Uçakların Kalkış Mesafeleri Neden Farklıdır?

 Uçakların yeterli kalkış hızına ulaştıktan sonra pist üzerinde emniyetli bir şekilde teker kesmesine kalkış denir. Yeterli lift belirli bir hıza ulaştıktan sonra elde edilebilir. EASA ve FAA referans alınırsa kalkışın emniyetli olarak tamamlanması için uçağın 50 ft irtifaya sorunsuz bir şekilde ulaşması gerekir. Kalkış performansını birçok faktör etkileyebilir. Bu faktörler uçağa, pist koşullarına ve hava şartlarına bağlı olabilir.

Uçak ağırlığı kalkış mesafesini etkileyen önemli faktörlerden biridir. Uçak ağırlığı arttıkça kalkış mesafesi de artar. Çünkü uçağın pist üzerinde ulaşması gereken teker kesme hızı daha yüksektir. Ağır bir uçağın kalkış yapması için gereken lift daha fazladır. Bu değişimler uçaktan uçağa değişse de kabaca söylemek gerekirse uçak ağırlığındaki %10’luk bir değişim, kalkış mesafesinde de yaklaşık %20 artış olacağı anlamına gelir. Örneğin kalkış ağırlığı 1000 kg olan bir uçağın kalkış mesafesinin 1000 m olduğunu varsayalım. Kalkış ağırlığı 1100 kg yapılırsa kalkış mesafesi de 1200 m olacaktır.

Rüzgar durumu kalkış mesafesini etkileyen önemli faktörlerdendir. Kalkış ve iniş öncesi pilotlar sürekli olarak kuleden rüzgar bilgisini alırlar. Çünkü rüzgarın nereden geldiği ve hangi hızla geldiği çok önemlidir. Pilotlar bu değerlere göre kalkış yapacağı pist yönünü seçerler ve kalkış-iniş mesafesini tahmin ederler. Uçaklar her zaman rüzgara karşı kalkmak ve inmek ister.  Tamamen aynı koşullarda iki uçak düşündüğümüzde headwind (kafarüzgarı) ile yapılan bir uçuş ile tailwind (kuyruk) ile yapılan bir uçuşu karşılaştırırsak, headwind ile yapılan kalkışta kalkış mesafesi daha az olacaktır. Çünkü uçağın kalkması için gerekli lift’in elde edilebileceği hıza ulaşma süresi daha hızlı olacaktır. Yine kabaca söylemek gerekirse %10’luk bir headwind artışı kalkış mesafesinde %20’lik bir azalma sağlayacaktır. Her 2 knots tailwind artışı ise kalkış mesafesinde %10 artışa neden olacaktır.

Pist eğimi ise kalkış mesafesini etkileyen diğer bir faktör. Dışarıdan baktığınızda pistler dümdüz bir şekilde uzanmış görünebilir. Ancak çoğu pist eğime sahiptir. Bu yer şekillerine bağlı olarak değişkenlik gösterebilir. Bir pist başı diğer pist başına göre oldukça yüksek olabilir. Örneğin; Nepal’de bulunan ve Dünya’nın en zorlu pistlerinden biri olan Lukla Havaalanı’nın eğimi %12’dir. Bu da oldukça yüksek bir eğim demektir. Negatif eğimli bir pisti yani yokuş aşağı bir pisti düşünürsek, böyle bir pistten kalkarken kalkış mesafesi azalır. Çünkü uçak ulaşması gereken hıza daha çabuk ulaşır. Tam tersi pozitif eğimli bir pistte ise kalkış mesafesi uzayacaktır.

Diğer bir etmende pist irtifasıdır. Deniz seviyesinde pistler olduğu gibi 14000 ft irtifada olan pistler (bnkz: Daocheng Yading Airport, 14472 ft) bile vardır. Haliyle motor performansı bu iki irtifada aynı değildir. Bir uçak motoru için soğuk ve yüksek basınçlı hava daha olumlu etkiler yaratır. Bundan dolayı yüksek irtifalarda motor performansı düşer ve kalkış mesafesi artar. Motor ve uçak tipine bağlı değişkenlik gösterebilmekle beraber yaklaşık olarak her 1000 ft irtifa yükseldiğinde kalkış mesafesi %10 artar. Yine her 15°C daha sıcak ortamda kalkış mesafesi yaklaşık olarak %12 artar.

Diğer yandan uçak konfigürasyonu da kalkış mesafesini etkiler. Örneğin kalkışta seçilen flap açısı kalkış mesafesini etkileyecektir. Kalkış esnasında flap açısının optimum değerde olması gerekir. Çünkü flapler son noktaya kadar açılırsa lift ile beraber drag üreteceği için olumsuz bir etki de yaratabilir. Pilotlar kalkış esnasında daha küçük açılı flap kullanırken, iniş esnasında ise drag kuvvetini artırmak istedikleri için daha yüksek açılı flap kullanırlar. Flap dışında askeri uçakları düşündüğümüzde bu uçaklara eklenen mühimmatlar veya aerodinamik yapıyı etkileyebilecek diğer faktörler de kalkış mesafesini artırabilir. Ancak genel olarak mühimmatlar da özgün bir aerodinamik yapıya sahip olduğu için bu drag etkisi çok fazla önemli olarak görülmeyebilir.

Kalkış yapan bir uçak [1]

Aşağıda Cessna 172 modeli için kalkış mesafelerinin çeşitli parametrelerle nasıl değiştiğini gösteren bir tablo görüyoruz. Sağ dik eksende kalkış mesafesi varken yatay eksende ise çeşitli parametreler mevcut. Yukarıda yaptığımız değerlendirmelere paralel olarak burada da pist irtifasının artışının kalkış mesafesini artırdığını görüyoruz. Yine ağırlık grafiklerinden ağırlık azaldıkça kalkış mesafesinin nasıl azaldığını görüyoruz. Karşı rüzgarın (headwind) kalkış mesafesini azalttığını görüyoruz. Örneğin; aynı ağırlık ve pist irtifasında 10 kt karşı rüzgarda kalkış mesafesi yaklaşık 750 m iken, 30 kt karşı rüzgarda 500 metreye kadar düşüyor. Bu tablodaki değerler uçuş testlerinde farklı uçuş testleri yapılarak belirlenen değerlerdir. Her uçak için bu çalışmalar yapılır ve uçak manuellerine eklenir.

Tablo 1: Cessna 172 Performans Verileri [2]

Reference

[1] https://www.chemservice.com/news/how-chemicals-can-help-airplanes-takeoff-in-winter-weather/

[2] https://aviation.stackexchange.com/questions/76815/how-do-i-use-the-takeoff-and-landing-distance-charts-in-the-c172-poh

 https://www.boldmethod.com/blog/lists/2024/04/seven-rules-of-thumb-for-takeoff-performance/