Uçak, kanatlarının altına havanın yaptığı basınç yardımıyla yükselip ilerievebilen motorlu, uçucu bir taşıttır. Insanın havada uçabilme düşüncesi çok eski olmakla birlikte, bunu gerçekleştirme çabaları XIX. yüzyıl sonlarında voğunlaşmıştır. insanın ilk çabaları kuşları taklit etme yolunda olmuştur. Örneğin. XVII. yüzyılda Hazerfen Ahmet Çelebi kanat takarak Galata kulesinden Üsküdar’a uçmayı denemiştir.ilk uçaklar tahta ve bezden yapılmışlardı ve ancak bir kişiyi 45-50 km/saat hızla taşıyabiliyorlardı. Günümüzde çeşitli madenierden yapılmış dev uçaklar1a 350 yolcu taşınabilmekte ve 1 000 km/saat hıza ulaşılmaktadır. Yakın bir gelecekte uçaklar atmosfer dışında uçmak için bugünkü havaalanlarından havalanabilecekler ve hava yolculuğu tle uzay yolculuğu arasında büyük bir ayrım kalmayacaktır.Bilinen ilk uçak uçurma deneyi Ingiliz George Cayley tarafından yapıldı.
Cayley Çin uçurtmalarından esinlenerek önce 1804 yılında bir planör maketi yaptı ve uçurdu. Daha sonra 1849 ve 1853 yıllarında normal boyda planörlerle bir çocuk ve bir adamı uçurmayı başardı.Cayley’in izleyicilerinden W.S. Henson 1843′de bir “buharlı hava gemisi tasarladı. Bu aygıtta sabit kanatlar, ayarlanabilen bir dümen ve kuvruk ile kanatlara bağlı hareketli yüzeyler (flaplar) vardı. Kanat biçimi ve motorun türü uygun olsaydı bu aygıt belki uçabilirdi. Bu aşamada, uç mak için hafif fakat güçlü bir motora gereksinme oldugu anlaşılmıştı. Xlx.vüzvılm ikinci yarısında benzirıli motor geliştirildl. Amerikalı Orville ve Wilbur Wright kardeşler uçma denemelerini bu motora uyarladılar.
Sonunda, 17 Aralık 1903/te insan taşıyan, motorlu bir uçakla ilk uçma denemesi kuzey Karolinanın Kitty Hawk kentinde gerçekleşti. Ilk uçan insan Orville Wright oldu. O gün Wright kardeşler dört kez uçtular. En uzun uçuşları 800 metre kadar oldu.Wright kardeşlerin uçağı modern uçaklarla aynı ilkelere göre yapılmıştı. Uçaklar uçuş sırasında havanın kaldırıcı etkisinden yararlanırlar. Kanatların üst yüzü, alt yüzünden daha eğimli yapılır. One doğru hareket edildiğinde, kanadın iki yüzü arasındaki eğrilik farkından doğan basınç farkı bir kaldırıcı kuvvet oluşturur. Wright kardeşler başarılarını, hareket durumundaki havanın uyguladığı kuvvetleri iyi incelemiş olmalarına borçludurlar.
Hava, bir uçağa yalnızca kaldırma kuvveti uygu-o lamaz, öne doğru harekete karşı bir direnç de gösterir. Uçağın ilerievebilmesi için bu kuvveti yenmesi gerekir. Buna göre, yatay durumda bir uçak dört kuvvetin etkisi altındadır. Havanın direnç kuvveti, motorların itme kuvvetiyle yenilir. Ağırlık ise kanatların kaldırma kuvvetiyle karşılanır.Wright kardeşlerin başarıları diğer araştırmacıların çok ilerisindeydi. Avrupa’da ilk uçuş 1906′da Fransa’da yapıldı. Alberto Santosn Durnont. “14 bis” adını verdiği ilkel bir uçakla uçtu. Avrupa’da ilk denenen uçaklar, uçurtmaya benzer planörlere motor takılarak yapılmıştı.
