İçeriğe atla

Turbofan

Turbofan motorun çalışma şekli
Kapakları açılmış bir yolcu uçağı turbofanı
Turbofan motora ait bir diyagram

Turbofan, itişi egzoz gazıyla beraber, ön kısımdaki geniş fanla da sağlanan güvenilir ve bakımı kolay jet motoru tipidir. Ön kısmı büyük, arka kısmı koni şeklinde ve daha küçüktür. Genelde yolcu uçaklarında kullanılır.

Ön kısımdaki türbin vasıtasıyla emilen hava kompresör pervaneler tarafından yanma odasına alınır, burada yoğunlaştırılan hava aynı anda yakıt (bazı motorlarda bir miktar su karıştırılır) ile yakıldığında itme kuvveti oluşur. Buna roket ivmelenmesi de diyebiliriz. Oluşan bu itme gücü egzoz çıkışındaki türbinler vasıtasıyla dışarı gönderilir, tüm bu sistem aynı mile bağlı bir düzenektir.

"Turbofan" kelimesi "türbin" ve "fan" kelimelerinin birleşiminden oluşur: türbin, hava akışını sağlayan fanı çalıştırır.

Turbofan motorlar turbojet motorlara benzer, ancak motorun ön tarafında motordan geçen havanın kütle akışını artıran ve üretilen toplam itme gücünü artıran ek bir fan kademesi bulunur. Fan, motorun yanma süreci tarafından üretilen sıcak gazlar tarafından çalıştırılan türbin tarafından tahrik edilir.

Fan tarafından sağlanan artan hava akışı, motora daha fazla miktarda hava çekilmesine ve yanma işleminde kullanılmasına izin verdiği için motorun genel verimliliğini artırmaya yardımcı olur. Bu da yakıt tüketimi ve emisyonlarda azalmanın yanı sıra uçağın menzilinde ve yük kapasitesinde artışa yol açabilir.

Turbofan motorlar iki ana kategoriye ayrılabilir: düşük baypaslı motorlar ve yüksek baypaslı motorlar. Düşük baypaslı motorlarda fandan geçen hava kütlesi daha düşüktür ve toplam hava akışının daha yüksek bir oranı motor çekirdeğine yönlendirilir. Bu da daha yüksek jet hızları ve daha yüksek özgül itiş gücü sağlayarak bu motorları askeri uçaklarda ve yüksek hızlı ticari uçaklarda kullanım için uygun hale getirir.

Öte yandan, yüksek baypaslı motorlarda fandan geçen hava kütlesi daha yüksektir ve toplam hava akışının daha düşük bir oranı motor çekirdeğine yönlendirilir. Bu da daha düşük jet hızları ve daha düşük özgül itiş gücü, ancak daha yüksek bir genel verimlilikle sonuçlanır. Yüksek baypaslı motorlar, iyi bir itme gücü ve verimlilik dengesi sundukları için modern ticari uçaklarda yaygın olarak kullanılmaktadır.[1]

Turbofan motorlar diğer uçak motoru türlerine göre daha yüksek verimlilik, daha düşük gürültü seviyeleri ve daha düşük emisyonlar gibi bir dizi avantaja sahiptir. Ayrıca, diğer jet motoru türlerine kıyasla daha az hareketli parçaya sahip oldukları için bakımları genellikle daha kolaydır.[1]

Genel Prensipler[1][2]

Bir turbofan motoru, motor içindeki havayı hızlandırmak için bir fan kullanan bir jet motoru türüdür. Fan, gazların motor boyunca genişlemesiyle çalışan bir türbin tarafından tahrik edilir. Fan ve türbin bir şaftla birbirine bağlıdır ve fan motorun ön tarafında, türbin ise arka tarafında yer alır.

Bypass oranı

Bir turbofan motorun bypass oranı, çekirdek motoru bypass eden havanın kütle akış hızının çekirdek motordan geçen havanın kütle akış hızına oranıdır. Yüksek bir bypass oranı, motora giren havanın daha büyük bir kısmının çekirdeği bypass ettiği anlamına gelirken, düşük bir bypass oranı havanın daha küçük bir kısmının çekirdeği bypass ettiği anlamına gelir.

