Jet motorları günümüzün en önemli icatlarından biridir. İnsanların ve kargoların çok yüksek hızlarda ulaşımını sağlamasından, birçok yerde enerji üretimine kadar hayatımızın her alanını etkileyen bir icattır. Jet motorları Isaac Newton'un üçüncü hareket yasasından(Her kuvvete karşılık, her zaman eşit ve ters bir tepki kuvveti vardır: veya iki cismin birbirine uyguladığı kuvvetler her zaman eşit ve zıt yönelimlidirler.) faydalanan motorlardır ve reaksiyon motoru olarak geçer. Genel olarak dışarıdan alınan havanın sıkıştırılıp yakılmasının ardından egzoz kısmından atılmasıyla oluşan itki kuvveti oluşturur. Bazı jet motorlarında ise ortadaki şafttan başka bir mile bağlanarak bir jeneratöre veya bir pervaneye güç vermesi için kullanılabilirler.
Aeropile Cihazının Antik Çağlardaki İllustrasyonu
Aeropile Cihazının Küçük Ölçekli Maketi
İlk jet motoru düşüncesi birinci yüzyıla kadar dayanıyor. Birinci yüzyılda Mısır Romasında, İskenderiye'nin Kahramanı olarak bilinen kişinin "Aeropile" ismindeki bu icattan kendisi bahsetmiştir. Aeropile, alttaki su kazanının alttan ateş ile ısıtılıp buharının üst kısımdaki küre biçimindeki metalin yanında bulunan iki ince borudan basınçla çıkan buharın küre biçimindeki nesneyi döndürmesi prensibine dayanır. Aeropile, hiçbir zaman herhangi bir pratik alanda kullanılmadı. Aeropile'in icadı jet motorlarının fikir olarak başlangıcını temsil eder.
John Barber'in Gaz Türbin Motorunun Taslağı
1791 yılında İngiliz kömür madeni işletmecisi ve mucit olan John Barber, ilk gaz türbin motorun patentini almıştır. Bu gaz türbini odun, kömür ve yağ gibi o zaman kullanılan yakıtların ısıtılarak oluşan gazın hareket enerjisine çevrilmesiyle hareket oluşturması prensibine dayanır. Barber'ın konsepti atlar olmadan yüklerin ve insanların taşınması için kullanılması ön görülüyordu ancak o günün teknolojisi göz önüne alındığında, cihazın hem havayı hem de gazı sıkıştıracak ve faydalı işler üretecek kadar yeterli gücü oluşturması mümkün değildi.
Buharlı Türbin Motoru'nun Küçük Ölçekli Maketi
Buharlı Türbin Motoru İle Çalışan "Turbinia" Gemisi
1884 yılında İngiliz-İrlandalı bir mühendis olan Charles Algernon Parsons, ilk buharlı türbin motorunun patentini almıştır. Kendisi ilk buharlı türbin motorunu üretmiş ve gene kendi tasarladığı elektrik jeneratörüne enerji vermek için kullanmıştır. Parsons, hayatı boyunca buharlı türbin motorunun daha fazla alanda kullanılmasını sağlamıştır. 1889'da kendi tasarımındaki motorları üretmek için C.A. Parsons and Company şirketini kurmuştur. 1890 yılında Dünya'nın ilk buhar türbinli elektrik üretim tesisi olan Forth Banks Power Station'u kurmuştur. Gelişen teknolojiyle beraber 1899 yılında Almanya'da Dünya'nın ilk 1 MW enerji üretebilen buharlı türbin motorunu kullanan tesisini kurmuştur. Parsons, 1897 yılında ilk buharlı türbin motoru kullanan "Turbinia" isimli gemiyi denemiş ve o zamanın diğer teknolojileri kullanan gemilerine göre ciddi bir fark atarak döneminin en hızlı gemisi olmuştur. Günümüzde ise buharlı türbin motorları birçok alanda kullanılmaktadır. Dünya'daki elektrik ihtiyacının çoğunluğu buharlı türbin motorları ile sağlanmaktadır. Bunun haricinde günümüzdeki birçok gemi buharlı türbin motoru ile çalışmaktadır.
Ægidius Elling'in Gaz Türbini Tasarımı
1903 yılında Norveçli araştırmacı ve mucit olan Jens William Ægidius Elling, ilk çalışan gaz türbini motorunu inşaat etmeyi başarmıştır. İlk yaptığı motor 11 beygir güç üretebiliyordu. O zamanda en büyük sorun motorun yüksek ısısına dayanabilecek malzemeleri bulmaktı. Ægidius Elling'in motoru egzozda 400 C sıcaklıklara kadar dayanabiliyordu. Ægidius Elling, eğer daha dayanıklı malzemeler bulunursa bu motorun uçaklarda kullanılabileceğini anladı. Bu motor günümüzde kullandığımız modern jet motorlarının atası olarak kabul edilir. Bu motor gerçek olsa da kendi döneminde test aşamasından öteye gidemedi
René Lorin'in Ramjet Motorunun Taslağı
1908 yılında Fransız mühendis ve mucit olan René Lorin, ilk ramjet motoru tasarımının patentini aldı. Ancak hayatı boyunca hiçbir zaman bu tasarımı gerçeğe dönüştüremedi. Aynı sene içinde gene Fransız bir mucit olan Georges Marconnet, Lorin'in tasarımlarından faydalanarak pulsejet motorunun tasarımını geliştirmiş ve patentini almıştır. Aynı şekilde Marconnet'in tasarımı da patentini aldıktan sonra çizimin ötesine geçemedi.
