Ben Kimim

 
 
 

HELİKOPTER

 

1. GİRİŞ:

Helikopter; iki veya daha fazla ana rotora sahip olan, her ana rotorda iki ve daha fazla döner kanadın bulunduğu, dikine iniş kalkış yapan bir tür uçaktır. Helikopterin yerden kalkışı, havada ilerlemesi ve tekrar yere inmesi ekseni etrafında dönen kanatlar ile gerçekleşir. Helikopterler; sabit kanatlı uçaklarda olduğu gibi, iniş-kalkış için bir piste gereksinim duymazlar. Sabit kanatlı uçakların iniş-kalkış yapamadığı, döner kanatların dönme açıklığının bulunduğu çok dar alanlara inebilir ve tekrar kalkış yapabilirler. Genel olarak bir helikopter gövde, gövde üzerindeki ana rotorda bulunan uçak kanadı özelliklerine sahip döner kanatlar ve döner kanatların oluşturduğu dönme momentini dengeleyen kuyruk rotorundan oluşur.

2. HELİKOPTERİN TARİHÇESİ:

Milattan Önce 4 ncü yüzyılda antik Çin'de çocukların bambu kamışından yapılmış, pervanesi olan ve helikoptere benzeyen oyuncaklarla oynadığına dair kayıtlar bulunmaktadır. Bu oyuncaklar; bir çubuğun üzerine "T" şekli oluşturacak şekilde takılmış pervaneden oluşmaktaydı. Çubuk her iki avuç içiyle hızlı bir şekilde döndürüldüğünde, çubuğun üstünde bulunan pervane yükseliyor ve  üzerindeki enerji boşalıncaya kadar kısa bir mesafede uçuyordu. Bu oyuncak büyük bir olasılıkla doğanın izlenmesinden elde edilen sonuçlarla meydana getirilmişti.

Bambu Kamışından Yapılmış Oyuncak "Bambu-Copter"
Fotoğraf: Wikipedia

Leanardo da Vinci (15 Nisan 1452-2 Mayıs 1519) 1480'lerin ilk yıllarında havada yükselebilecek pervane görünümlü bir makine tasarımı yapmıştı. Da Vinci'nin notları ile çizimlerinden sarmal şeklindeki pervanenin dönmesiyle makinenin havada yükselebileceğini düşündüğü anlaşılmaktadır.

Fotoğraf: Flying Bike

Dikey uçuş için benzer bilimsel çalışmalar ve tasarımlar, artarak devam etmekteydi. Bu model ve makine tasarımlarındaki pervaneler, Da Vinci'nin vida görünümlü pervanesinin aksine, bambu kamışından yapılan oyuncağın pervanesi ile benzerlik taşımaktaydı.

Temmuz 1754'de Mikhail Lomonosov (1711-1765)  Rusya Bilim Akademisi'nde eşeksenli küçük bir rotorun sunumunu yaptı. Mikhail Lomonosov, gücünü yaydan alan bu tasarımın meteorolojik aletlerin yükseltilmesinde kullanılmasını önermişti. 1783'de Christian de Launoy ve teknisyeni Bienvenu rotor bıçakları gibi hindinin kanat tüylerini kullanarak birbirinin aksi yönünde dönen çift rotorlu bir model yapmış  ve bu modeli 1784 yılında Fransız Bilim Akademisi'nde sunmuştu. Çinli çocukların oyuncağından esinlenen Sir George Cayley (1773-1857) tüyleri kullanarak Launoy ve Bienvenu'nun modeline benzer bir model yapmıştı. Bu model gücünü lastik bantlardan alıyordu.  Onun yazdığı deneyimleri ve hazırladığı modeller geleceğin havacılık öncüleri için etkili bir kaynak olacaktı. Ondokuzuncu Yüzyılın sonlarına doğru rotor pervaneleri için teneke levha ve pervanelerin dönmesi için yay kullanılması geliştirilmişti. Fransız havacılığının öncülerinden, gücünü lastik banttan alan model uçak mucidi Alphonse Pénaud (1850-1880) 1870 yılında eşeksenli, gücünü lastik banttan alan model helikopter yapmıştı. Babaları tarafından hediye edilen, Alphonse Pénaud'un yaptığı oyuncak uçak ve helikopterler Wright kardeşlerin uçuş rüyalarını gerçekleştirmelerinde belki de esin kaynağı olmuştu.

