İnsanoğlunu en çok meraklandıran konulardan biri. Kimileri için özgürlük, kimileri için zamansal kazanç ve kimileri için ise sadece bir merak…
Uçmak dendiğinde bugün göz önüne daha çok uçaklar geldiğinden, ilk uçağın mucitleri Wright kardeşler, uçuşun da mucidi sanılabilirler. Oysa uçmayı başaran ilk araçlar uçaklar değil, sıcak hava balonlarıdır.
Balon fikrinin ilk kez ortaya çıkışı çok enteresandır. Hidrojeni bulan Henry Cavendish’in 1766 yılında bu gazın havadan “hafif” (yani daha düşük özağırlıklı) olduğunu görmesi ve 1767’de Joseph Black’ın hafif bir aracın hidrojenle doldurulduğu zaman uçabileceğini öne sürmesiyle balon fikri doğdu. Bir cismin havaya yükselebilmesi için havadan daha hafif olması gerektiği ve sıcak havanın da soğuk havadan daha hafif olduğu fiziksel gerçeğinden yola çıkarak balonu bulanlar, Fransız Joseph Michel Montgolfier (1740-1810) ve Jacques Etienne Montgolfier (1745-1799) Kardeşler oldu.
İlk insansız sıcak hava balonu uçuşu, Annonay köyünde çapı 10,5 metre olan ipek ve keten bir torbayı sıcak havayla doldurduktan sonra bunu serbest bıraktıklarında balonun yükselmesi ile oldu. Tarih 5 Haziran 1783′ ü gösteriyordu. Bu balon, insanın uçurduğu ilk araçtı ve 450 metre kadar yükselerek 10 dakikada 2,5 km (1.5 mil) yol almıştı. Ancak ilk balon hidrojenle değil sıcak havayla doldurularak uçtu.
Öz ağırlığı soğuk havadan daha düşük olan sıcak hava, bacadan tüten duman gibi soğuk hava üzerinde yükselir. Günümüzdeki balonlar bu basit ilkeye göre tasarlanır. Balon ana gövdesini oluşturan ve yanmaz kumaşlardan yapılan kısmın (zarf olarak adlandırılır) içi sıcak havayla doldurulur. Balonun ana gövdesinin altında, yolcuların ve havayı ısıtmaya yarayan yakıtın yer aldığı bir sepet bulunur. Gövdenin tepesinde yer alan ve paraşüt valfı olarak adlandırılan bir delikle, balonun içindeki hava kontrol edilebilir. Yolcu sepetinin üzerinde bulunan havayı ısıtan mekanizmanın ateşleyici bölümü ve deliği açıp kapatmaya yarayan ipler yardımıyla, balonun alçalıp yükselmesi sağlanır. Balonun yükselmesi istendiğinde, ateşleyiciyi çalıştıran ip çekilir ve ateş balonun gövdesindeki havayı ısıtarak yükselmesine neden olur.
Bir balonu uçuşa hazırlamak birkaç adımdan oluşan basit bir süreçtir. Yer ekibi, balon teçhizatını muhafaza aracından çıkarıp açtıktan sonra dikey askıları sepete, brülörleri ve “zarf” kablolarını da askılara bağlar. Ardından zarfı “serer” ve şişirme vantilatörüyle soğuk şişirme işlemine başlanması için balonun ağzını açık tutarlar. Zarf, kapasitesinin %75’i kadar dolduğunda hâlâ yana yatmış şekilde dururken, pilot brülörleri çalıştırarak şişirme işleminin sıcak havayla gerçekleşen aşamasında zafın içine propan ısısının aktarılmasını sağlar. Zarfın içindeki hava, dışındaki havadan daha sıcak olduğunda, balon yukarı dikilir ve balonun tepesine, diğer bir deyişle tacına bağlı bir ipi tutan bir ekip üyesi tarafından sabitlenir. Balon çeperinin dokusundan kaçakları önlemek için, kumaşa kauçuk ya da neopren emdirilir. Gazlı balonların zarfı küreseldir. Bağlanacak ağırlıkların eşit olarak dağılabilmesi için üzerine file geçirilir. File ipleri balonun altında birleşerek, bir yük halkasına bağlanır. Kişileri ve donanımları taşıyan sepet, bu halkaya asılır. Zarf tümüyle kapalı değildir. Alt kesimde ağız yada sap denilen düz, uzun ve açık bir tüp bulunur. Balon yükselirken atmosfer basınca azalır ve balon içindeki gaz genleşir. Ağız genleşen gazın fazlasının atılmasını sağlar. Böylece iç basınçtan dolayı balonun patlaması önlenir. Balon alçalmaya başlayınca ağız kendiliğinden kapanır. Bu durum, havanın zarf içine girip hidrojenle birleşerek yanıcı bir karışım oluşturmasına engel olur
Standart bir balon şişirildiğinde, içinde yaklaşık 90.000 fit küp (2.548.515 litre) hava tutar. Kaldırma kapasitesi deniz seviyesinde, dışarıdaki hava sıcaklığı 65 Fahrenheit (18 Santigrat) dereceyken ölçülür. Toplam, diğer bir deyişle brüt kaldırma kapasitesi 725 kg.’dır. Balonların çoğu, gereken yakıt ve teçhizat yüklenip uçuşa hazır hale getirildiğinde yaklaşık 317 kg. ağırlığa ulaşır; böylece yolcular için 408 kg.’lık bir kapasite kalır. Orta büyüklükte bir balon deniz seviyesinde dört kişiyi taşıyabilir, ancak daha yüksek irtifalara, örneğin dağlara çıkıldığında, kapasite sadece iki kişiye düşebilir.
