Jet Motoru

jet motoru, TEPKİLİ MOTOR olarak da bilinir, atmosferden emdiği havayı sıkıştırıp yakıtla yakarak ısıtan ve bunun sonucunda oluşan gazları hızla dışarı püskürterek ters doğrultuda itme gücü sağlayan motor türlerinin ortak adı. Jet motoru ile gene gaz püskürterek itme gücü sağlama ilkesine dayalı olarak çalışan roket motoru arasındaki temel fark, roket motorunun tüm yakıt öğelerini kendi içinde taşımasıdır.

Bugüne değin geliştirilen tepkili araçların çalışma ilkesi, Newton’un üçüncü hareket yasasına dayanır. Yasanın en basit biçimine göre her etki eşit büyüklükte ve ters doğrultuda bir tepki doğurur. Doğada herhangi bir kuvvetin tek başına değil, her zaman eşit ve ters doğrultulu çiftiyle birlikte bulunduğu gözlemlenmiştir. Buna göre, bir cisme etkiyen bir kuvvet varsa, buna eşit ve karşıt başka bir kuvvetin daha bulunması gerekir. Eğer iki ayrı cisim arasında bir kuvvet çifti etkimekte ise (ve eğer etkiyen başka herhangi bir kuvvet bulunmuyorsa), cisimler kuvvet çiftinin türüne (çekme ya da itme) bağlı olarak birbirlerine doğru yaklaşır ya da birbirlerinden uzaklaşır. Newton‘un ikinci ve üçüncü yasaları birlikte uygulandığında, bu iki cismin momentumundaki değişikliğin, eşit ve ters doğrultulu olduğu ve kuvvet çiftinin etkime çizgisi üzerinde bulunduğu gösterilebilir. Momentum, kütle ile hızın çarpımıdır ve her cismin kütlesi sabit olduğundan, iki cisim arasında etkiyen kuvvet çifti uzak cisimlerin hızında değişikliğe yol açar. Bir cismin ileriye doğru hareket edebilmesi için, geriye itebileceği bir başka cisme gereksinim vardır. Uçaklarda kullanılan bütün itici motorlarda bu tepki hava tarafından sağlanır. İtme ortamı olarak kullanıldığında havanın momentumunda bir değişikliğin oluşturulması gerekir. Yani havanın uçağın arkasına doğru ivmelendirilerek dışarıya hızla püskürtülmesi ve böylece uçağı ileri itecek güçte bir tepkinin elde edilmesi gerekir.
1930’ların sonlarına değin uçakların itme sistemlerinde alternatif piston hareketli içten yanmalı motorlardan ve pervane düzeneklerinden yararlanıldı. İlk jet motorlu uçak ise 1939’da Almanya’da geliştirildi. Jet motoru, itme işlemini önemli ölçüde kolaylaştırdı ve uçakların boyutlarında, erimlerinde, ulaşabildikleri yükseltide ve hızlarında önemli gelişmelerin sağlanmasını olanaklı kıldı. Askeri alanda hızlı jet avcı uçakları geliştirildi ve Kore Savaşı (1950-53) sırasında, saatte 1.000 km hızla uçabilen jet uçakları kullanıldı. Bunu izleyen 10 yıl içinde ses hızı aşıldı ve ses hızının iki katından (2 Mach) fazla hızla uçabilen uçaklar geliştirildi.

İlk jet yolcu uçağı, 1949'da uçurulan İngiliz yapısı “de Havilland Comet” oldu ve 1958'de “Comet 4" ve ABD yapımı “Boeing 707” okyanusaşırı düzenli jet seferlerine başladı, ilk sesüstü yolcu uçağı ise, ses hızının iki katından fazla hız yapabilen, İngiliz-Fransız ortak yapımı “Concorde” oldu. Günümüze değin birçok jet motoru türü geliştirildi. Bunların başlıcaİarı, türbojet, türbofan, türboprop ve ramjettir.

Türbojet.

Türbojet motorun temel ilkesi oldukça basittir. Motorun önündeki bir açıklıktan içeri emilen hava, çevresel ya da eksenel bir kompresörle normal basıncının 3-12 katına kadar sıkıştırılır. Bu hava uygun miktarda yakıtla yakılır. Oluşan karışımın sıcaklığı, yanma odasında 600°C- 700°C'ye kadar yükselir. Bunun sonucunda ortaya çıkan sıcak hava, kompresöre güç sağlayan bir türbinin içinden geçirilir. Türbin ve kompresör verimli bir biçimde çalışırsa, türbin çıkış basıncı, atmosfer basıncının hemen hemen iki katı olur; bu artık basınç, lülede yüksek hızlı bir gaz akışı sağlar ve böylece de tepki kuvveti oluşur.

Ek bir artyanma odasının kullanılmasıyla tepki kuvvetinde artış sağlanabilir. Aslında türbojet motorda, havadaki oksijenin üçte birinden daha az bir bölümü kullanılır. Artyanma odası türbin ve lüle arasında ikinci bir yanma odası işlevi görür. Bu aygıt aracılığıyla lüle girişindeki gazın sıcaklığı önemli oranda artırılabilir. Sıcaklıktaki bu artışın sonucunda, kalkış tepkisinde yaklaşık yüzde 40, yüksek hızlardaki tepkide ise daha büyük oranda artış sağlanır. Ama bu ek tepki yakıt giderlerini artırır. (Artyanma odası kullanıldığında, yaklaşık üç dört kat daha fazla yakıt tüketilir.)

Türbofan.

Türbojet motorda, içeri giren havanın tamamı, kompresör, yanma odası ve türbinden oluşan gaz çevrimi boyunca motordan geçer. Türbofan motorda ise motora giren havanın bir bölümü bu yolu izlerken geri kalan bölümü, bir fandan ya da düşük basınçlı bir kompresörden geçer ve ardından ya tek başına “soğuk” jet püskürmesi olarak ya da gaz çevriminin egzoz bölümünde oluşan “sıcak” jetle karışık olarak dışarıya püskürtülür. Bu baypas (by-pass) sisteminin özelliği, yakıt tüketimini artırmadan tepkiyi artırmasıdır. Böylece, aynı toplam enerji, hızın azaltılması ve toplam hava kütlesi akışının artırılmasıyla sağlanır.

Fan genellikle motorun önünde yer alır ve büyüklüğü baypas oranıyla belirlenir. Büyük oranlar için yalnızca bir ya da iki fan kademesi gereklidir, küçük oranlarda daha yüksek jet hızına ve daha fazla sıkıştırmaya gerek duyulur.

Türboprop.

Türbojet gibi, türboprop motor da kompresör, yanma odası ve türbinden oluşur ama bu motor türünde türbini çalıştırmak için tam bir basınç düşmesinden yararlanılır ve böylece kompresörü harekete geçirmek için yeterinden fazla güç oluşturulur. Bu artık güç, hız düşürücü dişli sistemi (redüktör) yardımıyla bir pervaneyi çevirmekte kullanılır. Türboprop motor benzer güçteki alternatif piston hareketli motorlardan daha hafiftir ve çok güçlü (4 bin beygirgücünden fazla) türboprop motorların yapımı daha kolaydır. Türbojetle karşılaştırıldığında türboproplar, yaklaşık saatte 800 km’nin altındaki uçuş hızlarında daha iyi bir itme verimine sahiptir. Türbo- propların özellikle helikopter motoru olarak kullanılması çok uygundur, ayrıca hafif olmaları bunu kolaylaştırır ve genellikle kısa süreli uçuşlar nedeniyle yakıt tüketimi çok önemli değildir.

Ramjet

Uçaklarda tepkiyi sağlamak için kullanılan motorlar arasında en basit yapıda olanı ramjettir. Aslında ramjet, döner parçaları çıkarılmış bir türbojet motordur. Ama sıkıştırma oranı tümüyle ileriye doğru hızına bağlı olduğundan, ramjet motorların kullanımı kısıtlıdır. Bu motorun ürettiği tepki düzenli değildir ve ses hızının altındaki hızlarda çok küçük bir tepki oluşturur. Sonuç olarak, ramjetle donatılmış araçlarda, kalkışa yardımcı olacak başka bir uçak gibi bazı araçlara gereksinim duyulur. Ramjetler genellikle güdümlü füze sistemlerinde kullanılır.

Bir ramjet ve türbojetin aynı motor içine yerleştirilmesiyle türboramj etler geliştirilmiştir. Bu motorun türbojet bölümü statik itme ve sesüstü hızlara ulaşıncaya kadar güç sağlar ve daha sonra hava girişi kapanır. Bu aşamadan sonra hava türbofanda olduğu gibi motorun çevresinden geçer. Yanma sistemi, havanın bu baypasları için kullanılan çok geniş bir artyanma odasına benzer ve motor bütün olarak bir ramjet haline gelir.