"Helikopter" kelimesi 1861 yılında küçük buhar güçlü modelin sunumu sırasında Fransız mucit Gustave de Ponton d'Amécourt tarafından icat edilmiştir. Modelin yapımında o zamanlar için yeni ve hafif bir metal olan alüminyum kullanmış, ancak model yerden kalkamamıştı. D'Amecourt'ın öngördüğü kelimelerle "Dikey Uçuş" tanımlamalarına büyük katkıda bulunmuş ve bu kelimeler varlığını sürdürerek havacılıkta yerini almıştı. Buhar gücü diğer mucitler tarafından da öngörülmekteydi. Havacılığın öncülerinden, mucit, İtalyan mühendis Enrico Forlanini (1848-1930) buhar gücüyle çalışan isimlendirmediği bir helikopter yapmıştı. Forlanini'nin 1877 yılında yaptığı, Milano parkında dikey kalkış yapan ilk model helikopteri, 13 metre (43 feet) yüksekliğe kadar çıkmış ve 20 saniye havada kalmıştı. Modele buhar sağlayan kazan yerde bulunuyordu. Kazanda oluşan buhar su hortumu ile rotorların dönmesi için model helikoptere aktarılıyordu. Emmanuel Dieuaide'nin 1878 yılında yaptığı, birbirinin aksi yönünde dönen rotor ve rotorları döndürmek için tasarladığı 3,5 kilogram (7,7 pound) ağırlığındaki buhar motorlu model helikopteri 12 metre (40 feet) yüksekliğe kadar çıkabilmiş ve yaklaşık 20 saniye havada asılı kalmıştı.

1885 yılında James Gordon Bennett Jr. (1841-1918) tarafından Thomas Edison'a (1847-1931) uçuş denemelerinde kullanmak üzere 1,000 US Dolar vermişti. Edison model helikopteri yapmış ve helikopterin içten yanmalı motorunda yakıt olarak kolay tutuşabilen "Nitroselüloz" kullanmıştı. Motor çalıştırıldığında patlamış, model helikopter hasar görmüş ve ayrıca bir çalışanı da kötü bir şekilde yanmıştı. Slovak mucit Ján Bahýl (1856-1916) 1901 yılında tasarladığı içten yanmalı motoru ile model helikopterinin 50 santimetre (1,6 feet) yüksekliğe çıkmasını başarmıştı. 5 Mayıs 1905 yılında model helikopteri dört metre (13 feet) yüksekliğe kadar çıkmış ve 1,500 metre (4,900 feet) mesafeyi uçmuştu.

3. İLK UÇUŞLAR:

Jacques ve Louis Breguet isimli iki Fransız kardeş 1906 yılında helikopterler için pervanelerde (Döner kanatlarda) ince metal kullanılması çalışmalarına başlamışlar ve 1907 yılında çalışmalarının sonucunu Gyroplane No: 1 adını verdikleri helikopterde almışlardı. Uçuş tarihi tam olarak bilinmemekle beraber, 14 Ağustos - 29 Eylül 1907 tarihleri arasında Cyroplane No:1 pilotuyla birlikte bir dakika süreyle 60 santimetre (2 feet) yüksekliğe çıkmıştı. Ancak, yalpalayan Gyroplane No:1 bu uçuşunu, gövdeyi her köşesinden tutan yardımcı elemanların dengeyi sağlamasıyla gerçekleştirebilmişti. Güvenlik için kısa zincirle yere bağlanmış Gyroplane No: 1 serbest olarak uçmasa da, insanlı uçuş yapan ilk helikopter olarak kabul edilmektedir.

