

5. UÇAK VE PİSTON
MOTORLAR:
Piston motor uçakta ilk defa Wright kardeşler tarafından
kullanıldı. Uçan makinenin planlarını yaptıklarında;
ileri çekici kuvveti elde etmek için yüksek hızda dönen
pervanelerin gerekli olduğunu ve bunun da ancak bir motorla yapılabileceğini
anladılar. Wright kardeşlerin yaptıkları çalışmalarda; iki
pervaneyi döndürecek, 82 kilogramı geçmeyecek ve en az 8 beygir
gücü (6 kilowatt) özelliklerinde bir motorun gerekli olduğunu
hesaplamışlardı. Ancak, mevcut motorlar otomobil için üretildiklerinden
yaptıkları tasarıma uygun bir motor bulamamışlardı.
Planlamalarına uygun motor üretimi için fabrikalara yaptıkları
girişimlerden bir sonuç çıkmayınca, kendi motorlarını yapmaya
karar verdiler. Yetenekli bir teknisyen olan Charles Taylor, Wright
kardeşlerin tasarımına uygun bir motor yapmayı başarmıştı.
Uçan makine için bir buçuk ayda yapılan motor; düz
bir hat üzerinde ve dört silindirli, 3,294 santimetreküp
hacminde, 91 kilogram ve 12,5 beygir gücü (9,3 kilowatt) özelliklerine
sahipti. Gaz kolu olmadığı için motor azami devirde çalışıyordu.
Charles
Taylorun Uçan Makine için yaptığı motor
Wright kardeşlerin
17 Aralık 1903de motorlu bir uçakla gerçekleştirdikleri ilk uçuşun
ardından Amerika Birleşik Devletleri ile Avrupada uçağın keşif
(gözfotoğraf keşfi) / bombardıman görevlerini yapabileceği
ve askeri açıdan büyük yararlar sağlayacağı çok çabuk anlaşılmıştı.
Bu tarihe kadar yapılan savaşlarda, düşmanın ön cephedeki
konumu ve faaliyetleri sabit bir noktadan yükseltilen balonla sınırlı
bir uzaklığa kadar yapılabiliyor, cephe gerisindeki yedek
birliklerin durumu ve lojistik faaliyetler gibi çok önemli
bilgiler ajanlar aracılığıyla oldukça sınırlı düzeyde sağlanabiliyordu.
20 nci Yüzyılın
ilk yıllarında yapılan uçak motorları basit ve beygir gücü düşüktü.
Sonraki yıllarda Amerika Birleşik Devletleri, İngiltere, Fransa,
Almanya, İtalya ve Rusya daha gelişmiş uçak motorlarını üretmeye
başladı.
Pistonlu uçak
motorları üretilmeden önce birçok etken dikkate alınır. Bu
etkenler; hafif olması, en az düzeyde geri sürükleyici kuvvet
oluşturması, uçağı havalandıracak ve uçuracak güçte olması,
çalışmasının güvenilirliği ve bakımının kolay yapılmasıdır.
Uçak motorlarında
azami güç, kalkış sırasında birkaç dakika kullanılır. Güvenli
irtifaya çıkıncaya kadar veya planlanan irtifaya tırmanışta
devir biraz düşürülür ve seyahat hızında çoğunlukla azami gücün
%65 ile %75i kullanılır.
Uçak motoru üretilirken
bütün bu etkenler ve kullanım özellikleri dikkate alınır.
Pistonlu uçak motorları; silindirleri düz bir hat üzerinde
sıralı (inline), V veya silindirleri bir daire oluşturacak
(radial) şekilde üretilir. Radyal motorlar içten yanmalı, krank
mili sabit silindirleri dönen (rotary) ve krank mili hareketli
silindirleri sabit olmak üzere iki grupta sınıflandırılmaktadır.
Rotary (krank
mili sabit, silindirleri dönen) motorlar, 20 nci Yüzyılın başlarında
yaygın olarak kullanılan bir motor türüydü ve basit bir yapısı
vardı. Beygir gücü az olduğundan silindirler ekseni etrafında düşük
devirde dönüyor, düzgün ve sarsıntısız çalışıyordu.
İlk rotary motorun planları Stephen Balzer tarafından yapılmıştı.
100 beygir gücünde (75 Kilowatt) olan bu motor hava soğutmalı
olmasına rağmen, silindir çevresinde soğutma kanalları yoktu.
Ayrıca çok karmaşık bir yapıya sahipti ve üretimi pahalıydı.
Stephen Balzer bu motorun planlarını 1899 yılında çizmeye başlamıştı.