Fakat 1908′de Avrupa’da uçakların gelişmesi hızlandı. Özellikle Henry Farrnan ve Louis Bleriot adındaki araştırıcılar bu gelişmeye ön ayak oldular. Farrnan elindeki çift kat kanatlı bir uçağı geliştirerek daha kolay yönetilebilen güçlü bir uçak. yaptı. Fransız Bleriot 1909 Temmuzunda kendi yapısı bir uçakla Manş denizini geçti.Ağustos 1909′da Fransa’da. Reims’de yapılan ilk Uluslararası Havacılık Fuarında Amerika, Fransa ve ingiltere büyük ilgi topladılar. Amerikalı Glen Curtis sürat yarışında Golden Flyer uçağı ile saatte 84,7 km. hızla birinci oldu. Bu fuar ve özellikle Bleriot’rıun Manş denizini geçişi, kamuoyunda uçakların gelecekteki öneminin yayılmasını sağladı.
ilk zamanlar çift kat, hatta üç kat kanatlı uçaklar daha başarılı oldu. Kanat yüzeyleri daha geniş olduğu için, havanın kaldırma kuvvetinden daha iyi yararlanıyorlardı. Bu nedenle yapımcılar bu tür uçaklara yöneldiler. Giderek belirli bı standartlaşma başladı. Örneğin, pervaneler arkadan itici olarak değil, önden çekici olarak kullal nılıyordu.Uçak yönetiminde ise yeni bir yöntem geliştiriidi Wright kardeşler kablolar yardımıyla kanatların eğriliğini değiştiriyorlardı. Bu ise, bir taraftaki kal dırma kuvvetinin yok olmasına ve uçağın valpalayıp düşmesine yol açabiliyordu.
1904′de Fransız Robert Esnault Pelterie yeni bir yöntemin öncülüğünü yaptı. Bu yöntem temelrie, günümüz modern uçaklarında kullanılanın aynıdır. Bir uçak havada üç türlü manevra yapabilir. Burun kaldırıp indirerek tırmanma ve dalış yapma hareketine pike (yunuslama) adı verilir. Bir kanadını alçaltıp, yön değiştirmeden dönerse burgu hareketi yapar. Uçuş yönünü sağa ya da sola çevirerek sapma hareketi yapabilir. Modern bir uçağın pilotu bu üç tür manevrayı kanatlar. kuyruk ve bunlara bağlı hareketli yüzeyler (flaplar) yardımıyla yapar. Pilotun önünde bir yönetim kolu ve iki de pedal vardır. Örneğin, pilot yönetim kolunu geri çektiği zaman kuyruktaki flaplar yukarı kalkar. Bu durumda hava akımı kuyruk bölümünü aşağı iter ve uçak yukarı tırmanmaya başlar.
Kuyruğa bağlı düşey yüzey ise pedallarla yönetilir. Pilot sol pedala bastığında dümen sola döner. Hava akımı bu durumda kuyruğu sağa doğru iter ve uçağın yönü sola çevrilmiş olur.Uçak sağa yada sola yön değiştireceği zaman, pilot uçağa o yönde hafif bir eğim verir. Bu da” kanatçık denilen ve ana kanatlara bağlı hareketli, geniş uçlarla sağlanır. Yönetim kolu sola itilirse sol kanattaki kanatçık yukarı kalkar ve bu kanadı aşağı doğru iter. Aynı anda sağdaki kanatçık aşağı döner ve bu kanadı yukarı iter.
I. Dünya Savaşında (1914-18) uçaklar askeri amaçlarla kullanıldı. Önceleri uçaklar yalnız gözlem için kullanıldı. Sonra pilotlar tüfek, mitralyöz ve küçük bombalar taşımaya başladılar. Sonunda, 1915′de Almanlar Fokker “Eindeeker” uçağını yaptılar. Bu uçağa bir makineli tüfek monte edilmişti. Makineli tüfek pervaneniiı paletleri arasından ileriye ateş edebiliyordu. Tüfeğin atışları pervanenin dönüşü ile eşzamanlı kılınmıştı, yani mermiler paletlere çarpmadan aradan geçiyorlardı. Pilot silahı hedefe yöneltmek için tüm uçağı hedefe yöneltiyordu.
Savaştan sonra binlerce savaş artığı uçak kalmıştı. Bunların bir bölümü yolcu ve posta taşımakta kulanılarak ilk havayolu işletmeciliği dönemi açıldı.Atlas okyanusu uçakla ilk kez 1919′da geçildi.
