KUYRUK TÜRBÜLANSI WAKE TURBULENCE

KUYRUK TÜRBÜLANSI WAKE TURBULENCE

KUYRUK TÜRBÜLANSI WAKE TURBULENCE

Yolcular açısından belki de en çok merak edilen unsurlardan biridir türbülansın uçak üzerindeki etkisi. Şu ana kadar sadece türbülans nedeniyle düşen uçak yok. Teknik bir arıza ve insan faktörü ile birleşmedikçe türbülansın uçak düşürmesi de pek beklenen bir durum değil. Bu ayki sayıda kaleme aldığım türbülans ise; doğal olarak oluşan atmosferdeki hava boşlukları değil, uçakların bizzat kendilerinin yarattığı dümensuyu ya da kuyruk türbülansı olarak adlandırılan önemli hava hadiselerine neden olmuş olan bir nevi suni, düzensiz, tehlikeli hava kütleleri.

 

Öncelikle havalimanı kapasitesini kısıtlayan faktörlerden bahsetmekte fayda var. Dünya genelinde artan hava trafiği büyük oranda pist kapasitesi ile doğrudan bağlantılıdır. Pist kapasitesi, belirli şartlar altında, bir pistin veya pist kombinasyonlarının kabul edilebilir derecede ve emniyet prensibini ihlal etmeyecek şekilde hizmet verebileceği saatteki kalkış, inişlerin sayısı olarak tanımlanmaktadır. Bir havaalanında pist ya da pist kombinasyonlarının saatlik kapasitesini etkileyen faktörler şu şekilde sıralanabilir:

 

  • -Pist düzenlemesi
  • -Taksi yolu sistemi
  • -Park sahaları ve kapılar
  • -Pist kullanım süresi
  • -İniş ve kalkış yapacak olan uçak kombinasyonları
  • -Meteorolojik şartlar
  • -İniş/Kalkış oranları
  • -Sağlanan minimum ayırma değerleri
  • -Hava trafik kontrol usulleri
  • -Gürültü azaltma yöntemleri ve
  • -Yazı konusunu oluşturan kuyruk türbülansı ayırma kriterleridir.

 

Uçakların havada tutunabilmesi, kaldırma kuvvetinin kanadın altına ve üstüne uyguladığı farklı basınçlar sayesinde gerçekleşir. Kuyruk türbülansı, hava aracının uçmak için ürettiği bu taşıma kuvvetinin sonucu olarak kaçınılmaz şekilde oluşmaktadır. Kanat üzerinden akıp giden havanın, kanat ucunu terk ederken meydana getirdiği anaforlar kıvrılarak birbirine aksi istikamette dönen iki silindirik girdap oluşturuyor ve takip eden hava araçları için ciddi bir tehdit unsuru haline geliyor. Kalkış, yaklaşma ve iniş safhalarında birbirini takip eden uçaklar için kuyruk türbülansı muhtemel bir tehlike faktörü ve uçaklar arasındaki ayırmayı etkileyen en önemli kısıtlardan birisidir. Bu nedenle sivil havacılık otoriteleri, emniyetli uçuş operasyonlarını sağlamak amacıyla yaklaşma, iniş ve kalkış safhaları için öndeki ve onu izleyen arkadaki uçak arasında olması gereken ayırma değerlerini belirlemekle yükümlüdür. Uçuşun iniş ve kalkış safhaları dikkate alındığında, kuyruk türbülans kategorileri ve kuyruk türbülansı ayırma kriterleri özellikle Avrupa ve Amerika bölgeleri arasında, önemli derecede farklılıklar göstermektedir. ICAO ise, kuyruk türbülans kategorilendirmesini, uçakların onaylanmış maksimum kalkış ağırlıklarını dikkate alarak üçe ayırmıştır. Maksimum kalkış ağırlığı 136.000 kg veya üzerindeki tüm uçak tipleri Ağır (Heavy), 136.000 kg’dan az 7.000 kg’dan fazla uçak tipleri için Orta (Medium), 7.000 kg veya daha az olan uçak tipleri için Hafif (Light) olarak kategorilendirmektedir. Antonov AN225 ve bunun yani sıra maksimum kalkış ağırlığı 156.000 kg olan Airbus A380 (Airbus 380-800) tipi uçağın havacılıkta yerini alması ile kuyruk türbülans kategorileri yeniden tasarlanmıştır. Bu uçaklar için `Ağır`ın üzerinde ICAO kategorilendirilmesinde olduğu gibi yeni bir kategori yaratılmış ve Süper adını almıştır. Hava trafiğinin yönetiminde bu kategorilere göre ayırma kuralları hava trafik kontrolörleri tarafından tablodaki gibi uygulanmaktadır.

