Süpersonik havacılıkta yeni dönem: Boom süpersonik uçağı

Havacılık tarihinin en önemli konularından biri olan süpersonik uçuş bir başka deyişle ses hızını aşmak, uzun yıllardır hem mühendislik hem de ticari havacılık için önemli bir hedef olmuştur. Havacılıkla ilgilenenlerin bildiği bir konu olmakla birlikte bilmeyenler için, uçuş hızı (Mach, M) ile ilgili ayrımın aşağıdaki şekilde yapıldığını ve deniz seviyesinde 1 Mach olarak adlandırılan hızın yaklaşık 343 m/s ye karşılık geldiğini belirterek devam edelim.

• Subsonik M<0,8

• Transsonik 0,8<M<1,2

• Süpersonik 1,2<M<5

• Hipersonik 5<M

Süpersonik uçuşların ticari havacılığa entegre edilmesi fikri, 1950’li yıllardan bu yana gündemde yer almış olup, bu alanda çeşitli projeler de geliştirilmiştir. Bu doğrultuda ilk olarak Sovyet yapımı Tupolev Tu-144, ilk uçuşunu rakibi Concorde’dan birkaç ay önce, 31 Aralık 1968’de gerçekleştirmiştir. Concorde ise ilk uçuşunu 2 Mart 1969’da yapmıştır. Tu-144, Concorde’un Mach 2,04’üne kıyasla Mach 2,15 hıza ulaşabiliyordu. Ancak Concorde, Tu-144’ten daha yavaş olmasına rağmen, 3.900 deniz mili gibi daha uzun bir menzile sahipti ve bu da onun transatlantik rotalarda uçabilmesine imkan tanıyordu. Tu-144 projesinin sonunu getiren hikaye, 1973 yılında Paris Hava Gösterisinde uçağın düşmesiyle başladı. Concorde, 200 bin seyircinin önünde havalandı ve Paris semalarında kusursuz bir uçuş gerçekleştirdi. Concorde’den sonra sıra Tupolev Tu-144’e gelmişti. Bu uçak ise maalesef aynı başarıyı gösteremedi. Yaklaşık 5 bin feet yüksekliğe ulaştığında parçalanmaya başladı ve yakındaki bir köye düşerek kırıma uğradı. Düşen Tu-144, kendi altı mürettebatının tamamının yanı sıra yerdeki 8 Fransız sivilin de ölümüne sebep oldu. Çeşitli kazalardan sonra Tu-144’ün üretimi 1982’de sonlandırıldı. Toplamda 14 adet Tu-144 üretilmişti.

Tu-144’ün yaşadığı sıkıntılar gibi Concorde da da zaman zaman ciddi sıkıntılar yaşadı. Bu uçak yüksek yakıt tüketimi, gürültü kirliliği ve yüksek işletme maliyetleri nedeniyle daima mercek altındaydı. 1976 yılında ticari hizmete giren ve Mach 2 hızına ulaşabilen Concorde, 27 yıl boyunca üretilen 20 uçak ile transatlantik (okyanus aşırı) rotalarda uçarak yolculara eşsiz bir seyahat deneyimi sundu. Air France’ın 4590 sefer sayılı uçuşu, 25 Temmuz 2000 günü Charles de Gaulle Havalimanı’ndan John F. Kennedy Uluslararası Havalimanı’na giderken kalkış sırasında pistteki yabancı bir parçaya çarparak havada alev aldı ve ardından düşmüştü. Bu kazadan sonra, 2003 yılında emekliye ayrılan Concorde ile birlikte, ticari havacılıkta süpersonik uçuşlar uzun bir durgunluk dönemine girdi. Hem kaza risk oranı hem de yüksek maliyet sebebiyle faaliyetler sürdürülemedi.

