Jet Motoru Nedir, Nasıl Çalışır ve Faydaları Nelerdir?
- Furkan Sağlam
- 5 gün önce
- 3 dakikada okunur
Günümüzde gelişen motor teknolojisiyle birlikte uçaklar oldukça devasa yapılara ve ağırlıklara ulaşmıştır. Bu devasal yapıların nasıl uçtuğunu ve temel aerodinamik kuvvetlerin neler olduğundan önceki yazımızda bahsetmiştik.
İlginizi Çekebilir: Uçaklar Nasıl Uçar, Temel Aerodinamik Kuvvetler Nelerdir?
Bu yazımızda temel aerodinamik kuvvetlerden birisi olan itki (thrust) kuvvetine daha kapsamlı bir bakış atacağız. Uçaklarda uçuş yönüne paralel hızlanmayı sağlayan yani itki kuvvetini üreten jet motorlarını yakından tanıyacağız. Unutulmamalıdır ki daha hafif sınıf uçaklarda kullanılan pistonlu motorlar bu yazının konusu değildir.
İçindekiler
Jet Motoru Nedir?
Jet motorları, uçağın çok hızlı uçmasına neden olan büyük bir kuvvetle uçağı ileriye doğru hareket ettirir. Gaz türbinleri olarak da adlandırılan tüm jet motorları aynı prensiple çalışır.
Jet Motorları Bölümleri ve Çalışma Prensipleri
Jet motorlarının nasıl çalıştığını anlamak için öncelikle motorun bölümlerini tanımak oldukça işimizi kolaylaştıracaktır. Genellikle yolcu uçaklarında kullanılan jet motoru tipi olan turbofan motorlar temelde 6 bölümden oluşmaktadır.
1-Motor, ön taraftaki bir fanla havayı emer.
2-Bir kompresör havanın basıncını yükseltir. Kompresör, bir şafta bağlı birçok kanattan oluşur. Kanatlar yüksek hızda döner ve havayı sıkıştırır.
3-Daha sonra sıkıştırılmış havaya yanma odasında yakıt püskürtülür ve hava yakıt karışımı yanar.
4-Yanan gazlar genişler ve motorun arkasındaki nozuldan dışarı fırlar.
Gaz jetleri havayı geriye doğru ittikçe, motor ve uçak ileriye doğru itilir. Sıcak hava nozula giderken, türbin adı verilen başka bir kanat grubundan geçer. Türbin, kompresörle aynı şafta bağlıdır. Türbinin dönmesi, kompresörün ve fanın dönmesine neden olur. Böylece ilk çalışmadan sonra kompresör ve fan, türbinden gelen enerjiyle sürekli dönmeye devam eder. Her parçayı daha detaylı inceleyerek devam edelim.
1-Hava Girişi - Fan
Fan, turbofanın ilk bileşeni olan ve genellikle oldukça devasa boyutlarda olan bir hava girişidir. Dönen fanın işlevi büyük miktarda havayı emmektir. Fan birçok bıçaktan oluşur. Bu bıçaklar oldukça yüksek teknoloji ve malzeme mühendisliği ürünüdür.
Fanın kanatlarının çoğu titanyumdan veya kompozitten yapılır. Fan daha sonra bu havayı hızlandırır ve iki parçaya ayırır. Bir parça, motorun "çekirdek" veya merkezinden geçerek diğer motor bileşenleri tarafından kullanılır. Havanın çoğu ise herhangi bir yanma olmadan hızlandırılıp motordan atılır. Hızlandırılan bu soğuk hava oldukça büyük kütleye sahip olduğu için önemli ölçüde itki üretmesinin yanı sıra motorun daha sessiz çalışmasını da sağlar. Tüm havanın yakıtla yanmaması yakıt tüketimini azaltan önemli bir tasarım noktasıdır.
