Paylaşım Yap
Tüm Reklamları Kapat

Uçak Motoru Nasıl Çalışır? İtki Kuvveti Nedir?

Uçakların Havada Yüksek Hızlarda Yol Kat Edebilmesi İçin Gerekli İtki Kuvvetini Sağlayan, Hava Soluyan Motorların Çalışma Prensiplerine ve Ana Parçalarına Yakından Bir Bakış...

Uçak Motoru Nasıl Çalışır? İtki Kuvveti Nedir? Wikimedia Commons
Ilyushin Il-76 uçağında bulunan Soloviev D-30 Turbofan motorların çıplak görüntüsü
8 dakika
42,598
Tüm Reklamları Kapat

Uçaklar, “uçuşun dört kuvveti” dediğimiz taşıma, ağırlık, itki ve sürükleme kuvvetlerinin, birbirleri arasında uçuş boyu süren mücadelesi sayesinde uçar. Bu 4 kuvveti ve yönlerini, aşağıda görebilirsiniz:

Uçuşun dört kuvveti
Uçuşun dört kuvveti
FreeSVG ve Gökçin Çınar

Eğer taşıma kuvveti ve uçağın ağırlığı aynı doğrultuda, ters yönde ve aynı büyüklükte etki ediyorsa, uçak ne yükselir ne de alçalır; aynı irtifada uçuşa devam eder. Benzer şekilde, eğer itki kuvveti sürükleme kuvvetine aynı doğrultuda, ters yönde ve aynı büyüklükte etki ediyorsa, uçak ne hızlanır ne de yavaşlar; aynı hızda uçuşa devam eder. Bir yolcu uçağının uçuş görevinin genellikle büyük bir kısmı, bu dört kuvvetin bu şekilde dengede olmasıyla geçer. Bu yazıda bu dört kuvvetten biri olan itki kuvvetinin nasıl üretildiğini inceleyeceğiz.

İtki Kuvveti ve Uçak Motorları

Öncelikle, itki nedir? Maalesef TDK’da bu yazının yayınlandığı tarih itibariyle itki kelimesinin havacılık kapsamında (başka birçok terimde olduğu gibi) teknik bir tanımı yok. İngilizcesi olan “propulsion” kelimesine bakacak olursak, NASA şöyle bir etimolojiden bahsediyor: “propulsion” sözcüğü, “pro” ve “pellere” olarak iki Latince kelimeden türemiş. “pro”, ön ya da ileri anlamına geliyor, “pellere” ise sürmek. “Propulsion”, ya da Türkçe karşılığı olan “itki” kelimesi ise “bir nesneyi öne doğru ittirmek” ya da “bir nesneyi ileriye sürmek” anlamına geliyor. Bu tanımdan yola çıkarak, itki kuvvetini (İng. "thrust"), bir nesneyi ileri iten kuvvet olarak açıklayabiliriz.

Tüm Reklamları Kapat

İtki kuvveti, uçaklarda motorlar tarafından üretiliyor. Wright kardeşlerin 1903 yılındaki ilk başarılı motorlu uçuşu yaptığı Wright Flyer uçağından günümüz uçaklarına kadar, uçaklarda genellikle içten yanmalı motorlar kullanılıyor. Bu içten yanmalı motorlar ailesinde uçaklarda en çok kullanılan dört motor tipi var ve bunları, genel kullanım alanlarına göre tanımlayacak olursak, şöyle bir liste yapabiliriz:

  • Pistonlu motorlar: Genellikle Genel Havacılık kategorisine giren 1-4 kişilik uçaklarda kullanılır.
  • Turboprop motorlar: Küçük ticari yolcu uçaklarında yüksek verimliliklerinden dolayı tercih edilir.
  • Turbofan motorlar: Orta ve büyük yolcu uçaklarında kullanılır.
  • Turbojet motorlar: Genellikle süpersonik hızların gerektiği askeri uçaklarda tercih edilir.

Turboprop, turbofan ve turbojet motorları gaz türbinleridir. Ayrıca turbofan ve turbojet motorları, “hava soluyan jet motorları” kategorisine girer. Tabii bu listede çok yüksek itki kuvveti sağlayabilen roket motorları, ramjet ve scramjet tarzı motorları dışarıda bıraktık. Ancak çalışma prensibi olarak bu motorların hepsi ortak bir yerden çıkıyor: Newton’un 3. yasası!