1908 yılında
Lauren Seguin bu motoru geliştirerek Gnome motorunun planlarını
çizdi. İlk Gnom motoru beş silindirli, 50 beygir (37 Kilowatt) gücündeydi.
Sonraki yıllarda yedi silindir 50 beygir gücü (37 Kilowatt), 80
beygir gücü (60 Kilowatt) ve 110 beygir gücünde (80 Kilowatt)
motorlar üretilmişti.
Le Rhone
9C rotary motor
Motorun dönmesi nedeniyle benzin silindirlere, silindirdeki valfın açılmasıyla
krank milindeki boşluktan gidiyordu. Bu motorlarda gaz kolu
bulunmadığından çalıştırmadan sonra pervane en yüksek devre
çıkıyordu. İniş esnasında pilot ateşlemeyi keserek ve açarak
motoru durma noktasına yakın bir durumda çalıştırıyor, inişi
bu şekilde yapıyordu.
Birinci Dünya Savaşı
sırasında Sopwith Camel, Fokker E1 ve Nieuport28 uçaklarında
rotary motorlar kullanılmıştı.
Birinci Dünya
Savaşından sonraki yıllarda uçakların gelişmesine paralel
olarak daha fazla beygir gücü gerekmekteydi. Bu durum motorlardaki
yanma odalarının hacminin büyümesi ve silindir sayısının
artması demekti. Silindir sayısının çoğalması nedeni ile
motor ağırlığının büyümesi ve merkezkaç kuvvetinin fazlalaşması,
dönen motoru büyük sarsıntılar nedeniyle kopma noktasına
getirmişti. Bu olumsuzluklardan dolayı rotary motorlarının yapımına
son verilmiş ve silindirleri sabit, krank milinin ekseni etrafında
döndüğü radyal motorların üretimine geçilmişti.
Radyal motorlar
da içten yanmalı olarak sınıflandırılmakta ve çoğunlukla uçaklarda
kullanılmaktadır. Silindirler rotary motorlarda olduğu gibi krank
milinin etrafında bir daire oluşturacak şekilde dizilmiştir. Her
silindirdeki pistonun hareketi, piston kolu ile krank miline aktarılmakta
ve krank milinin ekseni etrafında dönmesi sağlanmaktadır. Ayrıca
karbüratör ve gaz kolu bulunduğundan, motorun devri istenen şekilde
ayarlanabilmektedir.
Hava soğutmalı
radyal uçak motoru
Fazla güç gerektiren ve bu nedenle silindir sayısı çok olan radyal
motorların, silindirleri düz bir hat üzerinde sıralı motorlara
göre iki önemli üstünlüğü vardır. Birincisi bütün
silindirlerin motorun ön kısmında yer alması, ikincisi ise hava
akımının doğrudan alınması ile iyi bir soğutma sağlanmasıdır.
Yüksek irtifa uçuşu yapan uçakların motorlarında soğumayı sağlayan
hava akışı; uçulan irtifadaki ısı dikkate alınarak, motorun
arka bölümünde bulunan kapakları açıp kapayan mekanik bir
sistem kullanılarak pilot tarafından ayarlanır ve motor ısısı
göstergeden kontrol edilir.
B24 Liberator
Eğer motor aşırı düzeyde
ısınırsa, güç kaybı meydana gelir ve bu durum bir süre sonra
silindirlerin çatlamasına, sonunda motorun durmasına neden olur.
Radyal motorlar ağırlık / güç oranı ve güvenirliğine
ek olarak hasarlara karşı da çok dirençlidir.
1935 yılından sonra yüksek süratli uçaklarda güçlü ve
güvenilir DaimlerBenz DB 601 ve Rolls Royce Merlin gibi yeni
nesil in line motorlar görülmeye başlandı. İkinci Dünya Savaşındaki
av uçaklarında her iki motor tipi de kullanılmıştır. Örnek
olarak; Alman FockeWulf Fw190 av uçağının motoru radyal,
İngiliz Spitfire av uçağının motoru in linedı.
Focke-Wulf
"Fw-190" (radyal
motor)
Spitfire
Supermarine (in
line motor)
Radyal motorlar kullanım ve yapım özelliği nedeniyle gelişen
teknolojiye paralel olarak kendini sürekli yenileyerek varlığını
sürdürmüş, in line motorlar ise İkinci Dünya Savaşından
sonra hızlı bir şekilde gözden kaybolmuştur.
İn line
motorlar günümüzde sadece hafif uçaklarda kullanılmaktadır.
Cessna 172 uçağının Continental O300
(silindirleri karşılıklı dizilmiş) in line motoru