Türbinler, hareketli bir akışkanın kinetik enerjisini mekanik enerjiye çeviren sistemlerdir. Hareketli akışkan su, buhar, hava veya sıcak gazlar olabilir; akarken, bir rotoru döndürür, rotor iş üreten bir ekipmanı harekete geçirir. Buhar türbinlerinin elektrik üretiminde kullanımı çok yaygındır.
Uçak gaz türbin motorları, yakıtın kapalı bir hücrede yakılmasıyla sıcak ve basınçlı gaz üretilir. Motordan çıkan gaz bir türbini döndürür, türbin de bir kompresörü harekete geçirerek motora giren havayı sıkıştırır. Sıcak ve basınçlı gaz motoru yüksek bir hızla terk ederken uçağı ileri doğru iten büyük bir itici kuvvet (thrust) oluşturur.
Uçak türbin motoruna bazen reaksiyon motoru da denir; çünkü Newton’un Üçüncü Kanununa tipik bir örnektir. Üçüncü kanuna göre “her harekete karşı, o harekete eşit fakat zıt bir reaksiyon vardır”. Burada hareket, motorun arkasından sıcak eksoz gazının atılması, reaksiyon ise motoru, dolayısıyla uçağın ileri doğru fırlatan kuvvettir.
Gaz türbin motorları farklı fonksiyonları olan üç kısımdan oluşur:
- Sıkıştırma Kısmı: Çevre havasını çeker, sıkıştırır ve sıkıştırılmış havayı yakma kısmına verir.
- Yakma Kısmı: Sıkıştırılmış havanın içine, bir dizi nozulla sürekli olarak yakıt injekte edilir, sıcak havayla karışan yakıt buharlaşır ve yanar, sonra sıcak yanma gazları, kompresör çıkışındaki yüksek basınçla türbin kısmına itilir.
- Türbin Kısmı: Bu kısımda bir seri stator (sabit) ve rotor (hareketli) kanat çiftleri vardır. Gaz akımı önce stator kanatlara çarpar, hızlanır ve oradan hareketli rotor kanatlara yönelir, çarpar ve kanatları çevirir; bu hareket türbinlere ve kompresöre iletilir. Son olarak sıcak yanma gazları ve hava karışımı motorun arkasındaki bir nozuldan hızlandırılarak atılır; bu eksoz akımının yarattığı karşı kuvvet (thrust) uçağı hareket ettirir.
Yanma olayı bir dizi oksidasyon reaksiyonlarıdır; ısı ve ışık açığa çıkar, karbon dioksit ve su oluşur. Türbin motorlarında yanmayı başlatacak ‘tutuşturucular’ bulunur; ilk tutuşma sağlandıktan sonra aleve sürekli olarak yakıt injekte edilerek yanma devam ettirilir.
 Hero’nun Oyuncağı Tepkili çalıştırmanın (jetli sürüş) geçmişi M.Ö. 1. yüzyıla kadar uzanır; bu tarihlerde Mısırlı Hero buhar jetleriyle (fıskiyesiyle) dönen bir ‘oyuncak’ yapmıştır (Kürenin içindeki ısınan su buhara dönüşür ve jetlerden kaçan buhar kürenin zıt yönde dönmesini sağlar). On altı yüzyıl sonra Leonardo da Vinci mekanik iş elde etmekte kullanılan ve sıcak gaz akışıyla çalışan bir makinenin şemasını çizmiştir. On yedinci yüzyıldan başlayarak kaşifler makinelerin çalıştırılmasında kullanılabilecek basit türbinlerin geliştirilmesi çalışmalarına başlamışlardır. |
