Hava Araçlarında İtki Sistemleri

Bir itki (tahrik) sistemi, bir cismi ileri itmek için itme üreten bir makinadır. Uçaklarda ve uzay araçlarında itme, Newton’un üçüncü hareket yasası yoluyla üretilir. Motorun içerisindeki akışkan (hava vb. madde) motor tarafından hızlandırılır ve bu ivmelendirilen akışkanın oluşturduğu tepki motor üzerinde bir kuvvet oluşturur. Oluşan itme miktarı, motor içerisindeki kütle akışına ve gazın çıkış hızına bağlıdır. Farklı tahrik sistemleri, itme kuvvetini farklı şekillerde üretebilir. Pervaneli, türbin (veya jet) motoru, ram jet ve scramjet ve iyon motorlarını içeren birkaç tahrik sistemini teknolojisi bulunur.


Neden farklı gaz türbinli tahrik sistemi türleri bulunmaktadır?

Newton’un ilk hareket yasasını düşündüğümüzde, bir uçak tahrik sisteminin iki amaca hizmet etmesi gerekir. İlk olarak, sistemin sağladığı itki uçak seyir halindeyken uçak üzerindeki drag kuvvetini pozitif yönde dengelemek zorundadır. İkincisi, tahrik sistemindeki itme, uçağın hızlanması için uçağın drag kuvvetini aşmalıdır. İtme ve sürtünme arasındaki farka “excess thrust” denir. Excess thrust değeri ne kadar büyük olursa uçağın ivmelenmesi doğru orantılı olarak artar. Savaş jetleri hariç neredeyse tüm uçaklar (sivil yolcu uçakları, kargo uçakları vb. gibi) uçuşlarının büyük çoğunluğunda düz uçuş olarak adlandırdığımız cruise halindedir. Bu uçaklar için excess thrust değeri; motor verimliliği ve yakıt tüketimi değerleri kadar önem taşımaz.

Optimum verimlilik ve tüketim amaçlanır. İtme miktarı hem hareket halindeki akışkanın (gaz) kütlesine hem de hızına bağlı olduğundan yüksek kütleli gazın düşük bir miktarda hızlandırılmasıyla veya düşük kütleli gazın büyük bir miktarda hızlandırılmasıyla yüksek itki üretebiliriz. Pervanelerin ve fan bladelerin aerodinamik verimi itibariyle, büyük kütleli akışkanın düşük miktarda hızlandırılması, diğer itki prensibine oranla yakıt tasarrufu sağlar. Bu nedenle jetler dışındaki uçaklarda yüksek bypass fanlar veya turboprob motorlar kullanıyoruz.

Savaş uçaklarında turbojet motorların kullanılmasında kısa sürede yüksek oranda ivmelenme, ses hızına erişme, art yanma ile ekstra güç elde etme sebepler bulunmaktadır. Bu motorlarda yakıt sarfiyatı fazla önem taşımaz.