Hipersonik Hava Aracı Motoru Üretimi Neden Zor?

Bu sunumda hipersonik hava aracı motoru ramjet, scramjet ve pulsejet üretimi neden zor olduğunu ele aldık.

---

Hipersonik hava araçları ve hipersonik hava araçlarının motorlarının daha iyi anlaşılması için sunumda geçen ifadelerin kısaca açıklanması faydalı olacaktır.
Mach hızı veya mach sayısı akışkanlar mekaniğinde bir akışkanın hızının o akışkandaki ses hızına oranına denir. Mach hızı basınca ve sıcaklığa göre farklı değer almaktadır. Genel ifadeyle Deniz seviyesinde 1 atmosfer basınç altında ve 15 santigrat derecede 1 Mach 1226,5 km/saat ya da 340 metre/ saniye olarak belirtilir. Ses hızının karesi hava sıcaklığı ile doğru orantılı olduğu için yerden yükseldikçe hava sıcaklığı azalmakta ve mach sayısı deniz seviyesine göre daha düşük olmaktadır. Deniz seviyesinde 1 Mach = 1226,5 km/saat iken, 11.000 metrenin üzerindeki seviyelerde yaklaşık olarak 1 Mach = 1000 km/saate yada 300 metre/saniye seviyelerine düşmektedir.
Ses hızının üzerindeki yani 1 mach üzeri hızlarda hareket eden araçlar için süpersonik hava aracı ifadesi kullanılmaktadır. Örneğin, İngiliz-Fransız ortak yapımı Concorde uçakları süpersonik yolcu uçağı ünvanı taşımaktadırlar. Savaş uçakları da genellikle süpersonik hava aracı olarak isimlendirilmektedir.
5 mach üzeri hızlarda hareket eden araçlar için ise hipersonik hava aracı ifadesi kullanılmaktadır. Bu araçları hipersonik kayma aracı olarak da isimlendirmek mümkündür.
Uçak motorları nasıl çalışır isimli sunumda uçak motorlarının her bir çeşidinin nasıl çalıştığını açıklamıştık. Hatırlarsanız jet motoru kompresör kısmında sıkıştırılan havanın yanma odasına gelmesiyle yakıt ile karıştırılarak yanması sonrasında egsoz kısmından atılmasıyla çalışmaktaydı. Egzos kısmından dışarı atılan hava çıkış esnasında türbin kısmını çevirerek buradan elde edilen dönü hareketi ile kompresörün dönüşünü sağlamakta böylece motorun içerisine hava emişi sağlanmaktaydı. Döngü bu şekilde devam etmekteydi. Turbo jet motorlar yapısı itibariyle bazı kaynaklara göre en fazla 3, bazı kaynaklara göre iseen fazla 4 mach hızlara ulaşabilmektedir.
Hipersonik hızlara çıkabilmek için turbojet motorları sınırlayan ne? Daha yüksek hızlara çıkabilmesi için ne yapmalıyız? Turbojet motorları sınırlayan en büyük etken yanma odasından geçen havanın hızının düşük olmasıdır. Turbo jet motorlarda yanma odasına gelen hava kompresörden geçtiği için hipersonik hızlara çıkabilecek kadar hava akışı oluşamamaktadır. Turbojet motorlarda kompresörün dünüşünden dolayı yanma odasındaki basınç ve sıcaklık artmaktadır. Eğer motor belirli bir hıza ulaşırsa havayı sıkıştırmaya ve basınçlı olarak yanma odasına göndermek için kompresör kısmına ihtiyacımız kalmayacaktır. Kompreör kısmına ihtiyacımız yoksa türbin kısmına da ihtiyacımız kalmayacaktır. Çünkü türbin kısmından elde edilen dönü hareketi kompresörü döndürmek için kullanılmaktaydı.
Turbojet motorda yer alan kompresör ve türbin kısmını çıkardığımızda geriye ramjet kalmaktadır. Ramjet kompresör ve türbin kısmı olmayan turbojet motorudur. Ramjet havayı düzenleyerek ve hızını ayarlayarak içeri alan hava alığı kısmına, hava ile yakıtın karıştırıldığı yanma odası kısmına, yanan gazların düzenli olarak atılmasını sağlayan egzos kısmına sahiptir. Böylelikle hava aracının ileri gitmesini sağlayan itki kuvveti oluşmaktadır.
Ramjetlerin en büyük dezavantajı belirli bir hızın üzerinde çalışmalarıdır. Ramjet motorların çalışabilmesi için başka itki sistemi ile ortamala 3 mach bir hıza ulaşmaları gerekmektedir. Sonrasında kendi kendine çalışmaya devam edebilir. Turbojet motorlar 0’dan ortalama 3,5 mach hızlara kadar ulaşabilirler. Turbojet motorların ilk hareketi harici hava ile veya daha küçük bir jet motoru tarafından sağlandığını ve sistemlerin çalışma prensiplerini daha önceki sunumlarda ele almıştık. Örneğin; yolcu uçaklarında ilk hareket Auxiliary Power Unit (APU) tarafından sağlanırken, F-16’larda Jet Fuel Starter (JSF) isimli küçük jet motoru tarafından sağlanmaktadır. Ramjetlerin çalışma aralığı 3 mach ile 6 mach hızlar arasındadır.