Maxime Guillaume'nin Eksenel Akışlı Motorunun Taslağı
1921 yılında Maxime Guillaume, eksenel akışlı motorun tasarımının patentini almıştır. Günümüzde uçaklarda yaygın olarak kullanılan eksenel akış birden fazla sıkıştırma ve türbin dişlisine sahip olup yüksek miktarda kütlenin içinden geçmesine izin vermesi, yüksek sıkıştırma oranıyla beraber çok yüksek verimlilik sağlaması gibi avantajlarla günümüzde kullanılmaktadır. Guillaume bu tasarımını patentini almasına rağmen gerçeğe dönüştürememiştir.
1920-1930 yılları arasında jet motoru fikri gelişmeye devam ediyor. Birçok mühendis, fizikçi ve bilim insanı jet motorlarının kullanım alanları ve kullanım şekilleri hakkında yazılar yazmakta ve fikirleri daha da geliştirmekteydi.
Motorjet Motorunun Taslağı
Motorjet Motorunu Kullanan Campini N.1 Prototipi Uçarken
1931 yılında İtalyan mühendis olan Secondo Campini, motorjet ismindeki kendi motorunun patentini almıştır. Çalışma mantığı olarak pulsejet motoruna benzese de sıkıştırma işlemi standart pistonlu içten yanmalı motor ile sağlanmıştır. Caproni Campini N.1 isimli motorjet motoruna sahip uçak prototipini de 1940 yılında uçurmayı başarmıştır. Ancak bu motor daha sonra hiçbir projede veya uçakta kullanılmamıştır.
Lenuc 0.10 Prototipi Sergilenirken
1936 yılında Fransız mühendis olan René Leduc, René Lorin'in tasarımlarını yeniden geliştirerek ilk operasyonel ramjet motorunu gerçeğe dönüştürmüştür. 1949 yılında Leduc 0.10 isimli uçak prototipi ile ramjet motorunu gökyüzüyle buluşturmayı başarmıştır.
Heinkel HE 178'in Kullandığı Heinkel HeS 3 Motoru
Heinkel He 178 Uçağı Uçarken
1936 yılında Alman fizikçi olan Hans von Ohain isimli bir mühendis gaz türbin motorunun itki aracı olarak kullanılması ile ilgili bir patent aldı. Bu fikrini o zamanın önemli havacılık mühendislerinden biri olan Ernst Heinkel'e sundu. Hans Von Ohail, Almanya'nin ilk jet motoru olan Heinkel HeS 1 isimli motoru geliştirdi. Hans Von Ohail, bu motorun bir uçakta çalışır halde görmek istiyordu. Çalışmalar ilerletildi ve Heinkel He 178'i geliştirmeye başladılar. Heinkel He 178'de Hans Von Ohail'in üçüncü jet tasarımı olan Heinkel HeS 3 motoru kullanılmıştır. Uçak ilk uçuşunu 27 Ağustos 1939'da yapmıştır. Heinkel HeS 3 motoru bir uçakta kullanılan ilk operasyonel jet motoru olup önemli bir kilometre taşıdır.
Messerschmitt Me 262 Uçağı Yerdeyken
Me 262'nin Kullandığı Junkers Jumo 004 Motoru
1939'da Dünya'nın ilk avcı jet uçağı olacak olan Messerschmitt Me 262 uçağı Almanlar tarafından geliştirilmeye başlandı. Projekt 1065(P.1065) ismiyle geliştirilen uçak 1941 yılında ilk uçuşunu yapan uçak Junkers Jumo üretimi 004 kodlu motoru kullanıyordu. 900 kilometre hıza çıkabilen uçak ilk jet motorlu avcı uçağı unvanını eline almıştır.
Northrop'un XB-35 Prototipi Havadayken
1940 yılında Amerikan Northrop Corporation(Şimdiki adıyla Northrop Grumman) şirketi ilk turboprop tasarımını yaptı. T-37 Turbodyne olarak isimlendirilen bu motor Northrop YB-35 ağır bombardıman uçağı prototipinde kullanıldı.
Lenuc 0.22 Prototipi Müzede Sergilenirken
1949 yılında Fransız mühendis olan René Leduc, Leduc 0.10 isimli uçak prototipi ile ramjet motorlu uçağı gökyüzüyle buluşturmayı başarmıştır. 1956 yılında Leduc 0.22 prototipi ile ses hızının üstüne çıkmayı hedeflese de prototip ses hızını aşamamıştır.
Rolls Royce Conway Motorunu Kullanan Boeing 707 Uçağı
Rolls Royce Conway Motoru Sergilenirken
1950 yılında İngiliz motor üreticisi olan Rolls Royce, Dünya'nın ilk Turbofan teknolojisini kullanan jet motorunu Rolls Royce Conway motorunu piyasaya sürmüştür. Turbojet motorlara göre daha yüksek yakıt verimliliği sağlamaktadır. Bu motorun çeşitli varyasyonları Boeing 707 ve Douglas DC-8 gibi uçak modellerinde kullanılmıştır.
