Sesten hızlı uçaklar, saatte 2 880 kilometre hız yaparak, sesten hızlı hareket eden uçaklardır. Sesin üç saniyede yaptığı hız, bir kilometre kadardır. Sesten hızlı uçaklarda yolculuk yapan kişiler, sestenhızlı hareket etmiş olmaktadırlar.Bu tür uçakların yapımı için bazısorunların çözülmesi gerekmektedir. Uçakların hızı arttıkça sorunlar da çoğalmaktadır. Uçaklar sesten yavaş hareket ettikleri zaman, kendileri görünmeden önce sesleri duyulur. Başka bir deyişle, uçak sesinin hızı, uçağın hızından yüksektir. Ses, havadaki bazı küçük rnoleküllerin titreşimidir. Bu nedenle, uçak yaklaşırken, sesi öndeki havayı harekete geçirir.Havada meydana gelen bu hareketler, uçağın ilerlemesine yardımcı olur. Uçak belli bir noktadan geçerken, hava moleküllerinin bir bölümünün üstten, bir bölümünün ise alttan geçmeleri gerekir. Hava molekülleri uçak için yolu açmış olurlar. Hava molekülleri, uçağın sesiyle hareket etmeye başladıkları zaman, uçak geçerken yerlerinden ovnavıp, yolu açmaları kolaylaşır.
Uçak, sestenhızlı hareket ettiği zaman, gelişi duyulmaz. Bu nedenle, uçağın önündeki hava molekülleri, uçak gelene dek hareket etmezler. Uçak geldiği zaman, havanın birdenbire kımı Idaması gerekir. Böylece. sesten hızlı giden uçakların hava içinde, büyük bir güçle itilmeleri zorunlu olur.Sesten hızlı uçaklar, arkalarında, koni biçiminde hareketli bir hava kitlesi bırakırlar. Uçak, bu koninirı sivri ucunda yer alır. Bu koninin dışındaki herhangi bir noktada, uçağın sesi duyulmaz. Ses duyulabilecek noktaya henüz ulaşmamıştır. Kımıldavan havanın kenarlarına şok dalgaları denir. Uçak, ses hızıyla veya daha yüksek bir hızla hareket ettiği zaman, burun bölümünden, kanat uçlarından, kuyruktan ve öteki uç kesimlerden koni biçiminde şok dalgaları çıkar. Bu dalgalar, uçaktan kilometrelerce uzağa yayılırlar ve toprağa ulaştıkları kesimlerde tehlikeli etkilerde bulunabilirler. Uçağın şok dalgaları geçerken, yerdeki insanlar gökgürültüsüne benzer bir ses duyarlar. Yapıların camları sarsılır ve duvarlar çatlayabilir. Buna ses patlaması denir. Daha sonra, uçağın normal sesi azalarak duyulur.
Mühendisler, şok dalgalarının nasıl oluştuklarını, uçak modellerini rüzgar tünellerinde deneyerek saptarlar. Bazı özel tekniklerden yararlanılarak hava akımını gösteren fotoğraflar çekilir. Bu fotoğraflardaki renkler, her noktadaki hava basıncını gösterir.Tüneldeki uçak modelininin çevresindeki hava akımının hızı Mach savılanvla belirtilir. Mach savıları adlarını, Avusturyalı fizikçi Ertıst Mach (1836-1916)’tan almışlardır. Hava ses hızıyla hareket ettiği zaman, Mach 1 ile hareket ettiği söylenir. Hava ses hızının beşte dördüyle hareket ettiği zaman, Mach 0,8 ile hareket etmiş olur. Ses hızının iki katı Mach 2 ile belirtilir.Rüzgar tünelinde. bu hızlarda hareket eden havadır. Uçak hareket ederken, Mach sayıları, uçağın hava içindeki hızını gösterir.
Sesin hızı farklı koşullar altında değişir. Deniz düzeyinde, saatte 1 200′kilometre kadardır. Atmosfer içinde yükseklik arttıkça, sesinhızı da düşer. Böylece Mach sayılarının karşılığı hız da azalır. Mach 1 yerden on bir kilometre yükseklikte saatte 1 000 kilometre kadardır.İlk şok dalgaları, uçak ses hızına ulaşmadan ortaya çıkarlar. Bu durum, rüzgar tünellerinde açıkça görülür.