2-Kompresör - Compressor
Kompresör, motor çekirdeğindeki ilk bileşendir. Temel amacı yanma verimliliğini artırmak için fandan gelen havayı sıkıştırmak ve basıncını artırmaktadır. Kompresör, çok sayıda kanatçığı olan ve bir şafta bağlı fanlardan oluşur. Kompresör, içine giren havayı giderek daha küçük alanlara sıkıştırır ve bu da hava basıncında bir artışa neden olur. Bu, havanın enerji potansiyelinde bir artışa neden olur. Sıkıştırılmış hava, yakıtla karışmak ve yanmak üzere yanma odasına aktarılır.
3-Yanma Odası - Combustor/Cumbostion Chamber
Yanma odası, kompresörden gelen sıkıştırılmış havaya jet yakıtı püskürtüldüğü kısımdır. Havayla karışmış yakıtın yanması sağlanır. Yanma odasında sıcaklıklar oldukça yüksektir ve tasarım/üretimi yüksek malzeme mühendisliği gerektirir. Yanma odasındaki sıcaklığın limitini belirleyen kriter genellikle malzeme ısı dayanım sınırlarıdır.
4-Türbin - Turbine
Türbin, fan ve kompresörün sürekli dönüşünü sağlamak için gerekli enerjiyi üreten ünitedir. Yanma odasından çıkan sıkıştırılmış ve çok sıcak hava, geçerken türbinin dönmesini sağlar. Türbin, mekanizma sayesinde bu dönüş enerjisini fan ve kompresöre aktarır.
5- Egzoz - Nozzle
Nozul, motorun egzoz kanalıdır. Bu, aslında uçağın itiş gücünü üreten motor parçasıdır. Türbinden geçen hava akışı, motor çekirdeğini atlayan daha soğuk havaya ek olarak, nozuldan çıkarken motoru ve dolayısıyla uçağı ileri iten bir kuvvet üretir. Sıcak hava ve soğuk havanın birleşimi dışarı atılır ve bir egzoz üretir, bu da ileri itişe neden olur.
Bilgi Kutusu: GE Aviation Boeing’in en yeni nesil uçaklarından olan 777X uçağı için dünyanın en güçlü turbofan motoru GE9X programını başlatmıştır. GE9X jet motoru ürettiği 134,300 poundsluk yani yaklaşık 60 tonluk itki ile dünyanın en güçlü motoru olarak tescil edilmiştir.
Nozuldan önce, motor çekirdeğinden gelen yüksek sıcaklıktaki havayı fanda atlanan düşük sıcaklıktaki havayla birleştiren bir karıştırıcı bulunabilir. Karıştırıcı, motorun daha sessiz olmasına yardımcı olur.
Jet Motorunun Faydaları Nelerdir?
Jet motorları havacılık endüstrisinin gelişmesinde çok büyük rol oynamıştır. Yüksek irtifa ve hızlara ulaşmakta pistonlu motorlara göre çok daha verimlidir.
Yükseklik arttıkça pistonlu (pervaneli uçaklarda yaygın kullanılır) motorların itki üretiminde ciddi kayıplar yaşanırken jet motorları yüksek verim düşüşleri yaşamadan daha yüksek irtifalarda da görev alabilmektedir.
Çok yüksek itkiler üretebildiği için ses üstü hızlara (süpersonik) hızlara ulaşmayı münkün kılmıştır. Bu özellikle askeri savaş uçakları (fighter jet) için oldukça önemli bir tasarım kriteridir.
Ayrıca jet motorları uçak gövdesine optimize bir şekilde entegre edilebildiği için sürtünmeler düşük seviyede tutulabilmekte ve aerodinamik katkı sağlamaktadır.
Jet motorları ne kadar karışık yapılar olsa da çalışma prensipleri yazımızda basitçe anlatılmıştır. Ancak unutulmamalıdır ki jet motorları günümüzde yüksek mühendislik becerilerini sergilendiği baş mühendislik yapıtlarından birisidir.
Referanslar
Commentaires