20. yüzyılın ortalarında havacılık alanı gelişip uçaklar daha hızlı hale geldikçe, pilotlar belli bir hızı aştıktan sonra garip olaylar yaşamaya başladılar. Sonucunda henüz açıklanamayan fiziksel bir sınır olduğu kabul edildi. İnsanların aynı ışık hızı gibi bu sınırı da aşmalarının mümkün olmayacağı biçiminde açıklamalar yapıldı. Devamında da bu sınıra ses duvarı adı verilecekti.
Bunun sonucunda yıllarca birçok kişi, insanın ses hızından daha hızlı uçmaması gerektiğine karar verdi. Bu durum, uçakların hızlanmasını kısıtlayan bu engeli aşma arayışını teşvik etti. Sonucunda 14 Ekim 1947’de bu düşüncenin yanlış olduğu anlaşılacaktı.
Bu tarihte, ABD Hava Kuvvetlerinde görev yapan Chuck Yeager, ses hızından daha hızlı uçan ilk kişi oldu. Uçak 1.127 km/s veya Mach 1.06 hıza çıkarken, yerdeki kontrolörler ilk sonik patlamayı duydular
İlerleyen süreçte uçak tasarımındaki gelişmeler ses duvarının sıradan bir mesele olarak görülmesine neden olacaktı. Daha sonra bir yolcu jeti olan Concorde da dahil olmak üzere sesten hızlı gidebilen bir dizi aracın ortaya çıkmasına yol açmıştır.
Concorde, 1976’dan itibaren 27 yıl boyunca British Airways ve Air France için hizmet verdi. Bu uçak ses hızının iki katı hızlarda uçabiliyordu. Süpersonik hızlara ulaşmak, böylesine büyük bir uçak için etkileyici bir mühendislik başarısıydı. Ancak sonrasında güvenilirliğinin az olması, yüksek maliyeti ve sınırlı yolcu kapasitesi nedeni ile üretimden kaldırılacaktı.
15 Ekim 1997’de aynı başarıyı karada resmi olarak gerçekleştiren ilk araç ortaya çıktı. Andy Green tarafından kullanılan İngiliz tasarımı ve yapımı ThrustSSC, Nevada’daki Rock Çölü’nün 1,6 kilometre uzunluğundaki bir bölümünde saatte 1.228 kilometrenin biraz üzerinde (Mach 1,016) bir hıza ulaştı. Araç, F-4 Phantom Il jet avcı uçaklarında kullanılan iki motorla güçlendirilmişti.
Ses Duvarını Aşmak Ne Anlama Geliyor?
Ses, deniz seviyesinde yaklaşık 1.235 kilometre hızla bir dalga olarak yayılır. Hız ölçüm sisteminin bir parçası olan bu hıza Mach 1 denir. Bu birim adını, konu ile ilgili önemli çalışmalar yapan Ernest Mach’tan almaktadır.
Ses dalgaları havayı bir ortam olarak kullandığından, havanın yoğunluğu sesin hızı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Atmosferin daha ince olduğu yüksek irtifalarda ses daha yavaş ilerler. Bu da pilotların daha düşük hızlarda hareket ederek ses duvarını aşmasının mümkün olduğu anlamına gelir.
Bir hava aracı hızını arttırdıkça bir çok fiziksel güç ile karşı karşıya kalır. Bir uçak sesten daha düşük hızlarda uçarken, uçağın önündeki hava araç daha ulaşmadan hareket eder. Ancak yukarıdaki görselde de görebileceğini gibi hız arttıkça durum değişecektir.
Bir uçak ses hızına ulaştığında, basınç dalgaları yığılmaya başlar. Bu durumda da basınçlı havadan oluşan devasa bir alan ortaya çıkacaktır. Muhtemelen ses dalgalarının bir çok kişinin dikkatini çekmesinin nedeni, bu anın etkileyici görsellerinin varlığıdır.
Sonik Patlama (Sonic Boom) Neden Olur?
