Yeni bir devrim niteliğindeki jet motorları, süpersonik hava yolculuğunu yeniden hayata geçirebilir: RDE motorları ön planda.
Fotoğrafta göründüğü üzere, Rotating Detonation Engine (RDE) veya dönen detonasyon motoru, jet motoru teknolojisinde çığır açan bir gelişme olarak dikkat çekiyor. 1960’lı yıllardan beri dünya genelinde birçok mühendis, RDE adı verilen bu yeni jet türü üzerinde çalışıyor. Ancak şimdiye kadar, bu motorlar deneysel aşamadan öteye gidemedi. GE Aerospace, dünyanın en büyük jet motoru üreticilerinden biri olarak, kısa bir süre önce çalışan bir RDE versiyonu geliştirdiğini duyurdu.
Amerika’nın İleri Savunma Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA) da, bu teknolojiyi kullanarak süpersonik hava yolculuğunu teşvik etmeyi amaçlayan önemli bir adım attı. Raytheon’un bir parçası olan RTX ile birlikte Gambit adlı RDE’yi geliştirmek üzere 29 milyon dolarlık bir sözleşme imzalandı.
NASA, derin uzay görevleri için geliştirdiği RDE motorunu 2023’te başarıyla test etti. Çin ise kısa bir süre önce Mach 16 hızına ulaşabilen bir RDE motoru geliştirdiğini duyurdu.
Bu yeni motorlar, roketlerden mevcut jet motoru türlerine kadar olan tahrik sistemlerinin sınırlarını aşarak yüksek itki üretme potansiyeline sahiptir. Eğer şirketler bu motorları başarılı bir şekilde kullanabilirse, RDE motorları havacılıkta çok daha geniş bir role sahip olabilir. Örneğin, süpersonik hava yolculuğu, bu güçlü motorlar sayesinde yeni bir boyut kazanabilir.
Rotating Detonation Engine Nedir?
Dönen Detonasyon Motoru (RDE), sesüstü hızda akış içinde yanma prensibi ile çalışan basınç artışlı bir yanma motoru türüdür. Bu motorlar, geleneksel roket ve gaz türbini motorlarından farklı olarak daha verimli bir şekilde çalışma özelliğine sahiptir. Yanma prensibi, pistonlu motorlara benzer bir şekilde, sabit bir hacimde daha hızlı bir yanma reaksiyonunu içerir. Bu özellik, RDE motorlarını etkili ve güçlü kılar, özellikle sesüstü hızlarda akış içinde çalışmalarını sağlar. RDE, hava yolculuğunda sesüstü hızları daha etkili bir şekilde sağlamak ve motor verimliliğini artırmak amacıyla kullanılan yenilikçi bir teknolojidir.
Rotating Detonation Engine (RDE) motorlarının çalışma prensibi nasıldır?
Havacılıkta yanma, gerçekleşme hızına göre ikiye ayrılır. Ses hızından düşük hızlarda gerçekleşen yanma “deflagrasyon”, sesüstü hızlarda gerçekleşen yanma ise “detonasyon” olarak adlandırılır.
Geleneksel bir jet motoru, çok sayıda hareketli parça kullanır. Dönen kanatlar havayı çeker ve bir yanma odasında yakıtla tutuşturmadan önce sıkıştırarak hızla genişleyen sıcak gazlar oluşturur. Bu gazlar arkadan dışarı fırlar ve sonunda fırlayan gazlar, bir tahrik üretir, yani uçağın havada itilmesini sağlar. Ancak RDE motoru, bu süreci daha basitleştirir. Yakıt, alana pompalandığında, havadaki oksijenle karışır ve patlayarak boşluğun etrafında dönen ve arkadan çıkan süpersonik bir şok dalgası oluşturur. Patlama bir kere başladığında, kendi kendine devam eder. Yani, burada sürekli ve yüksek güçlü bir devamlılık söz konusudur.
Ramjetler ve Pulse Detonation Engine (PDE) gibi bazı jet türleri, kompresörler ve türbinler olmadan çalışabilir, ancak bu motorların eksenel olarak uzun olmaları gerekir. RDE motorları ise geçiş dairesel yönde olduğu için daha kompakt ürünler ortaya koyabilir.
Rotating Detonation Engine (RDE) motorlarının hız kapasitesi nedir?
Basit ve kompakt bir RDE’nin düşük maliyetli ve yakıt verimli olacağı belirtiliyor. Bu bağlamda, ilk RDE’lerin kullanılmasıyla füzelerin ses hızının beş katına kadar (Mach 5 veya 6,125 km/s) hızla uçmaları mümkün olabilir.
Ancak RDE motorları tek başına kullanılmayabilir. Örneğin, GE Aerospace’in versiyonu, Mach 5’ten daha hızlı uçan hipersonik füzeleri hızlandırmak için bir ramjet ile birlikte kullanılmak üzere tasarlandı. Çin’in Mach 16 dediği motor için bilgiler sınırlı olsa da, bu hıza nasıl ulaşılacağı belirsiz.