Verimlilik

Turbofan motorlar, yakıttan daha fazla enerji elde etme kabiliyetleri nedeniyle genellikle turbojetler gibi diğer jet motoru türlerinden daha verimlidir. Bunun nedeni, baypas havasının çekirdek motordan gelen sıcak egzoz gazlarıyla karıştırılarak motorun genel verimliliğini artırmasıdır.

İtme gücü

İtiş gücü, bir hava aracını ileri doğru iten motor tarafından üretilen kuvvettir. Turbofan motorlar, fanın ve çekirdek motordan çıkan egzoz gazlarının etkisiyle itme kuvveti üretir. Bir turbofan motor tarafından üretilen itme gücü miktarı fanın boyutuna, dönme hızına ve çekirdek motorda yakılan hava ve yakıt miktarına bağlıdır.

Nozullar ve Gürültü

Bir turbofan motorun nozulu, motorun arkasında bulunan ve egzoz gazlarının dışarı atıldığı açıklıktır. Nozulun şekli motorun performansını ve gürültüsünü etkileyebilir. Turbofan motorlar, egzoz gazlarının gürültüsünü azaltmaya yardımcı olan bypass havasının varlığı nedeniyle genellikle diğer jet motoru türlerinden daha sessizdir. Bununla birlikte, bir turbofan motor tarafından üretilen gürültü, özellikle kalkışta ve yüksek hızlı uçuş sırasında hala önemli olabilir.

Tarihi[3]

Turbofan motorunun geçmişi, Daimler-Benz'deki Alman mühendislerin konsepti denemeye başladığı 1940'lı yılların başlarına kadar uzanmaktadır. 109-007 olarak bilinen ilk prototipleri 1943 yılında bir test yatağında çalıştırıldı, ancak o dönemde teknolojinin zorlukları ve sınırlamaları nedeniyle geliştirilmesinden vazgeçildi. İngilizler 1943 yılında Metrovick F.3 turbofan'ın testlerini de gerçekleştirmişlerdir; bu turbofan Metrovick F.2 turbojet şeklinde bir gaz jeneratörü ve iki eş eksenli kontra dönen fanı tahrik eden kontra dönen düşük basınçlı türbin sisteminden oluşan bir arka fan modülü kullanmıştır.

1950'ler ve 1960'lar boyunca, malzemelerdeki gelişmeler ve Bristol Olympus ve Pratt & Whitney JT3C gibi motorlarda ikiz kompresörlerin kullanılmaya başlanması, motorların toplam basınç oranını ve termodinamik verimliliğini arttırmıştır. Bununla birlikte, bu ilk motorlar, yüksek özgül itme kuvveti ve süpersonik uçuş için daha uygun olan yüksek hızlı egzozları nedeniyle hala nispeten düşük itme verimliliğine sahipti.

İtiş verimliliğini artırmak amacıyla mühendisler, egzoz hızını uçağınkine daha yakın bir değere düşüren düşük baypaslı turbofan motorlar geliştirmeye başladılar. Dünyanın ilk üretim turbofanı olan Rolls-Royce Conway'in bypass oranı 0,3 iken, Pratt & Whitney JT8D ve Rolls-Royce Spey gibi 1960'ların sivil turbofan motorlarının bypass oranları 1'e yakındı. 1962'de tanıtılan Tupolev Tu-124, Soloviev D-20'yi kullanan turbofan motorlarla çalışan ilk Sovyet uçağıydı.

İlk arka fanlı turbofan motor olan General Electric CJ805-23'ü, bypass oranı 2.0 olan General Electric CF700 izledi. CF700, Rockwell Sabreliner 75/80 ve Dassault Falcon 20'de kullanıldı ve Federal Havacılık İdaresi (FAA) tarafından onaylanan ilk küçük turbofan oldu. Ayrıca Project Apollo programında astronotların eğitimi için Lunar Landing Research Vehicle'da da kullanılmıştır.

