20. Yüzyıl Öncesi Havacılık

20. yüzyıl öncesi

9. yüzyılda, Córdoba’lı Abbas İbn Firnas ilk uçan planörleri yapmış olarak bilinirler. Molmesbury’li Elmer, 1010 yılında aynı yapmış ve muhtemelen Daedalus’un öyküsünden etkilenerek 200 metrenin üzerinde bir uçuş yapmıştır.

Yaptığı Çin gezisinin ardından Marco Polo rüzgarın etkisiyle uçan ve insan taşıyan uçurtmalarla ilgili öyküler getirmiştir. “Pao Phu Tau”, 4. yüzyılda döner kanatlı hava taşıtlarının (helikopterlerin) varlığını iddia eden bir Çin kitabıdır.

• Havacılık tarihi: sol aşağı köşesinden saatin ters yönünde: Montgolfier Kardeşler (1784), Annonay’daki ilk balon deneyimi (1783), Charles’nın Paris ilk balon deneymi (1783), Pilâtre de Rozier ve d’Arlandes’nın ilk hava yolculuğu (1783), Charles ve Robert’ın ilk hava yolculuğu (1783), Guyton de Morveau’nun ilk balon direksiyonu denemesi (1784), Blanchard ve Jefferies’nin balonla Manş Denizi geçmesi (1785), Pilâtre de Rozier ve Romain’ın ölümleri (1785), İlk keşif balonu L’Entreprenant’ın Maubeuge’den Charleroi’ya nakli (1794), Fleurus Muharebesi’nde Coutelle’nın bindiği L’Entreprenant balonu, (1794)

Yaklaşık 2 yüzyıl sonra, 15. yüzyılda, Marco Polo’nun gezisinin kehanetleri gerçekleşmiş ve Leonardo da Vinci çizimleri günümüze kadar ulaşmış bir planör tasarlamıştır. Bu planör o dönemde inşa edilmemiş, ancak günümüze kadar ulaşan planlarından o dönemdeki malzemeler kullanılarak 19. yüzyılın sonlarında imal edilmiştir. Bu tasarım, uçurmaya değecek bir tasarım olduğu için ve Vinci’nin orijinal planlarından yola çıkılarak yapılan bir prototip olduğu için uçurulmuş, gerçekten de uçtuğu görülmüştür, ancak tabii ki orijinal tasarıma, günümüz aerodinamik bilgisi kullanılarak bazı müdahalelerde bulunulmuştur. Leonardo aynı dönemde bir de helikopter tasarımı yapmıştır, ancak bu tasarımın uçamayacağı açıktır.

 

17. yüzyılda Türk bilim adamı Lagari Hasan Çelebi, kendi tasarladığı ve büyük bir kafes ile ona bağlı konik biçimli ve içi barut dolu bir haznesi olan bir füze (roket) yardımıyla kendisini havaya fırlatmıştır. Uçuş, Osmanlı padişahı IV. Murad’ın kızının doğum günü kutlamalarında yapılmıştır.

• Havacılık tarihi: sağ üst köşesinden saatin ters yönünde: Mainz Kuşatması sırasında Komutan Coutelle (1795), Geçen yüzyılın hava seyrüsefer ütopyaları, Sébastien Lenormand’ın ilk paraşüt deneyimi, Montpellier (1783), Jacques Garnerin’ın paraşütle inmesi (1797), Gay-Lussac ve Biot4.000 metre yüksekliğinde (1804), Napolyon’un taç giyme logolu balon (1804), Bayan Blanchard’ın ölümü (1819), Adriyatik Denizi’nde Zambecarri ve iki ortağı (1804), Harris’in ölümü (1824), İtalyan balıkçılar tarafından kurtarılan Arban (1846), kromlitograf, Paris, 1890-1900

Bu uçuşun ardından Boğaziçine yumuşak bir iniş yaptığına ve Sultan IV. Murad’ın kendisini bu başarısından ötürü orduda yüksek bir rütbeyle onurlandırdığına inanılır. Uçuşun yaklaşık 20 sn sürdüğü ve yine yaklaşık 300 metre yüksekliğe ulaşıldığı tahmin edilmektedir. (Ancak bu tarihi kayıtlarla ispatlanmış bir bilgi değildir ve sadece abartılı öyküleri ile bilinenEvliya Çelebi’nin seyahatnamesinde geçmektedir.)