---

KAYNAKÇA
Farokhi, S. (2020). Future Propulsion Systems and Energy Sources in Sustainable Aviation. John Wiley & Sons Ltd.
Sun, M., Wang H. & Xiao, F. (1999). Jet in Supersonic Crossflow. Springer Nature Singapore Pte Ltd.
Sadraey, M.(2017). Aircraft Performance. An Engineering Approach. CRC Press
Corda, S. (2017). Introduction to aerospace engineering with a flight test perspective. John Wiley & Sons.
Sforza, P.M. (2016). Manned Spacecraft Design Principles. Elsevier Inc.
Sforza, P.M. (2012). Theory of Aerospace Propulsion. Elsevier Inc.

[hakankaanbiyik]

Çok detaylı yüksek mühendislik isteyen Gaz türbin sistemlerini ve ramjetleri, bilmeyen ve algılamakta zorlanan arkadaşlara bu kadar güzel anlaşılır anlattığın teşekkür ederiz.. Tabiki bu emeğinizin karşılığı ABONE olmaktır.

[star-pg]

Böyle bi kanalı bulduğum için çok mutluyum

[nihatsavmaz]

Alkis. Cok güzel ve ilgi cekici alanlari amigoluk yapmadan anlatiyorsunuz. Bravo. Youtube da tamire ihtiyaci olan jet motorlarinin icini gosteren videolar var. Onlarda cok ufuk acici. Malzeme bilimininonemini orda cok iyi gorsel olarak kavriyor insan. Onlardanda alintilar yaparsaniz cok daha ufuk acici olur jetmotor videolariniz .

[oguzhifihome]

ben lise yıllarında pulse jet yapmıştım nasip olursa jet türbin de yapacağım keyifli işler :)

[alihangok]

Çok güzel bir sunum olmuş emeğinize sağlık. Umarım hak edilen abone sayısına ulaşırsınız.

[adilkaramocu]

Güzel ve bilgilendirici bir video tebrik ederim

[nzmdlr]

Bunun birinci nedenlerin'den biri altyapı yok. İkincisi ise metalurji ve malzeme mühendisliği ile ilgili bir çalışma yok çünkü bunlar alaşımlı malzemeler ve biz bu tip malzemeleri dışardan tedarik ediyoruz.

[mahmutsare]

Elinize sağlık çok güzel anlatmışsınız

[serkanayyildiz]

Emeğinize sağlık güzel bir anlatım olmuş.

[nejatkaraca]

Çok güzel bilgiler. Yalın ve anlaşılır. Tebrikler. Yakıtlar konusunda da bilgi vermeniz mümkünmüdür. Hangi motor tiplerinde ne tür yakıtlar kullanılıyor. Hidrokarbon esaslı yakıtların haricinde kullanılan yakıtlar varmı. Özellikle ramjet, scramjet motorlarda ve balistik füzelerde mümkünse tabii.

[ibrahimavc]

kanalınıza yeni abone oldum 1-2 hafta oldu çok başarılı ve bilgilendirici tebrik ederim başarılarınızın devamını dilerim bu gün rusya nın gemiden attığı screamjet videosunu izledim türkiye sizce kaç senede bu seviyeye gelebilir resmen resmen saniyesinde gözden kayboluyor hava savunma sistemleri takip edemez diyor uzmanlar 10-20 mach hızlara sahip bir füzeyi envantere almak kaç yıl sürer saygılar

[semayilmaz]

Turbojet ve Ramjet umarım bu ikisinin hibrit modelini yaparız.

[haluk]

Kanalınıza aboneyim, yine açık bir dille anlatmışsınız, teşekkürler. Kanat yapıları ile ilgili bir video da yapmanızı bekliyoruz.

[muslumtas]

Cok guzel olmus 1 sorum olacak TÜBİTAKin ramjet motor çalışması varmı ? ve bu motorlar hava savunma fuzelerindede kullanılabilirlik?

[nihalatsz]

Meteor füzesi ramjet Rus R77 füzeside ramjet ama atan uçaklar 3 mach hıza çıkmadan nasıl atıyorlar bu füzeyi.

[kimbili]

ramjet aslında zor değil diğer jet motorlarına göre daha basit ve maliyeti ucuz yapımı kolay .
bilgi ve alt yapı gerekli eğer Türkiye de çalışma başlatılırsa ilerki yıllarda sonuç alınabilir .
hava hava füzeleri, satıhtan satıha füzelerde, gemisavar füzelerinde, kıtalar arası füzelerde, kullanılabilir

[cancancikolata]

Pulsejet, ramjet için gerekli hıza ulaşma aracı olabilir mi acaba? Verimi konusunda çeşitli görüşler var, özellikle Boeing firması bir aracında yanma tipi değil de patlamalı tip pulsejet kullanmış, dikey olarak kalkabilen bir araçtı. Çok fazla bilgi bulamadım, nazi teknolojisi damgası yediği için bırakmış olabilirler.