Etki-tepki yasası olarak da bilinen Newton’un 3. Hareket Yasası, bir cisme uygulanan her kuvvete (ki buna "etki" diyoruz) karşılık, eşit büyüklükte ve zıt yönde bir kuvvet (ki buna "tepki" diyoruz) oluşur. En basit açıklamasıyla, yukarıda saydığımız uçak motorlarının hepsi havayı motorun önünden içine alır, hızlandırır ve geriye doğru iterler ("etki"). Havanın bu şekilde hızlandırılarak arkaya atılmasına karşılık, zıt yönde bir kuvvet ("tepki") oluşur. İşte biz bu kuvvete, itki kuvveti diyoruz. İtki kuvvetini bu şekilde yaratan motorlara da “hava soluyan motor” adını veriyoruz.

Aşağıdaki görsel, bu etkileşimi bir jet motorunun üstünde anlatıyor. Tabii görselin basitleştirilmiş olduğunu, okların aslında aynı doğrultuda, eşit büyüklükte ve zıt yönde etkiyen kuvvetleri gösterdiğini unutmayalım.

Tüm Reklamları Kapat

Bir gaz türbini üzerinde etki ve tepki kuvvetleri
Bir gaz türbini üzerinde etki ve tepki kuvvetleri
Wikimedia Commons ve Gökçin Çınar

Gaz Türbinlerinin Ana Bileşenleri

Günümüz uçaklarında en sık kullanılan motor tipi gaz türbinleridir. Aşağıdaki görselde bir turbojet motorunun ana bileşenlerini görebilirsiniz. Bu bileşenler sadece turbojetlerin değil, turbofan ve turbopropların da çekirdeğini oluşturur. Bu parçalara NASA’nın bu animasyonunda etkileşimli olarak göz atabilirsiniz.

Bir jet motorunun ana bileşenleri
Bir jet motorunun ana bileşenleri
Wikimedia Commons ve Gökçin Çınar

Gelin uçağı “ittiren” motorun soluduğu havanın motorun içindeyken başından geçenleri kısaca özetleyelim.

Havaalığı

Atmosferdeki hava, havaalığından geçerek motorun içine girer. Havaalığının görevi, içine aldığı havanın vektörel anlamda düzgün olmasını sağlamaktır. Aksi halde motordan yeterince verim alınamaz, motor içindeki güç kayıpları artar. Ayrıca süpersonik hızlarda giden uçaklarda havayı yavaşlatmakla da sorumludur. Motorun kompresöründen geçen hava ses hızının altında olmalıdır. Havaalığının tasarımı çok önemlidir: havaalığının içinde kullanılan birtakım rampa ve engeller ve bazen hareket eden parçalar sayesinde süpersonik havanın bir dizi şok dalgasından geçerek sesaltı hızlara yavaşlamasını sağlar.

Kompresör

Kompresör, dönen palalar ve sabit statorlardan oluşur. Kompresörün görevi havayı sıkıştırmak, yani basıncını artırmaktır. Havanın basıncı artarken aynı zamanda sıcaklığı da artar. Kompresörler, genellikle alçak ve yüksek basınç kompresörü dediğimiz iki aşamadan oluşur. Hava, önce alçak basınç kompresöründen geçerek bir kademeye kadar sıkıştırılır. İkinci aşamada yüksek basınç kompresöründen geçirilerek daha da sıkıştırılarak hedef basınca ulaştırılır. Havanın aşamalar halinde sıkıştırılmasının sebebi, sıkıştırma sırasında tek aşamaya kıyasla daha az güç kaybı elde edilmesidir. Bazı kompresörlerde alçak, orta ve yüksek basınç şeklinde üç aşama da kullanılır. Kompresör, türbin tarafından döndürülür.

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Yanma Odası

Yakıcı olarak da geçen yanma odasında yanan yakıt, içinden geçen havanın çok yüksek sıcaklıklara ulaşmasını sağlar. Yukarıdaki görselde, altta ve üstte olmak üzere iki adet yanma odası resmedilmiştir. Yanma odasında ısınan havanın görevi türbini döndürmektir.

