Motor Teknolojisinde Sentetik Elmas

HELİTURK GÜNCEL - 22.04.2008

Hava araçlarının çöl ikliminin hakim olduğu bölgeler ile diğer tozlu bölgelerde yaptıkları kalkış ve inişlerde motor içerisine çekilen kum ve aşındırıcı maddeler türbün bıçaklarını hasarlandırmaktadır. Hasarlanan bıçaklar motor performansında ciddi kayıplara yol açmakta halihazırda maliyeti yüksek olan motor sisteminin bakım maliyetini de artırmaktadır. Son yıllarda uluslararası silahlı kuvvetlerin ve ABD'nin ortadoğu bölgesinde yapmış oldukları askeri operasyonlarla birlikte bu sorunun çözülmesi öncelik kazanmıştır.

Bu konu üzerinde çalışan Prof.Nitin PADTURE (Ohia Üniversitesi) ve ekibi halihazırda uygulanan motor giriş kısımlarına tesis edilen toz/kum ayırıcı düzeneklerden çok farklı bir uygulama üzerinde yoğunlaşmaktadır. Bu uygulamada türbün bıçakları üzerinde birikerek aşınmaya ve hasara neden olan kum ve diğer aşındırıcı maddeler 'zirconia' elementi aracılığıyla kimyasal bir reaksiyon sonucu bıçak üzerinde koruyucu bir katman haline getirilmektedir. Böylece bıçak yüzeyi sürekli olarak aşınmaya neden olan maddeler sayesinde kendini yenileyebilme kabiliyetine sahip olmaktadır.

Gelişmiş jet motorlarında ortaya çıkan yüksek ısı derecelerinde performans kaybının önüne geçilmesi amacı ile türbün bıçakları yüzeyi ısıya dayanıklı ve yalıtılmış olan ince bir seramik ile koruma altına alınmaktadır. Isı engelleme katmanı olarak ta adlandırılan bu kaplama üzerini kapladığı metal ile birlikte genleşip daralabilme kabiliyetine sahiptir. Motor çalışma esnasında içeri çekilen kum sıcak motor bıçaklarına çarpması ile cama dönüşmektedir. Eriyik halindeki cam maddesinin türbün içerisinde dağılması arzu edilmeyen bir durumdur. Şöyle ki eriyik halindeki bu madde türbün bıçakları üzerindeki seramik yüzeye yapışır ve motorun soğuması ile katılaşarak seramik yüzeyin motorun ısınması ile bıçakla beraber genleşmesini engeller. Bu durumda seramik koruyucu yüzey kırılarak türbün bıçağının kullanım süresi azalır.

Prof.PADTURE liderliğinde yapılan çalışma kapsamında 'zirconia' maddesi seramik koruyucu yüzey üzerine diğer bir katman olarak uygulanmaktadır. Zirconia kristalleri içerisine alüminyum ve titanyum maddeleri de gömülmektedir. Bu durumda cam eriyik zirconia ile birlikte alüminyum ve titanyumu da bünyesi içerisinde toplar. Toplanan miktar doyum noktasına ulaştığı anda ise cam eriyik hal değiştirerek stabil kristal hale dönüşür. Böylece cam, bıçak üzerinde var olan seramik katman üzerinde yeni bir seramik katmana dönüşmüş olacaktır. Bu döngü motor tarafından içeri çekilen kum ile birlikte tekrarlanarak sürekli bıçak üzerindeki seramik yenilenmekte ve türbün bıçağının ısıya karşı olan dayanımı artmaktadır.

Halen gelişme aşamasında olan bu teknik ile daha az enerji kaynağı tüketerek etkili güç artırımları da mümkün olabilecektir. Bugün için maliyetinin yüksek olması gibi bir engel ile karşı karsıya olan bu uygulama sayesinde yakın bir gelecekte daha yüksek ısılarda çalışabilme kabiliyetine sahip motorlar yapılabilecek ve böylece yakıt çok daha etkili bir biçimde yakılarak performans artırılacaktır.