Havilland Aircraft Company'nin de Havilland DH.106 Comet Modeli Havadayken
1952 yılında İngiliz de Havilland Aircraft Company Limited şirketi, Dünya'nın ilk jet motorlu yolcu uçağı olan DH.106 Comet'i geliştirmiştir. Bu güne kadar 114 adet üretilmiştir ve 1997 yılına kadar kullanılmıştır.
Yerde Park Halindeki bir Tupolev TU-104
1956 yılında Rus Tupolev firması, orta menzilli Tu-104 modelini piyasaya sürerek "sürekli ve başarılı bir hizmet sunan dünyanın ilk jet yolcu uçağı" unvanını eline almıştır. Bu uçak Aeroflot(Rus) ve Czech Havayolları tarafından kullanılmıştır. 201 adet üretilip 1981 yılına kadar kullanılmıştır.
SR-71 Blackbird'de Kullanılan Pratt & Whitney J-58 Motoru
SR-71 Blackbird Havadayken
1964 yılında Amerikan Pratt & Whitney firması, Dünya'nın ilk Turboramjet motorunu üretiyor. Bu motor turbojet ve ramjet motorlarının avantajlarını birleştirerek tek bir motor oluşturuyor. Bu motor Dünya'nın en hızlı uçağı olan SR-71 Blackbird'e can veriyor. Bu motorla bu uçak Mach 3.2 hıza çıkabiliyor.
General Electric Üretimi TF-39 Motoru
TF39 Motorunu Kullanan C-5 Galaxy Yerdeyken
1968 yılında Amerikan General Electric firması, ilk Yüksek Bypass oranına sahip TF39 motorunu piyasaya sürdü. Bu motor Amerika'nın askeri kargo uçağı olan C-5 Galaxy modelinde kullanılmıştır. Yüksek bypass oranı sayesinde hiç olmadığı kadar yüksek yakıt ekonomisi ve yüksek itki gücünü jet motorlarında sağlanmıştır. Günümüzde çoğu uçak yüksek bypass oranına sahip jet motorlarını kullanmaktadır.
Tu-144 Uçağı Yerdeyken
Kuznetsov Üretimi NK-144 Motoru
1969 yılında Rus Tupolev firması, Dünya'nın ilk süpersonik jet motorlu yolcu uçağı olan TU-144 modelini uçurmuştur. Ses hızının iki katına(Mach 2 - 2.400 km/saat~) çıkabilen uçak 1978 yılına kadar yolcu taşımıştır. Tupolev Tu-144 uçağı Kuznetsov üretimi NK-144 motorlarından güç almaktadır. Güvenlik zaafiyetleri nedeniyle erkenden hizmetten çekilmiştir.
Concorde Havadayken
Concorde'un Kullandığı Rolls Royce/Snecma Olympus 593 Motoru
1976 yılında İngiliz-Fransız ortak üretimi süpersonik yolcu uçağı hizmete girmiştir. Ses hızının iki katına(Mach 2 - 2.400 km/saat~) çıkabilen uçak 92-108 arası yolcu taşıyabilmekte. Rus muadili olan TU-144 modeli çeşitli güvenlik zaafiyetleri nedeniyle kısa sürede hizmetten çekilmiştir. Concorde ilk olmasa da başarılı olmuştur. Concorde, Rolls Royce/Snecma üretimi Olympus 593 motorlarını kullanıyor. 2004 yılına kadar Avrupa ve Amerika'nın prestijli hava yollarında hizmet vermiştir.
ThrustSSC Yerdeyken
ThrustSSC'nin Kullandığı Rolls Royce'un Spey Motoru
1996 yılında Richard Noble, Glynne Bowsher, Ron Ayers, ve Jeremy Bliss, Dünya'nın ilk süpersonik hıza çıkan kara aracı olan ThrustSSC'yi yapıyorlar. Bu araçta Rolls Royce'in yapmış olduğu Spey model turbofan motorları kullanılıyor. Çölde yapılan testlerde 1.228 kilometre/saat hıza ulaşmıştır.
NASA'nın X-43 Prototipi
2001 yılında NASA, X-43 prototipi ile scramjet motorlar üzerinde çalışmalar yapılmıştır. 2004 yılında başarılı bir şekilde denenmiş, 2007 yılında ise Mach 12 hızına ulaşarak Dünya'nın en hızlı hava aracı unvanını eline almıştır.
Jet motorları birçok tipte ve farklı şekillerde karşımıza çıkmaktadır. Bugün kullanılan yaygın jet motoru tipleri şunlardır:
1-) Turbojet:
Turbojet Motoru Şeması
General Electric Üretimi Turbojet Teknolojisine Sahip J-85 Motoru
Turbojet motoru eksenel akışlı bir motordur. Bütün işlemler tek bir hat üzerinden önden arkaya doğru gerçekleşir. Önden hava çekilir ve sıkıştırma bölümünde türbinler tarafından hava sıkıştırılarak ideal yanma sıcaklığına ve basıncına getirilir. Sıkıştırma bölümünden sonra sıkıştırılan hava yanma odalarına aktarılarak yakıtla buluşturulur. Yanan hava egzoz kısmından atılarak itki kuvveti sağlanır. Bir dönemler çokça kullanılmış olsa da günümüzde yerini daha verimli ve daha fazla güç üretebilen turbofan motorlara bırakmıştır.
