Uçak Piston Motorları

Piston Motorun Bulunuşu Piston ve silindir ilk olarak buhar gücüyle çalışan motorun bulunmasından sonra görülmüştür. 1765 yılında James Watt (1736-1819),buhar gücüyle çalışan pistonun ileri-geri veya aşağı-yukarı hareketi nedeniyle meydana gelen aşrı ısınmanın soğutulması ve pistonun krank milini ekseni etrafında döndürecek şekilde çalışmasını başarmıştır. Bir asır sonra, 1876’da Alman mucit makine mühendisi Nicolaus Otto ve Gottlieb Daimler ateşleme ve yanmanın silindir içinde yapıldığı, benzinle çalışan, günümüzdeki otomobil motorunun ilk örneğini yapmıştır. Benzinle çalışan motor; buhar motoruna göre çok hafif, daha güvenli, çalıştırılması ve kullanılması daha kolaydı.

Piston Motorunun Çalışması Piston silindir içinde aşağı yukarı hareket eder. Bu hareket piston kolu ile krank miline aktarılır ve krank milinin ekseni etrafında dönmesini sağlar. Bir motorda gücün sağlanması dört aşamada gerçekleşir.     Birinci aşama: Piston silindirin üst seviyesinden aşağıya doğru hareket etmeye başladığında emme supabı açılarak yanma odasına benzin / hava karışımı alınır.     İkinci aşama: Emme supabı kapandıktan sonra piston yukarı hareket ederek benzin / hava karışımını sıkıştırır.     Üçüncü aşama: Sıkıştırmanın en üst seviyesinde bujinin çıkardığı kıvılcımla benzin / hava karışımı ateşlenir. Benzin / hava karışımın yanmasıyla meydana gelen genleşme nedeniyle piston hızlı aşağı hareket eder.     Dördüncü aşama: Piston tekrar yukarı harekete başladığında eksoz supabı açılarak yanmış karışım dışarı atılır.

Pistonlu uçak motorları; Silindirleri düz bir hat üzerinde sıralı (inline), veya silindirleri bir daire oluşturacak (radial) şekilde üretilir. Radyal motorlar içten yanmalı, krank mili sabit silindirleri dönen (rotary) ve krank mili hareketli silindirleri sabit olmak üzere 2 gruptur

Inline Tipi Motor

Radyal Motor Radyal motorlar da içten yanmalı olarak sınıflandırılmakta ve çoğunlukla uçaklarda kullanılmaktadır. Silindirler rotary motorlarda olduğu gibi krank milinin etrafında bir daire oluşturacak şekilde dizilmiştir. Her silindirdeki pistonun hareketi, piston kolu ile krank miline aktarılmakta ve krank milinin ekseni etrafında dönmesi sağlanmaktadır. Ayrıca karbüratör ve gaz kolu bulunduğundan, motorun devri istenen şekilde ayarlanabilmektedir.

Aşağıdaki örnekte hava soğutmalı radyal uçak motorunda pistonların ve krank milinin konumu ile hareketleri görülmektedir.

Rotary Motor Hakkında Bilgiler Motorun dönmesi nedeniyle benzin silindirlere, silindirdeki valfın açılmasıyla krank milindeki boşluktan gider. Bu motorlarda gaz kolu bulunmadığından çalıştırmadan sonra pervane en yüksek devreye çıkar. İniş esnasında pilot ateşlemeyi keserek ve açarak motoru durma noktasına yakın bir durumda çalıştırılır, inişi bu şekilde yapıyordu. Birinci Dünya Savaşı’ndan sonraki yıllarda uçakların gelişmesine paralel olarak daha fazla beygir gücü gerekmekteydi. Bu durum motorlardaki yanma odalarının hacminin büyümesi ve silindir sayısının artması demekti. Silindir sayısının çoğalması nedeni ile motor ağırlığının büyümesi ve merkezkaç kuvvetinin fazlalaşması, dönen motoru büyük sarsıntılar nedeniyle kopma noktasına getirmişti. Bu olumsuzluklardan dolayı rotary motorlarının yapımına son verilmiş ve silindirleri sabit, krank milinin ekseni etrafında döndüğü radyal motorların üretimine geçilmişti.