Aynı yıl, Fransız mucit Paul Cornu (1881-1944) tasarladığı, 24 beygir gücünde (18 kW) Antoinette motoru olan ve iki rotorlu, 6 metre (20 feet) uzunluğunda birbirinin zıt yönünde dönen pervaneleri bulunan helikopteri inşa etti. Paul Cornu'nun inşa ettiği helikopter 13 Kasım 1907'de insanlı olarak 30 santimetre yükselmiş ve 20 saniye havada kalmıştı. Bu uçuşta ulaşılan yükseklik ve uçuş süresi Gyroplane No.: 1'den az olmasına rağmen pilotlu ve serbest uçuş yapan ilk helikopter olarak kayıtlara geçmiştir. Cornu'nun helikopteri yaptığı birkaç uçuşta 2 metre (6,5 feet) yüksekliğe çıkmayı başarmış, ancak kararsız olduğundan çalışmalardan vazgeçilmişti.

Paul Cornu'nun İki Rotorlu, İnsanlı Olarak Serbest Uçuş Yapan Helikopteri
Fotoğraf: Wikipedia

Paul Corlu'nun İnşa Ettiği Helikopterin Teknik Özellikleri

Mürettebat 1 pilot
Ana rotor çapı 2x6 metre (2x19 feet, 8 inch)
Ana rotor alanı 56,5 metrekare (608 feetkare)
Toplam ağırlığı 260 kilogram (573 libre)
Motor 1xAntoniette, 24 bg. (18 kW)

4. HELİKOPTERİN GELİŞMESİ:

Arjantinli hukukçu ve mucit Raúl Pateras Pescara (1890-1966) 1920'lerin başında Avrupa'da çalıştığı yıllarda düzenli dönen rotorların ilk başarılı uygulamalarını gösterdi. Eş eksenli, birbirinin aksi yönünde dönen pervanelere verilen eğitimin arttırılması veya azaltılmasıyla kaldırma kuvvetinin de azalacağı veya artacağını ve rotor göbeğindeki eğimin ayarlanmasıyla ikinci bir pervanenin itme veya çekme gücüne gerek duyulmadan gövdenin ileriye olan hareketi sağlanacaktı. Pescara ayrıca, motoru arızalanan bir helikopterin otorotasyon prensiplerine göre güvenli bir şekilde inebileceğini kanıtlamıştı. Otorotasyon prensibi kısaca; uygun yükseklikte bulunan helikopterin motoru arızalandığında, rotorun serbest dönmesiyle helikopterin güvenli bir şekilde yere inmesidir. Aşağıdaki şekillerde görüldüğü gibi motor gücüyle dönen rotor havayı yukarıdan çekerek kaldırma kuvvetini sağlamaktadır. Motor arızasında güç ortadan kalktığı için yere doğru hareket eden helikopter kendiliğinden dönen rotorun aşağıdan gelen havanın karşı etkisiyle otorotasyon prensibine göre yere güvenli bir iniş yapabilmektedir. Günümüzde helikopter pilotlarının eğitim programlarında yer alan otorotasyon çalışması yapılmaktadır.

 
Çizimler: Wikipedia

Pescara'nın inşa ettiği 3 numaralı helikopter 1924 yılının Ocak ayında 10 dakikadan fazla bir süre uçmuştu.

Fransız Etienne Oemichen helikopterle 360 metre (1,181 feet) uçarak dünya rekoru kırmış ve bu rekor Uluslararası Havacılık Federasyonu (Fédération Aéronautique Internationale "FAI")tarafından 14 Nisan 1924 yılında onaylanmıştı. Pescara, 18 Nisan 1924'de 736 metreyi, 2 metre yükseklikten, saatte 13 kilometre hızla 4 dakika, 11 saniyede uçarak Oemichen'in rekorunu elinden almıştı. Buna karşılık olarak Oemichen 4 Mayıs 1924'de 2 numaralı helikopteri ile 1,692 kilometreyi (5,550 feet) 15 metre (50 feet) yüksekliğe çıkarak uçmuş ve rekorunu geri almıştı. 

