Bir aracın dengede durmasını sağlayan basınçlı hava tabakası. Bu hava tabakası, aracın üstünde yer değiştirdiği katı ya da sıvı yüzey ile bu yüzeyin yukarısında tutulacak olan aracın alt yüzü arasına basınçlı hava doldurularak oluşturulur; dolayısıyla araç ile üstünde yer değiştirdiği yüzey arasında doğrudan temas önlenmiş olur.
Bir aracın yere doğrudan temas etmeden biraz yukarda tutulması amacıyla kullanılan tek yöntem hava yastığı değildir. Özellikle japonya, A.B.D. ve Federal Almanya Cumhuriyetinde magnetik sistemli araçların uygulamaya konması için araştırmalar yapılmıştır; bu yöntem, yol üstüne ve aracın altına yerleştirilmiş aynı kutupluluktaki mıknatısların birbirini itme kuvvetinden yararlanır. Araçlarda -252°C’taki helyum gazı içinde aşırı-iletken bobinlerin kullanılması, küçük bir hacimle son derece yüksek magnetik alanlar elde edilmesini sağlar (0,5 m2’lik bir mıknatıs 20 tonluk bir yükü kaldırmak için yeterlidir). Bunun tersi olarak, T biçimindeki bir yolda farklı kutupluluktaki mıknatısların çekme kuvvetinden de yararlanılabilir; burada aracı havada asılı tutan güç, T biçimindeki yatay çubuğun alt yüzünde oluşur. 1974’te Batı Almanya’nın Augsburg kentinde, bu yeni sistemin yüksek hızlarda denenmesi için 70 km’lik bir yol döşenmiştir.
Hava yastığının uygulanmasına geçilmesi için ilk araştırmalar gemiler üstünde yapıldı; bunun da amacı, su altında kalan gemi karinalarının itilmesi için gerekli olan büyük itme gücünün azaltılmasıydı. 1865’te İngiliz Scott Russell, A.B.D’li Calberson ve Fransız Gambin bu konuda çeşitli çözümler önerdiler; bu cfneriler kuramsal olmalarına karşın, söz konusu tekniğin gelişmesine yön veren kaynağı oluşturdular. 20 yıl sonra, Fransız Louis Girard aynı düşünceyi demiryoluna uygulayarak, Paris’te bir boş alanda “su yastığı” üstünde kayarak ilerleyen deneysel bir tren modelini çalıştırdı. Theric suyun havayla değiştirilmesini önererek bu sistemi geliştirdi;
B.D’li Worthington da alçak basınçlı hava kullanımının daha iyi bir yöntem olacağını ileri sürdü. Serbest araçlar, yani önceden belirlenmiş bir yola bağlı kalması gerekmeyen araçlar için Avustralyalı Alcook 1912’de, A.B.D’li Wanner 1928’de ve Finlandiyalı Kaario 1935’te birbiri ardına basınç odalı ilk modeller üstünde çalışmalar yaptılar. Hava yastığının çevresinde bir yarık oluşturulması düşüncesi, 1955’e doğru aşağı yukarı aynı anda birkaç ülkede birden ortaya çıktı; Brezilyalı Lima, İngiliz Cockerell ve Fransız Bertin bu yeniliği bulan kişilerdi.
Akılcı denemeler yapılmasına olanak veren gerçek boyutlardaki ilk araç Westland tarafından ve Cockerell’in yönetimi altında yapıldı; bu araca, projeyi destekleyen kamu kuruluşu National Research Development Corporation’un adından esinlenerek SR.Nl denildi. Söz konusu araç 1959’ da Manş denizini geçti. Böylece, taşıtların yeryüzünde hareket etmesi için artık yeni bir yol açılıyordu; hem denizde, hem karada, hem de karada ve denizde birlikte kullanılabilen bu sistem ya demiryolu gibi belirli bir hatta bağlı olarak ya da serbestçe çalışabiliyordu.
Hava Yastığı İlkesi
Hava yastığından bir zemin olarak yararlanılması için, aracın altında aracın ağırlığına eşit bir dikey itme gücü yaratan âp ek basıncının (atmosfer basıncına göre) sağlanması yeterlidir. Bu ek basınç, araç ağırlığıyla dayanma alanı S’nin birbirine oranına eşittir: Ap=P/S. Hava yastığına verilen havanın debisi artırılınca, dayanma yüzeyinin çevresinden dışarıya hava kaçmasını sağlayan yarık alanı büyür (bu alan, zemin üstündeki h yüksekliğiyle dayanma çevresi L’nin çarpımına eşittir) ve ek basıncın ip değerinde tutulmasını sağlar. Dayanma çevresi sabit olduğundan, zemin üstündeki yükseklik artacaktır. Yapılan hesaplar hava debisinin hL (Ap)05’e. ortaya çıkan gücün de hL (ûp)”5= h e orantılı olduğunu göstermiştir. Öte yandan, zeminin etkisi de basit bir biçimde araç ağırlığının, aracın altından aynı basınçla dışarıya verilen aynı miktarda hava debisiyle elde edilen itme kuvvetine oram olarak belirtilir (zeminin etkisi olmadan yapılan dikey uçuş). Bu oran JL hL ye, yani çapı D olan dairesel bir alan için de D ’ye eşittir. Bu bağlantılı lardan aşağıdaki sonuçlara varmak olasıdır:
— Dayanma yüzeyi olarak en ilginç biçim dairedir; çünkü daire oranın en düşük değerini verir;
— güç, zemin üstündeki h yüksekliğiyle orantılıdır;
— eşit güç ve ağırlıkta, zemin üstündeki yüksekliği 4 katma çıkartmak için dairesel yüzeyin çapını iki misli yapmak yeterlidir;
— f oranı düşük oldukça, zeminin etkisi de artar.
