Uçak ve benzeri araçların tahrik edilmesinde gaz türbinlerinin kullanılması II. Dünya Savaşının sonlarına doğru başlanmıştır. Bu ulaşım araçları için gerekli olan itki kuvvetinin (thrust) büyük bölümü motordan dışarıya atılan egzoz gazları tarafından sağlandığından, bu alanda kullanılan gaz türbinleri daha çok tepkili motorlar (reaksiyonlu) olarak adlandırılırlar. Pistonlu içten yanmalı motorlarla güçlendirilen uçaklar 800 km/h’ e kadar hız yapabilirlerken, tepkili motorlu bir uçak 3000 km/h’ e kadar hız yapabilmekte ve hatta bu hız bile sınır sayılmamaktadır. Hızdaki bu fark, tepkili motorların pistonlu içten yanmalı motorlara oranla daha az ağırlık ve basit konstrüksiyonla daha yüksek güçler üretebilmelerinin sonucudur.
Uçağı hareket ettirecek olan tepki kuvvetini (thrust) üreten uçak motorları bu kuvvet, jet lülesinden çıkan kütle akışının ters yönünde oluşur (jet tepkisi). Şekil 1’de gaz türbini çalışma prensibi genel olarak gösterilmektedir. Tepki motorları Newton’un hareket ve tepki kanunlarının teknik bir uygulaması olarak geliştirilmiştir. Tepkili motorlar, jet yakıtı adı verilen ve gaz yağına benzeyen, kerosen adı verilen bir yakıtın yakılmasıyla açığa çıkan enerjiyi kullanarak, motordan geçen havanın momentumunu arttırmak suretiyle itme kuvveti sağlayan motorlardır.
Momentum (H), hareket halindeki bir cismin hızını sabit tutabilme özelliğidir ve cismin kütlesi ile hızının çarpımına eşittir.
H = m x V
Burada;
H : momentum, kgm/s,
m : kütle, kg
V : hız, m/s ‘ dir.
Hız gibi momentumda vektörel bir büyüklüktür.
Şekil 1. Gaz Türbini Genel Görünümü
Taşıtın ön tarafından tepkili motora giren havanın, önce kompresörde sıkıştırılarak ve ardından yanma odasında içerisine yakıt karıştırılıp yakılarak toplam enerjisi artırılmaktadır. Yanma odasından çıkan yüksek basınçlı sıcak gazlar; önce kompresörü (bazı uygulamalarda, fan veya pervaneyi de) çeviren türbinde, ardından da itmeyi sağlayan tahrik lülesinde (nozulunda) genişletilerek iş üretmektedirler.
Tepki prensibi ve tepkinin sürekliliği, balon örneğiyle daha iyi açıklanabilir. Şekil 2’deki balonu sabit hacimli ve ağzı kapalı olarak düşünelim. Balon içerisinde bulunan havanın oluşturduğu basınç ile yüzeylere gelen kuvvetlerin her yönde karşılıklı olarak birbirini dengelemesi nedeniyle, kapta herhangi bir hareket eğilimi görülmeyecektir. Şimdi yine aynı balon fakat ağzının serbest bırakılması ile bir tarafında çıkış ağzı(lüle, nozul) oluşturulduğunu dikkate alalım. Balon ağzının serbest bırakılması ile dışarı çıkacak hava, önceki şekilde olduğu gibi dengelenemeyecektir. Bu hava çıkışı esnasında, basınçlı havanın oluşturduğu jet tepkisi kuvveti tam zıt yönünde oluşacak itki kuvveti (thrust) ile dengelenmektedir. Balonun ilerlemesini sağlayan bu itki kuvvetidir (Şekil 2).
Şekil 2. Balon Üzerinde Jet Etkisi
Şekil 2'de görülen balonun hareketi, içerisindeki basıncın hızlıca azalması yüzünden kısa süreli olacaktır. Oysa bu problem balonun içindeki yanmanın, dolayısıyla basıncın sürekliliğini sağlamak üzere, bir kompresör yardımıyla, kaba sürekli olarak hava ve yanmanın devamı içinde yakıt pompalanması suretiyle giderilebilir. Böylelikle kaptan gazların çıkışının (jet) sürekliliği de sağlanmış olacaktır. Jet motorlarında havanın pompalanması işlemi, çoğunlukla çok kanatçıklı bir kompresör tarafından yapılmaktadır. Genellikle motorun ön kısmına yerleştirilen ve yüksek hızlarda dönen kompresör, çok büyük miktarlardaki havanın motordan geçmesini ve içerideki yüksek basıncın korunmasını sağlamaktadır.
Bu aşamaya kadar, balon tipindeki jet motoru, önemli bir eksikliğin dışında tamamlanmış olmaktadır. Bu eksiklik, kompresörü çeviren elemandır. Kompresör nedeniyle öne doğru akamayan, sadece arkaya doğru akabilen sıcak gazların yolu üzerine, bir rüzgâr çarkı (türbin) yerleştirilecek olunursa, yüksek hızlı sıcak gazlardaki enerjinin önemli bir kısmı tutulabilir. Şekil 3’de görüldüğü gibi, dönen türbin, bir şaft aracılığıyla hareketini kompresöre ve diğer bazı donanımlara iletecektir. Geriye kalan enerji, gazları kabın çıkış ağzından (lüleden, nozuldan) hızla dışarıya atar. Çıkış ağzından atılan gazların hızları ne kadar yüksek olursa, itme kuvveti (thrust) de o kadar fazla olur.
Şekil 3. Türbin ve Kompresör Bağlantısı