Biliyor musun? Uçak fotoğraflarına baktığımızda ilk gözümüze çarpan şeyler üniformalar ya da kanatlar olabilir. Bununla birlikte, bir uçağın hızının, menzilinin ve yolcu kapasitesinin gerçek belirleyicileri, kanatların altında veya gövdenin içinde saklı olan "kalpte", yani motorda yatmaktadır.
Turbojet, turbofan, turboprop ve turboşaft-Bu dört isim bir arada listelendiğinde kulağa tekerleme gibi gelebilir. Ancak aralarındaki ilişkileri kavradığınızda uçak tasarımının ardındaki temel mantık anında anlaşılır. Bugün bunu parçalara ayıralım.
[Resim]
Öncelikle şu temel konsepti aklınızda tutun: Bu dört tip motor aynı aileye aittir. Hepsi gaz türbini prensibine göre çalışır. Basitçe söylemek gerekirse: hava içeri çekilir → sıkıştırılır → yakıt enjekte edilir ve yakılır → yüksek-sıcaklık, yüksek-basınçlı gaz, türbini dönmeye yönlendirir → egzoz, itme kuvveti oluşturmak için dışarı atılır. Dördü de aynı temel süreci paylaşıyor.
Aradaki fark, yanma sonrasında üretilen gücü nasıl kanalize ettiklerinde yatmaktadır.
1
Turbojet Motoru: Orijinal Köken
Tam adı "turbojet motoru"dur ve olgunluğa ulaşan ilk jet motoru türüdür. Çalışma prensibi en basit olanıdır: tüm hava tek bir yol izler;-sıkıştırma, yanma ve dışarı atılma. Egzoz ne kadar hızlı dışarı atılırsa, itme kuvveti de o kadar büyük olur.
Savaşta, pilot art yakıcıyı çalıştırdığı anda itme gücü %30 ile %100 arasında artabilir; ancak yakıt tüketimi astronomik derecede yüksek olduğundan bu yetenek yalnızca kısa süreliğine kullanılabilir.
Turbojetin en büyük avantajı hızdır, bu da onu yüksek-irtifa, yüksek- hızlı uçuş için ideal kılar. En büyük dezavantajı yüksek yakıt tüketimidir; verimlilik özellikle düşük-hızlı uçuş sırasında zayıftır.
[Resim: Turbojet motor yapısının şematik diyagramı]
Motor havasının çevresine-yanma odasını atlayan ve itme kuvveti oluşturmak için bir fan tarafından basitçe dışarı itilen fazladan bir hava katmanı eklemenin mümkün olup olmadığını hiç merak eden oldu mu? Bu yakıt tasarrufu sağlamaz mı?
Ve böylece turbofan motor doğdu.
2
Turbofan Motoru: Son Şampiyon
Bir turbofan motoru, "hava ceketi" giyen bir turbojet motoru olarak düşünebilirsiniz. Orijinal çekirdek motorun önüne büyük bir fan yerleştirilmiştir. Hava içeri girdiğinde iki yola ayrılır:
Küçük bir kısım merkezi "eski yolu" (iç kanal/çekirdek) takip eder: sıkıştırma → yanma → egzoz → itme üretimi.
Büyük bir kısmı dış "yeni yolu" (dış kanal/baypas kanalı) takip eder: yalnızca fan tarafından hızlandırılır → doğrudan egzoz → itme üretimi (ve daha fazla yakıt verimliliği).
[Resim]
Turbofan motor iç ve dış kanalların çalışma prensipleri (çekirdek ve bypass akışları)
Anahtar tek bir rakamda yatıyor: **baypas oranı**. Bu, uçak motorlarında-temel bir kavramdır. Basitçe söylemek gerekirse, dış kanaldan akan hava kütlesinin iç kanaldan akan hava kütlesine oranıdır.
Sıfırın bypass oranı → Turbojet motoru
Düşük baypas oranı (örneğin, 0,2–0,3) → İyi yüksek-hız performansı → Savaş uçaklarında kullanılır
Yüksek baypas oranı (ör. 8–9 veya daha yüksek) → Yüksek düzeyde yakıt-verimli, düşük gürültü → Sivil uçaklarda kullanılır
Bugün dünyanın en büyük sivil turbofan motorları 10'u aşan baypas oranlarına ulaşıyor. Başka bir deyişle, motor çekirdeğindeki yanma yoluyla hava üreten itme kuvveti, toplamın-onda birinden azını oluşturuyor; itme kuvvetinin geri kalan %90'ı devasa fanın ittiği havadan gelir. Güç ve yakıt verimliliği kombinasyonunun ardındaki sır budur.
