| © 1998 Cetin BAL - GSM:+90 05366063183 -Turkey /
Denizli
Turbo Jet Motorları
Newton’un 3. hareket yasası olarak adlandırılan tezinin hayata geçirilmesi
için yüzyıllarca bilimadamları tarafından uğraşıldı. Yasanın temeli her
etkinin aynı büyüklükte ve ters yönde bir tepki doğuracağıydı. Bu temele
dayanarak herhangi bir aracın arkasından püskürtülen gaz veya bir sıvının
aracı ters yöne hareket ettirmesi gerekiyordu. İlk buharlı jet motoru 1781
yılında bulundu ve bir gemide kullanıldı. Tabi ki bu asıl devrim değildi,
sadece bir önhazırlık niteliğindeydi. Frank Whittle gerçektende çok büyük
bir başarıya imza atarak bir icat geliştirdi ancak uzun yıllar kabul
görmedi.
Tüm bunlara rağmen dünyanın ilk turbojet uçağı bu değildi. Almanya’da
yaşayan Hans Von Ohain adındaki mucit 1933 yılından beri jet motorları
üzerinde çalışmaktaydı ve 1934 yılında yaptığı turbojet motoru için patent
almıştı.1939 yılında ise Heinkel He 118′in alt kısmına yerleştirilen jet
motoru ile deneme uçuşu yapmışlar ve 3 gün sonra resmi uçuşlarını
gerçekleştirmişlerdi. JET MOTORU
Tepkili motor da denir. Jet motoru, atmosferden aldığı havayı sıkıştırıp yakıtla yakarak ısıtır. Bu ısıtma sonucunda ortaya çıkan gazları, hızla dışarı püskürterek, ters yönde bir itme gücü oluşturur. Bu güçle, motorun bağlı olduğu aracın hareket etmesi sağlanır. Bu motorlar, Newton’un 3. hareket yasasına bağlı olarak geliştirilmiştir. Bu yasaya göre; her etki eşit büyüklükte ve ters yönde bir tepki doğurur. 1903′ten 1935′e kadar olan dönemde, uçakların itme sistemlerinde alternatif piston hareketli içten yanmalı motor ve pervane düzenekleri kullanılıyordu. 1935′de Hans Ohain tarafından ilk jet motorlu uçak (jet uçağı) yapıldı. Jet motorlu uçaklar, diğer uçaklara göre çok daha hızlı ve çok daha çok yükseğe çıkabiliyor. Günümüzde birçok jet motoru çeşidi geliştirilmiştir. Bunlardan bazıları; turbojet, turbofan, turboprop, turboşaft ve ramjettir. Jet Motorunun İcadı, Jet Motoru Nasıl Çalışır?
İlk türbin grubunun olduğu yer düşük basınç ikinci yani egzost kısmının
olduğu yer yüksek basınç odası. alçak basınç odasında sıkıştırılan havaya
yakıt enjekte ediliyor. tam karışım sağlandıktan sonra yüksek basınç
türbinlerinden önceki yanma odasında yanma oluyor. yanarak genleşen gazlar
arka tarafa doğru çıkıyor. çıkarken çıkış tarafındaki türbin fanlarını
çeviriyorlar. iki ayrı fan sistemi bir mille birbirlerine bağlı. egzosttan
çıkan gaz bu mili çevirdiğinde hava girişinden de emiş devam ediyor. bu
böylece devam ediyor. General Electric J-33 A35 :
[3] Bu durum bizi de yakinen ilgilendiriyor. T-33 eğitim uçakları, dolayısıyla J-33 motorları Türk Hava Kuvvetleri’nde de 45 yıl kadar kullanıldılar !
Santrifüj Kompresörü olarak adlandırılan, hava akışını emip sıkıştırmaya yarayan düzenekten yararlanan bu sistemde zayıf nokta, motor şaftının dönüş süratindeki kısıtlamalar yüzünden, optimum basınç için yeterli miktarda hava emebilmek amacıyla, kompresör pervanesinin –impellerinin- oldukça büyük bir yüzeye ihtiyaç duyması. Bu da, motoru kompresör bölümünde oldukça geniş bir kesitte üretme zorunluluğunu doğruyor.