Hava rnolekülleri, uçak modelinin çevresinde yuvarlak şekiller çizerek hareket ederler. Bazı moleküller daha hızlı hareket ederler. Bu nedenle, modelin yakınındaki havanın bir kesimi Mach 1 ile hareket ederken, öteki kesimler daha yavaş kımıldar. Mach 1′in biraz altındaki hızlara transonik hızlar denir. Transonik hızlara ulaşan bir pilot, uçağın daha hızlı gidebilmesi için, yüksek bir motor gücü gereksinir. Ilk jetler. bu hızda sallanmaya başlarlardı. Bu uçakları kontrol altına almak oldukça güçtü. Uçak mühendislerinin transonik uçuşlarda karşılaşılan güçlüklere buldukları ilk çözüm yolu, kanatları daha geriye dönük yapmakoldu. Böylece uçak Mach 1′e ulaşmadan önce şok dalgalarının ortaya çıkmilları önlenmiş oluyordu.
Uçak mühendisleri. ayrıca kanatları da inceltip. geriye aldılar. Adını Yunan alfabesindeki delta harfinden alan, delta kanatları geliştirdiler. Bu üçgen biçimindeki kanatlar. sesten hızlı giden uçaklarda, uçuş sırasında direncin az olrnasını sağlarlar. Hızlı uçuşlar için yapılan kanatlar yavaş uçuşlara uygun değildir. Sesten hızlı uçakların genellikle, yüksek hızla havalanıp inmeleri gerekir. Bunun nedeni bu tür uçakların, yüksek bir yavaşlama hızları olmasıdır. Yavaşlama hızı, uçağın kalkma gücünü yitirmeden ve düşmeye başlamadan önce uçabildiği en düşük hızdır. Bazı uçakların kanatları, değişik uçuş hızlarına göre ayarlanabilecek biçimde yapılmıştır. A.B.D. hava kuvvetlerinin F-111 uçağı, kanatları bu şekilde ayarlanabilen bir uçaktır.Bu uçak havalanırken ve yere inerken, kanatları yanlara doğru açıktır. Hızı arttıkça, kanatlar geriye doğru çevrilir.
Sesten hızlı uçakların gövdeleri, çoğunlukla, kanatların bitiştikleri noktalarda daralacak biçimde yapılmıştır. Uçağın gövdesinde, burundan kuyruğa doğru ince kesitler alındığında, kanatların bulunduğu kesimlerde. kesit alanın genişlediği görülecektir. Ancak kanatların gövdeye bitiştiği kesimlerde. gövde daralırsa alan çok genişlemiş olmayacaktır. Uçak mühendisleri. bu kesit alanlarının olabildiği kadar az farklılık göstermelerini sağlamak isterler. Böylece, uçaklar, transonik hızlarda daha rahat uçabilirler.
Yüksek hızla uçan bir uçağın çevresindeki hava uçağın çok kızmasına yol açar. Isı, herhangi bir nesnenin atomlarındaki titreşimdir. Havadaki hızlı hareket eden moleküllerle, uçak gövdesinin moleküllerinin çarpışması sonucu uçak gövdesinin molekülleri de hızla hareket etmeye başlarlar. Başka bir deyişle uçağın gövdesi kızmaya başlar. Bu durum, ısı sınırı sorununa yol açar. Uzaydan yere inen uzayaraçlarının karşılaştıkları ısı sorunu daha da önemlidir. Çünkü bu araçların hızı çok yüksektir.
Saatte 1 600 kilometre hızla uçan bir uçağın burnunda sıcaklik 150°C’yi bulabilir. Daha hızlı uçan uçaklarda sıcaklık daha da yüksek olur. Uçak yapımında kullanılan maden, çoğunlukla alüminyumdur. Alüminyum, başka madenlerle karıştırılarak, çeşitli alaşımlar hazırlanır. Ancak, yüksek hızlarda alürninvum alaşımları erimeye başlarlar. Bu, nedenle, uçağın en çok ısınan bölümlerinde, alüminyum yerine titanyum kullanılır. Titanvurn. alüminyum kadar hafif olmakla birlikte erime noktası daha yüksektir.
