Jet Motoru | Jet Motoru Teknolojisi – Jet Ä°lkesinin Uçaklara Uygulanması – Jet Motorunun Çalışma Ä°lkesi – Jet Ä°tmesi Türleri

Jet Motoru

Jet Motoru Teknolojisi

Jet Motoru, uçakların ve uzaya gönderi­len roketlerin havada yüksek hızla hareket etmesini sağlar. Tepkili motor olarak da bilinen jet motorunun çalışma ilkesini tam olarak anlamak için önce cisimlerin gaz ya da sıvı gibi bir akışkan içinde nasıl yol aldığına ilişkin genel kuralları bilmek gerekir.

Herhangi bir cismin, bir gazın ya da sıvının içinde hareket edebilmesi için, içinde bulun­duğu akışkanı gitmek istediği yönün tersine doğru itmesi gerekir. Örneğin suda yüzerken ya da sandalla giderken, suyu kol ve bacakla­rımızla ya da kürekle geriye doğru iteriz; kuşlar, havada durabilmek ve ileri doğru uçabilmek için çevrelerindeki havayı kanatla­rıyla aşağıya ve arkaya doğru iterler. Gemile­rin ya da uçakların pervaneleri de motorun gücünü, suyu ya da havayı geriye doğru iten bir kuvvete dönüştürür. 17. yüzyılda bilim adamı Sir Isaac Newton temel bir fizik yasası keşfetti; buna göre doğadaki her etki, kendi­sine eşit büyüklükte ama ters yönde bir tepki doğurur. Demek ki, bir pervanenin suyu ya da havayı geriye doğru itme etkisi yani kuvveti, pervanenin üzerinde bu kez onu ileri doğru sürükleyen bir tepki kuvvetinin doğma­sına yol açar. Pervane üzerindeki tepki, pervanenin bağlı olduğu gemiyi ya da uçağı hareket ettirir.

Tepki kuvvetinin büyüklüğü iki öğeye bağ­lıdır: Bunlar, arkaya doğru itilen akışkanın miktarı ile bu akışkana kazandırılan ivmedir. Pervaneler genellikle çok miktar­da hava ya da su üzerinde etki yapar ama bun­ları ancak düşük bir hızla geriye doğru iter. Daha az miktarda akışkanı daha yüksek bir hızla hareket ettirerek de aynı etki elde edilebilir. Çok güçlü püskürme sonucu oluşan şiddetli hava ya da su akımına jet, bu püskürme sonucu doğan tepki kuvvetinin geriye doğru itme etkisine jet itmesi ve bu ilkeye dayalı olarak çalışan motorlara da jet motoru denir.

Jet itmesine doÄŸada da rastlanır. Kalamar ve mürekkepbalığı gibi yumuÅŸakçalar içlerine çektikleri suyu geriye doÄŸru hızla püskürterek yer deÄŸiÅŸtirirler. Jet itmesinden ilk yararlanan kiÅŸi, Ä°S 1. yüzyılda yaÅŸamış olan Yunanlı bilgin Ä°skenderiyeli Heron’dur. Heron ilginç bir oyuncak yapmıştı; aeolipil denilen bu aygıt, bir buhar kazanı ile bu kazandan çıkan iki borunun ortasına yerleÅŸtirilmiÅŸ bir küre­den oluÅŸuyordu. Borulara serbestçe dönebile­cek biçimde tutturulmuÅŸ olan küreden ayrıca iki küçük, daha dar ve kıvrık boru çıkıyordu. Kazanın içindeki su, alttaki ateÅŸin ısısıyla kaynayarak buharlaşıyor, buhar boruların içinden akarak küreye geçiyor ve buradan da küçük borulardan dışarı püskürüyordu. Püs­kürme sonucu oluÅŸan hava jeti de kürenin ters yönde dönmesini saÄŸlıyordu. Günümüzde çimenleri sulamak için kullanılan döner fıskiyeler de aynı biçimde çalışır.

