Yolcu Uçakları, Evrim ve Fizik: Fizik Kuralları, Uçakların Evrimine Yön Veriyor!
Araştırmacılar trans-Atlantik süpersonik uçak Concorde'un neden soyu tükenmiş bir hayvan türü olan dodo ile aynı sonu, evrimsel bir çıkmaz sokağa girme kaderini paylaştığını artık biliyorlar!
Duke Üniversitesi Makina Mühendisliği ve Malzeme Bilimi Bölümü'nden Prof. Dr. Adrian Bejan'ın yaptığı yeni bir araştırma, kendisinin 20 yıldan uzun bir süre önce tespit ettiği bir fizik yasasının yolcu uçaklarının küçük, pırpırlı DC-3s'lerden bugünün dev canavarları olan Boeing 787'lere olan evrimini açıkladığını gösterdi. Analiz aynı zamanda, uçak firmalarının gelecekte nasıl başarılı tasarımlar yapabileceklerine yönelik bilgiler de sunuyor. Bejan'ın söylediğine göre Concorde, ne yazık ki, bu iyi tasarımlar eğrisinin çok uzağındaydı. Araştırmasının sonuçları 22 Temmuz 2014'te Journal of Applied Physics dergisinde yayımlandı. Bajan şöyle anlatıyor:
Dünya'daki türlerin evrimi, insanın şahit olabileceğinden çok daha uzun zaman skalasında meydana gelmiştir. Ancak teknolojiyi kullanımımızın ve insanları taşımak için uçakları kullanmamızın evrimi, tek bir insan ömründen birazcık daha uzun bir sürede gerçekleşmiştir. Bu da, bu evrime bakan kişilerin bunu görebilmesini sağlamıştır. Evrim, teknolojiyi, nehir yataklarını, hayvanların vücut tasarımlarını ve benzerlerini sarmalayan evrensel bir olgudur ve yapısal bir doğa yasası olarak köklerini fizikten alır.
Bu yapısal yasa 1996 yılında Bejan tarafından geliştirildi ve bir sistemin hayatta kalabilmesi için, akışı (akışa olan erişimi) arttıracak şekilde evrimleşmesi gerektiğini söylüyor. Örneğin insan damar sistemi, birkaç büyük atardamar ve birçok küçük kılcal damardan oluşan bir ağ boyunca kanın akabilmesini mümkün kılacak şekilde evrimleşti. Söylediğine göre nehir sistemleri, ağaç dalları, modern otoyollar ve yol ağları da aynı kuvvetlerin etkisini gösteriyor.
Yolcu uçakları konusunda da durum aynı: tasarımlar, Dünya üzerinde daha fazla insanın ve malın akabilmesini sağlayacak biçimde evrimleşti. Yapısal yasa, aynı zamanda bir uçak tasarımının başarılı olabilmesi için temel tasarım özelliklerinin nasıl olması gerektiğini de bize söyler: motorun kütlesi vücut büyüklüğüyle orantılı kalmıştır, kanat boyutları gövde uzunluğuna bağlıdır ve yakıt yükü toplam ağırlık ile paralel olarak artmıştır.
Bejan şöyle devam ediyor:
Aynı tasarım özellikleri büyük kara hayvanlarında da görülebilir. Daha büyük hayvanların daha uzun ömürleri vardır ve daha uzaklara yolculuk edebilirler. Tıpkı yolcu uçaklarının bunu yapabilecek şekilde tasarlanması gibi. Örneğin bir uçak motorunun uçak büyüklüğüne oranı, hayvanın toplam vücut büyüklüğünün kalbine, akciğerlerine ve kaslarına oranıyla benzerdir.
Bu teorilerini uçak tasarımına uygulamak ve başarılı yolcu uçaklarının tarihi veritabanlarını taramak için Bejan, araştırmacı ve geliştirme mühendisi Jordan Charles ve Toulouse Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü'nden Prof. Dr. Sylvie Lorente ile işbirliği yaptı. Uçuş hattına çıkarılma yılı, büyüklük, uçuş hızı, motor büyüklüğü, yakıt büyüklüğü, menzil, kanat açıklığı ve gövde uzunluğunu da içeren binlerce istatistiğin grafiklerini çıkaran ekip, birçok ilişkinin görünür hale geldiğini fark etti. Ancak bunlardan ikisi özellikle ilgi çekiciydi.
Bir tabloda, neredeyse 1 asır boyunca, yolcu uçaklarının artan büyüklüğü çok net bir eğriyi takip ediyordu. Zaman geçtikçe, yeni yolcu uçakları her boyutta üretiliyordu; ancak en büyüklerin arasında giderek daha da büyükler katılıyordu. Bir diğer tablodaysa uçakların vücut kütlesinin hızına oranını gösteren eğri, birçok memeli, kertenkele, kuş, böcek ve dahasının vücut kütleleriyle hızlarını ilişkilendiren eğriyle neredeyse birebir aynıydı. Bir diğer deyişle doğada var olan evrimsel kısıtlandırmalar, uçak endüstrisinde de iş görüyordu!
