İstisnalar dışında birçok uçakta ortak bir tasarım özelliği olan çift parçalı rudder bulunur. Peki modern uçaklarda Split Rudder (çift parçalı rudder) kullanılmasının amacı nedir? Bu yazıda bu soruya yanıt bulmaya çalışıyoruz.
Modern uçaklarda Split Rudder (çift parçalı rudder) kullanılmasının amacı nedir? Bunun birkaç nedeni var. Yedeklilik bu nedenlerden biridir. Alt ve üst rudder ayrı hidrolik sistemler tarafından beslenebilir, böylece uçağın bir veya daha fazla hidrolik sisteminin arızalanması durumunda rudder yetkisi korunur. A380’de bulunan rudderda, ayrıca elektro hidrostatik yedekleme aktüatörleri (EHBA) adı verilen bir komponent vardır. Bu aktüatörler elektrikle çalışır ve her aktüatörün kendi küçük hidrolik rezervuarı vardır. A380’in üst rudderında ve alt rudderında 4 EHBA (her biri için iki adet) bulunur ve bunlardan 3’ü ayrı elektrik bus barlar tarafından beslenir. Bu, bazı büyük elektrik arızaları ile tam bir hidrolik arıza durumunda rudderın çalıştırılmasını mümkün kılar.
Rudderı ikiye ayırmanın diğer bir nedeni de dikey stabilizatörün yapısal bütünlüğünü sağlamaktır. Bir uçakta rudder hareketi uyguladığınızda, dikey dengeleyiciye bir yük uygulanır. Bu yük çok fazlaysa, yüzeye zarar verebilir ve yorulma ömrünü azaltabilir. Yine örnek olarak A380’e baktığımızda, uçağın dikey stabilizötürü 47 ft uzunluğundadır, bu da neredeyse bir A320’nin kanadı kadardır. Eğer uçağa tek bir parça rudder yerleştirirseniz ve kendi kendine sapmasına izin verirseniz, kuyruğa inanılmaz miktarlarda yük bindirebilir. Bu durumda iki seçeneğiniz vardır. Ya rudderın sapma oranını azaltabilirsiniz ya da rudderı bölebilir (üst ve alt) ve rudderın her birine ayrı bir sapma oranı verebilirsiniz. İlk seçenek o kadar da arzu edilen bir şey değildir, çünkü kontrol yetkisinin bir kısmını ortadan kaldırır.
İkinci seçenek daha tercih edilirdir; çünkü alt rudderın üst ruddera kıyasla daha yüksek sapma açılarına sahip olacağı şekilde tasarlarsanız, sistemi yapısal olarak daha sağlam hale getirirsiniz. Çünkü alt rudder uçağın gövdesine daha yakındır ve bu da yükün çoğunun artık dikey dengeleyici yerine gövdeye aktarıldığı anlamına gelir. A380’de, hızlar düşük olduğunda her iki rudder da maksimum 30 derecelik bir açıya sapacak şekilde tasarlanmıştır. Bununla birlikte, hız yaklaşık 160 Knot arttıkça, üst rudder sapma açıları rudder hareket sınırlayıcısı (Rudder Limiter) tarafından azaltılır. Yaklaşık 180 Knot’ta, alt rudderın açısı da azalır, ancak üst ruddera kıyasla çok daha yavaş bir oranda azalır. Bu durum, alt rudder sapmasının her iki tarafta 10 dereceye düşürüldüğü, 250 Knot’a kadar devam eder ve hız tekrar düşürülene kadar bu şekilde kalır. Üst rudder açısı, uçak hızlandıkça 5 dereceye kadar azalmaya devam eder.
Bu resim az önce söylediklerimi uygulamalı olarak göstermektedir. A380 inişe geçerken alt rudderın üst ruddera oranla daha yüksek bir sapmaya sahip olduğunu göstermektedir.
Bir uçaktaki rudderın neden bölündüğüne ilişkin bazı ek ayrıntılar sırasıyla şu şekildedir:
1- Yaw Control Yalpalama Kontrolü
Rudderın uçakta birincil işlevi uçağın yalpalama hareketini kontrol etmektir. Yalpalama, uçağın kanatlara dik olan dikey ekseni etrafında dönmesini ifade eder. Pilot, rudderı saptırarak istenmeyen yalpalama momentlerine karşı koymaya yardımcı olan bir yan kuvvet oluşturabilir. Bu, pilotun özellikle dönüşler veya çapraz rüzgar inişleri gibi manevralar sırasında uçağın yön kontrolünü korumasına olanak tanır.
2-Diferansiyel Sapma
Rudderın bölünmüş tasarımı “diferansiyel sapma” adı verilen bir kavram sağlar. Pilot rudder hareketi uyguladığında, rudderın bir tarafının aşağı doğru sapması diğer tarafının yukarı doğru sapmasından daha fazladır. Bu asimetrik sapma, rudderın iki tarafı arasındaki sürükleme kuvvetlerinde bir fark yaratarak istenen yönde bir yalpalama momenti oluşturur. Ayrık rudder tasarımı, yalpalama kontrolünün etkinliğini ve hassasiyetini artırır.
3-Aerodinamik Hususlar
Ayrık Rudder tasarımının aerodinamik faydaları da vardır. Rudder saptırıldığında, uçağın dikey ekseni etrafında bir tork oluşturan yana doğru bir kuvvet oluşturur. Bu tork, artan sürüklenme ve yana kayma gibi olumsuz etkilere neden olabilir. Ayrık rudder tasarımı, rudder etrafındaki hava akışının bir kısmını yeniden yönlendirerek, sürüklenmeyi azaltarak ve uçağın genel aerodinamik verimliliğini artırarak bu etkilerin azaltılmasına yardımcı olur.
4- Stall Önleme
Bu tip rudderın kullanılmasının bir diğer avantajı da belirli uçuş koşullarında, özellikle de Stall’a yol açabilecek yavaş hız veya yüksek hücum açısı durumlarında ters yalpalamayı önleme kabiliyetidir. Ters yalpalama, aileron sapması sırasında dış kanatta artan sürtünme nedeniyle amaçlanan dönüşün ters yönünde bir yalpalama momentinin oluştuğu bir olgudur. Rudder hareketini istenen dönüşün ters yönünde uygulayarak, rudder ters yalpalamayı en aza indirmeye ve koordineli uçuşu sürdürmeye yardımcı olabilir
İki parçalı rudder, birçok uçakta ortak bir tasarım özelliği olsa da, tüm uçakların bu konfigürasyona sahip olmadığını belirtmek önemlidir. Küçük genel havacılık uçakları gibi bazı uçaklar, farklı mekanizmalar veya kontrol yüzeyleri aracılığıyla benzer işlevleri yerine getiren tek parçalı bir ruddera sahip olabilir. Rudder’ın özel tasarımı ve konfigürasyonu uçağın tipine, boyutuna ve kullanım amacına bağlı olarak değişebilir.