Jet itmesini yararlı biçimde kullanan ilk mucit ise ABD’li James Rumsey oldu. Rumsey, 1787’de yüksek basınçla su fışkırtan bir yangın söndürme hortumunun büyük bir kuv­vetle geriye, hortumu tutan itfaiyeciye doÄŸru itildiÄŸine dikkat etmiÅŸti. Bu gözleminden ya­rarlanan Rumsey, bir tekneye bir buhar makinesi ile bir pompa yerleÅŸtirdi; buhar makinesinin çalıştırdığı pompa teknenin altın­dan su emiyor ve bunu gene suyun içinde geriye doÄŸru püskürtüyordu. Rumsey tekne­sini Potomac Irmağı’nda baÅŸarıyla yüzdürdü. Rumsey’in bu buluÅŸu çok uzun süre ilgi görmedi, ama günümüzde aynı bu ilkeye dayalı olarak çalışan pek çok deniz motoru vardır. Bu tür teknelerde suyu püskürten memeler saÄŸa sola döndürülerek tekne isteni­len yönde hareket ettirilebilir.

Jet İlkesinin Uçaklara Uygulanması

Uçaklarda jet itmesi ilkesinden 1940’larda yararlanılmaya baÅŸlandı. II. Dünya Savaşı sırasında, pistonlu motorla çalışan uçakların artık daha fazla geliÅŸtirilemeyeceÄŸi ortaya çıkmıştı. Gerçi o dönemde 2.000 kilovvatt güç üretebilen pistonlu motorlar yapılabiliyordu, ama 3 ton ağırlığındaki bu motorlar son derece büyük ve karmaşıktı; uçakların gide­rek hantallaÅŸmasına neden oluyordu. Artık daha küçük ve daha hafif, ama daha etkili ve daha büyük güç üreten motorlara gereksinim vardı.

Bu gereksinmeyi karşılamak için gaz tür­binleri yapılmaya baÅŸlandı. 1930’ların başın­dan beri Ä°ngiltere ve Almanya’da uçak tasa­rımcıları bu tür motorlar üzerinde çalışmak­taydılar. Ä°ngiliz mucit Frank Whittle 1930’da bir gaz türbini geliÅŸtirmiÅŸ ve patentini almıştı; bu tür bir motor takılmış ilk uçak 1941’de yapıldı. Whittle’den kısa bir süre sonra çalışmaya baÅŸlayan Alman tasarımcı Hans von Ohain ise gerekli mali desteÄŸi daha kısa sürede buldu ve ilk uçağını AÄŸustos 1930’da uçurdu.

Jet Motorunun Çalışma İlkesi

Whittle ile Ohain’in motorları aynı ilkeye göre çalışıyordu. Kısaca türbojet denilen türbinli jet motorları, aynı döner mil üzerine oturtulmuÅŸ bir kompresör ile bunun arkasındaki bir türbin çarkından oluÅŸur. Åžaft ya da rotor denilen bu mil dönerken kompresör motorun ön tarafından içeri hava çeker ve bu havayı iyice sıkıştırır. Sıkışmış hava daha sonra yanma odasına gönderilir ve buraya püskürtülen gazyağına benzer bir sıvı yakıt olan jet yakıtıyla karıştırı­larak sürekli olarak yakılır. Yanma sırasında kızgın gazlar oluÅŸur. Bu gazların yanma odası­nın arkasından hızla kaçmasına olanak tanı­nır. Gazlar dışarı püskürürken bu arada türbinin kanatlarına çarparak çarkın ve onun baÄŸlı olduÄŸu milin dönmesini saÄŸlar. Mil döndükçe, öndeki kompresörü çalıştırır. Böy­lece, sıcak gazların itme kuvvetinin bir bölü­münden türbin çarklarının döndürülmesi ve kompresörün çalıştırılmasında yararlanılır; ama gazların asıl büyük kütlesi motorun arkasından dışarı hızla püskürür. Ä°ÅŸte bu hızlı geri püskürmenin yol açtığı tepki kuvveti uçağı ileri doÄŸru iter.