1638 yılında, Hezarfen Ahmet Çelebi, kuşlardan esinlenerek tasarladığı bir çift kanatla Boğaziçi üzerinde uçmuştur. Boğazın Avrupa yakasındaki Galata Kulesi’nden uçuşuna başlayıp, süzülerek, 3 km’lik bir mesafeyi katedip boğazın Asya yakasına, yaralanmadan, inmiştir. (Ancak bu tarihi kayıtlarla ispatlanmış bir bilgi değildir ve sadece abartılı öyküleri ile bilinenEvliya Çelebi’nin seyahatnamesinde geçmektedir.)

1670 yılında, Francesco Lana de Terzi basılmış olan bir yayınında, havadan hafif uçuşun içi vakumlanarak boşaltılmış bakır folyolardan yapılmış kürelerle olası olduğundan bahsetmiştir. Tasarladığı hava taşıtının çizimi. Aslında esas noktayı kaçırmamakla beraber bu tasarımda atladığı nokta kürelerin etrafını saran havanın basıncının kürelerin içlerine doğru ezilmelerine yani büzülmelerine neden olacağını atlamış olmasıdır.

Havadan hafif uçuş

• Havacılık üst sırada Lana’nın havacılık makinesi, Montgolfiers’nin balonu, Blanchard’ın balonu,, orta sırada Garnerin’ın paraşütü (yükselişte), Charles  Roberts’ın balonu, Garnerin’ın paraşütü (inişte), alt sırada Lunardi tarafından kullanıl

Her ne kadar, çoğumuz insanlı uçuşun 1900’lerin başında uçak ile başladığını sansa da aslında insanlar yaklaşık bir 200 senedir uçuyorlardı.

Çoğunluk tarafından kabul edilmiş ilk insanlı uçuş 1783 yılında Paris’te gerçekleşmiştir. Jean-François Pilâtre de Rozier ve Francois d’Arlandes, Montgolfier kardeşler tarafından icat edilmiş bir sıcak hava balonu kullanarak 8 km yolalmışlardır. Balon, odun ateşi ile ısıtılıyor ve kumanda edilemiyordu, bu da rüzgar nereye götürürse oraya uçuyordu anlamına geliyordu.

Balonculuk, 18. yüzyılın sonlarına doğru çok yaygın bir uğraş haline geldi, ve böylece yükseklik ile atmosfer arasındaki ilişkinin keşfedilmesini sağlamış oldu.

Şimdi zeplin dediğimiz yönlendirilebilir, kumanda edilebilir, balonlarınkumanda sistemlerinin geliştirilmesi üzerindeki çalışmalar tüm 1800lü yıllar boyunca devam etti. İlk kontrol edilebilen ve yönlendirilebilen havadan hafif

uçuşun 1852 yılında Henri Giffard tarafından 24 km uçularak buharlı motoru olan bir hava taşıtı ile yapıldığına inanılır.

 

Bir başka kayda değer gelişme ise 1884 yılında, Charles Renard ve Arthur Krebs’in Fransız Ordusu’na ait elektrik motorlu bir zeplin olan La France (Fransa) ile ilk tam olarak kumanda edilebilen serbest uçuşu yapmaları olmuştur. 170 ft (~51 m) uzunluğundaki ve 66000 ft³ (~1869 m³) hacmindeki zeplin, 8,5 beygirgücündeki bir elektrik motorununyardımı ile 23 dakikada 8 km mesafe katetmiştir.

Ancak, bu hava taşıtları çok kırılgandılar ve ömürleri çok kısa idi. Kumanda edilebilen uçuşların sıradan hale gelmesi ancak, içten yanmalı motorların bulunması ile mümkün oldu.

Her ne kadar, zeplinler I. ve II. Dünya Savaşlarında kullanılmış, hatta günümüzde bile sınırlı oranda kullanılıyor olsalar bile, gelişimleri havadan ağır hava taşıtlarının gelişimiyle durmuştur.

Kavramın daha iyi anlaşılması

Havacılık üzerine basılmış ilk yayın, Emanuel Swedenborg tarafından 1716 yılında yapılmış olan “Havada uçabilen bir makinanın çizimi”dir. Bu uçan makine, etrafını çok güçlü bir kanvas

kumaşının sardığı çok hafif bir iskelete ve onun iki yanında yatay aksta hareket eden iki geniş kürek ya da kanata sahiptir ki bu kanatlar yukarı hareketlerinde hiçbir dirence maruz kalmaz iken aşağı hareketlerinde taşıma kuvvetini sağlamaktadırlar. Swedenborg, makinenin uçamayacağını çok iyi biliyordu ancak bunu uçma probleminin çözümüne yönelik iyi bir başlangıç olarak tahmin ediyordu. “İnsan vücudunun ağırlığından hafif olan ve daha büyük bir kuvvet gerektiren böyle bir makine hakkında konuşmak onu gerçeğe dönüştürmekten zor görünür. Belki de mekanik bilimi bu makineye bir anlam kazandıracaktır. Eğer avantajları ve gerekliliği anlaşılırsa, belki de zaman içinde bizim çizimimiz geliştirilecek ve bizim şu anda sadece tahmin edebildiğimiz

şeyin amacına ulaşılacaktır. Halihazırda, her ne kadar ilk denemeleri için bazı fedakarlıklarda bulunulmuş ve kaybedilmiş bir bacak

ya da kolu umursamamış olsalar da bu tür uçuşların doğada tehlikesiz yapılabileceğinin kanıtları bulunmaktadır.” Swedenborg, bir hava taşıtını güçlendirerek (motor gücü) uçmanın temel sorunun çözümlenebileceğini söyleyerek geleceği gördüğünü kanıtlamıştır.

 

18. yüzyılın son yıllarında, Sir George Cayley uçuşun fiziki üzerindeki ilk titiz çalışmaları başlatmıştır. 1799 yılında bir planör planı sergiledi. Bu planör, kanatlarının planform yapısı dışında tamamen moderndi ve kumanda için ayrı bir kuyruğu vardı ve dengeyi daha iyi sağlayabilmek için pilot ağırlik merkezinin altına yerleştirilmişti ve bu aracın modelini 1804 yılında uçurdu. Takip eden 50 yıl boyunca, havacılık üzerinde çalışmaya devam eden Cayley, taşıma ve sürükleme gibi aerodinamiğin birçok temel kavramını geliştirdi. Hem içten hem de barut ile doldurduğu dıştan yanmalı motorları kullanmasına rağmen, ilk güç verilmiş, hava taşıtı modelini yapma işini güç vermek için kauçuk (lastik) gücünü kullanan Alphonse Penaud’a bırakmıştır. Daha sonra Cayley, araştırmasını tam boyutlu bir araç yapmak için kullandı ve bunu ilk önce 1849 yılında insansız olarak uçurdu, sonra da Yorkshire’da 1853 yılında yardımcısı Brompton’dan Scarborough’aya kısa bir uçuş yaptı. 1848 yılında, John Stringfellow ilk buhar motorlu modelin test uçuşunu Chard, Somerset İngiltere’de gerçekleştirdi. Bu ‘insansız’ bir uçuştu. 1856 yılında, Fransız Jean-Marie Le Bris, plajda, bir at tarafından çekilen planörü “L’Albatros artificiel” ile ilk kalktığı yerden daha yükseğe çıkan uçuşu yapmıştır. Planörünün 100 m yükseldiği ve 200 m yol aldığı rapor edilmiştir.

1874 yılında, Felix du Temple, alüminyumdan yapılmış, kanat açıklığı 13 m olan ve pilot hariç ağırlığı sadece 80 kg olan büyük bir tek kanat (monoplane) uçağı Brest, Fransa’da üretmiştir. Bu uçakla birçok deneme yapılmış ve uçağın kendi gücüyle kalkıp süzülüp daha sonra güvenli bir şekilde yere inebileceği kanıtlanmıştır. Bu da bunu, her ne kadar uçuş çok kısa bir mesafe ve süre için olsa bile,

tarihteki ilk kendinden güçlendirilmiş (powered flight) uçuş yapmıştır. Uçma sanatını geliştiren kişilerden biri de Francis Herbert Wenham’dır. Wenham, bir seri insansız başarısız planör imal etme

