Site İçi Arama

savunma

Savaş Uçaklarında Kullanılan Jet Motorlarını Tasarlamak ve İmal Etmek Neden Bu Kadar Zor?

Sadece jet savaş uçaklarında kullanılanlar değil, bütün jet motorlarının tasarımı ve imalatı çok zordur. Ancak, düşük hacimde yüksek takat vermesi beklenen; jet savaş uçaklarında kullanılan jet motorlarının, tasarım ve imalatının sivil uçaklarda kullanılanlara nazaran daha da zor olduğunu kabul etmek zorundayız.

Ömrümüzün +30 yılı uçak ve motor dahil uçak sistemleri ile iştigal etmekle geçtiği için; yukarıdaki soru, eş-dost meclislerinde, endüstriyel istişarelerde, bilimsel etkinliklerde vb. çok sık fikrime başvurulan sorulardan, konulardan birisidir. Bilgi ve tecrübemizin elverdiği ölçüde yanıtlamaya çalışırız. Konuyu bu makalemde de görüş beyanım olarak ele almak istedim.

Sadece jet savaş uçaklarında kullanılanlar değil, bütün jet motorlarının tasarımı ve imalatı çok zordur. Ancak, düşük hacimde yüksek takat vermesi beklenen; jet savaş uçaklarında kullanılan jet motorlarının, tasarım ve imalatının sivil uçaklarda kullanılanlara nazaran daha da zor olduğunu kabul etmek zorundayız.

A. Peki jet motoru tasarım ve imalatını bu derece zorlaştıran sebepler nelerdir?

Aşağıda açıklamaya çalışacağım birkaç önemli sebebi olmasına rağmen, hemen belirtmeliyim ki; jet motoru tasarlayamamak ve imal edememenin en önde gelen sebebi; yeteri seviyede malzeme bilimi, mühendisliği ve endüstrisine sahip olamamaktır. 

Yeterli malzeme endüstrisine sahip olamamak sadece jet motoru değil başka birçok gerekli ve faydalı, malzeme, komponent ve sistemi tasarlayamayıp, imal edememeyi sonuç olarak ortaya koymaktadır. (Detaylı görüş beyanımız için, lütfen bknz. Ref.-1 ve Ref.-2).

Bu seviyelere yıllara sarih çaba, azim, bilgi ve deneyim ile gelebilmiş, ulaşabilmiş ülkeler ise; (aslında sadece ABD, Rusya, İngiltere ve Fransa) kazanmış oldukları bu avantajı ellerinde muhafaza edebilmek, bilgi, beceri ve tecrübelerini hiçbir ülke ve kuru mile paylaşmamak için alınabilecek tüm tedbirleri almaya özel gayret sarf etmektedirler.

Şimdi bu hususları makalemizin elverdiği ölçüde detaylandırmaya çalışalım.

1. İmalatta Kullanılan Malzemelerin Ticari ve Milli Sır Kapsamındaki Gizli Yapıları:

Jet motorlarının imalatında kullanılan istisnasız tüm malzemeler, kullanıldığı bölgenin amacına uygun kendine ait gizli formülleri olan hatta bazılarının hammaddeleri bile gizli olan malzemelerdir. 

Dünya’da kaç ülkenin olduğunu biliyor musunuz? Ve kaç tanesi herhangi bir jet motoru üretiyor?

Jet motoru imali çok nadir bir endüstriyel kabiliyettir.

Eski malzemelerle düşük verimliliğe sahip bir jet motoru yapmak bile çoğu ülke için imkansızdır.

Gelişmemiş her ülke, metalürji ve malzeme bilimi araştırmalarını ihmal etti ve bu türden her ülke, önümüzdeki on yıllarda bunun bedelini ödemeye devam edecek. (Detaylı açıklama için lütfen bknz. Ref.-1 & Ref-2)

Jet motorlarında kullanılan malzemelerin (çelik, titanyum, metal kompozitler vd.) tamamı “standart dışı, özel alaşım formülasyonlu, sadece belirlenen fonksiyonun icrası için imal edilmiş malzemelerdir”. Bu malzeme alaşımlarının formülleri çok gizli tutulmaktadır. Eğer size satılması üreten şirket ve o şirketin hükümeti tarafından uygun görülürse ancak, o malzemeyi satın alabilirsiniz. Büyük bir ihtimal ile “milli gizlilik” kapsamında bu malzeme size satılmayacaktır.

O halde ne yapacaksınız? Örnek vermek gerekirse; Coca Cola’nın formülünü alamıyorsunuz, Coca Cola’nın kendisini de alamıyorsunuz! Bu durumda; Pepsi-Cola’yı yaratmak zorundasınız. Pepsi-Cola, Coca Cola olmayabilir ama aynı fonksiyonu yerine getirebilir. 

Jet Motorunda kullanılan malzemelerin önde gelenleri;

a. Tek Kristal Türbin Palleri (Kanatları):

Çeliğin ergime noktasının üzerinde sıcaklıkların olduğu yanma odasının arkasındaki türbin bölümünde bulunurlar. Kullanılan malzeme, yukarıdan aşağıya tek bir kristal olan bir titanyumdur. Uçtan aks üzerindeki bağlantı noktasına kadar bu pal, tek bir tek yönlü kristalden işlenmiştir. Bu gereklidir, çünkü birden fazla kristal/amorf olsaydı, ısı altında önemli ölçüde zayıflardı. Bunu yapmak için kullanılan metalürjik teknikler ve formülasyon, çok sıkı korunan ticari (hatta milli) sırlardır.

b. Yanma Odası Astarı:

Bu bölüm cehennem ateşiyle karşı karşıyadır ve içinde yerleşik bir soğutma sistemi bile yoktur. Isıya dayanabilen ve onu yanma odasının büyük kısmından uzağa yayan bir kaplamaya ihtiyacı vardır. Bu kaplamanın bileşimi çok iyi korunan bir askeri sırdır.

2. Hassas, nadir bulunan, işlenmesi zor mineraller:

Jet motor komponentlerinin hemen hemen hepsi, standart olmayan, özel formüllü alaşımlardan imal edilmektedir.

Bu malzemelerin en temel özellikleri, aşırı ısıya dayanımlı, son derece mukavim ve bir o kadar da hafif olmalarıdır. Çünkü jet motorları aşırı ısı yaratan ve bu sayede takat yaratan, ısıya dayanımlı, mukavim ve mümkün olduğu sevide hafif olmalıdırlar.

Örneğin, özellikle aşırı ısı dayanım gerektiren kullanılması gereken parçaların imal edildiği malzemelerin alaşımında çok kullanılan ve bu sebeple çok gerekli ve stratejik bir madeni mineral olan kobaltı ele alalım.

Kobalt, gelişmiş piller, jet motorları, nadir toprak kalıcı mıknatıslar, petrol katalizörleri ve inşaat, üretim ve madenciliği sağlayan takım parçaları gibi stratejik teknolojilerin üretimi için vazgeçilmez bir elementtir. 

Kobalt yüksek sıcaklıklarda dayanıklılıklarını devam ettirmesi gereken malzemelerin alaşımında kullanılan çok önemli ve gerekli bir mineraldir. Bu özelliğinden dolayı birçok havacılık, savunma ve tıbbi uygulamada en önemli bileşenlerdendir. 

Dünya kobalt rezervlerinin %70’i Demokratik Kongo Cumhuriyetindedir ve sırf bu nedenle bu ülke 100 yıldır huzura kavuşamamıştır. Sömüren dünyanın maden lordları bu ülkede kol gezer ve istikrarsızlık ve huzursuzluk sömürülerinin devamı için gereklidir. Yani, Kongo halkına refah ve mutluluk getirmesi gereken bu maden bir asırdır bu halkın yoksulluğunun ve mutsuzluğunun ana kaynağı olmuştur. Aşağıdaki figür-1 bu durumu çok güzel görselleştirmektedir.

Şekil-1:  Demokratik Kongo'nun 100 Yıllık Kobalt Üretimi.

3. Hassas ve Karmaşık İşleme Teknikleri: 

Motordaki metallerdeki herhangi bir tutarsızlık veya işlemedeki asimetri, yıkıcı sonuçlara neden olur. Örneğin pallerin içine açılmış soğutma kanalları vardır, bu soğutma kanallarının imalinde bir palden diğerlerinden daha fazla malzeme çıkarılırsa, bu durumda eksantrikliğe, ardından titreşimlere neden olur ve sonunda tüm motoru parçalara ayırır.

4. Finansman: 

Finansman, çok zor ve yorucu olan önde gelen sebeplerdendir. Jet motoru tasarım ve imalat finansmanını şirketler tek başlarına üstlenemezler. Üstlenseler dahi bu ürün için bir müşterinin alım garantisi ve yeteri miktarda sipariş vermiş ve ödemesini de yapmış olması gerekmektedir. Bu jet motoru jet savaş uçağında kullanılacak ise; hükümetin de onayı, başka ülkeden bir hava gücü satın alacak ise; gene kendi hükümetinizin onayı ve alacak hava gücünün hükümetinin onayı gerekecektir. Hükümetlerin zaman ve bütçe kısıtlamalarını neredeyse kesinlikle aşacak bu tarz projelere para yatırmalarını sağlamak çok fazla müzakere gerektirecektir.

Jet Motoru Tasarlayıp İmal Edebilen Ülkeler Jet Uçağını da Yaptılar Ama Tam Tersi Olamadı!

Günümüz itibariyle, savaş uçağı yapan sadece dört ülke ve bir konsorsiyum (AB) var.

