Dünyanın en büyük gövdeli yolcu uçaklarından bir tanesi olan Airbus A380, 500 tondan fazla bir kalkış yüküne sahip olsa bile uzaktan baktığımızda zahmetsizce havalandığını ve bir kuş üzere havada süzüldüğünü görürüz. Tonlarca yüke sahip bu uçaklar güya tabiat kurallarına meydan okuyor üzere görünseler bile aslında her gördüğümüzde merak ettiğimiz uçak motorları nasıl çalışır sorusunun karşılığı tam da meydan okur üzere göründükleri tabiat kurallarında gizli.
İnsanlık uçak motorlarını icat edeli yüz yıldan fazla bir vakit geçti. Elbette birinci motorlar bu türlü değildi lakin tekrar de beşere doğal olarak verilmemiş bir özellik olan uçma marifetine sahip olmamızı sağladılar. Bugüne geldiğimizde ise artık uçmak bizim için çocuk oyuncağı haline geldi, sonuçta uzaya bile gidebiliyoruz. Şayet bir mühendis değilseniz anlatacaklarımız biraz baş karıştırıcı olabilir ama teknik ayrıntılara fazla boğulmadan gelin uçak motorları nasıl çalışır yakından bakalım.
En kolay haliyle, uçak motorları nasıl çalışır?
Her uçakta yüküne ve istenilen performansa nazaran değişen sayıda ve özellikte motor bulunur. Uçak motorları öncelikle büyük bir fan yardımıyla içlerine bol bol hava çekerler ve çektikleri bu havayı sıkıştırırlar. Sıkıştırılan bu hava yakıtla karışır ve yakıt yanar. Yanmanın tesiriyle oluşan güç dışarı aktarılır ve böylelikle tonlarca yükte bir uçak hareket etmeye başlar. İşte en kolay haliyle uçak motorları bu biçimde çalışır.
Adım adım gidelim, uçak motoru evvel içine hava alır:
Uçakların uçmasının nedeni havaya meydan okumaları değil, hava ile birlikte çalışmalarıdır. Uçak motorlarının ön kısmında kocaman bir fan vardır ve bu fan, hava toplar. Motorun bir sonraki basamağında bu büyük fan giderek daralır ve alınan hava sıkışmaya başlar. Sıkışan hava, daha sonra güce dönüştürülecektir.
Sıkıştırılan hava yakıt ile ısıtılır:
Gazlı içecek kutusunu açarken bile ne kadar güçlü bir basınç olduğunu fark edersiniz. İşte uçak motorunun fanından alınan hava o denli bir sıkışır ki hayal bile edemeyeceğimiz bir basınca sahip olur. Motorun sıkışmadan sonraki basamağında yakıt devreye girer zira sıkıştırılan gazın ısıtılması gerekir. Bu gaz ile karışan hava ısındığı anda beklenen olur.
Sonunda bütün güç dışarı bırakılır:
Uçak motoru havayı aldı, sıkıştırdı, yakıtla karıştırdı ve yaktı. Isınmak sözünü hafife almayın, bahsettiğimiz sıcaklık vakit zaman bin derecenin üzerine çıkabiliyor. İşte bu türlü bir sıcaklıkla ortaya çıkan gazlar motorun son kısmından o denli güçlü bir halde dışarı bırakılır ki tonlarca tartıdaki uçak hareket etmeye başlar.
Uçak motorunun kesimlerini tanıyalım:
- Fan
- Kompresör
- Yakıcı
- Türbin
- Nozul
Fan:
Fan, uçak motorunun birinci modülüdür ve hava girişini sağlar. Dışarıdan baktığımızda da görebildiğimiz bu kesim, devasa bıçaklardan oluşan bir pervaneye misal. Fan ile birlikte alınan havanın bir kısmı ile itme kuvveti sağlanır. Havanın öteki kısmı ise uçak motorunun bir sonraki kesimine iletilir.
Kompresör:
Uçak motorunun çalışması için gerekli hava oranına bağlı olarak devasa boyutlara ulaşabilen fan, kompresör kısmına geldikçe daralmaya başlar. Çünkü kompresör kesiminin misyonu, fan ile alınan havayı sıkıştırmaktır. Alınan hava kompresör tarafından giderek küçük bir hacme sıkıştırılır ve büyük bir basınca sahip olması sağlanır.