Genel olarak turbofan, yüksek itiş gücü ve yakıt verimliliği kombinasyonu sayesinde modern uçaklarda kullanılan baskın jet motoru türü haline gelmiştir. Son birkaç on yılda bir dizi şirket ve mühendis tarafından geliştirilmiş ve rafine edilmiştir ve teknoloji ilerledikçe gelişmeye devam etmektedir.

Yaygın tipler[2]

Düşük baypaslı turbofan

Düşük baypaslı turbofanlar en temel turbofan motor türüdür ve baypas hava akışının çekirdek hava akışına oranının düşük olmasıyla karakterize edilir. Bu, nispeten az miktarda havanın motor çekirdeğinin etrafına yönlendirildiği ve havanın büyük kısmının itiş gücü sağlamak için motordan geçtiği anlamına gelir.

Düşük baypaslı turbofanlar tipik olarak bölgesel jetler gibi daha küçük uçaklarda kullanılır ve yüksek itme/ağırlık oranları ve yüksek hızlarda iyi yakıt verimlilikleri ile bilinirler.

Art yanmalı turbofan

Artırılmış turbofanlar olarak da bilinen art yakıcılı turbofanlar, art yakıcı içeren bir turbofan motor türüdür. Art yakıcı, itiş gücünü artırmak için egzoz akımına ilave yakıt enjekte eden motorun bir bölümüdür.

Art yakıcılı turbofanlar tipik olarak askeri uçaklarda kullanılır; burada art yakıcı tarafından sağlanan ilave itme gücü yüksek hızlı manevra ve süpersonik uçuş için faydalıdır.

Yüksek baypaslı turbofan

Yüksek baypaslı turbofanlar ticari uçaklarda kullanılan en yaygın turbofan motor türüdür ve baypas hava akışının çekirdek hava akışına oranının yüksek olmasıyla karakterize edilir. Bu, büyük miktarda havanın motor çekirdeğinin etrafına yönlendirildiği ve itiş gücü sağlamak için sadece küçük bir miktarın motordan geçtiği anlamına gelir.

Yüksek baypaslı turbofanlar iyi yakıt verimliliği ve düşük gürültü seviyeleri ile bilinir, bu da onları ticari uçaklarda kullanım için ideal hale getirir.

Üreticiler

Üretimde olan birkaç büyük ticari turbofan üreticisi vardır:

Üretimdeki ticari turbofanlar

Şu anda üretimde olan ticari turbofanlardan bazıları şunlardır:

  • General Electric CFM56: Boeing 737 ve Airbus A320 dahil olmak üzere çeşitli ticari uçaklara güç sağlayan yaygın olarak kullanılan bir turbofan.
  • Pratt & Whitney PW1000G: Airbus A320neo ve diğer uçaklara güç veren yüksek verimli bir turbofan.
  • Rolls-Royce Trent 1000: Boeing 787 Dreamliner ve diğer uçaklarda kullanılan bir turbofan.
  • Safran LEAP: Airbus A320neo ve diğer uçaklarda kullanılan bir turbofan.
  • MTU Aero Engines V2500: Airbus A320 ve diğer uçaklarda kullanılan bir turbofan.

Ayrıca bakınız

Kullanılan araçlar

Kaynakça

  1. ^ a b c "Turbofan Engine". www.grc.nasa.gov. 16 Ağustos 2000 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Aralık 2022. 
  2. ^ a b "Turbofan Engines - an overview | ScienceDirect Topics". www.sciencedirect.com. 4 Ocak 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Aralık 2022. 
  3. ^ "StackPath". www.aviationpros.com. 22 Haziran 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Aralık 2022. 

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">İçten yanmalı motor</span> yakıtın yanma odasında oksitleyici ile yandığı motor

İçten yanmalı motorlar, yakıt'ın motor içinde yanma odası adı verilen sınırlı bir alan içinde yakılması ile oluşan basıncın, piston denen parçayı hareket ettirmesi ile oluşan makinelerdir.

