Modern turbofan bir motorun karmaşık işleyişlerine detaylı bir bakış. Ağzınız açık kalacak!

Jet motorları, gerçekten de karmaşık ve tek bir amaca hizmet eden mükemmel makineler. Bu amaç, bir uçağın havalanabilmesi için gereken itiş gücünü sağlamaktır. Uçak pistte hızlanırken ve gökyüzüne doğru yükselirken, koltukta oturan herkesin hissettiği o hafif geriye itme duygusu, aslında içinde neler olduğunu düşünmeye sevk edebilir. Genel Electric, Rolls-Royce ve Pratt & Whitney gibi şirketlerin ürettiği ticari motorların detayları farklı olabilir, ancak gerçekte yapılan işlem temelde aynıdır.

Emma Booth, Rolls-Royce’da alt sistem şefi olarak görev yapan bir isim,

“Modern bir turbofan motoru, basitçe ifade etmek gerekirse, Newton’ın Üçüncü Hareket Yasası’na dayanır” diyor.

“Her eylemin karşılığında eşit ve zıt bir tepki vardır.”

Bu yüksek düzeydeki tanım, aslında motorun iç işleyişiyle ilgili karmaşıklığı ve büyüleyiciliği anlamak için derinlere inildiğinde daha net hale geliyor. İşte bir motorun içinde neler olup bittiği hakkında bilmeniz gerekenler:

Motorun önündeki fanlar havayı içeri çekiyor

Pernave, havayı hızla içine çeker ve motorun içinden geçerken, bir kısmı doğrudan makinenin çekirdeğine yönelir. Ancak çoğu hava, çekirdekten geçmeden önce motorun arka tarafına doğru iter. İş uçağı güçlü bir şekilde ilerlediğinde, çekirdekten geçmeyen bu hava, itici gücün büyük bir kısmını sağlar.

Hava akımındaki bu fark, motorun bypass oranı olarak adlandırılır. Motor üreticileri, en etkili performans için bu oranın yüksek olmasını tercih eder. Bu amaçla, bol miktarda hava almak ve basıncı artırmak en verimli yol olarak kabul edilir,” diyor Lorence. “Eskiden, motorlardaki bypass oranları çok düşüktü; bu durumda, hava çoğunlukla çekirdekten geçiyordu ve sınırlı miktarda hava bypass ediyordu, bu da yüksek bir hızla gerçekleşiyordu.” Ancak günümüzde, turbofan motorları genellikle yüksek bypass oranlarına sahiptir.

Burada dikkat çeken bir istisna, savaş uçakları gibi askeri uçakların jet motorlarında görülen yüksek bypass oranlarına sahip olmamasıdır. Bu uçaklarda, sadece yakıt verimliliği değil, aynı zamanda yüksek manevra kabiliyeti, süpersonik hızlara ulaşma ve düşman radarlarından kaçınma gibi diğer öncelikler de bulunur. Ayrıca, motorlar genellikle uçağın gövdesine entegre edildiğinden, bu uçaklar art yakıcılardan da faydalanabilir.

Merkezde hava sıkıştırılıyor ve yakıt tutuşuyor

Ön taraftaki pervane bıçaklarının dönmesi için güç gereklidir ve bu güç, motorun çekirdeğinin devreye girdiği noktada oluşur. Çekirdekten geçen hava, Rolls-Royce çalışanı Booth’un ifadesine göre (ki bu yüzde 10’luk bir oranı temsil eder, geri kalan yüzde 90’ı çekirdeği atlar), karmaşık bir süreçten geçer.

İlk aşama, sıkıştırma aşamasıdır. Bu aşamada hava sıkıştırılır ve sıkıştıkça yoğunlaşır, dolayısıyla ısınır. Booth,

“Dönen sıkıştırıcı bıçakları ve statik sıkıştırıcı kanatları içeren bir dizi aşama bulunur ve bu bıçaklar giderek daha küçüldükçe hava sürekli olarak sıkıştırılır” diyor.

Hava, tabii ki sıkıştırılmak istemez; bunu başarmak için enerji gerekir. Booth, bunu

“temelde suyu yokuş yukarı itmeye benziyor” diye açıklıyor.

Ardından, sıkıştırma bölümünden sonra yanma odası gelir. Jet yakıtı ateşlenir ve bu, havayı daha da yüksek sıcaklıklara ısıtır. GE’de çalışan Lorence, sıkıştırıcının en ucunda havanın sıcaklığının 650 ila 700 derece Celsius’a ulaştığını ve tutuşturma odasından geçtikten sonra 1650 derece Celsius’a kadar çıkabildiğini belirtiyor. Bu, Hawaii’deki bir yanardağdan çıkan lavın ortalama 1200 derece Celsius olduğuyla karşılaştırılabilir.

Çekirdekteki türbinler enerji topluyor

Hava inanılmaz derecede ısındıktan sonra, iş gününü tamamlamadan önce önemli bir görev daha var: Turbinleri devirmek. General Electric motorunda, yüksek basınçlı ve düşük basınçlı olmak üzere iki turbin bulunuyor. Bu turbinler, içinde yüksek miktarda enerji bulunan hava akışından güç alıyor.

Michael Lorence, “Türbinleri devirmenin amacı, enerjiyi bu aşamalardan serbest bırakmaktır” diyor.

 

Her iki türbinin de özel bir rolü var. Yüksek basınçlı turbin, enerjiyi alıp çekirdeği çalıştıran sıkıştırıcıyı döndürüyor. Daha sonra, düşük basınçlı turbinde bu enerji milin çevrilmesini sağlıyor ve bu da motorun önündeki pervaneyi döndürüyor. Rolls-Royce’un Trent motorlarında (mesela Airbus A350’lerde), yüksek ve düşük basınçlı türbinler arasında orta basınçlı bir türbin daha bulunuyor. Bu durumda, ilk iki turbin sıkıştırıcıyı çalıştırırken, son turbin motorun önündeki büyük pervane bıçaklarına güç sağlıyor.

Özetle, giren hava sıkıştırılıp ısıtılır, ardından türbinler devreye girer ve bu türbinlerden biri motorun önündeki pervane bıçaklarına güç sağlar. Unutulmamalıdır ki, itiş gücünün çoğunu sağlayan şey, egzosttan ziyade motoru geçen hava.

Çekirdeğe girmeyen hava, “Motorun çekirdeğinden geçen havadan daha düşük bir hızda hareket ediyor, ancak yüksek kütleli olması nedeniyle çok fazla itiş sağlayabiliyor” diyor Booth. Bu sayede uçak yükselebiliyor.