2-) Turbofan:
Turbojet Motoru Şeması
Rolls Royce Üretimi Turbofan Teknolojisine Sahip Conway Motoru
Turbofan motoru turbojet motorunun geliştirilmiş halidir. Turbojet motorlardan en büyük farkı motorun sıkıştırılan havanın tamamını yakmadan dışarı atmasıdır. Turbofan motorlarda sıkıştırılan havanın büyük bir kısmı(Günümüz motorlarında bu oran 70% civarındadır.) yan bölümlerden dışarı atılarak itki kuvveti sağlanır. Sadece 30%~'luk kısım yakılmak için gönderilir. Hava sıkıştırılıp hızlandırıldığı için hava yakılmasa da itki kuvveti sağlar. Turbojet motorların itki kuvvetinin 70%~'lik kısmı yakılmayan havanın dışarı atılmasıyla sağlanır. Turbojet motorlara göre çok daha yüksek itki gücünü çok daha az yakıtla sağlar. Günümüzde en çok kullanılan motor çeşididir.
3-) Turboprop:
Turboprop Motoru Taslağı
General Electric Üretimi Turboprop Teknolojisine Sahip T64 Motoru
Turboprop motorları jet motorunu itki kuvveti oluşturmak için değil, pervaneyi çevirmek için kullanır. Jet motorunun ortasındaki şaftın hareket enerjisi bir mil aracılığıyla motorun önündeki pervaneye iletilir ve uçağın hareketi sağlanır. Turbofan ve Turbojet motorlara göre daha küçük, daha güvenilir, daha basit ve daha ekonomiktir. Bu nedenle pervaneli yolcu uçaklarında ve orta sınıf askeri kargo uçaklarında yaygın bir şekilde kullanılır.
4-) Turboşaft:
Turboşaft Motor Şeması
General Electric Üretimi Turboşaft Teknolojisine Sahip T-700 Motoru
Turboşaft motorlar genellikle helikopterlerin rotorlarını döndürmek için tercih edilir. Motorun şaftındaki hareket enerjisi bir mil yardımıyla rotorlara iletilir. Turboprop'a çok benzerdir ancak bazı farklılıklar bulunmaktadır. M1 Abrams ve T-80 tankları turboşaft motorlar sayesinde hareket eder. MTT Y2K isimli bir motor bu jet motoru ile donatılmıştır.
5-) Ramjet:
Ramjet Motoru Şeması
Ramjet Motoru Teknolojisi Kullanan Avrupa Ortak Üretimi MDBA Meteor Füzesi
Ramjet motorlar pasif bir şekilde sıkıştırma yapan motorlardır. Ramjet motorlarda herhangi bir dişli bulunmaz. Sıkıştırma motorun şekli sayesinde sağlanır. Ramjet motorlar süpersonik(Mach 1'den daha hızlı) hızlarda turbojet ve turbofan motorlara göre çok daha yüksek verimliliğe sahiptir. Bunun yanı sıra uçağın Mach 5 hızına kadar çıkmasını sağlar. Herhangi bir aktif sıkıştırma elemanı bulunmadığı için subsonic(Mach 1'den daha yavaş) hızlarda motor çalışamaz. Bu motora sahip uçağın veya füzenin başka bir motor tarafından hızlandırılması veya havadan bırakılarak hız kazanmasıyla motor çalışır hale geçebilir. Yeni nesil füzelerde ve bazı deneysel uçaklarda kullanılmışlardır.
6-) Scramjet:
Scramjet Motoru Şeması
Scramjet Motoru Teknolojisini Kullanan NASA'nın X-43 Prototipi
Scramjet motorlar ramjet motorların geliştirilmiş halidir. Normal ramjet motorlarında sıkıştırma subsonik hızlarda gerçekleştirilirken scramjet motorlarda sıkıştırma işlemi süpersonik hızlarda gerçekleşir. Ramjete göre en büyük farkı uçağın hızını teorik olarak Mach 24 seviyelerine kadar çıkartabilir. Bu motorun günümüzde gerçek bir kullanım alanı bulunmamaktadır. NASA'nın yaptığı X-43 prototipiyle Mach 12 hıza erişilmiştir.
7-) Turboramjet:
Pratt & Whitney J-58 Motorunun Belirli Hızlara Göre Çalışma Prensibini Gösteren Şema
Turboramjet Teknolojisini Kullanan Pratt & Whitney Üretimi J-58 Motoru
Pratt & Whitney J-58 Motorunu Kullanan SR-71 Blackbird Uçağı
Bu motor turbojet ve ramjet motorların avantajlarını bir araya getirmek için tasarlanmıştır. Turbojet motorlar subsonik hızlarda verimliyken ramjet motorlar süpersonik hızlarda verimlidir. Ramjet motorlar durağan halden hareketli hale geçiremezken turbojet motorlar uçağı hareket haline geçirebilir. Bu avantajları toplayarak Pratt & Whitney mühendisleri J58 motorunu tasarlamıştır. Bu motor sadece SR-71 Blackbird'de kullanılmış ve onu Dünya'nın en hızlı uçağı haline getirmiştir.