Concorde’un emekliye ayrılması ticari havacılıkta süpersonik uçuşların sonu olarak görülse de bu alandaki araştırmalar durmamıştır. Son 20 yılda gelişen teknoloji, daha verimli motor sistemleri, hafif kompozit malzemeler ve gürültü azaltma çözümleri sayesinde süpersonik uçuşların tekrar hayatımıza girmesi sağlanmıştır. Bu noktada, bir Amerikan şirketi olan Boom Technology, Inc. (ticari adı Boom Supersonic) 2014 yılında süpersonik yolcu uçaklarını modern havacılığa kazandırmak için çalışmalarına başlamıştır. Yıllar süren tasarım ve üretim çalışmalarının ardından şirketin geliştirdiği XB-1 prototipi, süpersonik yolcu uçağı Overture’un öncüsü olarak tasarlanmış ve geçen yıl test uçuşlarına başlamıştır. Süreç içerisinde bugüne kadar 12 test uçuşu gerçekleştirilmiştir. XB-1, 28 Ocak 2025 Salı günü Los Angeles’ın kuzeybatısındaki Mojave Çölü üzerinde, yaklaşık 10.670 metre yükseklikte yapılan test uçuşunda, özel finansmanla geliştirilerek ses duvarını aşan ilk uçak olmuştur. Uçak, Mach 1,1 hıza ulaşarak ses duvarını aşmıştır.

Boom Supersonic, XB-1’in gerçekleştirdiği bu uçuş, modern havacılık için süpersonik uçuş hedefine ulaşmada en önemli adımlardan biri kabul edilmektedir. Karbon fiber gövde yapısı, gelişmiş aerodinamik tasarımı ve Pratt & Whitney J85 motorlarıyla XB-1, süpersonik uçuşları verimli ve sürdürülebilir bir şekilde gerçekleştirmeyi hedeflemektedir. XB-1’in test uçuşunda ses hızını aşması aşağıdaki açılardan da büyük önem taşımaktadır:

1. Teknolojik Doğrulama: Yeni nesil malzemeler ve aerodinamikle süpersonik uçuşun nasıl optimize edilebileceği doğrulanmıştır.

2. Yönetmeliklere Uygunluk: Federal Havacılık İdaresi (Federal Aviation Administration, FAA) ve diğer havacılık otoritelerinin süpersonik uçuşlara bakış açısını değiştirebilecek bir gelişme yaşanmıştır.

3. Ticari Yolcu Uçuşlarına Yaklaşım: Boom’un Overture Programının geliştirilmesi için kritik bir eşik aşılmıştır.

Boom Supersonic firmasının nihai hedefi, 60-65 yolcu kapasitesine sahip ve 2029 yılında ticari uçuşlara başlaması beklenen Overture süpersonik yolcu uçağıdır. Overture, geleneksel uçaklara kıyasla 2 kat daha hızlı uçacak ve transatlantik birçok rotayı daha kısa süreler içerisinde birbirine bağlayacaktır. Sürdürülebilir havacılık yakıtı (Sustainable Avition Fuel, SAF) kullanarak karbon nötr bir uçak olmasının yanı sıra gövdesinde kullanılan hafif kompozit malzemelerle aerodinamik verimliliği artırmayı hedeflemektedir. Ek olarak, delta kanat tasarımı ile de süpersonik hızlarda stabilite sağlanması planlanmaktadır.

Boom Supersonic, Overture’ın üretimi için 27 Ocak 2023 tarihinde Greenboro Kuzey Karolina’da resmi olarak faaliyete geçen Süperfabrika (Superfactory) adını verdiği tesisini kullanmayı planlamaktadır. Tesis, Overture programı için oluşturulmuş ve süpersonik yolcu uçağının tüm montaj ve entegrasyon sürecini hızlandırmayı hedeflemektedir. Superfactory, gelişmiş üretim hatları, test alanları ve sürdürülebilir havacılık yakıtlarına yönelik altyapısıyla geleceğin süpersonik uçaklarının üretim merkezi olacak şekilde planlanmıştır.

Ayrıca Boom Supersonic firması Overture programı için geliştirdiği motoru Symphony’yi tamamen süpersonik uçuşlara özel, SAF ile uyumlu, düşük emisyonlu ve uzun ömürlü olacak şekilde geliştirmektedir. Symphony, askeri uçaklarda kullanılan süpersonik özellikli motorlardan farklı olarak art yakıcı (afterburner) kullanmadan Mach 1,7 hızına ekonomik ve güvenli bir şekilde ulaşmayı hedeflemektedir.