Amerikan Deniz Kuvvetlerine bağlı Curtis adlı bir deniz uçağı, Newfoundland’dan yola çıkıp Azor adalarında mola verdikten sonra Portekizle ulaştı. Hiç bir yerde durmaksızın ilk geçiş de aynı yıl gerçekleşti. Alcockve Brown adlı iki Ingiliz pilotu, çift kat kanatlı Vickers Vimy uçağı ile 16,5 saatte Newfoundland’dan ırlanda’ya uçarak bir gazetenin ortaya koyduğu 50 000 dolarlık ödülü kazandılar.Ancak, Atlas okyanusunu geçme yarışında en büyük olay Lindbergh’in 1927′de New York’dan Paris’e tek başına uçuşu oldu. Lindbergh “Spirit of St. Louis” adlıtek kat kanatlı uçağı ile, 33,5 saatte tek başına Paris’e ulaştı.
Atlas okyanusu üzerinde rüzgarlar genellikle bartıdan doğuya doğru eserler. Bu nedenle ters yönde uçmak çok daha zordur. Ters yönde uçuş daha uzun sürer; bu nedenle daha çok yakıt taşımak ve uçağın uçuş süresi içinde hiç arıza yapmamasını sağlamak gerekir. Birçok başarısız denemeden sonra 1928′de bir Alman ekibinin kullandığı bir uçak ilk kez doğu-batı yönünde Atlas okyanusunu geçmeyi başardı.1926′da Amerikalı Richard E. Byrd ve yardımcı . nilotu Floyd Bennett Kuzey Kutbu üzerinden uçtular. 1929′da Güney Kutbu üzerinden geçen ilk pilot yine Byrd oldu.
1920 yıllarında ilk kez uçaklara havada yakıt verme işlemi denendi. Yakıt gereksinen uçak büyük bir tanker uçağa yaklaşıp onunla aynı hızla uçuyordu. Tanker uçaktan salınan hortum uçağın bir görevlisi tarafından yakalanıyor ve bağlantı kuruluyordu. Sonra uçağa yakıt pompalanıyordu. A.B.D. ordusu bu volla bir uçağı 6′ gün süreyle havada tutmayı başardı.
1925′ten sonra insanlar uçaklardan yaygın biçimde yararlanmaya başladılar. Uçakla eğlence gezileri düzenlemek moda oldu. Ingiltere’de Havilland şirketinin yaptığı Moth uçakları ucuz fiyatla piyasaya çıkarıldı. Bunlar kanatları katlanarak garaja konulabiliyor ya da otomobil arkasına bağIanabi i iyordu. Tek kat kanatlı uçaklar dönemi: Çift kat kanatlı uçaklar uzun yıllar askeri amaçlarla kullanıldı. Ancak, 1930′Iardan sonra yerlerini, madenden yapılmış ve daha güçlü silahlarla donatılmış tek kat kanatlı uçaklara bıraktılar.
1933-34′te Amerikan yapısı üç uçak, (Boeing 247, Douglas DC-1 ve lockheed Electra) hava taşımacılığında devrim yaptılar. Bunlar çift motorlu ve tümüyle metalden yapılmış tek kat kanatlı uçaklardı. Iniş takımları katlanabiliyordu. 1930′Iarda büyük volcu uçakları yapımına başlandı. Özellikle Boeing 314 uçağı, II. Dünya Savaşı başlamadan hemen önce kuzey Atlas okyanusu üzerinde yolcu taşımaya başlamıştı.
Aynı yıl, 1939′da ilk jet uçağı olan Alman yapısı Heinkel 178 uçtu. Savaş süresince birçok ülkede jet motoru geliştirme çabaları sürdü.
II. Dünya Savaşında, Mustang ve Spitfire gibi çok daha gelişmiş avcı uçakları yapıldı.lngiltere’de Spitfire ve Hurricane uçakları seri olarak yapılmaya başlandı. 1940′da Alman uçakları aralıksız hava saldırılarına başladığında, ıngilizler bu uçaklarla savunma yaptılar.ingiliz uçaklarının başarılı olmasında en önemli etken yerdeki radar istasyonlarından destek almalarıydı. Daha sonraları uçaklara da radar yerleştirildi. Radar yardımıyla karanlıkta ve kötü havada bombardıman uçaklarının yeri kolayca saptanabiliyordu. Öte yandan sisli havada uçaklar görünmeyen hedefleri radarla bulabiliyorlardı.Savaş sırasında gittikçe daha büyük ve daha ağır dört motorlu bombardıman uçakları yapıldı.