Sesten hızlı ilk uçak, günümüzdeki modern uçakların özelliklerine sahip değildi. Bu uçak, A.B.D. hava kuvvetlerinin, Beli X-1 adlı roket motorlu avcı uçağıydı. Kanatları düz ve kısaydı. Kendi başına havalanıp, yere inecek kadar yakıt taşıvarmyordu. Bir bombardıman uçağı tarafından yükseğe taşınıyor, sonra serbest bırakılıyordu. Her uçuştan sonra, yeryüzüne kayarak iniyordu. 1947 yılında, saatte 1072 kilometre hız yapabilir duruma gelmişti. Bu durumda, uçtu ğu yüksekliğe göre, hızı Mach 1′in üzerindeydi. Aynı yıl içinde, hızı Mach 1,5′a ulaştı. Avrupa’daki ve A.B.D.’deki uçak şirketleri, 1950′ lerde, sesten hızlı yolcu uçakları yapmayı denediler. ‘Bu uçakların yapımında başlıca iki hız hedef alınıyordu. Düşük hız olarak Mach 2, yüksek hız olarak da 2,7 tasarlanıyordu.
Sovyetler Birliği, Ingiltere ve Fransa’da. Mach 2 hızıyla hareket eden yolcu uçakları yapımı tasarlanırken. A.B.D.’nde daha hızlı bir uçak yapımına karar verildi.Sesten hızlı yolcu uçaklarının yapımı konusunda birçok karşı düşünce ileri sürüldü. Bu karşı düşünceler, bu uçakların aynı yol için daha çok yakıt harcayacaklan. sesten yavaş hareket ederken bile daha gürültülü olacakları, egzos gazlarının, öteki uçaklardan daha zehirlevici olduğu yolundaydı.
Sesten hızlı yolcu uçakları, çok yüksekte uçtu kları halde, ses patlaması izledikleri yol boyunca duyulmaktadır. Birçok ülke, bu uçakların belirli bölgelerden uçmasına izin vermeyeceğini açıklamıştır. Bu durumda sesten hızlı uçaklar, yalnız okyanuslar ve kalabalık olmayan bölgelerde uçuş yapabileceklerdir.Sesten hızlı uçakların vapımcılan, bu uçakların kara üzerinde uçamasalar bile çok kar sağlayacaklarınainanıyorlardı. Sesten hızlı uçaklar, 2,2 Mach hızıyla uçtukları zaman New York’tan Londra’ya üç saat yirmi dakikada gelebilmektedirler. Saatte 880 kilometre hızla uçan bir jet ise aynı mesafeyi altı saatte aşabilrnektedir. Sesten hızlı uçaklarla yolculuk yapan kimselerin. bu şekilde
zaman kazandıkları için, yüksek ücret ödernekten kaçınmayacakları ileri sürülmektedir. Sesten hızlı uçaklar, Avrupa’dan Avustralya’ya 12 saatte gidebilmektedirler. Oysa, jetler aynı mesafeyi ancak 24 saatte aşmaktadır. A.B.D.’nin batı kıyılarıyla Avustralya ve Asya arasındaki yollar, sesten hızlı uçaklar için elverişli olabilir.Sesten hızlı uçakların geliştirilmesi ile ilgili araştırmaların ve çalışmaların maliyeti, başta tahmin edilenin çok üzerine çıkmıştır. Amerika’daki Boeing firması döner kanatlı bir sesten hızlı uçak yapımına girişmişse de bu projeden vazgeçmiştir. Bu karmaşık kanatların çok ağır olacağı anlaşılmıştır. Rus yapımı Tupolev 144′lerle, Fransız yapımı Concorde’lar şimdilik işletmeye koyulan sesten hızlı tek uçaklardır.Mach 1′den hızlı giden bir uçağın hareketleri de ani olur.
Örneğin, burnu birdenbire öne doğru eğilebilir ve hemen tedbir alınmazsa bu durum tehlikeli olabilir. Concorde pilotları bu durumda. uçağın ön tarafındaki benzin depolarındaki benzini gerideki benzin depolarına göndererek uçağın düzelmesini sağlarlar. Uçak, sesten yavaş giderken vavaşladığı zaman ise, benzin öndeki depolara geçirilerek, burun kesiminin birdenbire havaya kalkması önlenir.Concorde’lar jetlerden daha hızlı uçtukları için, kozmik ışınlar algılayan birtakım aygıtlarla donatılırlar. Kozmik ışmlar. uzaydan gelerek Dünyaya sürekli olarak çarpan birtakım maddeciklerdir. Bu ışınlar yükseklerde daha güçlüdürler.