Üstteki resimde bu motorun kesiti ve temel parçaları görülüyor. Temelde oldukça basit gibi görünmesine rağmen, bu tür kontrollü bir patlama yaratabilmek bence büyük bir sihirbazlık. Diğer resimlerde yakıt pompası ve diğer kontrol sistemleri daha net bir şekilde görülüyor.
GÜÇ GRUBU ( MOTOR ) Uçaklarda kullanlan motorların iki ana görevi vardır. Bunlardan biri, kalkış yapan bir uçağın yer sürüklemesinin yenilerek uçağın ivmelendirilmesi, diğeri de uçağın öngörülen hızlarda uçuşu esnasında meydana gelen sürükleme kuvvetine eşit bir çekme kuvveti ( veya tepki ) sağlanmasıdır. Uçaklarda kullanılan motorlar hafif, güvenilir, ekonomik, az gürültülü ve sürüklenmesi minimum düzeyde olmalıdır. Uçaklarda kullanılan motor tipleri şunlardır: Pistonlu Motor ve Pervane :
Uçakçılığın gelişmeye başladığı yirminci yüzyılın başlarından beri
uygulanmakta olan güç gruplarından pistonlu motor ve pervane bileşimi
günümüzde de hızı 500km/saat dan az olan bir çok uçak tipi için
seçilmektedir. Pistonlu motorların verimi hava yoğunluğu ile azaldığından,
yükseklere çıkıldıkça güç azalacaktır. Ayrıca pervanenin verimi de hava
yoğunluğu ile düşecektir. Gaz Türbini ve Pervane ( Turboprop ) : Türbin motorunun pistonlu motora kıyasla daha güvenilir olması az titreşim yapması, aynı güç için daha küçük sürükleme kuvvetine neden olması (daha küçük kesit alan) ve yakıtın daha ucuz elde edilmesi gibi üstünlükleri vardır. Turboprop güç sistemlerinin de pervane verimi ile sınırlı olduklarını unutmamak gerekir. Yani, uçuş hızı ve uçuş yüksekliği ile pervane verimi azalmakta, bu nedenle uçuş ekonomisini arttırılması ve daha hızlı ulaşım olanağı sınırlı olmaktadır.
Jet Motoru ( Turbojet, Turbofan ) : Sivil ve askeri havacılığın amaçlarından biride uçuş hızını arttırmak, ve bu artışı en düşük özgül yakıt sarfiyatı ile sağlamaktır. Günümüzde, hafif uçaklarla özel amaçlı bazı uçakların dışında, tüm sivil ve askeri uçaklarda turbojet veya turbofan motorları kullanılmaktadır. Jet motoru giriş ağzından alınan havaya yakıtın karışıp yanmasıyla enerji kazandırarak, meydana gelen gaz karışımını geriye doğru hızlandırır. Bu hızlanma, diğer bir deyişle momentum değişimi bir kuvvet doğurur. Meydana gelen bu kuvvet kendisine eşit, fakat aksi yönlü bir tepki oluşturur. Çalışması bu şekildedir. Ramjet ve Pulsejet Motorları : Uçaklarda çok az uygulanan, ancak pilotsuz uzaktan kumandalı uçan bombalar ile, deneysel amaçlarla kullanılan bu tip motorların jet motorlarından farkı, dönen bir kompresör ve türbin kısmının bulunmayışıdır. Ramjet motorunda hava giriş kısmına çarpan havanın oluşturduğu basınç artışından yararlanılır ve ısı enerjisi eklenerek, oluşan gazlar yüksek hızla, ekzos borusundan atılarak tepki sağlanır. Pulse-jet motorunda da yanma odasındaki basınç, geçici olarak ekzostan çıkan havanın emmesi ile düşürülerek önden yeniden hava girişi sağlanır.