Gerçekte, zeminin üstünde bulunması gereken en az yükseklik, aracın aşacağı engellere bağlıdır. Sözgelimi, 80 sm’lik engelleri aşan bir aracın gücü (yalnız karada giden hava yastıklı taşıtlar) 2 sm’lik engelleri (beton raylar üstünde giden hava yastıklı taşıtlar için kabul edilen değer) aşan bir aracın gücünden 40 kat fazla olmalıdır. Öte yandan, zemin üstünde fazla kalabalık yapmamaları için, yastık etek çapları aracın genişliğinden daha küçük olmalıdır. Son olarak, dengeyi tam anlamıyla sağlamak için etek sayısı yeterli olmalıdır. Bütün bu zorunluklar, esnek alt düzeni olan sistemlerin yapılmasına yol açmıştır (çoketekli sistemler);
bunlarda oranı yalnızca % 1-2’dir. Etek çeperleri,bir engeli geçerken biçim değiştirebilen esnek, dayanıklı ve su sızdırmaz bir maddeden yapılır (sözgelimi, 1,20 m yüksekliğindeki bir etek 80 cm’lik engellerin belirgin bir basınç yitimine uğramadan aşılmasını sağlar).Etekler alt bölümünden hafifçe bastırılmış silindir biçimindedir. Birbirlerine üst bölümlerinden basınç farklılıklarını düzenleyen aygıtlarla birleştirilirler; bu da, yalpalamalar sırasında araca büyük bir denge verir. Öte yandan, eteklerin eğiminde yapılacak bir değişiklik, aracın yönetilmesine bir ölçüde yardımcı olur. Eteklerin içinde yaratılan ek basınçlar çok düşüktür. Sözgelimi, yaklaşık 10m x 5m boyutlarındaki bir hava yastıklı taşıt ve altında 2 m çapındaki 8 etekte bulunan 2 000 Pa’lık bir ek basınç, toplam 5 tonluk bir yük oluşturur ve aracın hareket edebilmesi için en az 150 kW’lık bir güce gereksinim vardır.
Ek basıncın düşük bir değerde olması, hava yastıklı taşıtların yumuşak zeminlerde (sıvı ya da bataklık yüzeyler), dayanağın fazla biçim değiştirmeden yol almalarını sağlar. Bir hat üstünde giden (sözgelimi, hava yastıklı tren) ya da serbest hareket eden hava yastıklı taşıtlarda bu özellik 150 km/s’ten daha yüksek hızlara ulaşılmasını sağlar. Bu arada, havanın, aracın çövresini kaplayan yarık aracılığıyla dışarı atıldığı araçlardan da söz etmek gerekir.İngiltere’de 1962’den başlayarak kullanılmakta olan bu sistem daha sonra terk edilmiş ve işletme giderleri çok daha az olan çok etekli sisteme geçilmiştir.
Hava Yastığı Uygulama Alanları
Hava yastığının birçok uygulama alanı vardır. Araçla zemin arasına bir hava yastığının konulması, zemine yapışma sorununu ortadan kaldırmış ve aracın engebeli arazide ya da kötü mekanik direnç gösteren arazide hareket etmesine olanak vermiştir.
Bu uygulamalar arasında hava yastıklı çim biçme makineleri belirtilebilir. Deniz taşımacılığı alanında, hava yastıklı taşıtların en büyük üstünlüğü,geminin hidrodinamik güçle itilmesini ortadan kaldırmasıdır. İtici güç, türbomotorlarla çalışan ve geminin fren yapmasına da olanak veren değişik hatveli pervanelerle sağlanmaktadır. Geminin yönü,suyun içindeki yön verme aletleriyle ya da itme gücü veren pervanelere yön verilmesiyle ayarlanır.
Kara taşımacılığındaysa, hava yastığının uygulandığı en ilginç araç, raylar üstünde giden hava yastıklı trendir. Karada serbestçe hareket edebilen hava yastıklı taşıtlarsa ancak yol altyapısı bulunmayan bölgeler için ilgi çekicidir. Bu tür bir aracın ilerleyebilmesi ve rampaları çıkabilmesi için yardımcı tekerleklerle donatılması gerekir; bu da,daha karmaşık bir aracın ortaya çıkmasına neden olur