Aslında maddi destek istememizin nedeni çok basit: Çünkü Evrim Ağacı, bizim tek mesleğimiz, tek gelir kaynağımız. Birçoklarının aksine bizler, sosyal medyada gördüğünüz makale ve videolarımızı hobi olarak, mesleğimizden arta kalan zamanlarda yapmıyoruz. Dolayısıyla bu işi sürdürebilmek için gelir elde etmemiz gerekiyor.
Bunda elbette ki hiçbir sakınca yok; kimin, ne şartlar altında yayın yapmayı seçtiği büyük oranda bir tercih meselesi. Ne var ki biz, eğer ana mesleklerimizi icra edecek olursak (yani kendi mesleğimiz doğrultusunda bir iş sahibi olursak) Evrim Ağacı'na zaman ayıramayacağımızı, ayakta tutamayacağımızı biliyoruz. Çünkü az sonra detaylarını vereceğimiz üzere, Evrim Ağacı sosyal medyada denk geldiğiniz makale ve videolardan çok daha büyük, kapsamlı ve aşırı zaman alan bir bilim platformu projesi. Bu nedenle bizler, meslek olarak Evrim Ağacı'nı seçtik.
Eğer hem Evrim Ağacı'ndan hayatımızı idame ettirecek, mesleklerimizi bırakmayı en azından kısmen meşrulaştıracak ve mantıklı kılacak kadar bir gelir kaynağı elde edemezsek, mecburen Evrim Ağacı'nı bırakıp, kendi mesleklerimize döneceğiz. Ama bunu istemiyoruz ve bu nedenle didiniyoruz.
Ancak bu eğride aykırı olan bir örnek vardı: Concorde! Bejan şöyle izah ediyor:
Concorde, yolcu jetlerinde evrimin ürettiği oranların çok ötesindeydi. Bu lanetlenmiş uçağın kısıtlı yolcu kapasitesi, düşük kütle-hız oranı, verilerle uyumsuz vücut uzunluğunun kanat uzunluğuna oranı, devasa motorları ve düşük yakıt ekonomisi bulunuyordu. Başarılı olabilmek için yapısal tasarım kurallarına uymak zorundaydı.
Bejan ayrıca analizlerinin geride bıraktığımız on yıllarda havacılık endüstrisinin başarılı olarak ürettiği tasarımları ve endüstri üzerinde baskınlık kuran eğilimlerin gerçekten de en verimli olanlar olduğunu gösterdiğini söylüyor. Aynı zamanda bu tasarımlar, gelecekte üretilecek yolcu uçaklarının ekonomik açıdan başarılı olabilmeleri için gereken genel tasarım parametrelerini de ortaya koyuyor. Bejan şöyle söylüyor:
Sizi yarışın içerisine sokacak uçak tasarımlarının nasıl olması gerektiğine dair genel bir hat çiziyor. Yani tasarım firmaları için bu, bankadaki paranız!
ABD'nin Ohio Eyaleti'nin Dayton kentinde bulunan Wright-Patterson Hava Kuvvetleri Üssü'ndeki Hava Kuvvetleri Araştırma Laboratuvarı'nın Çokdisiplinli Bilim ve Teknoloji Merkezi Uzay Araştırmaları Tasarımları Başkanı ve havacılık mühendisi Jose Camberos, bizzat dahil olmadığı çalışmayla ilgili şunları belirtiyor:
Bu araştırma uçak tasarımlarının gittiği yer ile ilgili umuyorum ki daha iyi bir fikir verecektir. Motorların ve uçakların şu anda neden bu şekilde olduğu ve nasıl böyle olacak biçimde evrimleştiklerini anlama ve uygulama arasında kesinlikle bir analoji bulunmaktadır. Bu açıdan uçakların gelişimine daha geniş açılı olarak bakıldığında, doğanın zaten bugüne kadar başardığı tasarımlara en iyi nasıl ulaşabileceğimiz konusunda yeni fikirler edinmemiz mümkün olabilecektir.
Bu içeriğimizle ilgili bir sorunuz mu var? Buraya tıklayarak sorabilirsiniz.
İlginizi Çekebilecek Sorular
- kuresel isinma ne demek?
- 1 deniz mili kaö kilometredir?
- Tavuklar, gurk olmak(kuluçkaya hazır olmak) durumunun dışında neden yumurtlamaya devam eder?
- 1
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?
Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:
kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci
Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 26/01/2022 08:07:52 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/2507
İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.
- Bilim Ağacı> Doğa Bilimleri> Biyoloji> Evrimsel Biyoloji> Makroevrim
- Bilim Ağacı> Uygulamalı Bilimler> Mühendislik> Makina Mühendisliği> Uçak Mühendisliği
- Bilim Ağacı> Uygulamalı Bilimler> Mühendislik> Evrim Mühendisliği
- Evrim Evrimsel Biyoloji Mühendislik Teknoloji Uçak
This work is an exact translation of the article originally published in Phys.org. Evrim Ağacı is a popular science organization which seeks to increase scientific awareness and knowledge in Turkey, and this translation is a part of those efforts. If you are the author/owner of this article and if you choose it to be taken down, please contact us and we will immediately remove your content. Thank you for your cooperation and understanding.