teşebbüsünde bulunmuştur. Çalışmaları esnasında, kuş kanadı benzeri bir kanattaki taşımanın çoğunun kanadın önünde oluştuğunu bulmuştur. Bunu daha da ileri götürmüş ve ince kanatların birçok kişinin iddiasının aksine yarasa kanadı tipi kanatlardan daha iyi olduğunu, çünkü bu tür ince kanatların ağırlıklarına oranla daha çok hücum kenarları olduğunu farketmiştir. Günümüzde bu ölçüm, kanadın açıklık oranı olarak bilinmektedir. 1866’da bu çalışmasını o sıralarda yeni oluşmaya başlamış olan İngiltere Kraliyet Havacılık Topluluğuna sunmuş, ve çalışmasını kanıtlamak için, 1871 yılında, dünyanın ilk rüzgar tünelini inşa etmeye karar vermiştir. Topluluğun üyeleri, tüneli kullanarak kavisli kanatların, taşıma-sürükleme oranı 5:1 olan ve 15° hücum açısında Cayley’in Newtonsal ilişkilendirmesinden daha çok taşıma yarattığını bulmuşlardır. Bu da havadan ağır uçan makinaların, önceleri onları güçlendirmenin (motor vs ile) ve uçuşu kumanda etmenin problem olarak görünmesine rağmen kolaylıkla üretilebileceğini göstermişti.

Adımları hızlandırmak

1880’ler, 20. yüzyıla kadar birçok araştırmanın yer aldığı ateşli bir çalışma dönemi oldu. 1880’lerdeki

gelişmelerin başlamasıyla ilk gerçek anlamda pratik planörün inşası olanaklı oldu. Bu dönemde şu üç kişi gerçekten aktif rol aldılar: Otto Lilienthal, Percy Pilcher ve Octave Chanute. Gerçek anlamda çağdaş planörlerden biri John J. Montgomery tarafından üretildi ve bu planör kontrollü bir şekilde 28 Ağustos 1883’te San Diego’nun dışında uçuşunu gerçekleştirdi. Bu uğraşlar ancak çok yıllar sonrası bilinir oldu. Bir başka delta kanat tarzı planör Viyanayakınlarında 1877 yılında Wilhelm Kress tarafından yapıldı. Alman otto Lilienthal, Wenham’ın çalışmasını 1874’te ikiye katlamış, çok geliştirerek 1889 tüm çalışmalarını yayınlamıştır. Ayrıca bir seri çok daha iyi planörler üretmiş ve 1891 yılında bu planörlerle 25 m mesafeli

uçuşları sıradan hale getirmiştir. Tüm çalışmalarını fotoğraflamak da dahil olmak üzere titizlikle kayıt altına almıştır ve işte bu yüzden erken dönem öncüleri arasında en iyi tanınanlardan biri olmuştur. Onun bulduğu hava taşıtı günümüzde yelken kanat olarak bilinmektedir.

 

Lilienthal, uçağa motor takıldığı andan itibaren havacılığın kanunlarını daha ileri boyutta çalışmanın olası olmadığını biliyordu. Onun bulduğu ve tanımladığı bu kanunlar ondan sonra gelenlere bıraktığı en önemli mirası idi ve takipçileri bu kanunları kullanarak birçok deneme ve hata yapmaktan tasarruf etmiş oldular.

1896 yılında, en son tasarımı ile uçuş yaptığı esnada, şiddetli bir rüzgar tarafından aracın

kanatları kırılınca 17 m yükseklikten düşüp omurgasının kırılması nedeniyle öldüğünde, o ana kadar değişik tasarımlarla 2500 uçuş gerçekleştirmişti. Düşüşünün ertesi günü ölürken son sözleri “Kurbanlar verilmelidir” olmuştur. Lilienthal ölmeden önce tasarımlarını güçlendirmek için uygun küçük motorlar üzerinde çalışıyordu.

Octave Chanute, Lilienthal’ın bıraktığı yerden devam ederek hava taşıtı tasarımlarının erken

emekliliğini önlemiş ve birçok planörün geliştirilmesini finanse etmiştir. Ekibi, 1896 yılının yazında, tasarımlarını Indiana’daki Miller plajında yaptı ve en iyisinin daha çağdaş görünümlü çift kanatlı (biplane) tasarımın olduğu sonucuna vardı. Lilienthal gibi, Chanute da tüm çalışmalarını fotoğraflayarak kayıt altına aldı ve kendisiyle aynı kafadaki tüm dünyadaki kişilerle iletişime geçti. Chanute kuşların aksine insanların içgüdüleri ile değil de manuel olarak yapmaları gereken dengeli uçuş konusuyla özelikle ilgileniyordu. En büyük sorun dikey denge idi, çünkü hücum açısı arttırıldığında basınç merkezi öne kayıyor ve bu da hücum açısının daha çok artmasına ve derhal müdahale edilmezse taşıtın burun yukarı yapmasına ve tutunma kaybına neden oluyordu.