Jet motoru büyük yükseltilerde oldukça verimli biçimde çalışır; aslında bu motorların verimi, hava soÄŸudukça artar. Jet motorlarıy­la ses hızının iki ya da üç katına ulaşılır. Uygun bir tasarımla havanın motora giriÅŸi yavaÅŸlatılabilir ve böylece uçağın hızı ne olursa olsun havanın kompresöre ses hızından daha düşük bir hızla ulaÅŸması saÄŸlanır. Daha sonra yanma odasında ısınan havanın püskür­me hızı tekrar artar, çünkü sıcak gazlar daha hızlı hareket eder. Jet motoru aslında basit bir makinedir; ama 1.300°C’ye kadar çıkan sıcak­lıklarda çalıştığından, bu sıcaklığa dayanabi­len, ısıya karşı dirençli özel metallerden yapılmalıdır. Pistonlu motorlarda pistonların hareket yönü sürekli olarak deÄŸiÅŸir; buna karşılık jet motorlarında sürekli olarak aynı yönde dönen büyük, tek bir hareketli parça vardır. Bu nedenle jet motorlarında aşınma ve yıpranma daha azdır; daha az enerji kaybı ve çok daha az titreÅŸim olur.

Başlangıçta jet motorları askeri uçaklarda özellikle de yüksek hızın çok önemli olduğu bombardıman, avcı ve keşif uçaklarında kul­lanıldı. Ama, birkaç yıl içinde üstünlüklerinin anlaşılmasıyla yolcu uçaklarında da kullanıl­maya başlandı. Jet motorlarıyla yolcu uçakla­rı çok yükseklerde uçabilir ve burada hava daha ince ve seyrek olduğundan hava direnci de daha azdır, bu nedenle uçaklar yüksekte daha az yakıt harcayarak, daha hızlı yol alabilir. Yolcular sarsıntısız, sessiz bir yolcu­luk kadar yolculuk süresinin kısa olmasına da önem verirler.

Düşük hızlarda ve alçak uçuşlarda türbojet, kendi gücündeki bir pistonlu motora göre daha fazla yakıt yakar; bu nedenle bu motor­lar hafif uçaklarda genellikle kullanılmaz. Orta hızlardaki uçaklar için, basit gaz türbiniyle geleneksel pervane sistemini birleştiren bir yöntem bulunmuştur. Pervaneli türbin motoru ya da kısaca türboprop denilen bu motorda, türbin mili öne doğru uzayarak uçağın pervanesini döndürür. Bu sistemde türbin, egzoz gazlarının hemen hemen tüm enerjisini pervaneye aktarır. Böylece yakıt tüketimi ve gürültü azalır.

Türbojetler de büyük ölçüde geliÅŸtirilmiş­tir. Ä°ngilizler’in ve Almanlar’ın yaptığı ilk jet uçaklarında merkezkaç kompresörler kulla­nılmıştı. Bu tür kompresörlerde havayı içeri doÄŸru tek bir büyük kompresör çarkı emiyor­du. Daha sonraları bunların yerini eksenel kompresörler aldı; bu kompresörlerde hava bazıları sabit, bazıları hareketli bir dizi küçük kanatçık tarafından emilerek içeri beslenir. Bu eksenel kompresörler jet motorunun veri­mini büyük ölçüde artırdı. Çift ÅŸaftlı jet motorlarında ise, iç içe geçmiÅŸ iki mil vardır; her iki mil de kompresöre ve türbine baÄŸlıdır. Bu motorlarda içeri çekilen havanın bir bölü­mü yanma odasına sokulmadan ve türbin çarklarına çarptırılmadan doÄŸrudan doÄŸruya çıkış aÄŸzına geçirilir ve burada egzoz gazlarıy­la birlikte hızla dışarı püskürtülür.

Türbojet ve türboprop ilkelerinin birlikte uygulandığı jet motorlarına ise türbofan de­nir. Türbofanlarda öndeki kompresörün sıkış­tırdığı havanın bir bölümü yanma odasından ve türbinden geçirilmeden, özel bir kanaldan doğrudan doğruya çıkış ağzına gönderilir. Daha sessiz çalışan jet motorları yapmak için çalışmalar sürmektedir; böylece jet yolcu uçakları çevrede yaşayanları rahatsız etmeden büyük kentlerin yakınındaki havaalanlarına inip kalkabilecektir. En son geliştirilen türbo­fanlarda gürültü sorunu hemen hemen tümüy­le ortadan kaldırılmıştır.
Jet motorunun oluÅŸturduÄŸu tepki kuvveti­nin yönü, motorun arkasından dışarı çıkan gazların püskürme yönünün tam tersi yönün­de olduÄŸundan, gazların çıkış yönü deÄŸiÅŸtirile­rek tepkinin yönü de deÄŸiÅŸtirilebilir. Buna yönelik olarak önceleri, motorun içine ya da arkasına “tepki tersindiricisi” denilen özel siperlikler yapıldı; bu siperlikler kapandığın­da gazların püskürme yönü tam tersine dönü­yor ve böylece bu kez uçağın önüne doÄŸru püsküren gazlar, arkaya doÄŸru bir tepki kuv­veti yaratıyordu. Bu sistemden iniÅŸ sırasında uçağı yavaÅŸlatmak için yararlanılıyordu. Daha sonraları motorlara gaz püskürtülmesinin yö­nünü istenilen biçimde ayarlayan özel “tepki yönlendiricileri” eklendi ve böylece ortaya, kısaca VTOL denilen düşey kalkış ve iniÅŸli uçaklar çıktı. Bu uçakların motorlarında bu­lunan hareketli memelerin yardımıyla egzoz gazlarının çıkış yönü kolayca denetlenebilir. Normal uçuÅŸ sırasında memeler arkaya doÄŸru gaz püskürtür; uçağı yükseltmek ya da aynı yükseklikte tutmak için memeler aÅŸağıya çevrilir ve böylece yukarı doÄŸru bir tepki kuvveti oluÅŸturulur. VTOL’ların baÅŸka bir türünde, kaldırma jetleri denilen ayrı motorlar vardır; egzoz gazını yalnızca aÅŸağı doÄŸru püskürten bu motorlar, uçağın havada belirli bir yüksek­likte kalması istendiÄŸi zaman çalıştırılır.

En yaygın kullanılan jet motoru gaz türbi­nidir; ama uçaklarda tepki kuvvetinden yarar­lanmak için baÅŸka yöntemler de uygulanır. ÖrneÄŸin “ani itmeli motor” anlamına gelen palslı jet motorları’nûn, kompresör ve türbin yoktur; bunların ön tarafında yaylı pencereler vardır ve bu pencerelerin açılıp kapanmasıyla içeri hava çekilir. Hava daha sonra yanma odasına gönderilir ve burada yakıt ile birlikte birbirini izleyen çok hızlı patlamalarla yakılır. Yanma sırasında yükselen gaz basıncının etki­siyle hava giriÅŸindeki pencereler kapanır ve egzoz gazları arkadaki jet borusundan hızla dışarı çıkar. Yanma tamamlandığı zaman basınç düşer, hava giriÅŸ pencereleri açılır, motora yeni hava çekilir ve aynı süreç yine­lenir.

Jet motorlarının daha da basit bir biçimi olan ramjet, hareketli hiçbir parçası olmayan bir motordur ve bu haliyle kompresörsüz ya da türbinsiz bir türbojete benzer. Bu motor­larda hava, motorun içine uçağın kendi hızıy­la girer ve aynı etkiyle yanma odasında sıkışır. Burada yanan gazlar hızla genleşir ve bu genleşmenin etkisiyle çıkış ağzından dışarı püskürür. Görüldüğü gibi ramjetler ancak uçak hızla uçarken çalışır, bu nedenle bu tür bir motorla donatılmış bir aracın başka bir yolla fırlatılması ve yüksek hıza ulaşması gerekir. Bu yüzden ramjetlerden yalnızca füzelerde ve benzeri uygulamalarda yararla­nılır.

Jet İtmesi Türleri

Roketlerde Jet Ä°tmesi

Jet motoruyla sağlanan tepkinin her zaman egzoz gazının çevredeki havayı itmesinden kaynaklandığını düşünmek yanlış olur. Başka bir deyişle jet itmesi için mutlaka havanın bulunması gerekmez; hatta boşlukta jet itme­si çok daha etkilidir; ama Dünya atmosferinin dışında gaz türbini kullanılamaz, çünkü tür­binde yakıtın yanabilmesi için havadaki oksi­jene gereksinim vardır. Bu nedenle atmosfer dışında jet itmesi ilkesine dayalı olarak çalışan roketlerde, yakıtın yanması için gerekli oksi­jen ya sıvılaştırılmış olarak roketin içinde taşınır ya da oksijen içeren bir katı yakıt kullanılır. Yakıt ve oksijen karışımının yanma odasında yanmasıyla ortaya çıkan gazlar bü­yük bir hızla çıkış borusundan dışarı püskürür. Roketlerde küçük bir motorla çok yüksek bir tepki kuvveti elde edilebilir, ama bunların çalışma süresi sınırlıdır, çünkü taşıdıkları ok­sijen bitince dururlar. Uçaklarda bir anda hızı ya da tırmanma yüksekliğini artırmak amacıy­la, ek roket motorlarından yararlanılabilir.

Uzay araştırmalarında da roket en önemli araçtır. Katı yakıtlı roketlerde hiçbir hareketli parça yoktur; son derece hafif ve basit olduk­larından bu roketler füzelerde kullanılır. Tep­ki kuvvetinin artırılıp azaltılması gereken ya da duyarlı denetim gerektiren uygulamalarda ise sıvı yakıtlı roketlerden yararlanılır.

Uçakların ya da uzay araçlarının rotasının denetlenmesinde de tepki ilkesinden yararla­nılır. Düşey iniş ve kalkışlı bir uçak havada asılı dururken, uçağın yüzeyleri üzerinde hava akımı olmadığından bu yüzeyler üzerinde havanın kaldırma kuvveti de bulunmaz. Bu durumda uçağın havada kalabilmesi için ka­nat uçlarında, burunda ve kuyrukta bulunan küçük jet memelerine kompresörle hava bası­lır. Pilot bu memelerden birini ya da bir başkasını açıp kapayarak dışarı hava püskür­tür ve böylece uçağı istediği konuma getirebi­lir. Benzer biçimde, bir uzay aracının yörün­gesini değiştirmek ya da uzay aracına belirli bir manevra yaptırmak istendiği zaman, aracın belirli noktalarında bulunan çok küçük, denetlenebilir gaz jetleri ateşlenerek istenilen tepki kuvveti elde edilir. Uzayda en küçük kuvvet bile uzay aracını döndürmeye başlar; bu nedenle araca istenilen konum verildikten sonra aracın dönmesini durdurmak için, baş­langıçta uygulanan kuvvete eşit ama ters yönlü bir kuvvet uygulanır.

Kaynak: Kadim Dostlar ™ Forum

Bu içerik 25.06.2009 tarihinde Hale tarafından, Bilimsel GeliÅŸmeler - Sosyal ve Fen Bilimleri bölümünde paylaşılmıştır ve 3286 kez okunmuştur. Bu içeriğin devamında incelemek isteyebileceğiniz 0 adet mesaj daha bulunmaktadır.

Jet Motoru | Jet Motoru Teknolojisi - Jet İlkesinin Uçaklara Uygulanması - Jet Motorunun Çalışma İlkesi - Jet İtmesi Türleri orjinal içeriğine ulaşmak için tıklayın ...