Uçak ve uzay araçlarında kullanılan güç ünitelerinin çalışma prensipleri Isaac Newton’un ücüncü hareket yasası olan ‘etki=tepki’yasasına göre
çalışan (motordan çıkan yüksek enerjideki ekzos gazları etki, uçağın ileri
gitmeside tepki olarak açıklanabilinir) uçak ve uzay araçları motorlarının
tarihçesi M.Ö. 150 yılına Mısırlı filozof Heron’un bulusuna kadar
gitmektedir.Aslında gaz türbini olarak adlandırılan uçak motorları turbojet,
turbofan, turboprop ve ayrıca ramjet, roket v.s. gibi türlere ayrılan hava
taşıtları motorlarından turbofanın çalışma prensibini sizlere ilk önce
kısaca açıklamak istiyorum.
Turbofan motorunun kesiti görülmektedir İtişi egzoz gazıyla beraber, ön kısımdaki geniş fanla da
sağlanan güvenilir ve bakımı kolay jet motoru tipidir. Ön kısmı büyük, arka
kısmı koni şeklinde ve daha küçüktür. Genelde yolcu uçaklarında kullanılır.
UÇAK MOTORLARI
(JET
MOTORLARI)
1. JET MOTORUN BULUNUŞU:
Dr. Hans von Ohain
ve Sir Frank Whittle jet motorunu bulan mucitlerdir. Jet motoru ile ilgili
çalışmalarını, birbirleriyle bağlantısı ve haberi olmadan yapmışlardı.
Çalışmalara önce Sir Frank Whittle başlamış, ancak Hans von Ohain jet
motorunu daha önce tamamlayıp sonucunu alan mucit olmuştu.
Hans von Ohain
(1911–1998); 1930’ların ilk yıllarında Almanya’da Goettinger
Üniversitesi’nde doktora öğrenimi gördüğü sıralarda türbo jet uçak motoru
üzerinde çalışmaya başlamıştı.
1935 yılı süresince
test motoru üzerinde çalışmalarını sürdürmüş ve düşüncelerini uygulamıştı.
Motordan olumlu sonuç alması üzerine, yaptığı çalışmaları uçak üreticisi
Ernst Heinkel’e anlatarak desteğini istedi. Hans von Ohain’in çalışmalarını
yakından izleyen Ernst Heinkel, çok kısa bir sürede dünyanın en hızlı
uçağını üretmişti.
S–1 türbo jet motoru
1937 yılının Şubat ayı sonunda hidrojen yakıtı kullanılarak test edilmiş ve
motordan 10,000 devirde 250 pound’luk bir itme gücü sağlanmıştı.
Sonuçtan çok etkilenen
Heinkel uçak motoru üretim plânını hızlandırarak, Von Ohain ve ekibinin He
S–3 türbo jet motoru üzerinde çalışmasını sağlamıştı.
Heinkel S–3 türbo jet
motoru
Test uçağının
plânlarının çizimine 1938 yılının ilk aylarında başlanmış ve 1939 yılı
başında her iki motor tamamlanmıştı. 27 Ağustos 1939’da Heinkel test pilotu
Erich Warsitz, jet motorlu uçakla yaptığı ilk test uçuşunu başarılı bir
şekilde tamamlamıştı.
He S–3 türbo jet motorlu “ilk jet uçağı” Heinkel He–178
Frank Whittle (1907 –
1996); jet motoru çalışmalarına, İngiliz Kraliyet Hava Kuvvetlerinde 23
yaşında subay olarak görev yaparken, 1930 yılının Ocak ayında başlamıştı.
Tasarımı 1932 yılında birçok kişi tarafından benimsenmişti. Ancak Hava
Bakanlığı ve havacılık endüstrisi bu tasarıma çok az ilgi göstermişti. Daha
sonra bankerlerden mali destek görmüş, 1936 yılında jet motorunu üretmek
üzere özel olarak görevlendirilmişti.