Bu dönem boyunca gerçek olarak güçlendirilmiş (motor vs.) hava taşıtını yapmak için birçok deneme olmuştur. Ancak Lilienthal ve Chanute tarafından tanımlamış sorunları dikkate almayan birçok amatör havacının, denemelerinin çoğu başarısızlıkla sonuçlanmıştır.

1890 yılında Clement Ader, Fransa Paris yakınlarında tarihteki ilk “uzun mesafeli” pervaneli uçuş olacak uçuşu bir buhar motorlu Eole ismini verdiği hava taşıtı ile 50 m gibi kısa bir mesafe uçarak gerçekleştirdi. Bu denemeden sonra inşası tam 5 yıl sürecek daha büyük bir tasarım üzerinde çalışmaya başladı. Ancak, Avion III adındaki bu tasarım çok ağırdı ve çok güçlükle havalanabiliyordu. Uçağın 300 metrelik bir mesafeyi yerden çok az yükselerek katettiği rapor edilmiştir.

Sir Hiram Maxim, İngiltere’de bir seri tasarım üzerinde çalışmış ve en sonunda her biri 180 bg’de (134 kW) olan 2 adet düşük ağırlıklı buhar motoru ile donanmış, kanat açıklığı 32 m, ağırlığı 3175 kg olan bir dev tasarlamıştır. Maxim, bu büyüklükteki bir tasarımı üretimin temel sorunlarını incelemek için üretmişti ve kumanda sistemi eklememişti çünkü böyle bir taşıtla uçmaya çalışmanın güvenli olmayacağını biliyordu. Bunun için, hava taşıtı

nın üzerinde gidebileceği 550m uzunluğunda bir raylı deneme yolu inşa etti. Sorunlar üzerinde çalışmak için birkaç deneme koşusu yaptıktan sonra, 31 Temmuz 1894’te uyguladığı kuvvet ayarlarını arttırarak bir seri deneme koşusu daha yaptı. İlk iki denemesi başarılı oldu ve araç rayların üzerinde uçuyordu. Öğleden sonra, ekip tam güç elde etmek için buhar kazanlarının tamamını devreye soktu ve bu da yolun 180. metresinde aracın hızının 68 km/s hıza ulaşmasına ve kendisini raylardan ayırarak havalanmasına neden olarak 60 m yükseklikte bir süre uçtuktan sonra yere çakılmasına neden oldu. Ters giden şansı O’nun çalışmalarına 1900’lerdeki bir grup daha küçük ve benzinle çalışan tasarım üzerinde çalışmasına kadar engel oldu.

Bir diğer başarılı erken dönem tasarımcı da Samuel Pierpont Langley idi. Gökbilim bilimindeki seçkin bir kariyerin ardından, günümüzdeki adıyla Pittsburg Üniversitesi, o zamanki adıyla Smithsonian Enstitüsü’nde kalarak aerodinamik alanında çok ciddi araştırmalar yapmıştır. 1891 yılında, çalışmalarını Aerodinamik Deneyler adında yayınladı ve sonra da tasarımlarını üretmeye başladı. 6 Mayıs 1896’da, Aerodrome No. 5 adını verdiği üretimi, 40 km/s hızda, birincisi 1000 m, ikincisi 700 m olmak üzere iki kere uçarak ilk başarılı ve kayda değer bir tasarımdaki araç olarak havadan ağır uçuşu gerçekleştirdi. 28 Kasım’da ise bir başka başarılı uçuşu benzer bir model olan Aerodrome N. 6 ile gerçekleştirdi ve bu sefer yaklaşık 1460 m uçmayı başardı.

Bir başka havadan ağır uçuş denemesi ise Percy Pilcher tarafından, İngiltere’de yapıldı. Pilcher, 1890’ların ortalarına kadar başarıyla uçan; adları The Bat (Yarasa), The Beetle (Böcek), The Hawk (Şahin) ve The Gull (Martı) olan birçok çalışan planör üretti. 1899 yılında, günümüzdeki çalışmaların da uçabileceğini gösterdiği motorla güçlendirilmiş bir hava taşıtı prototipi inşa etti, ancak bu aracı deneyemeden önce bir planör kazasında öldü ve çalışmaları yıllarca unutuldu.