Jet Motoru Nedir? Nasıl Çalışır? Ana Parçaları Nelerdir?

Bugün jet uçaklar ve füzeler başta olmak üzere insansız hava araçları, roket motorları, model roketler ve uzay araçlarında kullanılan jet motorları hakkında bir yazı hazırladık. Bu yazımızda jet motoru çalışma prensibini ve ana parçalarını inceledik. Mühendislik harikası olan bu makineleri yakından tanımaya başlayalım.

Jet Motoru Nedir?

Tepkili motor olarak da bilinen 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. İşte uçaklarda da kullanılan bu motorlar, uçakların muaazam hızlara ulaşmasını sağlarlar. Bu motorlar, Newton’ın hareket yasalarına bağlı olarak geliştirilmiştir. Bu yasaya göre; her etki eşit büyüklükte ve ters yönde bir tepki doğurur.

Jet motorları ilk olarak 1930’ların sonunda ve 1940’ların başında İkinci Dünya Savaşı’nda askeri kullanım için geliştirilmiş ardından havacılık tarihi için bir dönüm noktası olmuştur. Günümüzde birçok jet motoru çeşidi geliştirilmiştir. Bunlardan bazıları turbofan, turboprop, turboşaft ve ramjettir. Bu yazımda bugün hemen hemen tüm ticari yolcu uçaklarında kullanılan turbofan motorun nasıl çalıştığına değinecem fakat turbofan motorun çalışma prensibi, diğer jet motor türleri ile birkaç farklılık haricinde aynıdır.

Jet Motoru Nasıl Çalışır?

Jet motorları, atmosferden fanlar yardımıyla emdiği havayı sıkıştırıp yakıtla patlatarak ısıtan ve ısınan gazları egzozdan püskürterek itki yaratan bir ısı motorudur. İtki; motordan çıkan havanın hızı, motora giren havanın hızından yüksekse sağlanır.

İlginizi Çekebilir! Araba Motoru Nasıl Çalışır? Motor Ana Parçaları Nelerdir?

Jet motoru, Newton’un 3. fizik prensibi olan “Her etkiye karşılık eşit ve zıt bir tepki vardır” yasasının bir uygulamasıdır. Yasa motora giren havanın
hızlandırılarak dışarı atılması ve zıt yönde bir itiş kazanılması ile uygulanmış olur.

Emilen havanın hızlandırılması için kinetik enerjisinin artırılması gerekir. Bu enerji iki adımda artırılır. İlk olarak hızla dönen kompresörler havanın basınç enerjisini artırır. İkinci olarak da yanma odasında yakıt tutuşturulması ile açığa çıkan ısı enerjisi gaza kazandırılır. Sonra yüksek enerjili yüksek miktarda gaz büyük bir hızla egzozdan motoru terk eder. Havaya uygulanmış kuvvet motor için aksi yönde bir kuvvetle
sonuçlanarak motora gereken itişi kazandırır.

Jet Motoru’nun çalışma prensibi en basit anlatımıyla bu şekildedir. Peki jet motorunun her bölümünü inceleyip, nasıl çalıştığına daha detaylı bir şekilde bakmaya ne dersiniz? Hadi o zaman jet motorunun parçalarını detaylıca inceleyelim.

Jet Motorunun Parçaları

Jet motorunun 4 ana parçası vardır. Bunlar Fan, kompresör, turbin ve nozzle’dır. Bu 4 ana parçaları tanıyıp, ne işe yaradıklarını ve bu parçalarda ne gibi olayların olduğunu inceleyelim.

1. Fan

Bu Yazımızı Kaçırmış Olabilirsiniz! Rüzgar Türbini Nasıl Çalışır? İç Yapısı Ve Geleceği

Genellikle Titanyum kanatladan yapılan Fan, atmosferden motorun içine muazzam miktarda hava emer. Emilen hava motorun iki parçasına yönlendirilir. Havanın bir kısmı yanmanın gerçekleştiği motor çekirdeğine yönlendirilirken, bypass havası olarak adlandırılan havanın geri kalanı motor çekirdeğinin dışına yönlendirilir.

Motor çekirdeğinin dışına yönlendirilen baypas havası ek itme kuvveti oluştururken aynı zamanda motoru soğutup, motordan çıkan egzoz havasını örterek, motorun daha sessiz çalışmasını sağlar. Günümüzde turbofan kullanan ticari uçaklarda baypas havası, motorun itme gücünü yaklaşık olarak %90’nını üretir.

2. Kompresör

Motor çekirdeğinin ilk kısmında bulunan kompresör, tahmin edilebileceği üzere fan tarafından emilen havayı sıkıştırır. Motor miline sıralı halde dizilen disklerin dış kenarlarına açılı bir şekilde yerleştirilen pal adı verilen titanyum parçalar, havanın hızını artırır ve aynı zamanda sıkıştırma işlemi yaparak havanın hacmini küçültür. Sıcaklığı ve basıncı artan havayı yanma odasına göderir.

İlginizi Çekebilir! ISO Nedir? Amacı Nedir? Çeşitleri Nelerdir?

Kompresör, havayı hızlandırmak ve sıkıştırmak için bir dizi sıralı kanat şeklinde dönen bıçaklar kullanır. Hava, kompresörden geçerken, her kanat seti daha da küçülür ve havanın enerjisini ve basıncını daha da arttırır. ISO Nedir? Amacı Nedir? Çeşitleri Nelerdir?Kompresör, havayı hızlandırmak ve sıkıştırmak için bir dizi sıralı kanat şeklinde dönen bıçaklar kullanır. Hava, kompresörden geçerken, her kanat seti daha da küçülür ve havanın enerjisini ve basıncını daha da arttırır.