<span class="mw-page-title-main">Pulse jet motoru</span>

Pulse jet motoru, en basit anlamda yanma sonucu oluşan etkiden yararlanan jet motorlardır. Bu motorlar az sayıda hareketli parçalardan oluşabildiği gibi tamamen hareketsiz parçalardan da oluşabilir ve statik çalışabilmektedirler.

<span class="mw-page-title-main">Gaz türbini</span> içten yanmalı motor tipi

Gaz türbini, bir tür sürekli ve içten yanmalı motordur. Bütün gaz türbinlerinde ortak bulunan ana bileşenler aşağıdaki gibidir:

<span class="mw-page-title-main">Jet motoru</span> fosil yakıtlı motor türü

Jet motoru veya diğer adıyla tepkili motor, atmosferden aldığı havayı sıkıştırıp jet yakıtıyla yakarak ısıtan havacılık motoru. Bu ısıtma sonucunda ortaya çıkan gazları, hızla dışarı püskürterek, ters yönde bir itiş gücü oluşturur ve bu güçle, motorun bağlı olduğu aracın hareket etmesi sağlanır. Bu motorlar, Newton'ın hareket yasalarına bağlı olarak geliştirilmiştir. Bu yasaya göre; her etki eşit büyüklükte ve ters yönde bir tepki doğurur.

Özgül itici kuvvet roket ve jet motorlarının verim oranını tanımlamak için kullanılan bir yöntemdir. Kullanılan itici yakıt miktarı ile ilgili olarak itici kuvvetin türevini belirtir. Başka bir deyişle, itme kuvveti birim zamanda kullanılan itici yakıt miktarına bölünür. İtici yakıt "miktarı" kütlece verilirse, bu durumda özgül itici kuvvet hız birimine sahip olur. İtici yakıt miktarı ağırlıkça verilirse, o zaman da özgül itici kuvvet zaman birimi ile ifade edilir. Özgül itici kuvvetin iki sürümü arasındaki dönüşüm sabiti g dir. Özgül itici kuvvet ne kadar yüksekse, belirli bir itme kuvveti için gerekli itici yakıt akış hızı o kadar az olur ve bu durumda Tsiolkovsky roket denkleminde bahsi geçen delta-v için roketin daha az itici yakıta ihtiyacı olur.

<span class="mw-page-title-main">Turbojet</span> jet motor türü

Turbojet, hava solumalı, havacılık sektöründe kullanımı olan bir jet motorudur. Motorun termodinamik çevrim patenti 19. yüzyılda Brayton tarafından alınmış olmasına rağmen, İngiltere'de Frank Whittle ve Almanya'da Hans von Ohain tarafından birbirinden bağımsız olarak 1930'lu yılların sonlarında çalışır prototipleri geliştirilmiştir. Günümüzde daha çok askerî uçaklarda ve süpersonik yani "ses üstü" hızlarda uçuş yapan hava taşıtlarında kullanılır. Geçmişte ise 70'li yıllardan 2003 yılına dek hizmet veren Concorde uçağı, turbojet kullanan ve seri üretimi yapılan yegane yolcu uçağı olmuştur. Turbojet motorlar, çok yüksek miktarda itiş gücü üretirler ve böylece çok kısa sürede ivmelenme sağlayarak monte edildiği uçağı ses üstü hızlara çıkartır. Ekstra hız ve ivme sağlamak için turbojet motorlara artyakıcılar eklenir.

<span class="mw-page-title-main">Uçak motoru</span>

Uçak motoru, uçağa itiş gücünü sağlamak için mekanik güç üreten bileşendir. Uçak motorları çoğunlukla hafif pistonlu motorlardan veya gaz türbinli motorlardan oluşur.