Bu uçakların en önemlilerinden biri de B-29 Superfortress idi. Japonya’daki Hiroshima ve Nagasaki kentlerine atom bombasını atanlar bu Superfortress uçakları idi. Wright kardeşlerin denemelerinden 1930 yıllarına kadar geçen süre içinde uçak motorları, otomobillerde kullanılan türden pistonlu motorlardı. Otomobilde pistonun ileri-geri hareketi bir ekseni, eksen de tekerlekleri döndürür. Uçakta ise eksen pervaneyi döndürür. Pervane bir tür hava vidasıdır. Pervane dönerken paletler havayı çekip geriye iterler. Böylece uçağı öne doğru çeken bir kuvvet doğar. Bu kuvvet kaldırıcı etki yapmaz. Uçağı kaldıran kuvvet hareket sırasında kanatlardadoğar.
Savaş sırasında gaz türbini denilen motor türü geliştirildl. Benzinle çalışan gaz türbinleri türbojet ve türbopervaneli olmak üzere iki türdür.
Jet motorunda üretilen sıcak gaz, motorun arkasından dışarı fırlatılır ve motoru ileri iten bir tepki kuvveti doğar. Bu motor bir füze gibi çalışır, ancak yakıtın yanması için gerekli oksijen i açık bölümden alır. Gaz aynı zamanda, türbin denilen paletli bir dizi tekerleği döndürür. Bu bölüm önden hava emmeye yarar. Türbo-pervaneli motorda türbin pervanevi döndürrnekte kullanılır. Eksoz gazının itme kuvvetinden yararlanılmaz.
ilk jet yolcu uçağı 1952′de yapılan Ingiliz Comet’dir. ilk türbo-pervaneli uçak olan Ingiliz Viscount ise bir yıl sonra yapılmıştır. Daha sonraları Boeing 707 ve Douglas DC-8 ile jet motorlu yolcu uçakları en görkemli çağlarına girdiler. Günümüz de ondan fazla türde jet yolcu uçağı vardır.
1945 yıllarında pervaneli avcı uçakları ile 700 km/saatlik hızlara ulaşılrruş. fakat daha öteye gidilememişti. Daha sonraki 15 yıl içinde bu hız 2000 km/saati geçmiştir. Bu dönemde yapımcılar “ses duvarı” denilen bir güçlüğü yenmek zorunda kalmışlardır. Sesin havada yayılma hızı 1 220 km/saattir. Bir uçak bu hıza yaklaştığında önünde bulunan hava katmanı sıkışrnava başlar ve bir “şok dalgası” oluşur. Bu şok dalgası uçağı kontroldan çıkarabilir. Ayrıca bu hızda ortaya Çıkan hava direnci o kadar büyür ki, ses duvarını aşmak zorlaşır.
Bir uçağın uçuş hızı, kanatların geometrik biçimini de tayin eder. 800 km/saat’e kadar olan hızlarda, gövdeve dik birleşen kanatlar iyi sonuç verir. Daha vüksek hızlarda bu tür kanada çok fazla direnç biner. Bu durumda, Boeing 707′de olduğu gibi, geriye doğru bükülmüş kanatlar kullanılır. Bu tür kanatlarla, ses üstü hızlarda da verimli uçuş yapılmaktadır. Ancak 2 200 km/saat’e ulaşıldığında yeni aerodinamik sorunlar ortaya çıkar ve özel delta (üçgen) kanatlar kullanmak zorunlu olur.
Ses ‘duvarını ilk kez 14 Ekim 1947′de, roket motorlu Beli X-1 uçağı aşmıştır. Günümüzde Amerikan Phantom, Fransız Mirage ve Rus Mig uçakları gibi uçaklar ses hızınin iki üç katı kadar hız yapabilmektedir. Ses üstü hızlarda yolcu taşıyan dev uçaklar arasında Fransız-Ingiliz yapımı Concorde ile Rus yapımı Tupolev 144 uçaklarını savabiliriz.