Türbo jet motorunun
denemeleri 1937 yılının Nisan ayında yapıldı. Frank Whittle bu denemeyi
şöyle anlatmıştı. “Deneme çok korkutucu oldu. Plânlandığı gibi jet motorunu
2,000 devre kadar elektrik motoruyla hızlandırdıktan sonra ana yakıt
vanasını açtım ve ateşlemeyi yaptım. Ana yakıt vanasını açmamla beraber
yanma odasına bir anda giden yakıt (yakıt motorindi) motoru hızlandırarak
kontrolden çıkardı. Yakıt vanasını anında kapamama rağmen motorun devri
kontrolsüz olarak artmaya devam etti ve yakıt borusunu patlattı. Motordan
akan yakıt yerde birikti. Heyecandan bir anda yüzümde benekler oluştu.”
Frank Whittle’ın 1937 yılı Nisan ayında denediği ilk türbo jet motoru Ertesi yıl hatalar giderilerek jet motoru yeniden yapılmış ve olumlu sonuç alınmıştı.
İkinci kez yapıldıktan
sonra 1938 yılında denenen türbo jet motoru
“1,000 lb.f
(4 kN)”
1939 yılında Hava
Bakanlığı Frank Whittle’ın icadını onayladı ve W–1 jet motoru ile E–28/39
test uçağının Gloster Uçak Firması tarafından yapımına karar verdi.
Uçak 1941 yılının Mart
ayında, jet motoru 1941 yılının Mayıs ayında tamamlandı ve E–28/39’un ilk
uçuşu 15 Mayıs 1941 akşamüstü yapıldı.
Frank Whittle’a olağan
üstü buluşundan dolayı 1948 yılında İngiltere Kralı VI ncı George tarafından
“sir” unvanı verilmiştir.
2. JET MOTORUN ÇALIŞMASI:
İçten
yanmalı motor olarak tanımlanan, genel olarak uçaklarda kullanılan jet
motoru, ön kısımdan emdiği havayı, kompresörde sıkıştırdıktan sonra yakıt /
hava karışımının yanma odalarında yanmasıyla oluşan büyük ölçüde genleşmiş
ve yanmış karışımın nozzle’dan dışarı çıkmasıyla yarattığı tepki ile ileri
doğru hareket sağlar.
Jet motorunun arkaya
doğru yarattığı tepki ile ileri doğru hareket sağlaması Sir Isaac Newton’un
(1642 – 1727) 1686 yılında bulduğu “Hareket Yasaları”nın üçüncüsü ile
açıklanmaktadır. Hareket yasalarının üçüncüsünde “iki cismin etkisi daima
eşit ve zıt yöndedir. Diğer bir anlatımla tepki, etkiye daima eşit ve zıt
yöndedir” denmektedir.
Jet motor nozzle’ından
çıkan yanmış hava / yakıt karışımının tepkisi aynı ölçüde ve zıt yönde etki
yaratmakta, bu tepkime ileri doğru hareket meydana getirmektedir.
Jet motoru; hava
girişi, kompresör, yanma odaları, çıkış türbünü ve nozzle’dan oluşmaktadır.
(Yanma odası) (Eksoz borusu) (Türbo jet motorun kesiti)
Hava girişi (air inlet): Hava girişi, motora gereken havanın girmesini sağlayan ve ön kısımda uçağın performansı dikkate alınarak şekillendirilmiş olan bölümdür. Bu bölüm uçağın ses hızının altında (subsonic) ve ses hızının üstünde (supersonic) uçması dikkate alınarak farklı şekillerde tasarlanır.
Motor hava girişi (air inlet) “F–104G Starfighter”
Kompresör (compressor):
Kompresör; motor mili
üzerinde sıra halinde dizili disklerin ince dış kenarlarına açılı olarak
yerleştirilmiş pal adı verilen, günümüzde titanyum’dan yapılan parçalar,
gelen havanın akışını hızlandırır ve aynı zamanda sıkıştırarak hacmi
küçülmüş, sıcaklığı artmış bir şekilde yanma odasına gönderir.