Süpersonik uçuşun özelliklerinden biri, uçak ses hızını aştığında meydana gelen ‘sonik patlama’dır. Sonik patlamalar, insan kulağına bir patlama ya da gök gürlemesi gibi gelir. Muazzam miktarlarda ses enerjisi üretir. Ateşlenen bir merminin patlama sesi veya bir kamçının sesi de aslında küçük sonik patlamalar olarak sayılmaktadır.
Yaygın bir kanının aksine, sonik patlamalar sadece uçak ses bariyerini aştığı anda ortaya çıkmaz. Aslında; uçak süpersonik hızda uçuşa devam ettiği sürece bu basınç dalgalarını oluşturarak yol alır. Siz patlamayı uçak üstünüzden geçtiği sırada duyarsınız. Fakat patlama sesleri jetin tüm uçuş rotası boyunca gerçekleşmektedir.
Sonik patlama, süpersonik bir uçuştan sonra 2 ila 60 saniye arasında yere ulaşır ve maruz kalınan alan, her 320 metre yükseklik için kabaca 1,6 kilometreye eşdeğerdir. Bu da ses duvarını 9 kilometre irtifada aşan bir jetin yaklaşık 50 kilometrelik alana yayılan bir sonik patlamaya neden olduğu anlamına gelir.
Yer seviyesinde duyulan sonik patlamanın yoğunluğu bir dizi faktöre bağlıdır. Bu faktörler arasında jetin yerden ne kadar yüksekte olduğu, basınç ve sıcaklık gibi atmosferik koşullar yer alır. Büyük süpersonik uçaklardan kaynaklanan sonik patlamalar özellikle gürültülü ve ürkütücü olmaktadır. Ayrıca bazı yapılarda hasarlara neden olduğu da bilinmektedir. Bu yüzden bu tür uçakların karaların üstünde uçması yasaktır.
Yeni Süpersonik Uçaklar Yakında Göklerde Gözükecek
Bu arada, Mach 5 üzerindeki hızlar hipersonik olarak tanımlanır. Hipersonik hızlarda, bir uçağın etrafındaki hava molekülleri parçalanmaya ve iyonize olmaya başlar, böylece elektrik yükü kazanırlar. Bu belirli bir hızda gerçekleşmese de, ‘hipersonik’ terimi bu olgunun uçuş mekaniğini etkilemeye başladığı bir noktayı tanımlamak için kullanılır.
Bu arada, Amerikan hava yolu şirketi United Airlines, 2029 yılına kadar ultra hızlı uçaklarda yolcu taşımayı planlayan 15 süpersonik jet satın almak için bir anlaşma yaptığını duyurdu. Yeni Overture uçağı, henüz Boom adlı Denver merkezli bir şirket tarafından üretilecek. Uçağın 2025 yılına kadar tamamlanması, 2026 yılına kadar test uçuşlarına başlaması ve 2029 yılına kadar yolcu taşıması planlanıyor.
Bu durumda bir kere daha ses hızından daha hızlı yolculuk yapmamız mümkün olabilir. Ancak elbette bu uçuşların normallere göre daha pahalı olacağını anımsamak önemlidir. Ayrıca göz atmak isterseniz: Chemtrail Nedir? Uçakların Arkasında Bıraktığı İzler İle Ne İlgisi Vardır?
Kaynaklar ve ileri okumalar
- Chuck Yeager breaks the sound barrier; Bağlantı: https://www.history.com/
- What Happens When Aircraft Exceed The Speed Of Sound; yayınlanma tarihi: 8 Aralık 2021; Bağlantı: https://simpleflying.com/
- United plans supersonic passenger flights by 2029; yayınlanma tarihi: 5 Haziran 2021; bağlantı: https://www.bbc.com
- Breaking the Sound Barrier | The Greatest Moments in Flight. Yayınlanma tarihi: 30 Ekim 2017; bağlantı: https://www.space.com/16709-breaking-the-sound-barrier.html
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak veya Patreon üzerinden ufak bir bağış yaparak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel