Compressor Stall ve Compressor Surge Arızaları

Compressor stall, jet motorlarının ilk kez kullanılmaya başlandığı yıllarda çok daha fazla meydana gelen bir arıza idi. Zaman içinde motorlar çok daha az stall olacak şekilde evrildiler. Bu yazımda, kısaca compressor stall arızasının ne olduğunu ve neden meydana geldiğini anlatacağım.

İster turbojet ister turbofan olsun, bütün motorlarda hava alığından giren hava, sırası ile birinci ve ikinci kademe kompresörlerde ardı ardına sıkıştırılır. Sıkışmış ve dolayısıyla ısınmış olan hava bu sıkıştırma işleminin ardından yanma odasına girer ve yakıt ile karışarak yakıtın yanmasını sağlar. İşte bu sırada kompresörlerin arasında ciddi anlamda bir basınç farkı oluşur. Motorun dengeli çalışabilmesi için, yakıt pompası tarafından yanma odasına gönderilen yakıtı yakmaya yetecek miktarda havanın da aynı anda hava alığından içeriye giriyor olması gerekmektedir. Herhangi bir anda, gaz kolu sabit durumda iken, yani motora eskisi gibi yakıt pompalanıyorken, motorun içine giren hava miktarında ani bir azalma olursa veya pilot aniden gaza yüklenirse, nadir de olsa motorumuzun kompresörlerinden birisi stall’a girebilir. Kompresörlerde hava sıkıştırılır, yani kompresör içinde pozitif basınç gradyanı vardır. Bu durum akış ayrılması ihtimalini daha çok arttırır, çünkü basınç kuvvetleri viskoz kuvvetlere baskın gelerek akışı bıçak yüzeyinden ayıracak noktaya gelebilir. Zaten stall da bu akış ayrılmasından dolayı oluşur. Yani daha basit bir şekilde anlatmak gerekirse, motorumuz ani bir şekilde zengin karışım ile çalışmaya başlarsa compressor stall arızasının meydana gelme ihtimali artar.

Compressor stall arızasının en önemli iki belirtisi, motorda takat kaybı ve egzoz gazı sıcaklığındaki ani artıştır. Günümüz jetlerinde bu arıza daha çok kalkış esnasında, pist başında aniden gaza yüklenme durumunda veya gaz kolu military veya maximum after burner durumundayken yüksek G’li manevralar sırasında görülmektedir. Çünkü her iki olayda da, motorun içine pompalanmakta olan yakıtı yakmak için gerekli olan havanın aniden azalmasından dolayı veya pist başında rölantide çalışan motora aniden tam güç vermek gibi; motor devrinin yanma odasına yeterli havayı sağlayamadığı durumlar oluşmaktadır. Bir diğer stall sebebi de motorun içine kuş gibi yabancı cisimlerin girmesidir.

Havada uçarken compressor stall arızası açığa çıkarsa yapılması gereken ilk şey, mümkünse düz uçuşa geçmek, gaz kolunu idle (rölanti) konumuna getirmek, bu yeterli olmazsa uçağımızın burnunu hafif bir şeklide aşağıya vermektir. Çünkü bu şekilde motorumuza giren hava artacak ve gazı kestiğimiz için motorumuz fakir karışım ile çalışmaya başlayacaktır. Bütün bu uygulamalara rağmen stall hala temizlenememiş ise, yapılacak tek şey havada motoru kapatmak ve tekrar çalıştırmaktır. Eğer uçağımız F-4 veya F-5 gibi iki motorlu bir uçak ise, pilotumuz daha rahat davranacaktır ama F-16 gibi tek motorlu bir uçak ise yukarıda yazdığım hareketleri yapacak yeterli irtifa yoksa atlamaktan başka çare yoktur. Özellikle F-104 gibi, perdövites hızına çok hızlı yaklaşan bir uçakta iseniz çok daha hızlı davranmanız gerekir.

Hava şovu sırasında compressor stall arızası yaşayan bir F-16.

Fotoğraftaki uçak arızanın ardından hemen acil iniş yapmıştı. Aşağıdaki bağlantıdan şovu ve stall anını izleyebilirsiniz.

Compressor Surge Arızası

En kısa tabiriyle herhangi bir kompresörde oluşan stall’un zamanla bütün kompresörlere yayılması ile genel bir hal alması durumudur ve son derece tehlikeli bir arızadır. Eğer pilotumuz, compressor stall arızası oluşur oluşmaz, stall’u temizlemek için yukarıdaki işlemleri uygulamazsa, motorumuz kaçınılmaz olarak compressor surge arızası yapacaktır. Eğer stall ilk kez oluştuğu anda, motorumuz hiç bir şey olmamış gibi çalıştırılmaya devam ederse, stall bütün cascade alanını kapatır ve geri akış başlar ki bu duruma compressor surge denir. Bu durumda yanma odasındaki gazlar geri dönerek kompresöre yürür. Sıcaklık dayanımı olmayan kompresör bıçakları kırılır ve motor havada parçalarına ayrılabilir. Motordan fırlayan her bir küçük bıçak parçası, sanki bir şarapnel gibi davranarak önüne çıkan her şeyi delebilir. Hatta hidrolik sıvısını taşıyan boruları bile delebilir. Bu durumda uçağımız havada hem motorsuz hem de kumandasız kalır.

Her stall, ani bir motor arızasına neden olmayabilir. Örnek olarak düşük sıkıştırma oranlarında stall lokal ve parçalı görünür. Yani bir kademenin herhangi iki bıçağı arasında stall başlar. Akış ayrılınca da, yükselen basınçtan dolayı akış komşu iki cascade arasına yoğunlaşacaktır. Dönme yönüne giden akış zaten hücum açısını azaltacağından dolayı, o yöndeki cascade içinde akış ayrılması olmaz. Ama diğer yönde hücum açısı artacağı için stall komşu cascade içine kayarak dönme yönünün aksine dönmeye başlar. Daha yüksek devirlerdeki stalllarda birbirinden bağımsız stalllar birleşir ve tek bir parça (yekpare) haline gelir. Bu durumda da motorumuz artık compressor surge arızası yaşamaktadır.

Content Protection by DMCA.com
The following two tabs change content below.
Levent Özgül

Levent Özgül

Elektrik mühendisiyim. Akışkanlar mekaniği ile ilgili Türk Patent Enstitüsü tarafından onaylanmış iki adet patentim var. Ağır sanayi sektöründeyim.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Savaştan Bir Portre: Rudolf von Ribbentrop

Türkiye’de Geçen Bir Casusluk Hikayesi: İlyas Bazna