<span class="mw-page-title-main">Roket motoru</span>

Roket motoru, genellikle yüksek sıcaklıktaki gaz olan yüksek hızlı itici bir sıvı jeti oluşturmak için tepkime kütlesi olarak depolanmış roket itici gazlarını kullanır. Roket motorları, Newton'un üçüncü yasasına göre kütleyi geriye doğru fırlatarak itme üreten tepki motorlarıdır. Çoğu roket motoru, gerekli enerjiyi sağlamak için reaktif kimyasalların yanmasını kullanır, ancak soğuk gaz iticileri ve nükleer termal roketler gibi yanmayan biçimleri de mevcuttur. Roket motorları tarafından tahrik edilen araçlara genellikle roket denir. Roket araçları, çoğu yanmalı motorun aksine kendi yükseltgen taşır, bu nedenle roket motorları, uzay aracını ve balistik füzeleri itmek için bir boşlukta kullanılabilir.

<span class="mw-page-title-main">Turboşaft</span> jet motor türü

Turboşaft, jet itme yerine şaft gücü üretmek üzere tasarlanmış bir tür gaz türbini motorudur.

<span class="mw-page-title-main">Ters itme</span>

Ters itme, revers veya itme tersindirme, bir uçak motorunun itme kuvvetinin geçici olarak saptırılmasıdır, böylece motorun itiş gücü uçağın önüne doğru yönlendirilerek uçağın yavaşlaması sağlanır. Ters itme sistemleri, iniş esnasında uçağın iniş takımının yere temasından hemen sonra yavaşlamaya yardımcı olmak, frenlerdeki aşınmayı azaltmak ve daha kısa iniş mesafeleri sağlamak için birçok jet uçağında bulunur. Bu tür cihazlar uçağı önemli ölçüde etkiler ve havayollarının güvenli operasyonları için önemli kabul edilir. Ölümcül olanlar dahil olmak üzere, itme geri dönüş sistemlerini içeren kazalar olmuştur.

<span class="mw-page-title-main">Pratt & Whitney J57</span> 1950lerin başında Pratt & Whitney tarafından geliştirilen eksenel akışlı bir turbojet motoru

Pratt & Whitney J57, 1950'lerin başında Pratt & Whitney tarafından geliştirilen eksenel akışlı bir turbojet motorudur. J57, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki ilk 10.000 lbf (45 kN) itme sınıfı motordu. J57 / JT3C, J75 / JT4A turbojet, JT3D / TF33 turbofan ve PT5 / T57 turboprop olarak geliştirildi. J57 ve JT3C, onlarca yıldır savaş uçakları, uçaklar ve bombardıman uçakları üzerinde yoğun bir şekilde kullanıldı.

<span class="mw-page-title-main">Pratt & Whitney J52</span> turbojet uçak motoru

Pratt & Whitney J52, başlangıçta Amerika Birleşik Devletleri Donanması için 40 kN (9,000 lbf) sınıfında tasarlanmış, eksenel akışlı çift makaralı bir turbojet motordur. A-6 Intruder ve AGM-28 Hound Dog seyir füzesine güç sağladı. 2017 itibarıyla motor hala A-4 Skyhawk ve EA-6B Prowler modellerinde kullanılıyordu.

<span class="mw-page-title-main">Pratt & Whitney JT3D</span>

Pratt & Whitney JT3D, Pratt & Whitney JT3C turbojetten türetilen erken dönem turbofan uçak motoru. İlk olarak 1958'de çalıştırıldı ve 1959'da bir B-45 Tornado test uçağında ilk deneme uçuşu gerçekleştirildi. 1959 ile 1985 yılları arasında 8.000'den fazla JT3D üretildi. Bugün hala hizmette olan JT3D motorlarının çoğu askeri uçaklarda kullanılmaktadır ve USAF tarafından belirlenmiş TF33 ile kodu tanımlanmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Pratt & Whitney TF30</span>

Pratt & Whitney TF30, aslen Pratt & Whitney tarafından ses altı F6D Füze filosu savunma avcı uçağı için tasarlanmış askeri bir düşük baypaslı turbofan motorudur, ancak bu proje iptal edilmiştir. Daha sonra süpersonik tasarımlar için bir afterburner ile uyarlandı ve bu formda, F-111 ve F-14A Tomcat'i çalıştırmanın yanı sıra A'nın ilk versiyonlarında da kullanılmaya devam eden dünyanın ilk yanma sonrası turbofan üretimi oldu. -7 Art yakıcı olmadan Corsair II. TF30'un ilk uçuşu 1964'te yapıldı ve üretim 1986 yılına kadar devam etti.