 

Şekil 1: ICAO Kuyruk Türbülansı Ayırması

 

 

 

MRS: Minimum Radar Separation

Operasyonel şartlara bağlı olan minimum ayırma değeri MRS 3 NM olarak kabul edilmektedir. Kuyruk türbülans ayırmalarına ihtiyaç olmaması durumda ICAO tarafından 3 NM olarak tanımlanan MRS değerleri şu belirtilen durumlar karşısında 2,5 NM mesafeye kadar azaltmak mümkün olmuştur.

-Teorik bir modele dayalı olarak veri toplama ve istatistiksel analiz ve yöntemler gibi şekillerde iniş yapan bir uçağın ortalama pist kullanım süresinin 50 saniyeyi aşmayacağı kanıtlanmışsa

-Pist frenleme durumu iyi olarak raporlanmış ve pist yüzeyi etkileyici maddeler tarafından olumsuz biçimde etkilenmiyorsa

-Geniş çözünürlüklü bir radar sistemi ile 5 saniyelik ya da daha az bir güncelleme oranı, uygun radar ekranları ile yeterli kombinasyon içeresinde kullanılıyorsa

-Hava trafik kontrolörü, görsel olarak ya da yüzey hareket radarı veya bir yüzey hareket rehberi ve kontrol sistemi aracılığıyla, kullanılan pisti ve ilgili taksi yolları çıkış ve girişini gözleyebiliyorsa -Uçakların son yaklaşma hızları, hava trafik kontrolörü tarafından yakından izleniyor ve gerekli görüldüğünde, ayırmanın minimumun altına düşürülmemesini sağlamak üzere düzeltiliyorsa

-Pilotlar, son yaklaşmada her ne zaman azaltılmış ayırma minimumu uygulanıyorsa, süratli bir şekilde pistten çıkmaları gerektiğinin tamamen farkındalarsa

-Azaltılmış minimum uygulamasına ilişkin prosedürler, Türkiye Havacılık Bilgi Yayını AIP`de yayımlanıyorsa.

Yapılan istatistiksel çalışmalar ve gelecek tahminlerine göre, 2025 yılında hava trafiğinin şu anki trafiğe göre iki kat büyüyeceği öngörülmektedir. Artan trafik talebinin karşılanması için mevcut havalimanı kapasitesinin arttırılması gerekmektedir. Yaşanan kapasite problemleri gerek küresel, gerekse bölgesel boyutta havayolları ve havalimanı operatörleri için çözüme kavuşturulması gereken bir konu haline gelmiştir. Bu bağlamda kapasitenin arttırılması yönündeki çalışmalar kuyruk türbülans kategorilerinin azaltılmasını da gerektiriyor. Günümüzde özellikle yoğun havalimanlarının pist kapasitesi genellikle uçaklar arasındaki olması gereken iniş ve kalkış ayırma kuralları ile kısıtlanması nedeniyle, kapasite problemlerinin çözülmesinde mevcut kuyruk türbülans ayırma standartlarının kabul edilebilir emniyet seviyesinde değiştirilmesi çözüm yöntemlerinden birisi olarak düşünülmektedir. Bu amaçla, uzun zaman önce başlayan kuyruk türbülans kategorileri ve ilgili ayırma değerlerinin tekrar düzenlenmesi, Recat Re-Categorization çalışmaları halen devam etmektedir.

Dümensuyu türbülansının oluşmasına neden olan başlıca unsurlar şunlardır;

  • -Öndeki uçağın ağırlığı
  • -Öndeki uçağın hızı
  • -Öndeki uçağın kanat konfigürasyonu (Flap ayarları vs)
  • -Takip eden uçağın büyüklüğü
  • -İlgili rotalar, pozisyonlar, alçalma tırmanma oranları
  • -Yere yakınlık. (İniş için yaklaşan uçağın yere yakınlığı arttıkça arkasında yarattığı türbülans takip eden uçak için daha tehlikeli olabilir.)
  • -Rüzgar yönü (Rüzgar bazen kuyruk türbülansının şiddetini arttırmakla birlikte bazen de çapraz olarak eserek uçağın arkasında yarattığı girdabın etkisini dağıtarak azaltmaktadır.)
  • -Rüzgar Şiddeti

 

Hava trafik kontrolörleri IFR uçakların kalkışları ve inişleri esnasında standart ayırma yapmaktan sorumludurlar. Bu ayırmalar uçağın büyüklüğüne bağlı olarak değişiklik göstermekle birlikte belirlenmiş ayırma minimumları uygulanmaktadır.

 

Ayırmalar yukarıdaki unsurlar dikkate alınarak zaman bakımından inişe gelen uçaklar arasında, Heavy uçağın arkasından Medium uçak inecekse 2 dakika Heavy veya Medium uçağın arkasından Light uçak inecek ise 3 dakika olacak şekilde uygulanır.

