Jet motorunun çalışma prensibi ve türleri
Alp Güleç - 05 Ağustos 2011 22:16
Temelinde etki-tepki prensibi yatan ve havacılıkta devrim niteliği taşıyan jet motoru, dünden bugüne hızın ve gücün simgesi haline gelmiş çok önemli bir buluştur. Gelişiminde birçok insanın katkısı geçmiş olup buhar gücünün kullanılmaya başlanmasından itibaren ilk şeklini almaya başlamıştır. Geneli içten yanmalı motor kategorisine girer ve çoğunlukla uçaklarda kullanılmaktadır.
Diğer adıyla tepkili motor olarak da bilinen jet motoru, ön taraftan havayı emer ve kompresörle sıkıştırdıktan sonra yakıt - hava karışımının yandığı yanma odalarında yakarak ısıtır. Büyük ölçüde yanan ve genleşen yakıt - hava karışımı hızlıca püskürtülerek ters yönde büyük bir itma kuvveti oluşturulur. Bu da aracın hareket etmesini sağlar.
 |
|
Jet motorunu oluşturanlar şunlardır;
- Hava girişi
Motora hava girişini sağlayar. Bu bölüm uçağın ses altında veya üstünde uçmasına, performansına göre şekillendirilmektedir.
- Kompresör
Motor mili üzerine sıralı halde dizilen disklerin ince dış kenarlarına açılı olarak yerleştirilen pal adı verilen titanyum parçalar, gelen havanın akışını hızlandırır ve aynı zamanda sıkıştırarak hacmi küçülmüş, sıcaklığı artmış bir şekilde yanma odasına gönderir. Sıkıştırma oranı yüksek irtifa uçuşları için çok önemlidir. Zira hava sıcaklığı bu yükseklikte çok düşük olduğundan motorun verimli çalışabilmesi için havanın daha çok sıkıştırılarak gerekli sıcaklığa getirilmesi gerekmektedir. Tabi bu yüksek sıkıştırma oranı alçak irtifa uçuşlarda motorun verimli çalışmasına engel değildir. Genelde bu kompresörler daha iyi sıkıştırma elde edilmesi için iki ayrı grup halinde sıralanmaktadırlar.
- Yanma odası
Yanma odalarına yüksek basınçta ısınmış hava gitmektedir. Burada hava, püskürtülen yakıtla karışır ve yanma gerçekleştiğinde bu çok fazla ısınmış ve genleşmiş olan karışıma bağlı olarak çok hızlı bir hava akışı meydana gelir. Yanma odaları ısıya çok dayanıklı malzemelerden yapılır. Motor devri, yanma odalarına giden yakıt miktarına bağlıdır ve bunu da pilot ayarlar.
- Türbin
Yanma odasında yanan sıcak ve basınçlı gaz, türbine gider. Türbin kademeleri yanmış gazı aynı basınçla egzoz borusuna aktarmaktadır.
- Motor mili
Motor boyunca yer alan bu milin üzerinde kompresör, türbin kademeleri aynı devirde dönmektedir.
- Nozzle
Türbinden gelen sıcak gaz egzoz borusuna girdikten sonra nozzle’dan dışarıya çıkar ve bu uçağın ileriye hareket etmesini sağlar. Bu bölümdeki aşırı ısınmayı önlemek amacıyla ön bölümden giren havanın bir bölümü egzoz borusunun dış yüzeyine yönlendirilerek soğutma işlemi gerçekleştirilir. Sabit ve hareketli olmak üzere 2 çeşit nozzle bulunmaktadır.
Sabit nozzle
Sabit nozzle’ın çapı en iyi randıman elde edilecek şekilde tasarımcılar tarafından belirlenmektedir.
Hareketli nozzle
Afterburner’lı jet motorlarında gaz kolunun konumuyla bağlantılı olarak hidrolik sistem nozzle’ı açıp kapamaktadır. Gaz kolu afterburner konumunda iken nozzle tam olarak açılır ve afterburner’dan çıkılmasıyla motor devrine uygun olarak nozzle kapanır.
Kapalı nozzle
Açık nozzle
Afterburner, genelde savaş jetlerinde kullanılan ve geçici ekstra itme sağlayan bir jet motoru eklentisidir. Türbinden sonra tekrar yakıt verilmesi sonucunda yeniden bir yanma gerçekleşir ve normal motor kapasitesinin üzerinde bir hızla gidilmesini sağlanır.
Jet motorlarında yakıt olarak parlama derecesi yüksek, kolay alev almayan ve taşınması güvenli yakıt türü kullanılmaktadır. Kerosen gibi soğukta akışkanlıgını yitirmeyen petrol ürünü tercih edilir.
Jet motoru türleri
Hava solumalı motor
Uçaklarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Havanın içeriye alınıp sıkıştırılması ve yakıtla karıştırılıp yakılması mantığına dayanmaktadır. Türleri şunlardır;
1-) Gaz türbinli motor
Yanma ile açığa çıkan ısı enerjisini mekanik enerjiye çeviren motordur.
a-) Turbojet
En eski hava solumalı jet motoru türüdür. Hava girişi, kompresör, yanma odası, türbin ve nozzle’dan oluşur. Gaz türbini kompresörü hareket ettirir ve aynı devirde dönerler. Ses hızının altında pek verimli değildir ve çok gürültülüdür. Savaş uçaklarında ve kruz füzelerinde genel olarak kullanılmaktadır.
b-) Turbofan
Birçok modern uçakta ekonomik sebeplerden dolayı turbofan kullanılmaktadır. Turbojet’e çok benzer. Ön kısımda büyük bir fan bulunmaktadır. Bu da daha fazla itme sağlamaktadır. Ses hızının altında, uzun mesafeli uçuşlar için uygundur.
2-) Ram motoru
Gaz türbinli motora benzemektedir. Havayı sıkıştırma şekli farklıdır.
a-) Ramjet
Büyük bir hareketli parça kullanmadığından küçük ve basit bir motordur. Bu sebeple birçok füzede kullanılmıştır. Sıfır hava hızında yanma oluşturmadığından duran bir uçağı harekete geçirmez. Yüksek uçuşlara uygundur ve çalışmak için bir ön hıza ihtiyacı vardır. Belli bir hızda çalışmaya başladığından küçük ve basit motor gerektiren uygulamalarda kullanılır. Ayrıca dış kabuklu ağır silahların menzilini arttırmak için de kullanılmıştır.
b-) Scramjet
Ramjet gibi aldığı havayı ses hızının altına düşürüp yakmak yerine havayı ses hızının üzerinde almakta ve bu da çok yüksek hızlarda hareket edilmesini sağlamaktadır. Hipersonik uçuşlar için tasarlanmıştır. Nasa’nın geliştirdiği ve Dünya’nın en hızlı uçağı olan X-43A scramjet motoru kullanmaktadır. Test edilme aşaması oldukça zordur. Başlangıç için gereken hızı sağlayacak ekstra araçlara ihtiyaç duyulmaktadır.
Kaynakça
- tayyareci.com/akademi/motorjet.asp
- britannica.com/EBchecked/topic/290504/internal-combustion-engine
- grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/rockth.html
- inventors.about.com/library/inventors/blhowajetengineworks.htm
- Flack, Ronald D. (2005). Fundamentals of Jet Propulsion with Applications
- Kerrebrock, Jack L. (1992). Aircraft Engines and Gas Turbines
- Mattingly, Jack D. (2006). Elements of Propulsion: Gas Turbines and Rockets