Uçak (Jet) Motorlarının Çalışma Prensibi Nedir?

Bu yazımızda havada yüksek hızlarda yol alan uçakların, yol alabilmesi için gerekli itki kuvvetini sağlayan ve hava soluyan motorların çalışma prensibini inceleyeceğiz.

Uçaklar, uçuşun dört temel kuvveti üzerinde uçar bunlar; Ağırlık(weight), taşıma(lift), itki(thrust) ve sürükleme(drag) kuvvetleridir. Uçaklar, uçuşun büyük bir kısmını bu dört temel kuvvetin dengede olmasıyla geçirir. Daha önceki yazımda bu 4 temel kuvvet hakkında bilgi vermiştim. Bu yazıda ise dört temel kuvvetten biri olan itki kuvvetinin nasıl üretildiğini anlattık.

İtki, uçakları havada hareket ettiren bir kuvvettir. Bu kuvvet uçağın tahrik sistemi olan jet motorları tarafından üretilir. Jet motorları, güçlü bir itme kuvveti üreterek, uçağın çok hızlı bir şekilde havada hareketini sağlar. Sir Isaac Newton’un dediği gibi, “her hareket için eşit ve zıt bir tepki vardır”. Uçak motorları bu prensipten yola çıkarak tasarlanır. Motor büyük miktarda hava emer, daha sonra Hava ısıtılır, sıkıştırılır ve yavaşlatılır. Hava, birçok dönen bıçaktan geçmeye zorlanır. Motor bu havayı jet yakıtı ile karıştırarak havanın sıcaklığını yaklaşık üç bin dereceye kadar çıkartabilir. Türbini döndürmek için havanın gücü kullanılır. Son olarak, hava motor çıkışından ayrıldığında motordan geriye doğru püskürtülür. Bu olay, uçağa itki sağlayarak, ilerlemesine neden olur. bu kısımda kısaca bir motorun yaptıklarından bahsettik. Şimdi bu görevleri hangi motor bileşenleri yapıyor ona bakalım.

Gaz türbini olarak da bilinen tüm jet motorları aynı prensipte çalışır. Motor güçlü bir fan ile havayı motorun içine çeker ve kompresöre yönlendirir. Kompresör havanın basıncını yükseltir. Basınçlı hava daha sonra yakıtla püskürtülür ve bir elektrik kıvılcımı hava ve yakıt karışımını yakar. Daha sonra sıcak hava, türbine geçer. Türbin, kompresör ile aynı şafta bağlıdır. Sıcak hava ile türbin hareket eder ve bu sayede kompresör dönmüş olur. Püskürtülen hava türbine uğradıktan sonra genleşir ve motorun arka kısmındaki nozülden dışarı atılır ve bu sayede uçak ileri yönde itilir.  Hava, motor çekirdeğinin yanı sıra çekirdeğin etrafından da geçer. Bu olay havanın bir kısmının çok sıcak diğer kısmının ise soğuk olmasına neden olur. Daha sonra motor çıkışında soğuk ve sıcak hava karışır.

Jet Motorların Ana Bileşenleri

Fan

Fan, bir turbofan motordaki ilk bileşendir. Hızlı dönen fan, büyük miktarlarda havayı içeri çeker. Fanın çoğu kanadı titanyum metalinden yapılmıştır. Daha sonra bu havayı hızlandırır ve iki parçaya böler. İlk kısım, diğer motor bileşenleri tarafından harekete geçirildiği motorun “çekirdeği” veya merkezi boyunca devam eder. İkinci kısım ise, motorun çekirdeğini atlar. Daha sonra uçağı ileri doğru iten kuvvetin çoğunu ürettiği ve çekirdeği çevreleyen motorun arkasına kadar uzanan bir kanaldan geçer. Bu soğuk hava, itme kuvveti eklemeye yardımcı olur.

Kompresör

Kompresör, motor çekirdeğindeki ilk bileşendir. Kompresör, çok sayıda kanatlı fanlardan oluşur ve bu fanlar bir şafta bağlıdır. Kompresör, kendisine giren havayı giderek daha küçük alanlara sıkıştırarak hava basıncında bir artışa neden olur. Bu olay ile, havanın enerji potansiyelinde bir artış olur. Ezilmiş hava, yanma odasına gönderilir ve orada sıkıştırılır.

Yanma Odası

Yanma odasında hava yakıtla karıştırılır ve ardından tutuşturulur. Yakıtı, hava akımına püskürtmek için 20 adet nozül vardır. Hava ve yakıt karışımı alev alır. Bu olay, yüksek sıcaklıkta, yüksek enerjili bir hava akışı sağlar. Yakıt, basınçlı havadaki oksijenle birlikte yanarak sıcak genleşen gazlar üretir. Yanma odasının içi, ısıya dayanıklı bir ortam sağlamak için genellikle seramik malzemelerden yapılır. Isı 2700 ° ‘ye kadar ulaşabilir.

Türbin

Yanma odasından çıkan yüksek enerjili hava akışı, türbine girerek türbin kanatlarının dönmesine neden olur. Türbinler, kompresördeki kanatları döndürmek ve öndeki emme fanını döndürmek için bir şaft ile birbirine bağlanmıştır. Bu dönüş, fanı ve kompresörü çalıştırmak için kullanılan yüksek enerji akışından bir miktar enerji alır. Yanma odasında üretilen gazlar türbin içinde hareket eder ve kanatlarını döndürür. Jet motorun türbinleri binlerce kez dönmektedir ve Aralarında birkaç takım bilyeli yatak bulunan şaftlara sabitlenmiştir.

Nozül

Nozül, motorun egzoz kanalıdır. Bu parça, gerçekte uçak için itme kuvveti üreten motor bileşenidir. Türbini geçen ve enerji tüketen hava akımı, motor çekirdeğini atlayan daha soğuk havaya ek olarak, nozülden çıkarken motoru ve dolayısıyla uçağı ileri itme görevi gören bir kuvvet üretir. Sıcak hava ve soğuk havanın birleşimi dışarı atılır ve ileri itmeye neden olan bir egzoz üretir.

Bir sonraki yazımızda jet motorlarının türünü inceleyeceğiz. Daha fazla Havacılık ve Uzay blogları için bizi takipte kalın 🙂