Boom Supersonic’in XB-1 prototipiyle yaptığı test uçuşunda ses hızını aşması, havacılık sektöründe yeni bir süpersonik dönemin başlangıcının işareti olarak değerlendirilmektedir. Boom Supersonic, ses patlaması sorununu en aza indiren, çevre dostu ve ekonomik olarak sürdürülebilir bir süpersonik uçuş modeli geliştirebilirse; Overture 2029 yılına kadar başta American Airlines, United Airlines ve Japan Airlines şirketlerinin filoları olmak üzere ticari olarak hizmete girerek, Concorde’dan sonra süpersonik yolcu taşımacılığını yeniden başlatmayı hedeflemektedir.

Son olarak “Boom süpersonik uçak gelecek vaat eder mi?” sorusuna cevap arayalım. Boom süpersonik uçakları, geleceğin havacılık endüstrisinde önemli bir rol oynama potansiyeline sahip görünmektedir. Süpersonik hızda uçabilen bu uçaklar uçuş sürelerini kısaltarak özellikle uzun mesafeli seyahatleri çok daha verimli hale getirebilme özellikleriyle öne çıkmaktadır Örneğin, New York ile Londra arasındaki uçuş süresi süpersonik bir uçuş ile yarı yarıya azalarak yaklaşık 3,5 saat içerisinde gerçekleşebilir. Ancak, bu sürecin önünde bazı önemli zorluklar bulunmaktadır. Süpersonik uçuşların en büyük sorunlarından biri olan sonik patlama (sonic boom), karadaki uçuşları sınırlayan bir faktör olarak öne çıkmaktadır. NASA ve Boom Supersonic gibi şirketler, bu sorunu en aza indirmek için gürültü azaltıcı teknolojiler geliştirmeye çalışmaktadır. Tasarımında da çevre dostu olmayı hedefleyen Boom, ses patlamalarının etkisini azaltmaya yönelik teknolojiler üzerinde çalışmaktadır. Böylece, uçaklar süpersonik hızda uçarken, yer yüzeyindeki gürültü kirliliği regülasyon limitlerinin içinde kalabilecektir. Ek olarak NASA da X-59 QueSST projesine yeni teknolojiler entegre ederek süpersonik uçuşları daha kabul edilebilir hale getirme çalışmalarını sürdürmektedir.

Boom Supersonic süpersonik uçakların 2050 karbon nötr hedefine ulaşmak için, sürdürülebilir havacılık yakıtları (SAF) kullanma gibi çevresel hedeflere de uyması gerekmektedir. Ayrıca, bilet fiyatlarının makul seviyelerde tutulması, bu uçuşların ticari olarak sürdürülebilir olması için kritik bir unsurdur.

Tüm bunlara ek olarak, projenin devamı için Boom Supersonic’in yeterli yatırım finansmanına sahip olması gerekmektedir. Şu an için belirli havayolu firmalarından ön sipariş alınmış olsa da projede yaşanabilecek olası sorunlar, yüksek üretim ve sertifikasyon maliyetleri gibi riskler, ön satışların iptaline veya hedeflenen potansiyel yatırımların gecikmesine sebep olabilir. Bu uçakların güvenlik, bakım ve havaalanı altyapısı ile ilgili iyileştirmeleri gerektireceği de göz önünde bulundurulmalıdır.

Sonuç olarak, Boom Supersonic Overture programı, havacılık sektöründe önemli bir potansiyele sahip olsa da, başarılı olabilmesi için teknolojik, ekonomik ve çevresel açıdan çözülmesi gereken pek çok engelle de karşı karşıyadır. Ancak, teknolojinin ilerlemesiyle bu engellerin aşılabileceği ve süpersonik uçakların gelecekteki ticari uçuşlarda önemli bir paya sahip olacağı beklenmektedir. Kazasız süpersonik uçaklar devrine doğru ilerlemek dileğiyle…