Yakıcı:
Fan ile bol bol hava aldık ve kompresör kısmında sıkıştırarak patlamaya hazır hale getirdik. İşte bu patlama yakıcı kesiminde meydana gelir. Yakıcı modülünden yakıt göğüsleri ve bir ateşleyici vardır. Basınç dolu sıkıştırılmış havaya yakıt karıştırılır ve ateşleyici kıvılcımı çakar.
Türbin:
Elbette sıkıştırılan havanın yakılması ile oluşan güç direkt dışarı püskürtülmüyor, bu gücün kullanılması lazım. İşte ortaya çıkan güç türbin kesiminde kullanılır. Türbin, fan gibisi pervaneli bir yapıya sahiptir. Aldığı güç ile döner ve öbür modülleri hareket ettirir. Geri kalan enerjiyi ise uçak motorunun son kesimine iletir.
Nozul:
İşte tüm bu karmaşanın son noktası yani uçak motorunun son kesimi nozuldur. Nozul, uçak motorunun en dar modülüdür. Zira dışarı bırakılan enerjiyi bu formda hızlandırır. Nozuldan çıkan evvel sıkıştırılmış sonra da yakılmış olan hava, uçak için gerekli itme gücünü açığa çıkarır.
Uçak motorlarını korumak için alınan tedbirler:
Uçak motorlarının sahip olduğu bu çalışma sistemi uçak korkusu olan okuyucularımızından kimilerinin telaşlarını arttırmış olabilir lakin emin olun bunlar o kadar da kolay makineler değiller. Hatta bir otomobil motorunun yaratacağı tehlikeden çok daha azına sahipler. Kaza oranları da bunu doğruluyor.
Mühendislerin en büyük kaygısı, hava almak için kocaman yapılan fanlara yabancı objelerin girmesiydi. Bunlar bir buz modülü, pist enkazı ya da bir kuş bile olabilir. Üstelik çok bir kuvvet ve sıcaklık da kelam konusu. Bu tıp tehlikelere karşı tedbir olarak fan bıçakları lazer dövme ismi verilen bir teknikle güzelleştiriliyor. Buna ek olarak bir de titanyum materyal kullanıldığı vakit çatlama ve kırılma büyük ölçüde engellenir hale geliyor.
Yabancı husus muhafazası tamam, pekala ya motorun kendi kendine verdiği hasar? Sonuçta oluşan sıcaklık bin dereceden fazla ve ortaya çıkan güç koca bir uçağı uçurabiliyor. Uçak motorundaki mikronluk bir çatlak bile süratle büyüyebilir. İşte bu nedenle sadece fan modülünde değil, kompresör ve türbin kısmında de lazer dövme süreci yapılıyor. Bu süreçten geçmiş modüller muhtemel gerilmeleri öngörerek gerekli esnemeleri gerçekleştiriyorlar. Böylelikle beklenmedik arızaların önüne geçiliyor.
Uçak motorlarının dünden bugüne gelişimi:
Şaşıracaksınız lakin uçak motorlarının atası olan birinci gaz yansımalı makine milattan sonra 250 yılında, İskenderiyeli Heron tarafından icat edildi. Benzer bir sisteme sahip birinci ilkel roketler 1232 yılında Çinliler tarafından kullanıldı. Bu roketlerin atası olan havai fişekler ise milattan evvel 3 bin yılından beri kullanılmaktadır.
1687 yılında İngiliz fizikçi Isaac Newton tarafından ortaya atılan hareket ölçüsü teoremi ise yeni bir periyodun kapılarını araladı. İlk gaz türbini 1791 yılında John Baber tarafından tasarlandı. 1911 yılında Alfred Buchi türboşarjörleri geliştirdi ve bu sistem 1916 yılında uçaklarda kullanılmaya başladı.
1930 yılında Frank Whittle, gaz türbini ile difüzörü birleştirdi ve 1936 yılında bu sistem için turbojet patentini aldı. 1937 yılında Hans von Ohain tarafından geliştirilen birinci gerçek jet motoru ise 1941 yılında muvaffakiyetle çalıştı. Bugün turbojet, turbofan, turboprop, turboşaft ve ramjet üzere pek çok uçak motoru tipi bulunuyor.
Tonlarca tartıya sahip uçakları kuş üzere havalandırmayı başaran uçak motorları nasıl çalışır sorusunu yanıtladık ve teknik ayrıntılara boğulmadan bu sistemi biraz daha yakından tanımaya çalıştık. Mevzu hakkındaki fikirlerinizi yorumlarda paylaşabilirsiniz.