Rotary Motor

Radial Motor Yandan Görünüş

Hava soğutmalı radyal uçak motoru Fazla güç gerektiren ve bu nedenle silindir sayısı çok olan radyal motorların, silindirleri düz bir hat üzerinde sıralı motorlara göre iki önemli üstünlüğü vardır. Birincisi bütün silindirlerin motorun ön kısmında yer alması, ikincisi ise hava akımının doğrudan alınması ile iyi bir soğutma sağlanmasıdır. Yüksek irtifa uçuşu yapan uçakların motorlarında soğumayı sağlayan hava akışı; uçulan irtifadaki ısı dikkate alınarak, motorun arka bölümünde bulunan kapakları açıp kapayan mekanik bir sistem kullanılarak pilot tarafından ayarlanır ve motor ısısı göstergeden kontrol edilir.

Jet Motorları ve Çalışma Prensipleri

Gelişimi ve Tarihçesi İlk buharlı jet motoru 1781 yılında bulundu ve bir gemide kullanıldı. Frank Whittle çok büyük bir başarıya imza atarak uçakların uçmasını sağlaya içten yanmalı pistonlu motorlar yerine jet motorlarına güç vermesi için gaz türbinlerini kullandı. İcat ettiği turbo jet motorunun 1931 yılında patentini aldı. İngiltere’ de Whittle sayesinde 1941 yılında ilk jet uçaklarını havalandırdılar. Almanya’ da yaşayan Hans Von Ohain adlı bilim adamı da 1933 yılından beri çalıştığı jet motorları konusunda büyük bir başarı sağladı ve 1934 yılında ilk turbo jet motoru için patent aldı. 1939 yılında Heinkel He 118 adlı uçağa yerleştirilen jet motoruyla uçuşunu gerçekleştirdiler. Whittle ve Ohain adlı bu iki bilim adamı birbirinden habersizce çalışmış ve kendilerinin geliştirmiş oldukları jet motorlarını Amerika’ ya göç etmeleriyle birleştirerek Amerika’ da ortak çalışmalara başlamışlardır

Jet Motorlarının Çalışma prensibi Temel olarak jet motorları atmosferden aldığı havayı sıkıştırıp yakıt ile yanması sağlanır içeride sıkışan hava aniden dışarı çıkmak ister ve motorun arkasında çok büyük bir itme kuvveti oluşur. Etki- tepki prensibine göre çıkmak isteyen hava bu kuvvete tepki göstererek motorun ileriye doğru hareketini sağlar. Genel olarak tüm jet motorlarının çalışma prensibi böyledir.

Jet Motor Çeşitleri ve Çalışma Prensipleri 1)Turbo jet Motorlar : Turbo jet motor giriş kompresörleri

Yanma odası Egsoz lülesi Giriş fanından kompresör fanları ile emilen ve sıkıştırılan havanın bir bölümü yanma odasına gönderilir. Burada püskürtülen yakıt ile karıştırılarak ateşlenir. 1000 derecenin üzerinde sıcaklık oluşur. Isınıp genişleyen yüksek basınçlı gazlar, türbin panellerinden çarparak hızla egsoz lülesinden dışarı atılır. Yani bu büyük güç emme sıkıştırma, yanma gelir ve jet tepkisi yaratır.

Örnek bir turbo jet motorunun yapım aşamasında görüntüsü

Örnek turbo jet motor

2)Turbo fan motorlar : Çalışma prensibi turbo jet motorlarıyla aynı olup tek farkı önünde büyük bir kompresörün olmasıdır. Bu kompresörün amacı hava akımını motorun kenarlarında kontrol ederek motorun soğumasına yardımcı olmaktır.Çok yaygın kullanıma sahiptir. Günümüzde yolcu uçaklarında kullanılmaktadır. Bu motorlar turbo jet motorlarından daha yavaştır.

Şekilde görüldüğü gibi ön kompresör havayı jet motorunun üstünden geçirerek motorun hızlı bir biçimde soğumasını sağlar.

Örnek bir uçak turbo fan motoru görüntüsü

3)Turboprob Motorlar : Turboprob gaz türbinleri ve pervane içermektedir. Pervane dişli sistemlerle gaz türbinlerine bağlıdır. Çalışma prensibi jet motorlarıyla aynıdır. Kısa mesafe uçuşlarda kullanılır. Bu tip uçaklarda fazla hızlı gitmek jet motorlu uçaklara göre mümkün değildir.

Örnek bir turboprob jet motoruna sahip uçak

Makina Mühendisliği 2. Sınıf(İ.Ö) HAZIRLAYANLAR Anıl Karaağaç Eray Asma Hasan Arslan Tanju Yiğitcan Volkan Deyer Yunus Emre Karaoğlan Yasemin Demirtaş Makina Mühendisliği 2. Sınıf(İ.Ö)