“Jet motoru” terimi genellikle turbojet, turbofan, turboprop ve ramjet dahil olmak üzere çeşitli motorlar için genel bir isim olarak kullanılır. Bu motorların hepsi aynı temel prensiplerle çalışır, ancak her birinin kendine özgü avantajları ve dezavantajları vardır. Tüm jet motorları, gelen havayı, havanın üretilmesi için havanın sıkıştırıldığı, yakıtla karıştırıldığı, yakıldığı ve yüksek hızda tüketildiği bir tüpe zorlayarak çalışır.
Jet Motorunun Çalışma Prensibi Nedir?
Bir jet motorunu çalıştırmanın anahtarı gelen havanın sıkıştırılmasıdır. Sıkıştırılmazsa, hava-yakıt karışımı yanmaz ve motor herhangi bir baskı oluşturamaz.
Jet ailesinin çoğu üyesi, yüksek bir basınç oluşturmak için gelen havayı yavaşlatan döner bıçaklardan oluşan bir kompresör bölümü kullanır. Bu basınçlı hava daha sonra yakıtla karıştırıldığı ve yakıldığı bir yanma bölümüne zorlanır. Yüksek basınçlı gazlar tükendiğinde, daha fazla dönen bıçaktan oluşan bir türbin bölümünden geçirilirler. Bu bölgede, egzoz gazları, bir şaft ile bağlanan türbin kanatlarını motorun önündeki kompresör kanatlarına çevirir. Böylece egzoz, daha fazla hava getirmek ve motoru devam ettirmek için kompresörleri döndüren türbinleri döndürür.
Yanma gazları daha sonra, ileri bir itme kuvveti oluşturacak şekilde nozul boyunca genişlemeye devam eder. Aşağıda basit bir turbojet tarifi gösterilmektedir.
Turbojet ayrıca bir brülör ile donatılabilir. Bu son yakıcı, türbin ile nozul arasına itmede önemli bir artış sağlamak için yerleştirilen uzun bir tüptür. Ancak, son yakıcılar yakıt tüketimini büyük ölçüde artırır, bu nedenle uçaklar sadece kısa süreler için kullanabilir.
Turbojet üzerindeki diğer bir varyasyon turbofandır. Çoğu bileşen aynı kalmasına rağmen, turbofan kompresörlerin önüne bir fan bölümü ekler. Başka bir dönen bıçak serisi olan fan da türbin tarafından tahrik edilir, ancak asıl amacı motor çekirdeğinin etrafındaki dış kanallardan büyük miktarda hava zorlamaktır. Bu “bypass edilmiş” hava akışı çok daha düşük hızlarda hareket etmesine rağmen, fan tarafından hızlanan büyük hava kütlesi, ek yakıt yakmadan önemli bir itme kuvveti (turbojet çekirdeği tarafından oluşturulana ek olarak) üretir. Böylece, turbofan, turbojet’ten çok daha fazla yakıt verimlidir. Buna ek olarak, düşük hızlı hava, jet çekirdeğinin gürültüsünü azaltmaya yardımcı olur ve motoru daha sessiz hale getirir.
Turbofans, yukarıda gösterildiği gibi tipik olarak iki kategoriden birine bölünür – düşük bypass oranı ve yüksek bypass oranı. Baypas oranı, jet kanalından geçen hava ile karşılaştırıldığında fan kanallarından geçen havanın oranına karşılık gelir. Düşük bypasslı bir turbofanda, fan kanallarından sadece az miktarda hava geçer ve fan çok küçük çaptadır. Yüksek bypasslı bir turbofandaki fan, kanallardan büyük miktarda hava almak için çok daha büyüktür. Düşük bypasslı turbofan daha kompakttır, ancak yüksek bypasslı turbofan daha fazla itme üretebilir, daha yakıt tasarrufludur ve daha sessizdir.
Turbofana benzer bir kavram turboproptur. Bununla birlikte, kanallı bir fanı kullanan türbin yerine, tamamen harici bir pervaneyi çalıştırır. Turboproplar banliyö uçaklarında ve P-3 Orion ve Tu-95 gibi büyük dayanıklılık gerektiren uzun menzilli uçaklarda yaygın olarak kullanılır.
Turboprop, yüksek yakıt verimliliği, turbofandan bile daha büyük olması nedeniyle bu uygulamalarda caziptir. Bununla birlikte, pervane tarafından üretilen gürültü ve titreşim önemli bir dezavantajdır ve turboprop sadece ses altı uçuşla sınırlıdır. Tipik bir turbopropta, jet çekirdeği itme kuvvetinin yaklaşık% 15’ini üretirken, pervane kalan% 85’i üretir.
Turbojet üzerinde dikkat çeken bir başka varyasyon da ramjettir. Bu tür motorun arkasındaki fikir, motorun tüm döner bileşenlerini (yani fanlar, kompresörler ve türbinler) kaldırmak ve motorun hareketinin gelen havayı yanma için sıkıştırmasına izin vermektir.
Bununla birlikte, bu basitliğin fiyatı, ramjet’in sadece hareket halindeyken itme üretebilmesidir. Havaya çekmek ve yanma için sıkıştırmak için bir kompresör kullanmak yerine, ramjet, havanın motora havayı yanmanın gerçekleşmesi için yeterince sıkıştırılmış olan yeterince yüksek bir hızda toplamak için hareketine dayanır. Ramjetler genellikle deniz seviyesinde yaklaşık 485 km / s hıza ulaşana kadar çalışamayacağından, insanlı uçaklarda nadiren kullanılmıştır. Bununla birlikte, ramjet, Mach 3’ten başlayarak turbojetlerden veya turbofanslardan daha yakıt tasarrufludur ve füze üzerinde kullanım için çok cazip hale getirir. Bu tür füzeler tipik olarak aracı, ramjet’in devreye girdiği yüksek ses altı veya düşük ses üstü hızlara hızlandıran roket motorları kullanılarak fırlatılır.
Son olarak, jet motorunun bugün inşa edilen hemen hemen her helikoptere güç veren bir versiyonu olan turboşaft hakkında kısaca konuşalım. Aşağıdaki resimde gösterildiği gibi, turbo şaft, bir turbojet ile aynı bileşenlerin çoğunu kullanır.
Hava bir girişten içeri çekilir, düşük ve yüksek basınçlı kompresör bıçakları ile sıkıştırılır, yakıtla karıştırılır ve bir yanma odasında yakılır, türbin kanatlarından geçirilir ve bir nozuldan dışarı atılır. Turbo mil ile daha önce tartışılan motorlar arasındaki temel fark, türbinin sadece kompresörleri tahrik etmekle kalmaması, aynı zamanda şaftın bir helikopterin rotor kanatlarını tahrik eden bir dişli kutusuna da bağlı olmasıdır. Motor şaftı yatay olarak dönmesine rağmen, dişli kutusu, bu hareketi bir helikopter ana rotorunun gerektirdiği şekilde dikey eksen etrafında bir dönüşe dönüştüren bir dizi dişli içerir. Helikopterler tipik olarak toz, kum ve diğer döküntülerin motora kolayca emilebildiği uçaklardan çok daha düşük irtifalarda çalışır.
Turboprop düşük yakıt tüketiminin hayati önem taşıdığı uçaklarda hala popüler olsa da, bugün neredeyse tüm uçaklarda genellikle yüksek bypasslı turbofans olan turbofanın bazı versiyonları kullanılmaktadır.