Pulse jet motoru

Pulse jet motoru, en basit anlamda yanma sonucu oluşan etkiden yararlanan jet motorlardır. Bu motorlar az sayıda hareketli parçalardan oluşabildiği gibi tamamen hareketsiz parçalardan da oluşabilir ve statik çalışabilmektedirler.

İlk icat edildikleri 1900'lerin başından beri, nispeten diğer jet motorlarına göre geri planda kalmışlardır. II.Dünya Savaşı sırasında Alman cruise füzelerinde kullanımından sonra, pulse jetler hakkında birçok yanlış ve abartılı bilgi yayılmış oldu. Bu yanlış ve abartılı bilgiler halen bazı mühendislik kitaplarında propaganda amacı güden çalışmalar olarak sürmektedir. Her ne kadar bilinçli bir yanlış bilgilendirme amacıyla örülü de olsa bu dönem pulse jet motorların altın çağı olarak da yorumlanmaktadır.

Son zamanlarda bilim insanları pulse jet motorların özelliklerine bağlı olarak gelişen pratik faydalarını fark ederek pulse jet motorlar üzerine çalışmalarını artırmışlardır. Bu çalışmaların çizgisi daha çok pulse detonasyonlu motorların daha çok etkin maliyet ve küçük skaladaki örneklerini değerlendirme amacındadır.

Tarihçe

İsviçreli bilim insanı Martin Wiberg pulsejet üzerine ilk çalışmaları yapan kişi olarak bilinse de patent anlamında ve gerçek, çalışan bir modellemesine rastlanılamadığından bu olay belirsizliğini korumaktadır.

İlk çalışan pulsejet örneği Rus bilim insanı V.V. Karavodin tarafından yapılmıştır. 1906'da patentini aldığı çalışması 1907'de vücut bulmuştur. Bir Fransız bilim insanı olan Georges Marconnet valfsiz pulsejet tasarımı yapmış ve patentini almıştır. Bu patent 1908 yılına ait olmakla beraber V-1 “buzz bomb” da kullanılan tasarımın sahibi Paul Schmid'in büyük oranda bu çalışmadan esinlendiği ileri sürülmektedir. Schmidt. Münih merkezli bağımsız bir mühendislik şirketinin mühendisidir ve 1933 yılında gerçekleştirdiği çalışmalar Alman Savunma Bakanlığı'ndan destek bularak V-1'in üretilmesini sağlamıştır.

Tipleri

Pulse jet motorlar eşsiz bir tasarım anlayışına sahiptir. Temel olarak iki tip pulse jet bulunmaktadır. Bunların her ikisi de rezonans yanma ve koşum genişleyen yanma (resonant combustion and harness the expanding combustion) özelliğini kullanarak egzoz gazlarını aralıklı kullanarak itiş gücü oluştururlar.

Valfli pulsejet

Pulse jet şeması.

Pulsejetlerin ilk tipi valfli tip pulsejetlerdir. Valfli motorlar akışı kontrol etmek ve egzoz gazlarını dışarı atıp itkiyi oluşturabilmek için mekanik kontrollü bir valfin kullanıldığı pulsejetlerdir. Bu tipte sıcak gazların sadece kuyruk borusuna arkaya doğru akışı ve böylece bunu takiben ön bölümde taze hava alınması ve yakıtla karıştırılıp yakılması işlemi gerçekleştirilir. II.Dünya Savaşı sırasında kullanılan V-1 “buzz bomb” valfli tipin konvansiyonel örneklerinden biridir. Bu motorda patlamanın meydana geldiği yanma bölgesine iki kanal bağlanmaktadır. Genel olarak “intake” olarak adlandırılan kısa kanal ve “tailpipe olarak adlandırılan uzun kanaldan bahsedilmektedir. Ön hava alığının fonksiyonu yanma için taze havayı sağlamaktır. Bu tip motorların küçük versiyonlarında bu bölümde hava-yakıt karışımı da sağlanmaktadır. Kuyruk borusunun amacı ise hava kütlesinin kontollü bir şekilde akışını sağlayıp itki kuvvetinden yararlanmaktır. Yanma bölümü ve “tailpipe” motorun ana tube kısmını oluşturmaktadır. Esnek bir tek yönlü düşük akış valfi yanma bölgesiyle “intake” kısmını ayırmaktadır.

Her döngünün başında hava yanma bölgesine çekilmelidir. Her döngün sonunda ise kuyruk borusundan atmosfere aerodinamik yapısından dolayı kuvvetli akışla boşaltılmalıdır. Bu iki temel eylem ilk kez Kadenacy tarafından tanımlandığından Kadenacy effect olarak isimlendirilmiştir. (doğal parlama sonucu genleşme) Bu kısa süreli düşük basınç durumu valfin açılmasını sağlayarak içeriye taze hava girişini sağlar. Ayrıca aynı anda kuyruk borusundan yanma ürünü atılır. Bu süreçte tekrar basınç yükselmeye başladığından valf hızlı bir şekilde kapanır ve yeni bir döngü başlamış olur.

Valfsiz pulsejet

Valfsiz pulsejetler de valfi pulsejetlerle aynı prensipta çalışırlar. Ancak bu tipte herhangi mekanik kontrollü bir valf yerine motorun geometrik yapısından dolayı havanın akışı bir valf özelliği göstererek aynı prensibi uygular.

Bu tipte yakıt gaz ya da yüksek sıcaklıkta buhar olarak ya hava girişine ya da direkt olarak yanma odasına enjekte edilir. Motor ilk çalıştırması hava tahriki ile buji kullanılarak yapılır. Modern motorlarda bu işlem basınçlı hava yerine zengin karışım oluşturularak ateşleme ve kendi kendine döngü oluşturma prosedürüyle başlar. Daha sonra yakıt takviyesiyle döngünün korunması sağlanır.

Avantaj ve Dezavantajları

Avantajları;

Çok basit.
Yapı malzeme ucuzluğu.
Çok yüksek verimli yanma neredeyse hiç çevre kirletmemesi.
Yanıcı olan neredeyse bütün yakıtlar kullanılabilir.

Dezavantajları;

Yakıtı ekonomik kullanmaması.
Yüksek ses.
Motorun çalıştırılabilmesi için harici ateşleyici.