Ses hızının karesi de hava sıcaklığı ile doğru orantılı olduğu için daha yükseklerde mach sayısı deniz seviyesine göre daha düşük olur. Deniz seviyesinde 1 Mach = 1226,5 km/saat durumdayken, Stratosfer sınırında 11.000 metrede 1 Mach = 1062,2 km/saate eşittir.
Süpersonik Uçuş
Süpersonik, ses hızının (1 Mach) üzerinde olan hızlar anlamına gelmektedir. Deniz seviyesindeki havada sesin hızı yaklaşık olarak 340 m/s, 1,087 ft/s ya da 1,225 km/h olarak kabul edilir. Kullanılmakta olan savaş uçaklarının büyük kısmı süpersoniktir.
Süpersonik uçaklar sivil havacılık sektörüne, birçoğumuzun adını duymuş olduğu Concorde uçakları ile giriş yaptı. Concorde ile ilgili fikir, 1956 yılında ortaya çıktı İngiltere’de “Sesten Hızlı Uçak Komitesi” adında bir komite kuruldu. Concorde Britanya ile Fransa ortaklığında 1960’larda geliştirildi. Bu uçaklar 1976 ile 2003 yılları arasında British Airways ve Air France’da kullanılmaya başlandı. İlk ticari uçuş Londra-Bahreyn arasında gerçekleştirildi. Air France, 1977 yılından itibaren ise Paris-New York arasında sesten hızlı uçaklarla yolcu taşımaya başladı.
İngiliz ve Fransız mühendisleri ortaklığında geliştirilen, saatte 2100 kilometre hızla uçabilen, 1976 ve 2003 yılları arasında kullanılmış, toplamda 20 tane üretilmiş (6prototip, 14 Air France ve British Airways), Rolls Royce’un güçlü motorları kullanılmış bir süpersonik ticari yolcu uçağıydı. Fakat 1970’lerde çıkan petrol krizi nedeniyle Concorde darbe aldı ve Boeing 747’ler artık denizaşırı seyahatlerde tercih edilmeye başlandı.
Concorde’un yolcu kapasitesi 125 idi. Yolcuların büyük çoğunluğunu zengin ve ünlüler oluşturuyordu, çünkü Concorde’un New York-Paris arasında tek gidiş için bilet fiyatı 12 bin doları buluyordu. 25 Temmuz 2000’ de Paris-Charles de Gaulle Havaalanı’ndan kalkışından 90 saniye sonra geçirdiği kaza ile tamamen kaldırılmış ve son ticari seferi, 24 Ekim 2003’te Londra-NewYork arasında yapıldıktan sonra tüm uçaklar kaldırılmıştır.
Sübsonik
Aerodinamikte ses hızının altındaki hızları yani Mach sayısı 0 ile 0.8 arasında olan hızları belirtmek amacıyla kullanılan terimdir. Ayrıca sesten yavaş uçan uçaklara sübsonik uçaklar denir. F-84 sübsonik uçağa örnek olarak gösterilebilir.
Transonik
Transonik, aerodinamikte ses hızının hemen altında ve hemen üzerindeki hızları belirtmek amacıyla kullanılan terimdir. Bu durumda Mach sayısı 0.8 ile 1.2 arasındadır. Ayrıca gövdesi ses duvarını aşabilecek kadar dayanıklı olan ve gerektiğinde ses duvarını aşabilen, ancak sesten yavaş uçmak üzere tasarlanmış uçaklara transonik uçaklar denir. F-86 uçağı transonik uçaklara örnek olarak gösterilebiliriz.
Hipersonik (5 Mach Ve Üzeri)
Hipersonik, aerodinamikte 5 Mach ya da daha yüksek hızlar için kullanılır (1 Mach 15 santigrat derecede yere yakın yerlerde yaklaşık 1225 km/sa’tir.) 5 mach ve üzeri hızlarda uçmak için tasarlanmış uçaklara hipersonik uçaklar denir. NASA tarafından henüz geliştirilmekte olan X-43 bunlara örnektir. Bugüne kadar yapılan araçların tamamı deneyseldir.
Şok Dalgaları ve Sonik Patlama
Ses kaynağının hızı, ses hızına yaklaştığı ya da ona eşit olduğunda ortaya çıkan durumdur. Kaynağın hızı (Vk,) ses hızı (v ) değerine eşit olduğunda frekans sonsuza gider. Kaynağın hızı ses hızından büyük olduğunda ise dalgalar kaynağın gerisinde kalır. İlerleyen bir kaynağın hızı dalgaların hızını aşarsa şok dalgaları oluşur. Süpersonik uçaklarda, sürekli olarak yarıçapları uçağın bulunduğu konumdan dışarıya doğru artacağından dairesel ses dalgaları yani diğer adıyla şok dalgaları oluşur. Uçak ses hızına ulaştığında yüksek basınçlı hava duvarı oluşur. Uçak bu duvarı aştığında ise çok şiddetli bir ses çıkarır. Bu olaya da sonik patlama denir.
Yazar: Meltem Yıldırım