Mühendisler uzun süre RDE motorları inşa etmek için gerekli araçlardan yoksun kaldılar, ancak bilgisayar modellemesindeki gelişmeler, aşırı sıcaklıklara dayanabilen yeni alaşımlar ve 3 boyutlu baskı gibi teknolojik ilerlemelerle bu durum değişti.
Uçağa güç sağlamak için RDE motorunun kullanılması durumunda, öncelikle detonasyon sürecinin başlaması için motora yeterli miktarda hava girmesi gerekecek. Bu, kalkışta ve belirli bir hıza ulaşana kadar desteklenmesi gerektiği anlamına gelir. Ancak bu, özellikle hibrit çözümlerle çözülebilecek bir sorundur. Lockheed SR-71 Blackbird gibi bazı örneklerde, hızlı jetler çift geleneksel jet motorundan güç alabilir ve ardından süpersonik hızlara ulaşmak için art yakıcıları çalıştırabilir.
Bu bağlamda, RDE’nin geleneksel bir jetin içine yerleştirilebilecek bir düzenleme olması mümkündür. Ek olarak, RDE, art yakıcılardan daha az yakıt tüketme ve önemli ölçüde daha sessiz olma avantajına sahip olacaktır. Bu durum askeri kullanım için önemli bir avantaj sağlarken, sivil kullanım açısından da önemlidir. Boom şu anda küçük bir prototipi test uçuşuna hazırlanıyor ve başarılı olması durumunda, Mach 1.7 hızına ulaşabilen, art yakıcılara ihtiyaç duymayan özel olarak tasarlanmış girişlere ve egzoz nozullarına sahip, 80 kişilik bir uçak olan Overture’ı inşa edecek. Boom, bu uçağın Concorde’dan daha ekonomik ve sessiz bir şekilde çalışabileceğini iddia ediyor.”
Sesüstü uçuşun önündeki bazı engeller var.
Benzer şekilde, modern tasarım teknikleri kullanılarak Rotating Detonation Engine (RDE) motorlarının sesi azaltılabilir. Ancak, ses hızından daha hızlı hareket eden bir uçağın arkasından gelen kaçınılmaz sonik patlama ile başa çıkmak başka bir konudur. Araştırmacılar, bu ses patlamasının azaltılabileceğine, ancak tamamen engellenemeyeceğine inanıyorlar. Mühendisler, bir uçağın gövdesi ve kanatlarında yapacakları değişikliklerle, ses patlamasının etkisini aşağıdaki zemin üzerinde azaltabileceklerine inanmaktadırlar.
Bu tür çalışmalar, gelecekteki süpersonik yolcu uçaklarının, Concorde gibi sadece okyanuslar üzerinde ses hızının ötesinde uçma sınırlılığını aşabileceğini belirlemeye yardımcı olabilir. Ancak, havacılıkta yapılan gelişmelerin çoğunun öncelikle askeri alanda kullanıldığını unutmamak önemlidir. Jet motorları ilk olarak 1940’larda savaş uçaklarında kullanılmaya başlanmıştı, ancak sivil havacılıktaki pervaneli uçakların yerini büyük ölçüde alması 1950’lerin sonlarını bulmuştur.”
Yazımızın son bölümünde, ‘Türkiye bu konuda neler yapıyor?’ sorusuna cevap arayalım.
Türkiye’den RDE motorlu bir ürünün geliştirildiğine dair resmi bir açıklama bulunmasa da, TÜBİTAK SAGE ve ROKETSAN gibi önemli kurumlar bu alanda aktif çalışmalar yürütmekteler. RDE motorları yanında scramjet gibi hipersonik motorlar üzerinde de projeler yürütülmekte. ROKETSAN, birkaç yıl önce Scramjet motorlar için özel bir yanma odası geliştirdiğini açıklamış ve hipersonik seyir füzelerinde RDE motorlarının kullanım potansiyeline vurgu yapmıştı. Ancak, bu konuda yeni bilgilere henüz ulaşılamamıştır.
Dahası, 2022 yılında TÜBİTAK SAGE’in Sürekli Döngülü Detonasyon Motoru (SDDM) Testi ile önemli bir başarı elde ettiği duyuruldu. Gerçekleştirilen testte ateşleme sürecinin 10 saniye sürdüğü belirtilmişti. Türkiye’nin bu alandaki çabaları, gelecekteki teknolojik ilerlemelerde etkin bir rol oynamaya aday olduğunu göstermektedir.”
Etiketlendi:
- Teknoloji
Sonraki Yazı
Ne düşünüyorsunuz?
Fikrini bilmek güzel. Yorum bırakın.