Jet Motoru vs Dört Zamanlı Motor

Modern dünya taşıtlarının yegane güç kaynağı olan motorlar tarihsel gelişimi süresince çeşitlenerek günümüze gelmiştir. Bunların en bilindikleri şüphesiz içten yanmalı motorlardır. Dört zamanlı motorlar ve jet motorları içten yanmalı motor türleri arasında en büyük yeri tutanlardır. Peki, bu ikisi arasındaki benzerlikler ve farklılıklar neler?

A- A+

10.02.2017 tarihli yazı 21216 kez okunmuştur.

Motor İçten Yanmalı Jet Motoru

İçten Yanmalı Motor Nedir?

İçten yanmalı motor enerjiyi açığa çıkaran kimyasal reaksiyonun, yani yakıtın hava ile yakılması olayının motorun içindeki yanma odasında gerçekleştiği motor tipidir. Bugün otomobillerde, gemilerin birçoğunda ve hava taşıtlarında bu tip motorlar kullanılır. Çalışma prensibini kısaca şu şekilde açıklayabiliriz; yakıt ve hava karışımı yanma odasına dolar ve burada sıkıştırılır. Sıkışmış ve potansiyel enerjisi artmış olan bu karışım ateşlenir ve yanma adı verilen bir çeşit patlama meydana gelir. Bu patlama ile açığa çıkan enerji bir itme meydana getirir ve bu itme aktarma organları (krank biyel mekanizması vb.) aracılığı ile ilgili yere (tekerlek, pervane vb.) aktarılır. Dört zamanlı motorlar (Otto,Wankel,Diesel), jet motorları içten yanmalı motor tipleridir.

Dört Zamanlı Motor Nedir?

Bugün en çok bilinen benzinli ve dizel ve dizel motorlar dört zamanlı motorlar olarak adlandırılan içten yanmalı motorlardır. Buradaki dört zaman ifadesi emme, sıkıştırma, yanma ve egzozu ifade eder. Bu kavramlara kısaca bakacak olursak; emme pistonun birinci fazını ifade eder. Bu fazda piston silindirin en yukarısından (sıfır noktası) aşağıya doğru inerken, oluşan vakum etkisiyle emme kanalındaki sübapın açılmasını ve yakıt-hava karışımının silindire dolmasını sağlar. Ardından sıkıştırma fazı başlar. Silindire dolmuş olan karışım pistonun yukarı hareketi ile sıkıştırılır ve potansiyel enerjisi arttırılır. Yanma fazı tam da sıkıştırmanın en yüksek olduğu anda bujinin ateşlemesi sonucunda gerçekleşir. Ateşleme sonucunda yanma gerçekleşir ve açığa çıkan enerji pistonu aşağıya iter. Motorun güç ürettiği faz tam da burasıdır. Son faz olan egzoz ise pistonun tekrar ilk bulunduğu sıfır noktasına çıkarken yanma sonucunda açığa çıkan gazları dışarı atması ile gerçekleşir. Bu dört faz tekrar ederek motoru çalıştırır.

►İlginizi Çekebilir: Motorun Temel Yapı Taşlarından Rulman Nedir?

Jet Motoru Nedir?

Jet motorları ya da diğer adıyla tepkili motorların çalışması İngiliz fizikçi Newton’ın “Hareket Miktarı Teoremi” ile jet (fışkırma) tepkisini fiziki olarak açıklaması sayesinde teorik olarak temellendirilebilir. Bir diğer deyişle bu motorların çalışması Newton’ın 3. Yasasına dayanır; "Her kuvvete karşılık, her zaman eşit ve ters bir tepki kuvveti vardır" Jet motorları kabaca hava girişi, kompresör, yanma odası,türbinve nozzle (ağızlık) bölümlerinden oluşur.Hava girişinden giren soğuk ve düşük basınçlı hava kompresör aracılığı ilesıkıştırılarak yanma odasına iletilir. Yanma odasında hava, püskürtülen yakıt ile yakılarak yüksek basınçlı ve sıcak hava akışı elde edilir. Bu hava akışı türbinlerden geçerek egzoz borusuna ve oradan da motorun nuzzle kısmına doğru akar ve yüksek hızda motoru terk eder. Newtonun 3. Yasası uyarınca bu yüksek hızlı terk ediş itkisi, kendisine eşit büyüklükte bir jet (tepki) kuvveti ile motoru ileriye doğru hareket ettirir.

►İlginizi Çekebilir: Manyetik Motor Teorisi Nedir?

Jet Motorları ve Dört Zamanlı Motor Karşılaştırması

Temel farklılık olarak jet motorları açık çevrimli iken dört zamanlı motorlar pistonlu motorlar olarak sınıflandırılır.

Verim ve Kullanım Alanları
Verim açısından bilinenin aksine dört zamanlı pistonlu motorlar jet motorlarına nazaran daha gelişmiştirler. Jet motorlarının verimi %35 civarlarında iken örneğin Diesel motorunun verimi %40-50 düzeylerine yakındır.