Ayırmalar yine zaman bakımından kalkan uçaklar arasında, Heavy uçağın arkasından Medium veya Light Medium uçağın arkasından Light uçak kalkarsa;

  1. a) Uçaklar aynı pisti kullanıyorlarsa,
  2. b) Kesişen pistlerde arkadan kalkan uçak öndeki uçağın kalkış hattını aynı seviyede veya 1000ft (300m) altından kat edecekse,
  3. c) Merkez hatları 760m (2500ft) ya da daha fazla olan paralel pistler kullanılıyorsa arkadan kalkan uçak öndeki uçağın kalkış hattını aynı seviyede veya 1000ft (300m) altından kat edecekse 2 dakikalık (wake) kuyruk türbülansı ayırması uygulanır.

VFR uçaklar arasındaki dümen suyu türbülans ayırmaları ise pilotların sorumluluğundadır. Hava trafik kontrol üniteleri mümkün oldukça VFR trafiklere de birbirlerinin trafik bilgilerini verirler.

Uçaklar düz uçuş esnasında seyir seviyesinde ilerlerken önünde mil olarak yeterli ayırması olan bir başka uçağın türbülansına maruz kalabilirler. Bu durumda pilotun rapor etmesi, hava trafik kontrolörünün gerek uçuş başı değişikliğiyle uçağı öndekinin akım alanından çekmesi, ya da seviye değişikliği yoluna gitmesi beklenebilir. Pilotların da bu konuda farkındalıklarının olması, TCAS`tan diğer trafikleri takip edip, frekansı dinlemeleri önemlidir. Hava trafik kontrolörünün çalışırken pilot raporlarına gerek kalmadan uçak tiplerinin farkında olması ve gerekli ayırmaları düşürmeden çalışması beklenir.

 

Kuyruk türbülansının (wake türbülansın) yol açacağı muhtemel tehlikeli durumları önceden tamamen belirlemek mümkün olamaz. Dolayısıyla kontrolöre bu tavsiye hizmetini her seferinde eksiksiz bir şekilde yerine getirme sorumluluğu yüklenemez. Hatta bazen yeterli ayırma olmasına rağmen takip eden hava aracının türbülanstan etkilendiği raporları ile de sık karşılaşılmaktadır. Hava trafik kontrolörü, taksi veya iniş/kalkış yapan uçağa müsaade ve talimatlar verirken özellikle kesişen pistler kullanılıyorsa meydanda çalışan araçlara ve personele de tehlike oluşturabilecek jet akımı (jet blast) ve pervane akımını (slipstream) da hesaba katmalıdır. Belirli bir etki alanı oluşturan jet akımı ve pervane akımları, bu etki alanı içine giren personel, araç veya diğer uçaklara zarar verecek şiddette kuvvetli rüzgar oluşturabilir.

 

Vorteksin (girdapların) şiddeti uçağın ağırlığı, hızı ve kanat yapısına göre değişebiliyor. Eğer uçak ağırsa, kanatlarının altında hava akımını bozacak herhangi bir harici yük (yakıt tankı, açık olan iniş takımları vb.) yoksa ve düşük süratte uçuyorsa çok şiddetli girdaplar oluşturabiliyor, Amerika’da yapılan ölçümlerde vortekslerin hızlarının saniyede 100 metreye kadar çıktığı görülmüştür. Bu türbülansı yönetebilme amaçlı olarak uçakların kanatlarına, kanatçık ya da kıvrık kanat (winglet) adı verilen yukarıya doğru kavisli uçlar takılır. Bu kanatçıklar sürtünmeyi azalttığı gibi itiş performansını da artırmaktadır. Hatta Boeing 737-800’lerde menzil artışı sağladığı, yakıt tasarrufuna sebep olduğu görülmüştür. Şekilde winglet olmadan, winglet olduğundaki vorteks farkı yer alıyor.

Hava sahası yönetim stratejilerinin amaçlarından birisi de günümüzde ve gelecekte hızla artan hava trafiğine uygun olan hava trafik hizmetlerinin sağlanması için gerekli düzenlemelerin yapılmasıdır. Emniyet açısından çok kritik öneme sahip kuyruk türbülansı ayırma değerleri üzerindeki çalışmaların Eurocontrol bölgesinde yer alan ülkemizi nasıl etkileyeceğini ilerleyen yıllarda hep birlikte göreceğiz.

 

Not: Yazı 1999 yılı Amerikan yapımı başrollerini John Cusack, Billy Bob Thornton, Cate Blanchett ve Angelina Jolie`nin paylaştığı Pushing Tin filmini yeniden izlerken kuyruk türbülansı sahnelerinden esinlenilerek yazılmıştır. Fırsat bulursanız izleyin derim. Keyifli seyirler.

 

Kaynakça

*Eurocontrol European Wake Turbulence Categorisation and Separation Minima on Approach and Departure RECAT-EU, Eurocontrol, Bruxelles

*Skybrary Wake Vortex Turbulence

 

18.4.2018 13:53:25
1713