1. ABD 

2. Rusya

3. Fransa 

4. İngiltere 

5. AB konsorsiyumu (AB ülkelerinin ortak çabaları)

Savaş uçağı platformunu "birleştiren" epeyce başka ana ve alt bileşenler mevcuttur. Bir savaş uçağında dört temel bileşenden oluştuğunu biliyoruz”, bunlar:

1. Uçak Motoru/ları (aero-engine/s)

2. Gövde 

3. Uçuş kontrol sistemleri 

4. Aviyonikler

5. Silah sistemleri

Bunların hepsini veya çoğunu kendiniz yapmadığınız sürece, savaş uçağı tasarlıyorsunuz hatta imal de ediyorsunuz ama o sistemler bütününün tüm kontrolünün ve ömür boyu idamesinin size ait olduğunu maalesef iddia edemiyorsunuz. Tüm sistemlerinin kontrol ve idamesini sağlayamayacağınız bir jet savaş uçağına ise; gerçek harekât ortamında yüzde yüz güvenemezsiniz.

Birkaç örnekle açıklamaya çalışayım: 

Çin. Özgün jet savaş uçağı tasarım ve imalatında ciddi yol katettiler, ancak motorlarının ve silahlarının çoğu veya teknolojileri ve malzemeleri Rusya'dan gelmektedir.

İsveç. Öncesinde çok önemli jet savaş uçakları tasarladı ve imal etti (Hansen, Saab JAS 39 Gripen’i tasarlayıp imal edebildi ama motor ABD’den (GEF404) ve silahları ABD ve Avrupa'dan temin edilmektedir. Bazı aviyonik parçaları da yurt dışından temin edilmektedir.

Japonya'nın ciddi büyük yerli endüstrisi ve finansmanı mevcut, ancak motorlar ve diğer bazı temel teknolojiler ve silahlar için ABD'ye bağımlılar, daha doğrusu bağımlı bırakılmaktalar. 

Güney Kore. Yerli savaş uçağı programı için tarihsel olarak ABD'ye bağımlıydı. ABD’li LMA ile önce KAI T-50 tasarlayıp imal etti. Akabinde gene ABD’li LMA ile işbirliği yaparak KAI KF-21 Boramae’yi tasarladı ve imalatında da başladı, motor da ABD’li GEF414’dir. G. Kore bu sistemde EADS ile teknolojik ve Endonezya finansal işbirliği yapmaktadır. Ayrıca bu platformun kullanacağı silahların çoğu Avrupa ve ABD'den tedarik edilecek.

Pakistan (JF 17). Milli uçağı JF-17’nin üretiminde ciddi bir milli efor ve başarı yatmaktadır. Ancak, uçakta gövde haricinde neredeyse her şey Çin veya Rusya'dandır. Aviyoniklerin bir kısmı da Avrupa'dan temin edilmektedir.

Hindistan. HAL Tejas’ı tasarladı ve üretti ancak motor ABD'den (GEF404), silahlar ise hemen hemen her yerden. Gövde ve uçuş kontrol elemanlarında bazı büyük ilerlemeler kaydedilmiştir. Aviyoniklerin bir kısmı da yerlidir ama kilit malzemeler hala yurtdışından gelmektedir.

Türkiye. HÜRKUŞ, HÜRJET, MMU TF-X. KAI KF-21 Boramae’ye benzer bir durum özellikle MMU TF-X’de de geçerlidir.

Sonuç:

Jet motorlarını, özellikle jet savaş uçaklarında kullanılacak jet motorlarını tasarlayıp imal edebilmek için; malzeme bilimi, mühendisliği ve teknolojisine önem vermeli ve bu konuda gelişmelisiniz. Elbette, jet uçakları ve motorları tasarımına dahil yeterli bilgi, beceri ve tecrübeye de ulaşmış olmalısınız. Ve tüm bu çalışmaları göğüsleyebilecek finansal güce de sahip olmanız gerekmektedir. Aksi takdirde jet motoru yapabilmeniz olası değildir. 

Kaynakça:

1. Türkiye Sanayide Neden Malzeme Teknolojisine Odaklanmalı? (Bölüm-1)

https://strasam.org/analiz-ve-raporlar/analiz/turkiye-sanayide-neden-malzeme-teknolojisine-odaklanmali-bolum-1-1255

2. Türkiye Sanayide Neden Malzeme Teknolojisine Odaklanmalı? (Bölüm-2)

https://strasam.org/analiz-ve-raporlar/analiz/turkiye-sanayide-neden-malzeme-teknolojisine-odaklanmali-bolum-2-1256

Araştırmacı Yazar Raif BİLGİN
Araştırmacı Yazar Raif BİLGİN
Tüm Makaleler

  • 07.03.2023
  • Süre : 7 dk
  • 3175 kez okundu

Google Ads