© 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.

İngiltere’de yaşayan Whittle 1928 yılında uçakların uçmasını sağllayan içten yanmalı motorlar yerine gaz türbini ya da jet tahriki gibi sistemler üzerine bir makale yayınladı. Aradan geçen 1 yıl gibi kısa bir sürede de bu iki fikrinin birleşiminden oluşan jet motoruna güç verilmesi için gaz türbinini kullandı. İcat ettiği ilk turbojet motoru için 1928 yılının Ocak ayında bir patent başvurusu yaptı ve 1931 yılında başvurusu onaylandı.Gerek maddi sıkıntılar gerekse cesaretsizlik nedeni ile 1936 yılına kadar hiçbir atılım gerçekleştirmedi ancak 1937′de bir prototip üretip 12 Nisan’da halka tanıttı.İngiltere’de Whittle sayesinde 1941 yılında Gloster-Whittle E 28/39′u havalandırdılar.

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.
Whittle ve Ohain birbirlerinden habersizce buluşları üzerinde çalışmışlardı. Her ikisininde Amerika’ya göç etmesi 1987 yılında ortak bir çalışmaya imza atmalarının başlangıcı olacaktı. ABD havacılık ve Uzay Müzesi tarafında her ikiside ödüle layık görüldü.

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 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. İngiltere’de yaşayan Whittle 1928 yılında uçakların uçmasını sağllayan içten yanmalı motorlar yerine gaz türbini ya da jet tahriki gibi sistemler üzerine bir makale yayınladı. Aradan geçen 1 yıl gibi kısa bir sürede de bu iki fikrinin birleşiminden oluşan jet motoruna güç verilmesi için gaz türbinini kullandı. İcat ettiği ilk turbojet motoru için 1928 yılının Ocak ayında bir patent başvurusu yaptı ve 1931 yılında başvurusu onaylandı. Gerek maddi sıkıntılar gerekse cesaretsizlik nedeni ile 1936 yılına kadar hiçbir atılım gerçekleştirmedi ancak 1937′de bir prototip üretip 12 Nisan’da halka tanıttı. İngiltere’de Whittle sayesinde 1941 yılında Gloster-Whittle E 28/39′u havalandırdılar.


Almanya’da yaşayan Hans Von Ohain adlı bilim adamı da 1933 yılından beri üzerinde çalıştığı jet motorları konusunda büyük bir başarı sağladı ve 1934 yılında yaptığı turbojet motoru için patent aldı. 1939 yılında ise Heinkel He 118′in alt kısmına yerleştirilen jet motoru ile deneme uçuşu yapmayı başardılar ve 3 gün sonra resmi uçuşlarını gerçekleştirlerdi. Whittle ve Ohain birbirlerinden habersizce buluşları üzerinde çalışmışlardı. Her ikisininde Amerika’ya göç etmesi 1987 yılında ortak bir çalışmaya imza atmalarının başlangıcı olacaktı. ABD havacılık ve Uzay Müzesi tarafında her ikiside ödüle layık görüldü.


Nasıl Çalışır?
Jet motorları, ön taraftan içeri fan ile alınan havanın yakıt ile karıştırılıp patlatılarak arkadan çıkartılması şeklinde çalışır. İçeride sıkışan hava aniden dışarı çıkmak ister ve motorun arkasında çok büyük bir itme kuvveti oluşur. Etki-tepki prensibine göz önüne aldığımızda itilmek istenen hava bu kuvvete tepki gösterecek ve motorun ileriye doğru hareketini sağlayacaktır. Uçaklarda kullanılan sistem bundan ibarettir. Önden alınan hava çok büyük bir vakum oluşturmaz yani motor fanının büyüklüğü ve devri ölçüsünde havayı motor içerisine alır. Fakat motor içerisindeki patlamayla beraber arkaya verilen hava itişi çok fazladır. bu nedenle uçak motorunun önünde durulabilir ama arkasında asla…
 

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.

İlk hareket bir elektrik motoru ile verildikten sonra yakıt kesilinceye kadar türbin dönmeye devam ediyor. sürat yakıt miktarı ile ayarlanıyor.

Türbinsiz motorlarda ise önden gelen havaya yakıt enjekte ediliyor. ateşlenen hava genleşerek egzostan çıkıyor. basınçlı havanın giriş kısmına geri dönmemesi için hava giriş kısmında aerodinamik bir şekil veriliyor. ancak bu tür motorlara ilk hızı vermek ve ön taraftan hava girişini sağlamak gerekiyor.