<span class="mw-page-title-main">Pratt & Whitney JT8D</span>

Pratt & Whitney JT8D, Pratt & Whitney tarafından Şubat 1963'te Boeing 727'nin ilk uçuşu ile tanıtılan düşük baypaslı bir turbofan motorudur. ABD Donanması A-6 Intruder saldırı uçağına güç veren Pratt & Whitney J52 turbojet motorunun bir modifikasyonuydu. Volvo RM8, Saab 37 Viggen avcı uçağı için İsveç'te lisanslı olarak üretilmiş bir son yakma sürümüdür. Pratt & Whitney ayrıca FT8 olarak elektrik santrali ve gemi tahrik sistemi için statik versiyonlar satıyor.

<span class="mw-page-title-main">Pratt & Whitney PW1120</span>

Pratt & Whitney PW1120 turbofan, F100 turbofan'ın bir türevidir. Tek bir F-4E savaş uçağının bir modifikasyonu olarak kuruldu ve iptal edilen IAI Lavi'ye güç sağladı.

<span class="mw-page-title-main">Pratt & Whitney F135</span>

Pratt & Whitney F135, Lockheed Martin F-35 Lightning II için tek motorlu bir saldırı savaşçısı için geliştirilmiş bir art yakıcı turbofandır. F-35A ve F-35C'de kullanılan Geleneksel Kalkış ve İniş (CTOL) varyantı ve ileri kaldırma fanı içeren F-35B'de kullanılan iki döngülü Kısa Kalkış Dikey İniş (STOVL) varyantı olmak üzere iki çeşidi vardır. İlk üretim motorları 2009 yılında teslim edildi.

<span class="mw-page-title-main">Volvo RM8</span>

Volvo RM8, Saab 37 Viggen avcı uçağı için geliştirilmiş düşük baypaslı bir turbofan uçak motorudur. 1962'de, Pratt & Whitney JT8D-1 motoru, askeri kullanım için tasarlanmış uygun ve mevcut bir motorun yokluğunda Viggen'e güç sağlamak için seçildi. Temelde JT8D'nin lisanslı bir versiyonu olan ve İsveç tarafından tasarlanmış süpersonik hızlar için büyük ölçüde modifiye edilmiş bir versiyon olan RM8, Svenska Flygmotor tarafından üretildi.

<span class="mw-page-title-main">General Electric J79</span>

General Electric J79, çeşitli savaş ve bombardıman uçaklarında ve süpersonik bir seyir füzesinde kullanılmak üzere inşa edilmiş eksenel akışlı bir turbojet motorudur. J79, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki General Electric Aircraft Engines tarafından ve dünya çapında birçok başka şirket tarafından lisans altında üretildi. Başlıca kullanımları arasında F-104 Starfighter, B-58 Hustler, F-4 Phantom II, A-5 Vigilante ve IAI Kfir vardı.

Xian WS-15, Emei olarak da bilinen Xian WS-15, Shenyang Aeroengine Araştırma Enstitüsü tarafından tasarlanan ve Xi'an Aero-Engine Corporation tarafından üretilen bir Çin art yanmalı turbofan motorudur. J-20 savaş uçağında kullanılmaktadır ve Çin ordusundaki diğer gelişmiş uçaklara da güç vermesi beklenmektedir. Motor 1990'lardan beri geliştirilmekte olup ilk kez 2018 yılında test edilmiştir. Tek kristalli türbin kanatları ve seramik matrisli kompozitler gibi ileri teknolojilere sahiptir. WS-15, Çin'in yerli teknolojiyle modern bir hava kuvvetleri geliştirme çabalarının önemli bir bileşeni olarak kabul ediliyor.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.