Yanma Odası

Kompresörden yüksek basınç ve sıcaklığa ulaşan hava, yanma odasında ilk önce enjektörlerden yakıt püskürtülür. Daha sonra hava- yakıt karışımı ataşlenir. Yanma işlemi sonrasında yüksek enerji ve sıcaklıkta bir hava akışı elde edilir. Yanma odasının içi, ısıya dayanıklı bir oda sağlamak için genellikle seramik malzemelerden yapılır. Yanma odasının sıcaklığı 2700 derecelere kadar çıkabilir. Peki uçak motorları da denilen jet motorları hangi yakıt türünü kullanıyor?

Jet Motoru Yakıtı Nedir?

Jet motoru yakıtı olarak düşük sıcaklıkta donmayacak ve akışkanlığını kaybetmeyecek bir yakıt türü kullanılması gerekir.

Petrol ürünleri içinde yer alan benzin, gaz yağı, motorin gibi yakıtların içinde bulunan parafin özellikle dizel araçlarda düşük sıcaklıklarda sıvı akışkanlığını donduracak kadar sıvılık özelliğini kaybeder. Bu açıdan uçak motorlarında dizel yakıt kullanılamamaktadır. Parafin dizel yakıta göre az oranda da olsa benzin içinde de bulunur. Bu açıdan çok düşük sıcaklıklarda sıvının akışkanlığını kaybetmemesi için kerosen kullanılır.

Sanayide kullanılan petrol türevi olan kerosen halk dilinde gaz yağı diye geçen maddenin daha gelişmiş ve içerik olarak süzülmüş halidir. 150 °C ile 270 °C arasında petrolün çok ince bir şekilde damıtılmasıyla elde edilir.  Kerosen benzine nispeten daha zor alev alır ama benzinden daha fazla ısı verir. Kendi kendine alev alma derecesi ise 210°C’dir. Kerosen kolay tutuşmayan ama bir kez yanmaya başladığında söndürmesi bir hayli güç olan bir maddedir. Kerosenin donma noktası yaklaşık olarak -47°C’dir. Yani yüksek irtifadaki çok düşük sıcaklıklarda kolay kolay donmaması ve bir kaza durumunda yangın çıkma riskini mümkün olan en az seviyeye indirmesi sebebiyle “uçak yakıtı (jet motoru yakıtı)” olarak tercih edilmektedir.

3. Türbin

Bu Yazımızı Sevebilirsiniz! Mobbing Nedir? Mobbing Çeşitleri Nelerdir?

Yanma odasından çıkan yüksek enerjili gaz, türbinden geçerek enerjisinin bir kısmını türbini döndürmeye harcar. Dönen türbin bağlı olduğu şaftı da döndürür. Aynı şaft fan ve kompresöre de bağlıdır. Bu nedenle turbin döndükçe aynı şafta bağlı olan fan ve kompresör de döner. Böylece fanın çalışması sağlanır ve motor içine hava emilir. Türbinin ana görevi de zaten kompresörün ve fanın dönmesini sağlamak ve alternatör gibi diğer enerji gereksinimi olan parçalara dönme hareket enerjisi sağlamaktır. Bu aşamada yanma odasından gelen yüksek enerjili hava akışı enerjisinin bir kısmını türbinlere aktarır. Enerji korunumı gereği hava akışının enerjisi azalır. Yani sıcaklığı ve basıncı düşer.

4. Nozzle

İşlemin son adımı Nozzle ksımında gerçekleşir. Nozzle esasen motorun egzoz kanalıdır ve yüksek hızlı havanın arkadan fırladığı yerdir. Bu aynı zamanda Isaac Newton’un üçüncü yasasının devreye girdiği kısımdır: Her etki için eşit ve zıt bir tepki vardır. Basitçe ifade etmek gerekirse, havayı motorun arkasından yüksek hızda püskürterek, uçak ileriye doğru itilir.

İlginizi Çekebilir! Malzemelerin Mekanik Özellikleri Nelerdir?

Fan kısmından sonra motorun içine emilen havanın bir kısmının motor çekirdeğinin içine, bir kısmının ise motor çekirdeğinin dışına yönlendirildiğinden ve dışına giden havanın baypas havası olarak adlandırıldığından aynı zamanda baypas havasının motorun itki kuvvetinin yaklaşık %90 nı oluşturduğundan bahsettim.

Nozzle baypas havası ile motor çekirdeğinden çıkan sıcak ve basınçlı hava ile karışır. Ardından motorun itki kuvveti üretmesine birlikte katkı sağlarlar.

Bir yazının daha sonuna gelmiş bulunmaktayız. Bu yazımızda jet motorları nasıl çalışır, ana parçaları nelerdir, uçak yakıtı olan kerosen nedir? gibi soruların üzerinde durup, bildiklerimi ve araştırdıklarımı sizlerin beğenisine sundum. Umarım sizlere faydalı olmuştur. Bir sonraki yazılarda görüşmek üzere… LEVTEMS

KAYNAKÇA

https://polen.itu.edu.tr/bitstream/11527/15496/2/10064512.pdf

https://www.boldmethod.com/learn-to-fly/aircraft-systems/how-does-a-jet-engine-turbofan-system-work-the-basics/