Jet Motorları ve Tarihi

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.


Aeolipile_illustration.png

Aeropile Cihazının Antik Çağlardaki İllustrasyonu

Aeolipile.jpg

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's_gas_turbine.jpg

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.

95617.jpg

Buharlı Türbin Motoru'nun Küçük Ölçekli Maketi

Turbinia_At_Speed.jpg

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.

cf4094.png

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

Lorin_Patent_1908.png

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.

lossless-page1-1200px-Guillaume's_1921_Axial_Flow_Jet_Engine.tiff.png


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.

1200px-WRDK.svg.png

Motorjet Motorunun Taslağı

Caproni-Campini-N1-CC2.png

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.

Leduc_0.16_Le_Bourget_2007.jpg

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.

HeS_3_Turbojet.jpg

Heinkel HE 178'in Kullandığı Heinkel HeS 3 Motoru

He178-Flying.jpg

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_262A_at_the_National_Museum_of_the_USAF.jpg

Messerschmitt Me 262 Uçağı Yerdeyken

unnamed.jpg

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.

XB-35.jpg

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.

Leduc_022_Le_Bourget_FRA_002.jpg

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.

Boeing_707-321B_Pan_Am_Freer.jpg

Rolls Royce Conway Motorunu Kullanan Boeing 707 Uçağı

RRConway.jpg

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.

BEA_de_Havilland_DH-106_Comet_4B_Berlin.jpg

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.

Aeroflot_Tupolev_Tu-104B_at_Arlanda,_July_1972.jpg

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.

Pratt_&_Whitney_J58.jpg

SR-71 Blackbird'de Kullanılan Pratt & Whitney J-58 Motoru

maxresdefault.jpg

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.

ILA_2008_PD_083.jpg
General Electric Üretimi TF-39 Motoru

giant-military-cargo-aircraft-lockheed-c-5-galaxy-takes-off-news-photo-1569438578.jpg

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.

Tupolev_Tu-144.jpg

Tu-144 Uçağı Yerdeyken

unnamed.jpg

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.

efsane-yolcu-ucagi-concordeun-olusturdugu-sonik-patlamasi-video-1280x720.jpg

Concorde Havadayken

Olympus593.jpg

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.

unnamed.jpg

ThrustSSC Yerdeyken

RRSpey.jpg

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.

maxresdefault.jpg

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:

1200px-Jet_engine.svg.png

Turbojet Motoru Şeması

800px-J85_ge_17a_turbojet_engine.jpg

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:

800px-Turbofan_operation.svg.png

Turbojet Motoru Şeması

RRConway.jpg

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:

800px-Turboprop_operation-en.svg.png

Turboprop Motoru Taslağı

JMSDF_P-2J_T64-IHI-10E_turboprop_engine_left_side_view_at_Kanoya_Naval_Air_Base_Museum_April_2...jpg

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:

800px-Turboshaft_operation_(multilanguage).svg.png

Turboşaft Motor Şeması

800px-T700-IHI-401C2_engine_left_side_view_at_JMSDF_Maizuru_Air_Station_July_16,_2016.jpg

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:
1200px-Ramjet_operation.svg.png

Ramjet Motoru Şeması

ILA_2008_PD_446.jpg

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:

1200px-Scramjet_operation_en.svg.png

Scramjet Motoru Şeması

maxresdefault (2).jpg

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:
800px-SR71_J58_Engine_Airflow_Patterns.svg.png

Pratt & Whitney J-58 Motorunun Belirli Hızlara Göre Çalışma Prensibini Gösteren Şema

Pratt_&_Whitney_J58.jpg

Turboramjet Teknolojisini Kullanan Pratt & Whitney Üretimi J-58 Motoru

maxresdefault.jpg

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.

Son incelemeler

Artıları: Akıcı ve detaylı anlatım. Özellikle görsellerle anlatılması güzel olmuş.
Eksileri: Eksi göremedim.
Güzel bir yazı olmuş. Başarılarınızın devamını dilerim.
  • Beğen
İfadeler: YavuzSelim18

Yorumlar

Blog girdisi detayları

Ekleyen
Cruslan
Görüntüleme
262
Yorumlar
4
İncelemeler
1
Son güncelleme
Değerlendirme
5,00 yıldız 1 değerlendirme

Teknoloji kategorisindeki diğer girdiler

Cruslan adlı kullanıcının diğer girdileri

Bu girdiyi paylaş

Yukarı