Türbin

Çok yüksek sıcaklıklara ulaşmış olan hava, palalardan oluşan türbini döndürür. Türbin, motorun şaftına bağlıdır. Havanın türbini döndürmesiyle, havadaki enerji şafta aktarılarak faydalı işe çevrilmiş olur. Dönen şaft, kompresörü döndürmekte kullanılır. Turboprop ve turbofan motorlarında şafttaki gücün bir kısmı kompresörü döndürmeye, kalanı ise fan ya da pervaneyi çevirmeye ayrılır. Türbin giriş sıcaklığı, motorun içinde karşılaşılan en yüksek sıcaklıktır ve 1400°C civarındadır. Dolayısıyla türbin pervanelerinde kullanılan materyaller bu sıcaklığa meydan okuyabilecek gelişmiş materyallerden seçilir. Aynı zamanda materyalin bu sıcaklığa dayanabilmesi için soğutma sistemlerinden de faydalanır.

Nozül

Türkçe’de egzost olarak da geçen nozül, türbinden geçen havayı genleştirerek motordan dışarı, atmosfere geri atmakta kullanılır. Yine toplam basınç kayıplarının az olması ve istenilen itkinin yaratılabilmesi için nozülün atmosfere attığı havanın basıncı ve hızı çok önemlidir. Her motorun istenilen verim ve güç karakteristiğine göre dışarı attığı havanın hızı değişir. Dolayısıyla nozül tasarımı, motorun güç ve verimini belirleyen önemli bir faktördür.

Diğer Bileşenler

Burada bahsettiğimiz motor kompartmanları, gaz türbinlerinin çekirdeğini oluşturur. Turbofanlarda bu çekirdeğe ek olarak bir fan yardımıyla, turboproplardaysa bir pervane vasıtasıyla hava motorun içine alınır. Bazı turbojet ve turbofan motorlarında art yakıcı bulunur. Bu, ikinci bir yanma odasıdır ve motordan çıkmadan önce hava ikinci kez art yakıcıda ısıtılarak daha fazla itki oluşturulur. Ancak bu işlem, itkiyi arttırırken yakıt verimini de oldukça azalttığından art yakıcılar sadece yüksek itki gerektiren uçuş bölümlerinde ya da manevralarında açılır.

Çeşitli gaz türbinlerinin bileşenleri
Çeşitli gaz türbinlerinin bileşenleri
NASA

Uçak Motorlarında Verimlilik ve Kuvvet

Bir uçak motorun iki ana performans karakteristiği vardır: oluşturduğu kuvvet (ya da güç) ve bu kuvvet başına yakılması gereken yakıt miktarı. Maalesef burada şöyle genel bir ikilem vardır: Yakıt verimliliği arttıkça oluşturulabilecek azami kuvvet azalır; kuvvet arttıkça harcanan yakıt artar. İşte farklı tipte gaz türbinlerinin olması tam da bu sebeptendir. Turboprop, turbofan ve turbojet motorları arasında turboprop motorlar en verimli ama en güçsüz olanlardır. Turbojetler ise yakıt tüketimi en yüksek ancak en kuvvetli motorlardır. Turbofanlar ise hem yakıt verimliliği hem de kuvvet arasında bir denge tutturmaya çalışır.

Yolcu ve kargo uçakları gibi uçaklarda yakıt verimliliği, yüksek manevra kabiliyerinden daha önemlidir. Dolayısıyla yolcuları gidecekleri yere belirli bir sürede götürebilecek motorlar tercih edilir. Hafif yüklerde (yani az yolcu kapasitesinde) ve kısa mesafelerde turboprop uçaklar bu kuvveti sağlayabilir. Ancak yük ve mesafe arttıkça, veya daha yüksek hızlarda uçmak istendikçe turbopropların gücü yetmemeye başlar ve turbofanlara ihtiyaç duyulur. Yolcu uçaklarında yaygın olarak turbofan kullanılmasının sebebi de hem gereken kuvveti sağlayabilmesi, hem de yakıt verimliliğinin turbojetlere göre daha yüksek olmasıdır.