Günümüzde ise Jet motorları hayatımızın vazgeçilemez bir parçası haline gelmiş ve birçok alanda ihtiyaçlarımızı karşılayan teknolojiler halini almıştır. Bugüne kadar sürekli gelişen jet motoru teknolojisi gelişmeye ve her gün çitayı biraz daha yükseltmeye devam ediyor.
Aeropile Cihazının Antik Çağlardaki İllustrasyonu
Aeropile Cihazının Küçük Ölçekli Maketi
İlk jet motoru düşüncesi birinci yüzyıla kadar dayanıyor. Birinci yüzyılda Mısır Romasında, İskenderiye'nin Kahramanı olarak bilinen kişinin "Aeropile" ismindeki bu icattan kendisi bahsetmiştir. Aeropile, alttaki su kazanının alttan ateş ile ısıtılıp buharının üst kısımdaki küre biçimindeki metalin yanında bulunan iki ince borudan basınçla çıkan buharın küre biçimindeki nesneyi döndürmesi prensibine dayanır. Aeropile, hiçbir zaman herhangi bir pratik alanda kullanılmadı. Aeropile'in icadı jet motorlarının fikir olarak başlangıcını temsil eder.
John Barber'in Gaz Türbin Motorunun Taslağı
1791 yılında İngiliz kömür madeni işletmecisi ve mucit olan John Barber, ilk gaz türbin motorun patentini almıştır. Bu gaz türbini odun, kömür ve yağ gibi o zaman kullanılan yakıtların ısıtılarak oluşan gazın hareket enerjisine çevrilmesiyle hareket oluşturması prensibine dayanır. Barber'ın konsepti atlar olmadan yüklerin ve insanların taşınması için kullanılması ön görülüyordu ancak o günün teknolojisi göz önüne alındığında, cihazın hem havayı hem de gazı sıkıştıracak ve faydalı işler üretecek kadar yeterli gücü oluşturması mümkün değildi.
Buharlı Türbin Motoru'nun Küçük Ölçekli Maketi
Buharlı Türbin Motoru İle Çalışan "Turbinia" Gemisi
1884 yılında İngiliz-İrlandalı bir mühendis olan Charles Algernon Parsons, ilk buharlı türbin motorunun patentini almıştır. Kendisi ilk buharlı türbin motorunu üretmiş ve gene kendi tasarladığı elektrik jeneratörüne enerji vermek için kullanmıştır. Parsons, hayatı boyunca buharlı türbin motorunun daha fazla alanda kullanılmasını sağlamıştır. 1889'da kendi tasarımındaki motorları üretmek için C.A. Parsons and Company şirketini kurmuştur. 1890 yılında Dünya'nın ilk buhar türbinli elektrik üretim tesisi olan Forth Banks Power Station'u kurmuştur. Gelişen teknolojiyle beraber 1899 yılında Almanya'da Dünya'nın ilk 1 MW enerji üretebilen buharlı türbin motorunu kullanan tesisini kurmuştur. Parsons, 1897 yılında ilk buharlı türbin motoru kullanan "Turbinia" isimli gemiyi denemiş ve o zamanın diğer teknolojileri kullanan gemilerine göre ciddi bir fark atarak döneminin en hızlı gemisi olmuştur. Günümüzde ise buharlı türbin motorları birçok alanda kullanılmaktadır. Dünya'daki elektrik ihtiyacının çoğunluğu buharlı türbin motorları ile sağlanmaktadır. Bunun haricinde günümüzdeki birçok gemi buharlı türbin motoru ile çalışmaktadır.
Ægidius Elling'in Gaz Türbini Tasarımı
1903 yılında Norveçli araştırmacı ve mucit olan Jens William Ægidius Elling, ilk çalışan gaz türbini motorunu inşaat etmeyi başarmıştır. İlk yaptığı motor 11 beygir güç üretebiliyordu. O zamanda en büyük sorun motorun yüksek ısısına dayanabilecek malzemeleri bulmaktı. Ægidius Elling'in motoru egzozda 400 C sıcaklıklara kadar dayanabiliyordu. Ægidius Elling, eğer daha dayanıklı malzemeler bulunursa bu motorun uçaklarda kullanılabileceğini anladı. Bu motor günümüzde kullandığımız modern jet motorlarının atası olarak kabul edilir. Bu motor gerçek olsa da kendi döneminde test aşamasından öteye gidemedi
René Lorin'in Ramjet Motorunun Taslağı
1908 yılında Fransız mühendis ve mucit olan René Lorin, ilk ramjet motoru tasarımının patentini aldı. Ancak hayatı boyunca hiçbir zaman bu tasarımı gerçeğe dönüştüremedi. Aynı sene içinde gene Fransız bir mucit olan Georges Marconnet, Lorin'in tasarımlarından faydalanarak pulsejet motorunun tasarımını geliştirmiş ve patentini almıştır. Aynı şekilde Marconnet'in tasarımı da patentini aldıktan sonra çizimin ötesine geçemedi.