Uçakla hız rekoru resmi kayıtlara göre 3 200 km/saat’tir. Resmi olmayan rekorlar bundan çok daha fazladır. Örneğin, roket motorlu X-1S uçağı 1967′de 7300 km/saat hıza ulaşmıştır.Yüksek hızlarda uçakların hava ile sürtünmesi sonucu ısı ortaya çıkar. Bu nedenle uçakların, yüksek sıcaklığa dayanabilen özel maden alaşımlarından yapılması gerekir. X-1S uçağının rekor denemesi sırasında gövde sıcaklığı 1 600°C’ye ulaşmıştı.
Uçaklar daha hızlı ve daha ağır yapıldıkça, yerden kalkış ve iniş için gerekli pist uzunluğu da zorunlu olarak artıyordu. Oysa, uzun pistler hem düşman tarafından kolayca bombalanıp yıkılabilir, hem de her yerde kurulamaz. Başka bir sorun da, uçakların iniş ve kalkış sırasında kentlerin üzerinden alçaktan uçarak gürültü yapmalarıydı. Işte bu nedenlerle yapımeılar uzun zaman, uçakların kalkış ve iniş uzunluklarını kısaltmanın yollarını aradılar.
Helikopter hız almadan kalkabilen bir hava aracıdır. Olduğu yerden dikeyolarak yükselir. Ancak, öne doğru hızı sınırlıdır. Uçuş pisti gerektirmeyen yeni tip uçaklar da yapılmaktadır. 19S4′te Rolls-Rovee firması “Uçan Karyola” adlı aracı geliştirdi. Bu araç jet motorlarını düşey doğrultuda çalıştırarak dikine yükselebiliyordu. Aynı ilkeye göre çalışan Hawker Siddeley Harrier uçağı da askeri amaçlar için Amerikan ve Ingiliz ordularında kullanılmaktadır.
Dikey havalanmada diğer bir vöntem. Amerikan XC-142 A ve Kanada CL-84-1 uçaklarında kullanılmaktadır. Bu uçaklarda kanatlara monte edilmiş pervaneli motorlar vardır. Kalkış sırasında kanatlar bir eksen çevresinde dönerek dikey konuma gelir ve doğrudan bir kaldırma kuvveti uygular. Daha sonra, öne uçuş için kanatlar normal kaldırma kuvveti uygular. Daha sonra, öne uçuş için kanatlar normal konuma gelirler.
Sesten hızlı uçuşlar için uygun kanat biçimi, iniş ve kalkış sırasında ya da ses hızının altındaki uçuşlarda elverişli değildir. Bu alanda en büyük yenilik, kanat biçimi uçuş sırasında değişebilen VG (variable geometry = değişken geometrili) uçakların yapımı oldu. Ilk VG uçağı General Dynamics firmasının F-111 uçağıdır. Kalkış sırasında uçağın, kanatlarda maksimum kaldırma kuvvetine gereksinimi vardır. Bu nedenle kanatlar iki yana açılarak yüzeyalanı büyütülür. Bu durumda kanatlar gövde normali ile 16° açı yaparlar ve iki uç arasında 19 metre aralık olur. Yüzeyalanını daha da artırmak için kanatların ön ve arkasından flaplar dışarı uzatılır. Kalkıştan sonra bu flaplar içeri alınır.
Hız arttıkça hava direnci de artar. Bu sırada pilot kanatları geriye doğru çeker ve gövdeye bitişik duruma getirir. Gövde normaliyle 72,5° açı yapıldığı anda iki kanat ucu arasında 9,75 m. uzaklık bulunur. Artık kanatlar gövde ile birlikte, ses üstü uçuşa uygun delta durumuna geçmiştir. Diğer ara hızlarda, kanatların durumu da uygun ara konumlara getirilir. Iniş sırasında tekrar en açık konuma dörıülür.