Tüm Reklamları Kapat

Georgia Tech'te sergilenen Rolls Royce Olympus turbojet motoru
Georgia Tech'te sergilenen Rolls Royce Olympus turbojet motoru
Gökçin Çınar

Turbojet motorları genellikle askeri uçaklarda kullanılan, turboprop ve turbofanlara kıyasla çok büyük ölçülerde itki kuvveti sağlayabilen, yüksek performanslı ve yakıt konusunda hiç de ekonomik olmayan bir motor türüdür. Yüksek itki kuvveti uçakların süpersonik, yani ses hızının üstünde hızlara ulaşmasını sağlar. Geçmişte operasyonel olan süpersonik yolcu uçakları Concorde’un Rolls Royce yapımı Olympus, ve Tupolev 144’ün D serisinde kullanılan Sovyet yapımı Kolesov RD-36-51 de turbojet motorlardır. Ancak süpersonik yolcu uçakları hem çok pahalı, hem çok konforsuz, hem de kabin içinde ve dışında çok gürültülü olmasından dolayı uzun yıllardır kullanılmıyor. Ama hemen ekleme yapalım, gelişen teknolojiyle birlikte süpersonik ticari uçuş yeniden gündemde!

Uçakların parçalarını, uçuş dinamiklerini, aerodinamik fenomenleri, çığır açan teknolojileri ve yeni tasarımları işleyeceğimiz yeni bir yazı dizisinin ilk makalesinde uçağın kalbi olarak görülen motorlara, bilhassa da gaz türbinlerine küçük bir giriş yaptık. Bundan sonraki yazılarımızda hem itki sistemlerine dair daha çok detay vereceğiz, hem de aerodinamik, kontrol, yapı, ve tasarım gibi konulara değineceğiz. Uçaklarla ilgili serimizin ilk yazısını, ilk başarılı motorlu uçuşu gerçekleştiren Wright kardeşlerden Wilbur Wright'ın sözleriyle bitirelim:

Motorlar olmadan da uçmak mümkündür, ancak bilgi ve beceri olmadan olmaz. Bunun talihli bir durum olduğunu düşünüyorum, çünkü insan, daha engin aklı sayesinde, kuşların bilgisine erişmeyi doğanın makinelerinin mükemmelliğine erişmekten daha mantıklı bir şekilde umabilir.
Bu Makaleyi Alıntıla
Okundu Olarak İşaretle
65
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
Paylaş
Sonra Oku
Notlarım
Yazdır / PDF Olarak Kaydet
Bize Ulaş
Yukarı Zıpla

İçeriklerimizin bilimsel gerçekleri doğru bir şekilde yansıtması için en üst düzey çabayı gösteriyoruz. Gözünüze doğru gelmeyen bir şey varsa, mümkünse güvenilir kaynaklarınızla birlikte bize ulaşın!

Bu içeriğimizle ilgili bir sorunuz mu var? Buraya tıklayarak sorabilirsiniz.

İçerikle İlgili Sorular
Soru & Cevap Platformuna Git
Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • Tebrikler! 28
  • Muhteşem! 15
  • İnanılmaz 8
  • Bilim Budur! 5
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 5
  • Merak Uyandırıcı! 3
  • Güldürdü 0
  • Umut Verici! 0
  • Üzücü! 0
  • Grrr... *@$# 0
  • İğrenç! 0
  • Korkutucu! 0
Kaynaklar ve İleri Okuma
  • NASA. Gas Turbine Propulsion. (1 Ağustos 2019). Alındığı Tarih: 11 Temmuz 2020. Alındığı Yer: grc.nasa.gov | Arşiv Bağlantısı
  • J. D. Anderson. (2010). Aircraft Performance And Design. ISBN: 0-07-001971-1. Yayınevi: Mc Graw Hill Education.
  • F. C. Kelly. Miracle At Kitty Hawk: Unpublished Letters Of The Wright Brothers (Part I). (1 Mayıs 1950). Alındığı Tarih: 12 Temmuz 2020. Alındığı Yer: The Atlantic | Arşiv Bağlantısı
Tüm Reklamları Kapat

Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?

Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:

kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci

Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 19/04/2024 18:19:12 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/8982

İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.

