Kompozit çevrim motor (composite-cycle engine) tabirini önümüzdeki günlerde çok daha fazla duyacağımızı düşünüyorum. Firmaların fosil yakıt kullanımını dolayısıyla karbondioksit emisyonlarını azaltmak için gündemlerine aldıkları bu motor tipi 2050 yılına kadar yolcu uçaklarında yerini alabilir.
* ULTIMATE proje web sitesinden alınmıştır.
Avrupa birliği Horizon 2020 çerçeve programı kapsamında desteklenen ULTIMATE (Ultra Low emission Technology Innovations for Mid-century Aircraft Turbine Engines) projesi adından da anlaşılacağı üzere, yüzyılın ortası için ultra düşük emisyonlu havacılık motorları geliştirmek üzere 2015 yılında başlamış.
Bu projenin taraflarından Bauhaus Luftfahrt firması 2018 yılında projenin ilk çıktısını yayınlamış. Yukarıda bu motorun bir çizimini görebilirsiniz. Bir motor uzmanı olmadığım için detaylı anlatma şansım yok ancak özetle eski pistonlu uçak motoru konsepti yeni teknoloji motorlara adapte edilmiş diyebilirim. Bu tasarımda piston motoru yanma odasının hemen önündeki yüksek basınç kompresörünü döndürüyor. Piston motorunun bu görevi devralması ile yüksek basınç kompresörü sistemden çıkarılıyor. Geri kalan kısmı ise klasik bir Geared Turbofan™ (GTF) motoru.
Bu değişiklikler motorun 50 cm civarında kısalmasına, ağırlığının 7400 kg'dan 6000 kg 'a (%18,5) düşmesine ve yakıt tüketiminin de 2000'li yılların motorlarına göre %52 azalmasına imkan tanıyor. Günümüz motorlarının da 2050 yılına kadar yakıt tüketimini azaltacağı göz önünde bulundurulduğunda bu motorlar 2050'de %11 civarında tasarruflu olacaklarmış.
Aynı projenin bir diğer ortağı MTU Aero Engines ise 4 Haziran 2020'de bir başka pistonlu kompozit çevrim motoru (CCE) youtube hesabında tanıttı. Ancak bu video dışında henüz bir açıklama yok. Videodan anlaşıldığı üzere bu kez serbest pistonlu (free-piston engine) bir motor GTF'a monte edilmiş. Bu tasarımda krank yok.
Evet motor teknolojisinde ki yeni gelişmeleri aktardıktan sonra konunun malzeme mühendisliği tarafına giriş yapabilirim. Bu iki yeni tasarım krank, piston kolu ve piston gibi parçaları hava yolları uçak motorlarına yeniden dahil ediyor.
Günümüzün pistonlu hafif uçak motorlarında kullanılan malzemeler orta-büyük gövdeli hava yolu uçaklarına ait turbo fan motorlarının ihtiyaçlarını karşılayabilecek mi?
* Continental TSIOF-550 Piston Motoru
Günümüzde bu tip motorlarda pistonlar dövülmüş alüminyum alaşımlarından (4032), kranklar ise dövülmüş orta alaşımlı ıslah veya nitrasyon (1.8550 gibi) çeliklerinden imal ediliyor. Çekirdek sertleştirme sonrası nitrasyon ile yüzey sertliği kazanıyorlar.
Bakalım bu yeni nesil motorlarda malzeme seçimleri nasıl olacak? Turbofan motorlarının bu günlere gelmesini sağlayan süper alaşımlar, titanyum alaşımları ve çökelme ile sertleşen paslanmaz çeliklere alternatif olabilecek bir başka metal grubu 2050 yılına kadar önümüze gelecek mi?