Her gün dünyanın çeşitli ülkelerindeki havaalanıarından binlerce uçuş yapılmaktadır. Uçakların havada ve yerde çapışmasını önlemek Hava Trafiği Kontrol Merkezi’nin görevidir.Bir tek uçağın güvenlik içinde havalanması. havadaki yolculuğu ve varış yerinde en kısa zamanda yere inebilmesi için 4000 kadar görevli çalışır. Kalkış öncesi pilot, Yer Kontrol Kulesine bir uçuş planı verir. Bu planda uçmak istediği zaman, izleveceği yollar, uçuş yüksekliği, gideceği yer ve uçuş süresi yer alır Bir pilot uçuş için yerine oturup kemerleri bağladığı anda başlayarak karmaşık bir sistemin bir parçası olur. Uçacağı yollar üzerinde sürekli olarak birçok kontrol kulesiyle bağlantı kurmak zorundadır.Uçuşa hazır olduğunda pilota ilk talimatı telsizle. alan görevlisi verir. Pist üzerinde uygun yerini aldığında uçağa Kalkış izni verilir. Kalkıştan hemen sonra yükseklik, hız ve uçuş yönü uçağa bildirilir. Bu arada, uçak kontrol kulesindeki radardan sürekli olarak izlenir.
Her uçağın gökyüzünde izlediği ayrı bir yolu vardır. Bir uçağın bulunduğu yüksekliğin 300 metre altına ve üstüne, ayrıca uçağın her yanından 8 km.’lik bir alana başka bir uçağın girmesine izin verilmez.
Pilot havaalanından ayrıldıktan sonra yol üzerinde çeşitli Hava Trafiği Kontrol Kulelerinin denetim bölgesine girer. Her kule görev bölgesi bittiğinde uçağı bir diğer kuleye aktarır. Kontrol kulesi izlediği bir uçağın kimliğinden daha emin olmak istediğinde, uçaktan hafif bir rota değişikliği isteyebilir. Bu hareket radar ekranında gözlenir. Diğer bir yol da, pilot kabininde bulunan elektronik bir aygıtla kuledeki radara sinyal göndermektir. Bu aygıt aynı zamanda pilota, yakında başka bir uçağın bulunup bulunmadığını da haber verir.
Koritrol Kulesinin en zor görevi, gelen uçakları havaalanına güvenlik içinde indirmektir. Havaalanına Yaklaşan bir uçak önce Bekleme Koridoru denilen bir bölgede uçar.
Burası, sabit bir telsiz anten sinvalinin atmosferdeki merkezi çevresinde uçağın elips biçimindeki bir yörüngede döndüğü yerdir. Aşağıda yer boşaldıkça uçak spiraller çizerek alçalırve iniş sırası kendine geldiği zaman piste vaklaşma emri verilir. Yere inişte pilotun en büyük yardımcısı gözleridir. Pist kenarında bulunan bir dizi ışıklı çizgi yardımıyla uzaklığı ve vaklaşma açısını kestirebilir. Buna ek olarak ışıklı Yaklaşım Göstergesi adında bir düzenek vardır. Bu düzenek pist kenarındaki özel renkli ışıklardan oluşur. Eğer uçak fazla alçak vaklaşıvorsa ışıklar pilota kırmızı görünür; fazla yüksekten yaklaşıldığında ise beyaz görünür. Doğru bir yaklaşımda, pilot ışıkları yarı beyaz yarı kırmızı görür.
Eğer hava şartları kötüyse ve havaalanı Telsizle iniş Sistemi ile donatılmışsa. pilot görmeden de iniş yapabilir. Pist ucuna yaklaşabilen pilot, bundan sonra pist kenarında bulunan iki antenden gelen sinyailere göre davranır. Bu sinyaller pilota uygun yükseklikte ve açıda olup olmadığını bildirirler. Günümüzde tümüyle otomatik iniş sistemleri geliştirilmektedir. Bu sayede pilotlar iniş sırasında hiç bir düğrneve basma gereği duvrnazlar. Bazı büyük havaalanıarında çok sayıda ve farklı doğrultularda iniş pistleri bulunur. Böyle bir havaalanında rüzgarın yönüne göre en uygun pist kullanılır.
Rüzgar yönünün değişrnediği havaalanıarında bir tek pist yeterlidir.Modern bir havaalanı, uçakların her türlü sorunlarına çözüm bulunabilen büyük ve karmaşık bir yerdir. Havaalanında, bölgede bulunan tüm uçakların kontrolu için gerekli telsiz ve radar donanımı bulunur. Uçakların yakıt ikmali, tamiri. bakımı ve korunması yapılabilir. Ayrıca, yolcu geliş gidişieri için salonlar, gümrük çıkışları, otopark. lokanta ve dinlenme yerleri bulunur.