Keşfet
Akış
İçerikler
Gündem
Mikoloji
Primatlar
Fare
Tahmin
Canlılık Ve Cansızlık Arasındaki Farklar
Etimoloji
Ekosistem
Çekirdek
Alkol
Embriyo
Veri
Algı
Afrika
İletişim
Bitkiler
Işık Yılı
Diş Sorunları
Kurbağa
Ayak
Bilişsel
Gen
Mucize
Beyin
Karbon
Seçilim
Aklımdan Geçen
Komünite Seç
Aklımdan Geçen
Fark Ettim ki...
Bugün Öğrendim ki...
İşe Yarar İpucu
Bilim Haberleri
Hikaye Fikri
Video Konu Önerisi
Başlık
Gündem
Bugün bilimseverlerle ne paylaşmak istersin?
Bağlantı
Kurallar
Komünite Kuralları
Bu komünite, aklınızdan geçen düşünceleri Evrim Ağacı ailesiyle paylaşabilmeniz içindir. Yapacağınız paylaşımlar Evrim Ağacı'nın kurallarına tabidir. Ayrıca bu komünitenin ek kurallarına da uymanız gerekmektedir.
1
Bilim kimliğinizi önceleyin.
Evrim Ağacı bir bilim platformudur. Dolayısıyla aklınızdan geçen her şeyden ziyade, bilim veya yaşamla ilgili olabilecek düşüncelerinizle ilgileniyoruz.
2
Propaganda ve baskı amaçlı kullanmayın.
Herkesin aklından her şey geçebilir; fakat bu platformun amacı, insanların belli ideolojiler için propaganda yapmaları veya başkaları üzerinde baskı kurma amacıyla geliştirilmemiştir. Paylaştığınız fikirlerin değer kattığından emin olun.
3
Gerilim yaratmayın.
Gerilim, tersleme, tahrik, taciz, alay, dedikodu, trollük, vurdumduymazlık, duyarsızlık, ırkçılık, bağnazlık, nefret söylemi, azınlıklara saldırı, fanatizm, holiganlık, sloganlar yasaktır.
4
Değer katın; hassas konulardan ve öznel yoruma açık alanlardan uzak durun.
Bu komünitenin amacı okurlara hayatla ilgili keyifli farkındalıklar yaşatabilmektir. Din, politika, spor, aktüel konular gibi anlık tepkilere neden olabilecek konulardaki tespitlerden kaçının. Ayrıca aklınızdan geçenlerin Türkiye’deki bilim komünitesine değer katması beklenmektedir.
5
Cevap hakkı doğurmayın.
Bu platformda cevap veya yorum sistemi bulunmamaktadır. Dolayısıyla aklınızdan geçenlerin, tespit edilebilir kişilere cevap hakkı doğurmadığından emin olun.
Ekle
Soru Sor
Sosyal
Yeniler
Daha Fazla İçerik Göster
Popüler Yazılar
30 gün
90 gün
1 yıl
Evrim Ağacı'na Destek Ol

Evrim Ağacı'nın %100 okur destekli bir bilim platformu olduğunu biliyor muydunuz? Evrim Ağacı'nın maddi destekçileri arasına katılarak Türkiye'de bilimin yayılmasına güç katın.

Evrim Ağacı'nı Takip Et!
Yazı Geçmişi
Okuma Geçmişi
Notlarım
İlerleme Durumunu Güncelle
Okudum
Sonra Oku
Not Ekle
Kaldığım Yeri İşaretle
Göz Attım

Evrim Ağacı tarafından otomatik olarak takip edilen işlemleri istediğin zaman durdurabilirsin.
[Site ayalarına git...]

Filtrele
Listele
Bu yazıdaki hareketlerin
Devamını Göster
Filtrele
Listele
Tüm Okuma Geçmişin
Devamını Göster
0/10000
Bu Makaleyi Alıntıla
Evrim Ağacı Formatı
APA7
MLA9
Chicago
G. Çınar. Uçak Motoru Nasıl Çalışır? İtki Kuvveti Nedir?. (13 Temmuz 2020). Alındığı Tarih: 19 Nisan 2024. Alındığı Yer: https://evrimagaci.org/s/8982
Çınar, G. (2020, July 13). Uçak Motoru Nasıl Çalışır? İtki Kuvveti Nedir?. Evrim Ağacı. Retrieved April 19, 2024. from https://evrimagaci.org/s/8982
G. Çınar. “Uçak Motoru Nasıl Çalışır? İtki Kuvveti Nedir?.” Edited by Gökçin Çınar. Evrim Ağacı, 13 Jul. 2020, https://evrimagaci.org/s/8982.
Çınar, Gökçin. “Uçak Motoru Nasıl Çalışır? İtki Kuvveti Nedir?.” Edited by Gökçin Çınar. Evrim Ağacı, July 13, 2020. https://evrimagaci.org/s/8982.
ve seni takip ediyor

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close