Maxime Guillaume'nin Eksenel Akışlı Motorunun Taslağı
1921 yılında Maxime Guillaume, eksenel akışlı motorun tasarımının patentini almıştır. Günümüzde uçaklarda yaygın olarak kullanılan eksenel akış birden fazla sıkıştırma ve türbin dişlisine sahip olup yüksek miktarda kütlenin içinden geçmesine izin vermesi, yüksek sıkıştırma oranıyla beraber çok yüksek verimlilik sağlaması gibi avantajlarla günümüzde kullanılmaktadır. Guillaume bu tasarımını patentini almasına rağmen gerçeğe dönüştürememiştir.
1920-1930 yılları arasında jet motoru fikri gelişmeye devam ediyor. Birçok mühendis, fizikçi ve bilim insanı jet motorlarının kullanım alanları ve kullanım şekilleri hakkında yazılar yazmakta ve fikirleri daha da geliştirmekteydi.
Motorjet Motorunun Taslağı
Motorjet Motorunu Kullanan Campini N.1 Prototipi Uçarken
1931 yılında İtalyan mühendis olan Secondo Campini, motorjet ismindeki kendi motorunun patentini almıştır. Çalışma mantığı olarak pulsejet motoruna benzese de sıkıştırma işlemi standart pistonlu içten yanmalı motor ile sağlanmıştır. Caproni Campini N.1 isimli motorjet motoruna sahip uçak prototipini de 1940 yılında uçurmayı başarmıştır. Ancak bu motor daha sonra hiçbir projede veya uçakta kullanılmamıştır.
Lenuc 0.10 Prototipi Sergilenirken
1936 yılında Fransız mühendis olan René Leduc, René Lorin'in tasarımlarını yeniden geliştirerek ilk operasyonel ramjet motorunu gerçeğe dönüştürmüştür. 1949 yılında Leduc 0.10 isimli uçak prototipi ile ramjet motorunu gökyüzüyle buluşturmayı başarmıştır.
Heinkel HE 178'in Kullandığı Heinkel HeS 3 Motoru
Heinkel He 178 Uçağı Uçarken
1936 yılında Alman fizikçi olan Hans von Ohain isimli bir mühendis gaz türbin motorunun itki aracı olarak kullanılması ile ilgili bir patent aldı. Bu fikrini o zamanın önemli havacılık mühendislerinden biri olan Ernst Heinkel'e sundu. Hans Von Ohail, Almanya'nin ilk jet motoru olan Heinkel HeS 1 isimli motoru geliştirdi. Hans Von Ohail, bu motorun bir uçakta çalışır halde görmek istiyordu. Çalışmalar ilerletildi ve Heinkel He 178'i geliştirmeye başladılar. Heinkel He 178'de Hans Von Ohail'in üçüncü jet tasarımı olan Heinkel HeS 3 motoru kullanılmıştır. Uçak ilk uçuşunu 27 Ağustos 1939'da yapmıştır. Heinkel HeS 3 motoru bir uçakta kullanılan ilk operasyonel jet motoru olup önemli bir kilometre taşıdır.
Messerschmitt Me 262 Uçağı Yerdeyken
Me 262'nin Kullandığı Junkers Jumo 004 Motoru
1939'da Dünya'nın ilk avcı jet uçağı olacak olan Messerschmitt Me 262 uçağı Almanlar tarafından geliştirilmeye başlandı. Projekt 1065(P.1065) ismiyle geliştirilen uçak 1941 yılında ilk uçuşunu yapan uçak Junkers Jumo üretimi 004 kodlu motoru kullanıyordu. 900 kilometre hıza çıkabilen uçak ilk jet motorlu avcı uçağı unvanını eline almıştır.
Northrop'un XB-35 Prototipi Havadayken
1940 yılında Amerikan Northrop Corporation(Şimdiki adıyla Northrop Grumman) şirketi ilk turboprop tasarımını yaptı. T-37 Turbodyne olarak isimlendirilen bu motor Northrop YB-35 ağır bombardıman uçağı prototipinde kullanıldı.
Lenuc 0.22 Prototipi Müzede Sergilenirken
1949 yılında Fransız mühendis olan René Leduc, Leduc 0.10 isimli uçak prototipi ile ramjet motorlu uçağı gökyüzüyle buluşturmayı başarmıştır. 1956 yılında Leduc 0.22 prototipi ile ses hızının üstüne çıkmayı hedeflese de prototip ses hızını aşamamıştır.
Rolls Royce Conway Motorunu Kullanan Boeing 707 Uçağı
Rolls Royce Conway Motoru Sergilenirken
1950 yılında İngiliz motor üreticisi olan Rolls Royce, Dünya'nın ilk Turbofan teknolojisini kullanan jet motorunu Rolls Royce Conway motorunu piyasaya sürmüştür. Turbojet motorlara göre daha yüksek yakıt verimliliği sağlamaktadır. Bu motorun çeşitli varyasyonları Boeing 707 ve Douglas DC-8 gibi uçak modellerinde kullanılmıştır.
Havilland Aircraft Company'nin de Havilland DH.106 Comet Modeli Havadayken
1952 yılında İngiliz de Havilland Aircraft Company Limited şirketi, Dünya'nın ilk jet motorlu yolcu uçağı olan DH.106 Comet'i geliştirmiştir. Bu güne kadar 114 adet üretilmiştir ve 1997 yılına kadar kullanılmıştır.
