Jet motorunun arkaya doğru yarattığı tepki ile ileri doğru hareket sağlaması Sir Isaac Newton’un (1642 – 1727) 1686 yılında bulduğu “Hareket Yasalarının üçüncüsü ile açıklanmaktadır. Hareket yasalarının üçüncüsünde “iki cismin etkisi daima eşit ve zıt yöndedir. Diğer bir anlatımla tepki, etkiye daima eşit ve zıt yöndedir” denmektedir.
Jet motor nozzle’ından çıkan yanmış hava / yakıt karışımının tepkisi aynı ölçüde ve
zıt yönde etki yaratmakta, bu tepkime ileri doğru hareket meydana getirmektedir.
Jet motoru; hava girişi, kompresör, yanma odaları, çıkış türbünü ve nozzle’dan
oluşmaktadır.
Uçaklarda kullanılan motorların iki ana görevi vardır. Bunlardan biri, kalkış yapan
bir uçağın yer sürüklemesinin yenilerek uçağın ivmelendirilmesi, diğeri de uçağın
öngörülen hızlarda uçuşu esnasında meydana gelen sürükleme kuvvetine eşit bir
çekme kuvveti (veya tepki) sağlanmasıdır. Bu görevleri yapacak bir uçak motorunda
şu özellikle aranır:
Hafiflik: Bu terimin birimi, pervaneli güç gruplarında beygir gücü başına kuru motor
ağırlığı (kg/HP veya kN/kW), jet motorlarında da statik tepki kuvveti başına kuru
motor ağırlığı (kg/kg, lb/lb, kN/kN) şeklindedir.
Güvenilirlik: Uçağı havada tutabilmesi için gerekli hızı sağlayan motorun güvenilir
olması, yani revizyonlar arası kullanım sırasında arıza yapmadan çalışması gerekir.
Ekonomi: Özgül yakıt sarfiyatının, ilk alış fiyatının ve uçuş saati başına yapılan
bakım ve revizyon masraflarının minimum seviyede olması istenen bir niteliktir.
Özgül yakıt sarfiyatı: Yakıt sarfiyatları seyahat uçuşu esnasında, sürüklemeye eşit
olan çekme kuvvetlerinin kullanıldığı hallere karşılık gelmektedir. Bu özgül yakıt
sarfiyatına, jet motorlarında Tepki Özgül Yakıt Sarfiyatı (Thrust Specific Fuel
Consumption- TSFC,CT) denir. Bunun pervaneli uçaklardaki karşılığı CpV/gprop ;
Cp, şaft beygir gücüyle (SHP) alakalı özgül yakıt sarfiyatı; V, uçağın hızı; ve gprop,
pervanenin verimidir. M(mach)=0,4 ~ 0,5 hız bölgesine kadar pistonlu motorların en
düşük yakıt sarfiyatlı motorlar olduğu görülmektedir. Turboprop motorlar pistonlu
motorlardan daha fazla yakıt sarf etmelerine rağmen, benzinden daha ucuz olan
kerozen yakıtını kullanırlar. Turbojet motorlar en yüksek yakıt sarfiyatlı motorlardır.
Turbofan motorlar ise M=0,4 ~0,5 in üzerindeki hızlarda en düşük yakıt sarfiyatlı
motorlar olup, bypass oranı arttıkça yakıt sarfiyatı daha da azalmaktadır.
Özgül yakıt birimi: Pistonlu motorlarda - kg/HP, lb/HP, N/kW Turboprop
motorlarda - kg/SHP, lb/SHP, N/kW Turbojet ve turbofan motorlarda - kg/kgf/saat,
lb/lbf/saat, N/kW
Motorun alınış maliyeti: Beygir gücü başına 25-50 $ lık fiyatla
pistonlu motor ilk maliyet bakımından en ucuz motordur. Turboprop motorların
fiyatları şaft beygir gücü başına 60-100 $ mertebesindedir. Turboprop motorların
fiyatları, motorun boyutlarına bağlı olarak kalkıştaki kg. tepki kuvveti başına 44-88 $
civarındadır.
Motorun bakımı: İki ana bakım arasındaki zamn normal emişli pistonlu motorlarda
1500~2000 saat, süper şarjlı pistonlu motorlarda 1000~1500 saat civarındadır. İyi bir
turboprop motoru için, bu değer 4000 saat mertebesindedir.
Minimum aerodinamik sürükleme ve motor boyutları: Motor, motor kaportası ve
motoru uçak yapısına bağlayan motor sehpasının parazit sürüklemesinin minimum
düzeyde olması istenir. Bu da motor boyutlarının mümkün olduğu kadar küçük
olması ile mümkündür.
Gürültü ve titreşim: Özellikle kalkış ve tırmanış sırasında maksimum güçle çalışan
uçak motorlarının hava alanları yakınındaki yerleşme bölgelerinde rahatsız edici
gürültü yapmaması istenir. Pistonlu motorların en büyük handikabı pistonların gidip
gelme hareketinin doğurduğu motor gürültüsü ve titreşimidir. Turboprop
motorlardaki mekanik gürültü seviyesi pervane gürültüsüne nazaran daha azdır. Jet
motoru uçağın içinde oturanlar bakımından en sessiz motor tipidir, fakat yerdeki bir
gözlemciye göre, özellikle kalkış ve yaklaşma safhalarında maksimum gürültü
seviyesine sahiptir. Motor gazlarının düşük egzoz hızı nedeniyle turbofan motorlar
turbojet motorlara nazaran daha sessizdirler. Bu tür motorlardaki fan gürültüsünün
daha da azaltılması için çeşitli önlemler alınmaya çalışılmaktadır. Pervaneli
motorların dış gürültüsü daha yavaş dönen pervane kullanımıyla da azaltılabilir.
İçten yanmalı motor olarak tanımlanan, genel olarak uçaklarda kullanılan jet motoru,
ön kısımdan emdiği havayı, kompresörde sıkıştırdıktan sonra yakıt / hava karışımının
yanma odalarında yanmasıyla oluşan büyük ölçüde genleşmiş ve yanmış karışımın
nozzle’dan dışarı çıkmasıyla yarattığı tepki ile ileri doğru hareket sağlar.
Kaynak : Bulanık Mantık Denetleyicisi ile Uçak Yakıt Tüketiminin Modellenmesi Doktora Tezi (Ümit İSKENDER)