Balonu havalandırmak için pilot “brülörü ateşler”, böylece zarfın içindeki sıcaklık artar ve bu hava dışarıdaki havadan daha hafif olduğundan balon yerden kesilir. Zafın dışındaki hava ne kadar soğuk ve nemsiz, zarf ne kadar büyük ve yolcu ağırlığı ne kadar az ise kalkış o kadar kolay olur.
Ayrıca, bir sıcak hava balonu tıpkı uçurtma gibi rüzgarın hızına bağlı olarak uçar.Rüzgarın yönü ve şiddeti ise balona yön vermek için kontrol edilebilen bir olgu değildir. Her yükseklikte ve dakikada rüzgarlar balonlara farklı tepkiler verdirebilir; işte bu nedenle havacılık tarihinde sıcak hava balonları yerlerini zaman içinde uçaklara bıraktılar. Balonlara yön vermek hiç de kolay bir beceri değildir. Balon zaten aerodinamik bir yapıda olmadığından dolayı, dış etkilere açıktır. Balonun rotasını rüzgar belirlerken, pilotun yön seçmesi ancak başka bir yöne esen bir hava akımına doğru yükselme veya alçalma yoluyla mümkündür: Pilot, “ateşleme” yani zarfın içindeki ısıyı artırma yoluyla balonun yükselmesini, soğumasını sağlama yoluyla da balonun alçalmasını sağlar. Eğer balonun alçalması istenirse, tepedeki deliği kontrol eden ip yardımıyla delik açılır ve sıcak havanın balonun tepesinden uçup gitmesine izin verilir. Gövdesindeki hava soğuyunca balon yeniden alçalmaya başlar. İniş için pilot menfez ipini çeker ve zarftaki sıcak havanın “manevra menfezinden” boşalmasını sağlar.
Bu sebeplerden dolayı, balonlar bir yerden bir yere ulaşmak için elverişli araçlar değildirler. Çok usta balon pilotları bile sıcak hava balonlarını tam anlamıyla kontrol edemez. Kimi zaman rüzgarlar istenmeyen yönden esebilir. Bu nedenle genelde ekipten birinin balonu yerden bir otomobille izlemesi ve nereye indiğini kontrol etmesi daha güvenli olur. (Ulaşım aracı olarak kullanılan güdümlü balonlar olan zeplinlerin sürüklenerek değil itme kuvvetiyle yol almalarını sağlayan motorları ve havada yönlenmesini sağlayan dümenleri vardır.)
Sıcak hava balonları geçmişte keşif, gözetleme ve askeri görevlere hizmet etmişti. Günümüzde ise daha çok turistik amaçlarla kullanılıyor. Havada huzurlu ve sakin bir uçuş yapmak için, çevre güzelliklerinin tadına varmak isteyenler için, balonlar çok uygun bir tercihtir. Ülkemizde Antalya ya da Kapadokya gibi turistik bölgelerde balon gezileri sıkça yapılır. Bunların dışında ise reklam amaçlı ilgi çekici değişik tasarımlardaki sıcak hava balonlarına da sıkça rastlamak mümkündür.
[box]
Konuk Yazar: Onur Göktepe
İTÜ Uçak ve Uzay Bilimleri fakültesi mezunu olan Uçak Mühendisi Onur Göktepe, uzun yıllardır havayolu ve özel jet işletmelerinde kalite ve emniyet alanında çalışmaktadır.[/box]