Havacılık tarihinin en önemli dönüm noktalarından biri hiç kuşkusuz jet motorunun icadı olmuştur. Ancak asıl gelişmeler 2 Dünya savaşı sıralarında gerçekleşmiştir 2. Dünya Savaşı sırasında Almanya’da mucit mühendis Hans von Ohain ve Birleşik Krallık’ta hava subayı olan Frank Whittle tarafından birbirinden habersiz olarak üretilen türbin motoru, bugün kullanılan hava taşıtlarının büyük kısmına güç sağlayan modern gaz türbin motoru teknolojisine öncü olmuştur.
2. Dünya Savaşı’nın karşı cephelerinde yer alan ve ülkelerinin savaşı kazanması için çabalayan bu iki mühendisin öncülüğünü yapmış oldukları bu teknoloji asıl atılımı, bugün sadece verimli bir itki kaynağı olmakla kalmayıp aynı zamanda firmalar için bir tasarruf yöntemi olarak benimsenmiş, bu durum da uçak üreticilerini bu teknolojiden daha fazla faydalanmaya teşvik etmiştir.
Turbojet Motorun Kısımları
Gaz türbini motorlarının çalışma prensibi ısı enerjisini mekanik enerjiye çevirmektir. Bu motorlar Newtonun 3. Prensibi olan Etki Tepki yasasına uygun olarak çalışmaktadır ve normal yakıtlı motorlardan farklı olarak Brayton çevrimine göre çalışmaktadır. Havanın sıkışıtırılıp yakıt ile yakılması ortaya çıkan çok yüksek enerjinin türbinler aracılığı ile mekanik güce dönüştürülmesi ile çevrim son bulur.
Temsili Brayton Çevirimi
Virginia Üniversitesi baş araştırmacısı olan Elizabeth J. Opila daha sıcak motorların daha verimli olduğunu düşünmektedir.
Opila, “Daha yüksek sıcaklıklarda ısı girişi başına daha fazla iş çıktısı elde edersiniz,” dedi. Ve yapılan araştırmalarda da potansiyel faydalar, bu yüksek sıcaklıklarda ,yanma sonucunda oluşan ve türbin kanatlarına zarar verebilen reaktif gazlara karşı bir bariyer görevi gören kaplamalara olan ihtiyacı artırmaktadır.
Mevcut motorların sıcak bölmelerinde tama verimle çalıştıkları zaman 3300F° dereceye çıkmaktadır. Motorlarda 2 temel malzeme kullanılmaktadır. Kaplamalı nikel bazlı süper alaşımlar yaklaşık 2.200°F’ye kadar dayanabilir; bu yaklaşık 3.300°F hedefinin oldukça altındadır. Seramik kompozitler, havaya ve neme maruz kalmayla oluşan bir kimyasal reaksiyon olan oksidasyondan kaynaklanan bozulmaya karşı koruma sağlamak için birkaç kaplama katmanı kullanır. Ancak bu sistemler, 2.577°F’de eriyen bir katmanın, yani silikonun erime sıcaklığıyla sınırlıdır.
Bunun önüne geçebilmek için araştırma ekibi ismine Refractar metal alaşımları denilen bir metalden kaplama duvarı çalışmasında bulundu Fakat yapılan araştırma sonucunda Refrakter metallerin ısıya dayanıklı olmasına rağmen düşük oksidasyon direnci vermesine karşın araştırma terk edildi.
Mevcut motor duvaralarını korumak için araştırmacılar, her şeyi yapabilen bir kaplama üretmek amacıyla, doğal olarak güçlü koruyucu özelliklere sahip kimyasal bileşikler olan nadir toprak oksitleriyle deneyler yaptılar.
Farklı toprak elementleri bir araya getirilerek ihtiyaç olan özellikleri veren bir bileşik meydana getirilmeye çalışıldı. Elizabeth J Opilia ve doktrora öğrencisi olan Kristyn Ardrey üretilen yeni malzeme için karmaşık ve çok katmanlı kompozitlerden daha iyi performans elde ettiklerini açıkladılar.
Araştırma ekibi 2 standart üretim yöntemi kullandılar. İlk olarak yüzeye püskürtmeden önce malzemeyi erimiş bir duruma ısıtır Diğer yöntemde ise kuruyan ve ve sertleşen sıvı bir karışım olarak uygulanır.
Araştırmacılar farklı yöntemlerle üretilen kaplamaları karşılaştıklarında üretim yönteminin malzemenin performansı üstünde bir etkisinin olmadığını tespit ettiler. Ayrıca, lazerleri ısı direncini ve malzeme mukavemetini ölçmek için kullanan Virginia Üniversitesi Profesörü Patrick Hopkins’in ExSiTE Laboratuvarı ile ortaklık kurdular.
Çok bileşenli nadir toprak oksitleri üzerinde deney yapan ilk araştırma gruplarından biri olarak ekip, daha fazla test ve iyileştirmeye ihtiyaç duyulduğunu biliyor. Bilgisayar simülasyonlarını kullanmak, kaplamaları iyileştirmeye devam etmelerine ve bunları uygulamanın en iyi yollarını analiz etmelerine yardımcı olacak. Ancak elde ettikleri sonuçlar türbin motoru teknolojisinde önemli bir ileri adımı temsil etmektedir.
Ayrıca araştırma ekibi yakıt tüketimini ve emisyonları azaltırken motor performansını iyileştirmek yalnızca enerji ve havacılık gibi endüstriler için iyi değil ve daha temiz bir çevre ve günlük tüketiciler için daha düşük maliyetler anlamına geldiğini belirttiler
Kaynaklar
- sciencedaily.com/releases/2024/10/241023131027.htm
- eurolab.net/testler/element-analizleri/element-analizleri-renyum-%28re%29/76f2ca
Haberi Derleyen: Muhammed Kağan Yılmaz – Çukurova Üniversitesi