[Resim]
3
Turboprop Motor: Hava Taşımacılığının "Herkül"ü
Pek çok kişi turboprop motorları{0}eski moda pistonlu motorlarla karıştırıyor. Gerçekte ise tamamen farklıdırlar. Özünde, bir turboprop motor aslında bir jet motorudur, ancak türbin tarafından üretilen gücün çoğunu bir redüksiyon dişli kutusu aracılığıyla harici bir pervaneye iletir.
Havayı çalkalayan pervanenin ürettiği çekme kuvveti (itme kuvveti), itici gücün birincil kaynağıdır, egzoz borusundan gelen zayıf egzoz akışı ise yalnızca yardımcı bir rol oynar. Esasen, bir turbofan motoru alıp, büyük fanını dışarıya çıkartırsanız ve dönüş hızını düşürürseniz, aslında bir turboprop motora sahip olursunuz.
[Resim]
Turboprop motor
Turbopropun avantajı, düşük-hızlı uçuşlarda son derece yüksek verimliliğidir-turbofandan bile daha fazla yakıt-verimlidir. 600 km/saatin altındaki uçuş hızlarında turboprop motor çok büyük bir avantaja sahiptir.
Dezavantajları da açıktır: Çok hızlı uçamaz ve önemli miktarda gürültü çıkarır. Turboprop motorları kullanan Rus Tu-95 bombardıman uçağına ünlü olarak "Ayı" takma adı verilmiştir. Bir pervane yüksek hızda döndüğünde, uçları ses bariyerini aşıyor ve 20 kilometreye kadar uzaktan duyulabileceği bildirilen inanılmaz derecede yüksek bir gürültü yaratıyor. Sağır edici gürültüyle birleşen yüksek hız, turboprop madalyonun yalnızca bir yüzüdür.
Resim
AEP500 turboprop motor
Turboproplar özellikle-düşük-ile-orta-hızlı nakliye uçakları, devriye uçakları ve bölgesel uçaklar için çok uygundur. Yüksek hızlara ihtiyaç duymazlar ancak yakıt verimliliğine, düşük maliyetlere ve minimum pist gereksinimlerine öncelik verirler. Pek çok turboprop uçak, kısa, asfaltsız şeritlerden kalkış ve iniş yapabilir; bu, standart ticari uçaklar için imkansız olan bir başarıdır.
4
Turboşaft motorlar: Helikopterler için özel olarak üretilmiştir
Turbopropları kapsadıktan sonra turboşaftların anlaşılması kolaydır. Bir turboprop, gücünü bir pervaneyi döndürmeye yönlendirirken, bir turboşaft, gücünü bir helikopterin rotorunu döndürmeye yönlendirir.
Resim
Turboşaft motoru
Turboşaft motorlar birkaç temel özelliğe sahiptir:
Son derece yüksek güç--ağırlık oranı-kompakt ve hafiftir, ancak muazzam bir güç sağlarlar. Helikopterler için bu çok önemlidir; Tasarruf edilen her kilogram ağırlık, ekstra bir kilogram taşıma kapasitesine olanak tanır.
Helikopterin dar gövdesine sığacak şekilde-tasarlanmış kompakt yapı.
Ayarlanabilir egzoz yönü-arkaya doğru egzoz yapması gereken diğer motorların aksine, egzoz yolu helikopterin özel gövde düzenine göre uyarlanabilir.
Turboproplar ve turboşaftlar aslında aynı çekirdek motorun iki çeşididir. Üreticilerin yalnızca nihai çıktı mekanizmasını değiştirmeleri gerekiyor; aynı çekirdek motor, sabit kanatlı uçaklar için turboprop,-helikopterler için turboşaft olarak hizmet verebilir. Havacılık endüstrisi bu tür modüler tasarımı, konsept trend haline gelmeden çok önce uyguluyordu.
Son olarak dört tür arasındaki ilişkileri açıklığa kavuşturalım:
Turbojet: Ata; en saf hali. En yüksek hızları sunar ancak en fazla yakıt tüketir.
Turbofan: Geliştirilmiş versiyon. İtiş gücünü ve yakıt verimliliğini dengelemek için büyük bir fan ekleyerek onu mevcut endüstri standardı haline getiriyor.
Turboprop: Yakıt-verimli versiyon. Tüm gücü pervaneye yönlendirerek düşük hızlarda mükemmel ekonomi sunar.
Turboşaft: Özel versiyon. Özellikle helikopter rotorlarını çalıştırmak için gücü şaft çıkışına dönüştürür. Dört motor tipinden hiçbiri doğası gereği diğerlerinden üstün değildir; her birinin kendi arenası ve kendi gelişme yolu vardır.
