Kritik Mach sayısı
Aerodinamikte, bir hava taşıtının kritik Mach sayısı kanattaki küçük bir bölge üzerindeki akışın ses hızına ulaştığı en küçük mach sayısıdır.[1]
Uçuş halindeki tüm hava taşıtları için, taşıt etrafında dolaşan hava hızının artıp azalmasından dolayı taşıt civarındaki hava akışı taşıt hava hızıyla aynı değildir. Kritik Mach sayısında, uçağın kendisi 1.0 Mach sayısından daha düşük bir hava hızına sahip olsa bile, uçak gövdesi yakınındaki bazı bölgelerdeki yerel hava akışı ses hızına ulaşır. Bu durum zayıf bir şok dalgası yaratır. Kritik Mach sayısından daha yüksek hızlarda:
- Sürükleme katsayısı aniden artar, yüksek tesirli bir sürüklemeye neden olur.[2]
- Transonik veya süpersonik hızlar için tasarlanmamış hava taşıtlarında, kumanda yüzeylerindeki hava akışı taşıt kontrolünde bozulmalara neden olur.[2]
Kritik Mach sayısında uçmaya tasarlanmamış taşıtlarda, kanat ve kuyruk kanadı üzerindeki akıştaki şok dalgaları kanatta irtifa kaybı için yeterlidir. Kritik Mach sayısındaki sorunlarla ilişkilendirilmiş bu olgu sıkıştırılabilirlik olarak tanındı. Sıkıştırılabilirlik, 1930'lu ve 40'lı yıllarda yüksek hızlı askeri ve deneysel uçaklarda birçok kazalara neden oldu.
O zamanlar bilinmemesine rağmen, sıkıştırılabilirlik ses duvarı olarak bilinen olgunun nedeniydi. Supermarine Spitfire, BF 109, P-51 Mustang, Gloster Meteor, Me 262, P-80 gibi sübsonik uçaklar oldukça kalın kanatlara sahiptir ve 1.0 Mach sayısına ulaşamaz. 1947 yılında Chuck Yeager, Bell X-1 ile 1.0 Mach ve üzerinde uçtu. Böylece ses duvarı sonunda aşıldı.
Hawker Hunter ve F-86 Sabre gibi ilk transonik askeri uçaklar kritik Mach sayısından daha hızlı uçmak için dizayn edilmişlerdi. Bu uçakların düz uçuşlarda 1.0 Mach sayısına ulaşmak için yeterli motor güçleri yoktu fakat 1.0 Mach sayısı ve üzerinde dalış yapabiliyorlardı. Boeing ve Airbus gibi günümüzde kullanılan yolcu uçaklarının Mach sayısı 1.0 değerinden düşüktür ancak kritik Mach sayılarından daha yüksek hızlarda düzenli olarak çalıştırılmaktadır.
Concorde, English Electric Lightning, Lockheed F-104, Dassault Mirage III, ve MiG 21 gibi süpersonik uçaklar düz uçuşlarda 1.0 Mach değerinden yüksek hızlarda uçmak için tasarlanmıştır. Bu uçakların çok ince kanatları vardır. Kritik Mach sayıları sesaltı ve transonik uçaklarınkinden yüksektir fakat 1.0 değerinden ise düşüktür.
Gerçek kritik Mach sayısı kanat yapısına göre değişir. Genel olarak kalın kanat düşük kritik Mach sayısına sahiptir, çünkü kalın kanat hava akışını ince kanattan daha yüksek bir hıza çıkarır. Örneğin, P-38 Lightning'deki oldukça kalın kanatlar kritik Mach sayısının 0.69 olmasına neden olur. Bu hız dalışlarda kolaylıkla ulaşılan bir hızdır ve düşmeye neden olur. Supermarine Spitfire'daki çok daha ince kanatlar ise kritik Mach sayısının 0.89 olmasına neden olmuştur.
Kaynaklar
- Clancy, L.J. (1975) Aerodynamics, Pitman Publishing Limited, London ISBN 0-273-01120-0