Yerde Park Halindeki bir Tupolev TU-104
1956 yılında Rus Tupolev firması, orta menzilli Tu-104 modelini piyasaya sürerek "sürekli ve başarılı bir hizmet sunan dünyanın ilk jet yolcu uçağı" unvanını eline almıştır. Bu uçak Aeroflot(Rus) ve Czech Havayolları tarafından kullanılmıştır. 201 adet üretilip 1981 yılına kadar kullanılmıştır.
SR-71 Blackbird'de Kullanılan Pratt & Whitney J-58 Motoru
SR-71 Blackbird Havadayken
1964 yılında Amerikan Pratt & Whitney firması, Dünya'nın ilk Turboramjet motorunu üretiyor. Bu motor turbojet ve ramjet motorlarının avantajlarını birleştirerek tek bir motor oluşturuyor. Bu motor Dünya'nın en hızlı uçağı olan SR-71 Blackbird'e can veriyor. Bu motorla bu uçak Mach 3.2 hıza çıkabiliyor.
TF39 Motorunu Kullanan C-5 Galaxy Yerdeyken
1968 yılında Amerikan General Electric firması, ilk Yüksek Bypass oranına sahip TF39 motorunu piyasaya sürdü. Bu motor Amerika'nın askeri kargo uçağı olan C-5 Galaxy modelinde kullanılmıştır. Yüksek bypass oranı sayesinde hiç olmadığı kadar yüksek yakıt ekonomisi ve yüksek itki gücünü jet motorlarında sağlanmıştır. Günümüzde çoğu uçak yüksek bypass oranına sahip jet motorlarını kullanmaktadır.
Tu-144 Uçağı Yerdeyken
Kuznetsov Üretimi NK-144 Motoru
1969 yılında Rus Tupolev firması, Dünya'nın ilk süpersonik jet motorlu yolcu uçağı olan TU-144 modelini uçurmuştur. Ses hızının iki katına(Mach 2 - 2.400 km/saat~) çıkabilen uçak 1978 yılına kadar yolcu taşımıştır. Tupolev Tu-144 uçağı Kuznetsov üretimi NK-144 motorlarından güç almaktadır. Güvenlik zaafiyetleri nedeniyle erkenden hizmetten çekilmiştir.
Concorde Havadayken
Concorde'un Kullandığı Rolls Royce/Snecma Olympus 593 Motoru
1976 yılında İngiliz-Fransız ortak üretimi süpersonik yolcu uçağı hizmete girmiştir. Ses hızının iki katına(Mach 2 - 2.400 km/saat~) çıkabilen uçak 92-108 arası yolcu taşıyabilmekte. Rus muadili olan TU-144 modeli çeşitli güvenlik zaafiyetleri nedeniyle kısa sürede hizmetten çekilmiştir. Concorde ilk olmasa da başarılı olmuştur. Concorde, Rolls Royce/Snecma üretimi Olympus 593 motorlarını kullanıyor. 2004 yılına kadar Avrupa ve Amerika'nın prestijli hava yollarında hizmet vermiştir.
ThrustSSC Yerdeyken
ThrustSSC'nin Kullandığı Rolls Royce'un Spey Motoru
1996 yılında Richard Noble, Glynne Bowsher, Ron Ayers, ve Jeremy Bliss, Dünya'nın ilk süpersonik hıza çıkan kara aracı olan ThrustSSC'yi yapıyorlar. Bu araçta Rolls Royce'in yapmış olduğu Spey model turbofan motorları kullanılıyor. Çölde yapılan testlerde 1.228 kilometre/saat hıza ulaşmıştır.
NASA'nın X-43 Prototipi
2001 yılında NASA, X-43 prototipi ile scramjet motorlar üzerinde çalışmalar yapılmıştır. 2004 yılında başarılı bir şekilde denenmiş, 2007 yılında ise Mach 12 hızına ulaşarak Dünya'nın en hızlı hava aracı unvanını eline almıştır.
Jet motorları birçok tipte ve farklı şekillerde karşımıza çıkmaktadır. Bugün kullanılan yaygın jet motoru tipleri şunlardır:
1-) Turbojet:
Turbojet Motoru Şeması
General Electric Üretimi Turbojet Teknolojisine Sahip J-85 Motoru
Turbojet motoru eksenel akışlı bir motordur. Bütün işlemler tek bir hat üzerinden önden arkaya doğru gerçekleşir. Önden hava çekilir ve sıkıştırma bölümünde türbinler tarafından hava sıkıştırılarak ideal yanma sıcaklığına ve basıncına getirilir. Sıkıştırma bölümünden sonra sıkıştırılan hava yanma odalarına aktarılarak yakıtla buluşturulur. Yanan hava egzoz kısmından atılarak itki kuvveti sağlanır. Bir dönemler çokça kullanılmış olsa da günümüzde yerini daha verimli ve daha fazla güç üretebilen turbofan motorlara bırakmıştır.