Bu arada; pilot ve mühendis Juan de la Cierva (1895-1936) İspanya'da ilk kullanışlı helikopteri geliştiriyordu. Cierva yapmış olduğu ilk tasarımlarda ve kendi otocayrosunda kalkıştan sonra ortaya çıkan aerodinamik ve yapısal hataları keşfetmişti. Ciervan'nın "C.4." olarak tanımladığı 1923 yılında inşa ettiği otocayrosunda modern helikopterlere temel olacak rotor şekil almaya başlamıştı.

Cierva'nın C.4. Otocayrosu
Fotoğraf: Flying Bike

Hollandalı havacılık mühendisi Albert Gillis von Baumhauer 1923 yılında helikopter tasarımı çalışmalarına başlamıştı. İnşa edilen ilk tasarım 24 Eylül 1925 tarihinde Hollanda kara havacılık yüzbaşısı Floris Albert van Heijst tarafından uçurulmuştu. Bu uçuş, tam olarak yerden kalkma, havada asılı kalma ve iniş olarak gerçekleşmişti. Yüzbaşı van Heijst'in uçuşta kullandığı, Von Baumhauer'in icat ettiği kumanda sistemiyle  rotor pervanelerinin (Döner kanat) hücum açısı ve rotorun eğimini isteğe bağlı olarak eşzamanlı olarak değiştirilebilmişti. Von Baumhauer'in rotor pervanelerinin ve rotor eğiminin eşzamanlı olarak değiştirilmesi ile ilgili icadı 31 Ocak 1927'de İngiliz Havacılık Bakanlığının 265,272 numaralı patent belgesiyle tescil edilmişti.

İtalyan mühendis Corradino D'Ascanio (1891-1981) 1930 yılında D'AT3 ismini verdiği iki rotorlu bir helikopter inşa etti. Oldukça büyük olan helikopterin, birbirinin zıt yönünde dönen iki pervaneli iki rotoru vardı. Pitch, roll ve yaw hareketleri helikopterin gövdesine eklenen üç küçük pervane ile kontrol altında tutulmuştu. D'AT3; 18 metre yükseğe çıkarak, 1,078 metre uçmuş ve 8 dakika 45 saniye havada kalmıştı. Bu uçuş, Uluslararası Havacılık Federasyonu (Fédération Aéronautique Internationale "FAI") tarafından rekor olarak kayıtlara geçirilmişti.

Aynı tarihlerde Sovyetler Birliği'nde havacılık mühendisi olan Boris N. Yuriev ve Alexei M. Cheremukhin Moskova'da Merkezi Aerohidrodinamik Enstitüsünde "TsAGI" 1-EA olarak isimlendirdikleri tek rotorlu helikopter tasarımı üzerinde çalışıyorlardı. Gövdesi içi boş tüplerden yapılmış olan 1-EA helikopterinde dört pervaneli ana rotor ile gövdenin burun ve kuyruk kısmında 1,8 metre (6 feet) çapında, ana rotorun dönüş momentini nötralize eden iki adet rotor bulunmaktaydı. Rotorlar, Birinci Dünya Savaşı'nda kullanılmış Gnome Monosoupape'nin benzeri olan iki adet M - 2 motoru ile döndürülüyordu. TsAGI 1-EA birkaç başarılı alçak irtifa uçuşu gerçekleştirmiş ve 14 Ağustos 1932'de Cheremukhin'in kullandığı 1-EA,  605 metre (Tescil edilmedi) yüksekliğe çıkarak d'Ascanio'nun rekorunu geçmişti. Rekorun kırıldığı tarihte Sovyetler Birliği henüz FAI üyesi olmadığı için rekor resmi olarak tescil edilmemişti.