İlk jet motorlarında
kompresyon oranı 5/1 gibi oldukça düşük bir seviyedeydi. Günümüz jet
motorlarında bu değer 44/1 gibi yüksek bir orana ulaşmıştır. Yüksek
kompresyon oranı yüksek irtifa uçuşları için çok önemlidir. Çünkü 44/1 gibi
bir kompresyon oranı yüksek irtifada yaklaşık olarak –54 santigrat
derecedeki havayı sıkıştırdığında, motorun verimli çalışması için havanın
gerekli ısı derecesine yükselmesini de sağlamış olur. Kompresörün bu
özelliği alçak irtifa uçuşlarında motorun verimli çalışmasını etkilemez.
Genellikle jet
motorlarında kompresör diskleri iyi bir sıkıştırma elde edilmesi için iki
ayrı grup halinde sıralanır.
Yanma odası (combustion
chamber):
Yanma odalarına
yüksek basınçta ve ısınmış olarak gelen hava, püskürtülen yakıtla karışır ve
yanma gerçekleştiğinde çok yüksek ısıyla beraber çok büyük bir genleşme ve
buna bağlı olarak çok hızlı bir hava akışı meydana gelir.
Meydana gelen
yüksek ısı nedeniyle yanma odaları ısıya dayanıklı malzemeden yapılır.
Yanma odalarına giden
yakıt miktarı arzu edilen motor devri göz önünde tutularak gaz kolu ile
pilot tarafından ayarlanır.
Türbin (turbine):
Yanma odasında
yandıktan sonra meydana gelen sıcak ve basınçlı gaz daha sonra türbine
gider. Türbin kademeleri, yanma odalarından gelen yanmış gazları aynı
basınçla eksoz borusuna aktarır.
Motor mili (engine
shaft):
Motor boyunca yer alan mil üzerinde bulunan kompresör ve türbin kademeleri aynı devirde dönerler.
Nozzle:
Türbinden gelen sıcak
ve yüksek hızdaki yanmış gazlar eksoz borusuna girerek nozzle’dan dışarı
çıkar ve bu tepki uçağın ileri doğru hareket etmesini sağlar. Eksoz
borusundaki aşırı ısınmayı önlemek için, ön kısımdan giren soğuk havanın bir
bölümü gövdenin içinden eksoz borusunun dış yüzeyine yönlendirilerek soğutma
amacıyla kullanılır. Eksoz borusundaki gazların ısısının normal değerlerde
olup olmadığı kokpikteki göstergeden kontrol edilir.
Eksoz ısı göstergesi (Santigrat derece x 100) (Exhaust Gas Temperature "EGT")
Nozzle’lar sabit ve
hareketli olmak üzere iki çeşittir.
Sabit nozzle’ların
çapı, motordan en iyi randıman elde edilecek şekilde tasarımcılar tarafından
belirlenir.
Afterburner’lı jet
motorlarında gaz kolunun konumuyla bağlantılı olarak hidrolik sistem
nozzle’ı açar veya kapar. Gaz kolu afterburner konumuna getirildiğinde
nozzle tam açılır ve gaz kolunun afterburner konumundan çıkmasıyla motor
devrine uygun oranda kapanır. Nozzle’ın bu hareketleri kokpitteki
göstergeden kontrol edilir.
Nozzle durum göstergesi Nozzle’ın kapalı görünümü Nozzle’ın açık görünümü Eğer gaz kolu afterburner konumundan %100 devir veya altına getirildiğinde nozzle kapanmazsa, motorda büyük ölçüde güç kaybı meydana gelir. Böyle bir durumla karşılaşıldığında, pilot yedek sistemi çalıştırarak nozzle’ın kapanmasını sağlar.
3. JET MOTORLARINDA
KULLANILAN YAKIT:
Piston
motorlarda düşük parlama özellikli AVGAS olarak bilinen yakıtın
kullanılmasına karşılık, jet motorlarında parlama derecesi yüksek, kolay
alev almayan ve taşınması daha güvenli yakıt türü kullanılır.
İlk jet motorlarında
gazyağı veya gazyağı–benzin karışımından oluşan yakıt kullanılmaktaydı.