General Electric J-33 A35 :

Lockeed P-80 Shooting Star Jet avcı uçağı için tasarlanmış. Amerika’da üretilen ilk operasyonel jet motoru. Doğrudan İngiliz Whittle motoru kopyası. Ocak 1944’de statik testleri yapılmış ve 5 ay sonra da P-80’e takıp uçurmuşlar cihazı. Daha sonra tüm geliştirme ve üretim sorumluluğu Hükümet tarafından savaş sırasında ünlü V-1710 serisi pistonlu uçak motorlarını üreten ve savaşın bitimiyle olağanüstü büyüklükteki üretim altyapısı boşa çıkan Allison Şirketi’ne verilmiş. Üretim 1947 – 1955’e dek sürmüş ve yedi binin üzerindeki J-33 A35 Amerikan Hava Kuvvetleri için üretilen Mace, Matador ve Snark roketleri ile, P-80’den geliştirilen temel jet eğitim uçağı T-33’ de kullanılmış[3].

    

[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
  • Gaz Türbini ve Pervane ( Turboprop )
  • Jet Motoru ( Turbojet, Turbofan )
  • Ramjet ve Pulsejet Motorları
  • Roket Motorları

         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; en yaygın olarak özellikle sivil havacılık sektöründe kullanılan turbofan motorları aslında turbojet motorunun ön kısmına daha büyük çapta bir fan ilave edilmiş ve rotasyonel (dönen) parçalarının bulunduğu kısmın ayrıca dışından by-pass dediğimiz yanmaya uğramayan, motor gücünü, verimini artıran fakat gürültüyü azaltan hava gecen bir modern motor teknolojisini içerir. Fan, kompresör, yanma odası, türbin, mixer ve nozzle (lüle) kısımlarından oluşmaktadır. Prensip olarak fan ve kompresör tarafindan emilen havanın çoğu motorun İngilizce ‘aero engine core’ olarak adlandırılan rotasyonel parçaların bulundugu iç kısmına yönlendirilir. Havanın önce alçak basınç sonrada yüksek basınç komprosöründe sıkıştırılarak basıncı dolayısı ile enerjisi artırılmakta olup, böylece yanma odasına (dairesel olarak sıralanmış) gelen hava (molleküleri sıkıştırılarak daha düzene girmiş ve dolayısı ile daha verimli yanma söz konusu) yakit ile karıştırılarak yüksek sıcaklıkta yanarak genişler ve büyük bir sıcaklık ve enerji ile önce yüksek basınç daha sonrada düşük basınç türbinine gelir.Bu şekilde yüksek enerji içeren yanma ürünleri türbin kanatcıklarına çarparak türbini döndürürler. Türbinde bu şekilde gaz enerjisini kompresörü döndürmek için kinetik enerjiye çevirir. Motor içiçe geçmiş genelde çift şaft’lı olup şaftın birine alçak basınç kompröserü ve türbini diğerinede yüksek basınc türbini ve kompresörü bağlıdır. Kompresör ve türbin, rotor ve stator kısımlarını içermektedir. Motor merkezine girmeyen ve by-pass diye adlandırılan havanın bir kısmı motorun dönen parçalarının bulunduğu gövdenin dışından geçerek yanmaya uğramaz ve nozzle dediğimiz ekzos çıkış yerinde mixer vasıtası ile sıcak ve soğuk hava birbiri ile karıştırılarak geriye doğru büyük bir tepkime oluşturulur ve uçak büyük bir ivme dolayısı ile hız kazanmış olarak ileriye doğru gider. Şekil.1 de basit olarak elle çizdiğim sembolik turbofan motorunun kesitini görüyorsunuz (Teknoloji-Berlin Air Show-III (10.2004) Öğretmenin Sesi dergisindeki yazı dizisinde değişik uçak motorları fotoğraflarını görebilirsiniz). Motorun gücüne göre tabiki fan, kompresör ve türbin kademe sayısı, boyutları ve by-pass havası oranı değişmektedir.
     

    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.

    Ayrıca bazı ucak motorlarının en arka kısmında ‘art yanma (after burner)’ bulunur. Özellikle savaş uçaklarında kısa mesafede kalkış, tırmanma, tehlike halinde kaçış, yüksek manevra v.s. gibi kısacası motor güç ve uçak hızını artırarak yüksek performans sağlıyan, dönen komponentlerinin olmadığı direk hava ile yakıtın karıştığı bir art yanma ünitesi bulunur fakat yakıt sarfiyatı çok yüksektir ve kısa süre kullanılır.