Gnôme 9N Monosoupape Motoru
Fotoğraf: Wikipedia

Bréguet ve Dorand 1933 yılında Gyroplane Laboratoire'i inşa etti. Birçok yer denemeleri ve bir kazadan sonra 26 Haziran 1935'de ilk uçuş gerçekleştirildi. Pilot Maurice Claisse tarafından tespit edilen kumanda hataları kısa zamanda giderildi. 14 Aralık 1935'de 500 metre çapındaki bir alanda uçarak rekor kırdı. Ertesi yıl, 26 Eylül 1936'da Claisse, helikopteriyle 158 metreye çıkarak ve yükseklik rekorunu kırdı. Sonunda; 24 Kasım 1936 tarihinde 1 saat, 2 dakika, 5 saniye havada kalmış ve 44 kilometrenin üzerindeki mesafeyi saatte 44,7 kilometre hızla uçarak ve yeni bir rekor kırmıştı. Villacoublay meydanında bulunan Gyroplane Laboratoire, 1943 yılında Müttefiklerin hava bombardımanı sırasında imha olmuştur.

Mürettebat 1
Uzunluğu 8,92 metre
Rotor çapı 15,89 metre
Boş ağırlığı 1,430 kilogram
Azami kalkış ağırlığı 1,950 kilogram
Motor 1xHispano-Suiza, 225 kW
Azami hızı 120 kilometre/saat
Menzili 44 kilometre
Tavanı 158 metre
İnşa edildiği yıl 1933
İlk uçtuğu tarih 26 Haziran 1935
Tasarım Louis Breguet
Üretici Breguet-Dorand

Gyroplane Laboratoire Ve Teknik Özellikleri

5. HELİKOPTER ÜRETİMİNİN BAŞLAMASI:

Alman Focke-Wulf Fw 61 1936 yılında yaptığı ilk uçuşunda Gayroplane Laboratoire'nin başarısını gölgede bırakacaktı. Fw 61, 1937 yılında helikopterlerin kırdığı bütün dünya rekorlarını geride bırakmış, hız ile irtifada başarılı olacağını göstermişti. Şubat 1938'de ilk bayan helikopter pilotu Hanna Reitsch (1912-1979) Fw 61 ile kapalı spor salonu Deutschlandhalle'de seyirci olmadan bir gösteri yapmıştı.

Nazi Almanya'sı İkinci Dünya Savaşı'nda az sayıda helikopteri gözlem, ulaştırma ve tıbbi tahliyede kullanmıştı. Flettner Fl 282 "Kolibri" Akdeniz'de, Focke Achgelis Fa 223 "Drache" Avrupa'da kullanılmıştı. Müttefik hava kuvvetlerinin etkili bombardımanları, Almanların  fazla sayıda helikopter üretmesini büyük ölçüde engellemişti.

Amerika Birleşik Devletleri'nde Igor Skorsky (1889-1972) ve W. Lawrence LePage Birleşik Devletlerin ilk askeri helikopterini yapmak için yarış halindeydiler. Savaş öncesi, Fw 61'den sonra, LePage helikopter üretimi için patent aldı ve XR-1'i inşa etmişti. Bu sıralarda Skorsky tek rotorlu VS-300'ün tasarımını hazırlamıştı. Yapılan denemelerde ana rotorun oluşturduğu dönüş momentini nötralize etmek için helikopterin kuyruk kısmına dikey olarak küçük bir rotor ekledi.

VS-300'ün geliştirilmesinden sonra, Sikorsky R-4 helikopter üretimi için 100 adet sipariş almıştı. R-4 helikopteri İkinci Dünya Savaşı'nda müttefikler tarafından öncelikle Burma, Alaska ve diğer sarp arazilerde kurtarma amacıyla kullanılmıştı. R-4 helikopteri 1942-1944 yıllarında toplam 131 adet üretilmiş ve geliştirilerek R-5 ile R-6 helikopterleri tasarlanmıştı. Skorsky, İkinci Dünya Savaşı öncesinden başlayarak savaş sonuna kadar toplam 400 helikopter üretmişti.