Günümüzdeki jet motoru yakıt türleri çoğunlukla gazyağı esaslıdır.
Askeri jet uçak
motorlarında “JP”, sivil jet uçak motorlarında “Jet–A” ve “Jet–B” olarak
sınıflandırılan yakıt kullanılır. Jet–A; JP–8 ve Jet–B; JP–4 ile aynı
türdendir.
JP–1: Özellikleri
Birleşik Devletlerde 1944 yılında belirlenmiş, donma noktası –60 santigrat
derece olan gazyağı esaslı jet motor yakıtıdır. JP–1 çok iyi kalitesiyle ve
eksoz duman izinin az oluşuyla bilinir.
JP–2, JP–3 ve JP–4:
Daha sonraları nafta ve gazyağı karışımından 1945 yılında JP–2, 1947 yılında
JP–3 jet motor yakıtı geliştirilmiştir. Gazyağı ve benzin karışımlı JP–4
1951 yılında kullanılmaya başlanmıştır. JP–2, JP–3 ve JP–4’ün tutuşma
derecesi JP–1’e göre daha düşüktür.
JP–5: Yüksek tutuşma
derecesi özelliği nedeniyle daha güvenli olan JP–5, uçak gemilerinde konuşlu
jet uçaklarında kullanılmaktadır. JP–5’in üretimi diğer JP serilerine göre
daha pahalıdır.
JP–6 jet motor yakıtı
1956 senesinde XB–70 uçağı için üretilmiştir. XB–70 projesi iptal edilince
JP–6’nın üretimine de son verilmiştir.
JP–7: 1970 yılında SR–71
“Blackbird” uçağı için özel olarak üretilmiştir.
JP–8: 1990’lı yıllarda
JP–4 formülünde değişiklik yapılarak gazyağı esaslı JP–8 üretildi. JP–8 çok
yüksek parlama dereceli, fazla kokan ve biraz yağlı özelliklere sahiptir.
JET–A: Sivil jet uçak
motorlarında kullanılan Jet–A, JP–8’in benzeri olup gazyağı esaslıdır.
JET–B: Sivil jet uçak
motorlarında kullanılan Jet–B, JP–4’ün benzeri olup gazyağı–benzin
karışımlıdır. Jet uçaklarında yakıt depo göstergesi ve akışmetre ölçümleri Libre (Pound) değerinden gösterir. Yakıt miktar göstergesi (Libre x 1000) Yakıt Akışmetre (Libre x 1000)
Örnek: F-104G "Starfighter"
uçaklarında; TIP TANK'lı yakıt yükü 8,034 libre, PYLON TANK'lı yakıt yükü
10,560 libre'dir.
TIP TANK: Kanatların
ucunda bulunan yakıt depoları.
PYLON TANK: Kanatların
altında bulunan yakıt depoları.
4. POUND (P) VEYA LIBRE (LB)
VE NEWTON (N):
Jet
motorlarının ürettiği güç, İngiliz ölçü birimi olan Pound “P” veya Libre
“Lb” ve metrik bir sistem olan Newton “N” ile tanımlanır.
1 Pound (Libre) =
0,4536 kg.,
Kgk (kilogramkuvvet)
= 9,80665 N,
1 N = 0,1019716 kg.
(dünya yüzeyinde),
1 kN = 101.9716 kg.
(dünya yüzeyinde), 1 Pound = 4,45 Newton’dur. Hiçbir yazı/ resim izinsiz olarak kullanılamaz!! Telif hakları uyarınca bu bir suçtur..! Tüm hakları Çetin BAL' a aittir. Kaynak gösterilmek şartıyla siteden alıntı yapılabilir. © 1998 Cetin BAL - GSM:+90 05366063183 -Turkiye/Denizli Ana Sayfa / Index / Roket bilimi / E-Mail / Kuantum Fizigi / Astronomy / Time Travel Technology / UFO Galerisi / UFO Technology / Uçaklar(Aeroplane)
|