2-) Turbofan:
Turbojet Motoru Şeması
Rolls Royce Üretimi Turbofan Teknolojisine Sahip Conway Motoru
Turbofan motoru turbojet motorunun geliştirilmiş halidir. Turbojet motorlardan en büyük farkı motorun sıkıştırılan havanın tamamını yakmadan dışarı atmasıdır. Turbofan motorlarda sıkıştırılan havanın büyük bir kısmı(Günümüz motorlarında bu oran 70% civarındadır.) yan bölümlerden dışarı atılarak itki kuvveti sağlanır. Sadece 30%~'luk kısım yakılmak için gönderilir. Hava sıkıştırılıp hızlandırıldığı için hava yakılmasa da itki kuvveti sağlar. Turbojet motorların itki kuvvetinin 70%~'lik kısmı yakılmayan havanın dışarı atılmasıyla sağlanır. Turbojet motorlara göre çok daha yüksek itki gücünü çok daha az yakıtla sağlar. Günümüzde en çok kullanılan motor çeşididir.
3-) Turboprop:
Turboprop Motoru Taslağı
General Electric Üretimi Turboprop Teknolojisine Sahip T64 Motoru
Turboprop motorları jet motorunu itki kuvveti oluşturmak için değil, pervaneyi çevirmek için kullanır. Jet motorunun ortasındaki şaftın hareket enerjisi bir mil aracılığıyla motorun önündeki pervaneye iletilir ve uçağın hareketi sağlanır. Turbofan ve Turbojet motorlara göre daha küçük, daha güvenilir, daha basit ve daha ekonomiktir. Bu nedenle pervaneli yolcu uçaklarında ve orta sınıf askeri kargo uçaklarında yaygın bir şekilde kullanılır.
4-) Turboşaft:
Turboşaft Motor Şeması
General Electric Üretimi Turboşaft Teknolojisine Sahip T-700 Motoru
Turboşaft motorlar genellikle helikopterlerin rotorlarını döndürmek için tercih edilir. Motorun şaftındaki hareket enerjisi bir mil yardımıyla rotorlara iletilir. Turboprop'a çok benzerdir ancak bazı farklılıklar bulunmaktadır. M1 Abrams ve T-80 tankları turboşaft motorlar sayesinde hareket eder. MTT Y2K isimli bir motor bu jet motoru ile donatılmıştır.
5-) Ramjet:
Ramjet Motoru Şeması
Ramjet Motoru Teknolojisi Kullanan Avrupa Ortak Üretimi MDBA Meteor Füzesi
Ramjet motorlar pasif bir şekilde sıkıştırma yapan motorlardır. Ramjet motorlarda herhangi bir dişli bulunmaz. Sıkıştırma motorun şekli sayesinde sağlanır. Ramjet motorlar süpersonik(Mach 1'den daha hızlı) hızlarda turbojet ve turbofan motorlara göre çok daha yüksek verimliliğe sahiptir. Bunun yanı sıra uçağın Mach 5 hızına kadar çıkmasını sağlar. Herhangi bir aktif sıkıştırma elemanı bulunmadığı için subsonic(Mach 1'den daha yavaş) hızlarda motor çalışamaz. Bu motora sahip uçağın veya füzenin başka bir motor tarafından hızlandırılması veya havadan bırakılarak hız kazanmasıyla motor çalışır hale geçebilir. Yeni nesil füzelerde ve bazı deneysel uçaklarda kullanılmışlardır.
6-) Scramjet:
Scramjet Motoru Şeması
Scramjet Motoru Teknolojisini Kullanan NASA'nın X-43 Prototipi
Scramjet motorlar ramjet motorların geliştirilmiş halidir. Normal ramjet motorlarında sıkıştırma subsonik hızlarda gerçekleştirilirken scramjet motorlarda sıkıştırma işlemi süpersonik hızlarda gerçekleşir. Ramjete göre en büyük farkı uçağın hızını teorik olarak Mach 24 seviyelerine kadar çıkartabilir. Bu motorun günümüzde gerçek bir kullanım alanı bulunmamaktadır. NASA'nın yaptığı X-43 prototipiyle Mach 12 hıza erişilmiştir.
7-) Turboramjet:
Pratt & Whitney J-58 Motorunun Belirli Hızlara Göre Çalışma Prensibini Gösteren Şema
Turboramjet Teknolojisini Kullanan Pratt & Whitney Üretimi J-58 Motoru
Pratt & Whitney J-58 Motorunu Kullanan SR-71 Blackbird Uçağı
Bu motor turbojet ve ramjet motorların avantajlarını bir araya getirmek için tasarlanmıştır. Turbojet motorlar subsonik hızlarda verimliyken ramjet motorlar süpersonik hızlarda verimlidir. Ramjet motorlar durağan halden hareketli hale geçiremezken turbojet motorlar uçağı hareket haline geçirebilir. Bu avantajları toplayarak Pratt & Whitney mühendisleri J58 motorunu tasarlamıştır. Bu motor sadece SR-71 Blackbird'de kullanılmış ve onu Dünya'nın en hızlı uçağı haline getirmiştir.
Günümüzde ise Jet motorları hayatımızın vazgeçilemez bir parçası haline gelmiş ve birçok alanda ihtiyaçlarımızı karşılayan teknolojiler halini almıştır. Bugüne kadar sürekli gelişen jet motoru teknolojisi gelişmeye ve her gün çitayı biraz daha yükseltmeye devam ediyor.