Buna karşın akıllara şöyle bir soru gelebilir; Verim düşükse neden savunma ve havacılıkta jet motorları kullanılır?

Bu sorunun cevabının altında yatan neden güç/kütle ve güç/hacim oranlarıdır. Aynı kütle ve hacimdeki iki motordan jet motoru daha fazla güç üretebilir. Jet motorlarında rotorun(hareketli parçalar) hareketi dairesel olduğu için diğer motor çeşitlerine nazaran bir dengeleme problemi oluşturmaz. Bu sayede çok yüksek devirlerde çalışabilir ve diğer motor çeşitlerinden daha çok güç üretebilir. Yani sözgelimi, dizel bir motorla yüksek hızlara ulaşabilecek bir uçak üretmek isteseydik aynı derecede güç alabilmek için daha büyük bir motora ihtiyacımız olacaktı ve bu da dengenin hayati olduğu uçaklar için bir sorun teşkil edecekti.

İlk Hareket Sistemleri
Bütün motor tiplerinde çalışmak için gereken ilk enerjiyi sağlayan sistemler bulunur. Jet motorları ilk çalışma esnasında belli bir sıkıştırma gücünü ve basınçlı hava akımını kendi kendine sağlamadan önce bunu sağlaması için APU'yu (Auxiliary Power Unit/Yardımcı Güç Ünitesi) kullanır. APU bir çeşit küçük gaz türbinli motordur ve jet motorunun ilk hareketini sağlamak için gereken şartları sağlar.

Buna karşılık dört zamanlı motorlarda marş motoru aynı görevi görür. Marş motoru çalıştığında bir dönme kuvveti oluşturur ve bu krank miline bağlı olan volan dişlisi aracılığı ile iletilerek motorun ilk hareketi sağlanır.

Yakıt
Yakıt olarak hepimizin bildiği üzere dizel motorlar motorini (mazot) benzinli motorlar ise benzini kullanır. Bunlara karşılık jet motorlarında halk arasında gazyağı olarak bilinen yakıtın daha gelişmiş ve süzülmüş hali olan Kerosen kullanılır. Bunun sebebi uçakların yüksek irtifalarda uçmasıdır. Yüksek irtifada sıcaklık düşük olduğu için kullanılan yakıtın akışkanlığını kaybetmemesi gerekir. Benzin ve motorin yakıtlarında bulunan parafin düşük sıcaklıklarda donar ve sıvının akışkanlığını kaybetmesine neden olur. Bu açıdan jetlerde benzin ve motorin kullanılamaz, düşük sıcaklıklarda akışkanlığını kaybetmeyen, donma noktası -47°C civarında olan Kerosen kullanılır.

Bunun yanı sıra Kerosen’in parlama derecesi 40°C’dir. Benzine göre daha zor ateş alır fakat benzinden daha fazla ısı üretir. 40°C’nin altında herhangi bir ateş ile temasında yanmamasından dolayı kaza/kırım durumlarında yangına sebep olma olasılığı daha düşüktür ve güvenlidir. Ancak saf halde Kerosen’in yanması çık yüksek sıcaklıklara sebep olur ve bu durumda motor yanabilir ya da pistonlar yatak sarabilir. Bundan dolayı saf halde değil, karışım olarak kullanılır.

Avantajları ve Dezavantajları

Dört zamanlı motorların avantajları şu şekilde sıralanabilir;

►Jet motorlarıyla kıyaslandığında daha hızlı bir ilk harekete geçme ve yükleme imkânı verir
►Yeterli miktarda güç elde etmek için harcadıkları yakıt oldukça azdır. Diğer motor türlerine göre oldukça ekonomiktirler
►Tüm iş çevrimi bir tek bir blokta gerçekleştiği için daha kompakt bir yapıları vardır.

Tüm bu avantajların yanı sıra bu motorların bazı dezavantajları da vardır.

►Yapısal açıdan oldukça karmaşık makinelerdir. Dolayısıyla üretimler zor ve maliyetlidir
►Gereken düzeyde verimli çalışmak için yüksek kaliteli yakıta ihtiyaç duyarlar
►Dalgalı bir yükleme karakteristikleri vardır, güç üretimleri karasız bir çizgi izler.

Jet motorlarının avantajları;

►Çok yüksek devirlerde çalışabilirler
►Gazların kinetik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürme kabiliyetleri yüksektir
►Yüksek miktarda güç üretebilirler
►Güç/Ağırlık oranları yüksektir
►Diğer motorlara göre daha sabit bir yükleme sağlarlar, kararlı güç üretileler.

Jet motorlarının dezavantajları;

►Verimleri düşüktür
►Rölantideyken çok yakıt harcarlar
►İlk harekete geçme ve yükleme hızları düşüktür
►Yüksek çalışma ısıları dolayısıyla Jet motorlarını tasarlama, üretmek ve üretim için gereken yüksek dayanımlı malzemeleri temin etmek zordur.
►Yeterli gücü elde etmek için gereken yakıt miktarı çok fazladır.