Uzunluğu 33 feet, 8 inch (10,2 metre)
Rotor çapı 38 feet (11,5 metre)
Yüksekliği 12 feet, 5 inch (3,8 metre)
Boş ağırlığı 2,098 libre (952 kilogram)
Yüklü ağırlığı 2,581 libre (1,170 kilogram)
Motor 1xWarner R-550
Motor gücü 1x200 beygirgücü (149 kW)
Azami hızı 75 mil (120 kilometre/saat)
Seyir hızı 65 mil (105 kilometre/saat)
Tavanı 8,000 feet (2,400 km)
Mürettebat 1
İlk uçtuğu tarih 13 Ocak 1942
Üretim adedi 131

Sikorsky  R-4  Ve Teknik Özellikleri

LePage ve Sikorsky ordu için helikopter üretimi yapmışlardı. Helikopter tasarımının öncülerinden mucit Arthur Young (1905-1995), denge çubuğu olan ve esnek pervaneli rotor üretiminin tasarımı için Bell Aircraft'ta çalışmalar yapmaktaydı. Daha sonra Model 30 helikopterinin sade tasarımı kolaylıkla tamamlanmıştı. Model 30 geliştirildi ve Bell 47 adıyla  sivil helikopter belgesini aldı. Bell 47, Birleşik Devletlerin sivil amaçlarla kullanılan ilk helikopteri olmuştu.

6. HELİKOPTERDE TÜRBİN MOTORUNA GEÇİŞ:

Havacılık mühendisi Charles Huron Kaman, 1951 yılında Birleşik Devletler Donanması'nda yaptığı temaslardan sonra, K-225 helikopterine yeni bir motor türü olan türboşaft'ı uyarladı. Uyarlanan türbin motoru, piston motora göre hem hafifti, hem de büyük miktarda güç sağlıyordu ve piston motorun ağır gövdesinin, diğer parçalarının kapladığı yerden daha küçük bir alanda çalışabiliyordu. Kaman K-225, 11 Aralık 1951 tarihinde dünyanın ilk türbin motorlu helikopteri oldu. İki yıl sonra, 26 Mart 1954 tarihinde diğer Kaman helikopteri olan Donanmanın HTK-1'i iki türbin motoruyla ilk uçuşunu yapmıştı. Ayrıca, Sud Aviation'un ürettiği "Alouette II" türbin motorlu ilk helikopter olmuştu.

Helikopterlerin güvenli ve istikrarlı uçuş yapmaları, sabit kanatlı uçaklardan 10 sene sonra gerçekleşmiştir. Bu gecikmenin sebeplerinden biri de helikopterlerde sabit kanatlı uçaklara göre daha fazla güce olan gereksinimdir. Yirminci Yüzyılın ilk yarısında yakıt ve motorlardaki ilerlemeler, helikopterin gelişmesinde en önemli etkenlerden biri olmuştur. Yirminci Yüzyılın ikinci yarısında hafif ve elverişli türbin motorlarla daha büyük, daha hızlı ve daha verimli helikopterler geliştirilmektedir. Günümüzde küçük ve ucuz helikopterlerde piston motor halâ kullanılıyorsa da helikopterlerde türbin motorlar tercih edilmektedir.

7. HELİKOPTERİN KULLANIM ALANLARI:

Rotor pervanelerinin dönme açıklığının bulunduğu çok dar yerlere dikine iniş-kalkış yapan helikopterler sivil ve askeri amaçlarla bir çok alanda kullanılmaktadır. Kısaca bu alanlar; ulaştırma, inşaat, yangın söndürme, sahil güvenlik, arama ve kurtarmadır. Askeri amaçlarla kullanılan helikopterler makineli top, roket, güdümlü füze gibi silah sistemlerine sahiptir. Sitenin "Helikopter" bölümündeki askeri ve sivil amaçlarla kullanılan helikopter resimleri ve teknik özellikleri için tıklayın.

 
Hazırlayan: Ercan ÇETİNERLER
Kaynaklar: Kaynak / Yurtdışı / Sıra No.. 24