    Turboprop uçak motorları gaz türbini ve pervaneyi içermekte olup özellikle kısa mesafelerde ve düşük hızlarda daha verimlidir.Turboshaft motoruda gaz türbini ve pervane palalarını döndüren şaft içermekte olup özellikle helikopterlerde kullanılmaktadır.Turbojet ucak motorlarıda yüksek hız ve performans gerektiren askeri uçaklarda kullanılmakta olup, ilk motor türlerindendir ve diğerlerine göre daha çok gürültülüdür.

    Uzay ve savunma sanayinde kullanılan ve çok yüksek hızlarda seyreden uzay aracları ve roketler katı ve sıvı yakıtlı olarak iki değişik yakıt sistemi kullanılırlar.

    Uzay aracının en üst kademesinin-modülünün uzayda hareketini sağlıyan motor türlerinden biri olan Cryogenic roket motorundan biraz bahsedelim. Diğer uçak motorları gibi rotasyonel (dönen) parcalarının olmadığı roket motoru sıvı hidrojeni yakıt olarak kullanmaktadır.Sıvı hidrojen çok noktadan dairesel püskürtme enjektörlerinden püskürtülerek belli bir basınçta hava ile karıştırılıp yanma odasında yanmaya uğrar ve lüle kısmında genişliyerek büyük bir itme kuveti oluşturulur.Pompa ile basılan yakıtın bir kısmı aynı zamanda motorun cidarlarından da geçirilerek ayrıca motoru soğutma görevini de görmektedir.Roket motorlarının büyüklüklerine göre yakıt sarfiyatları saniyede 200 kg’in üzerine çıkabilmektedir.

    Son olarakta sizlere biraz ramjetten bahsetmek istiyorum.Aslında en basit motor türü olan ramjet hiç rotasyonel (dönen) kısım içermez.Yüksek hızlarda motorun içine giren hava yakıtla karışarak yanmaya uğrar ve büyük bir tepki-itme gücü oluşturur.Bu tür motor türleri statik itme üretemediği icin yüksek hızlara özellikle supersonik (ses hızından daha yüksek hızlarda) hızlara ulaştırılmak için diğer hava ve uzay taşıtları vasıtası ile belli bir hıza çıkarılarak çalıştırılırlar.Uzay araçlarının kullandığı bu teknolojiye güzel bir örnek olarak güdümlü füzeler verilebilir.

    Sizleri uçak ve uzay sanayisinde kullanılan motor türleri hakkında biraz olsun aydınlatığımı ümit ediyorum.Bu yazıda uçak ve uzay araçları motorlarına ilişkin nümerik herhangi bir boyut ve performans değerleri verilmemiştir. Konunun daha anlaşılır olması için basit ve yüzeysel bir anlatım ve bilgi tarzı kullanılmıştır.Aslında uçak motorları mekanik, termodinamik, aerodinamik, gaz dinamiği, akışkanlar mekanigi, elektrik-elektronik, malzeme, fizik, kimya, matematik vb. gibi çesitli bilim dallarını içeren, ve üzerinde yüzlerce teknik elemanın çalıştığı ve tasarımından üretimine kadar motor türüne göre 3-5 yıl hatta bazen daha uzun süreç gerektiren en komplike ve yüksek teknoloji ürünlerinden biridir.

     

    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 “1,100 lb.f (5 kN)”

        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.

    Yağ basınç göstergesi

        Çok yüksek hızda dönen motor milinin yağlanmasının uçak el kitabında (–1 “dash one”) belirtilen değerlere göre yapılıp yapılmadığı kokpitteki yağ basıncı göstergesinden kontrol edilir. Yağ basınç göstergesi ölçümleri inch kareye pound “PSI” (Pound Square Inch) olarak gösterir. Örnek; F–104G uçaklarında %100 RPM’de yağ basınç değeri 40 PSI’dır.

    (Devir göstergesi) (% RPM)

    Motor mili üzerinde bulunan kompresör ve türbin kademelerinin tur sayısı kokpitte bulunan motor devir göstergesinden takip edilir. Jet motor devir göstergesi dakikadaki tur miktarını (Revolution Per Minute “RPM”) yüzde değerinden gösterir.

     

    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 TechnologyUçaklar(Aeroplane)