HELİKOPTERLERİN KALBİ TURBOŞAFT MOTORLAR

Turboşaft motorlar, gaz türbinli motorların itki üretmekten ziyade, şaft gücü üretebilmesi amacıyla optimize edilmiş versiyonlarıdır aslen. Konsept olarak bakılırsa turboşaft motorlar turbojet ve turbofan motorlara benzer özellik gösterirler. Ancak temel farkları gücün bir şaft vasıtası ile gereken araca uygulanmasıdır. Turboşaft motorlar genellikle yüksek güç çıkışı, yüksek güvenilirlik, göreceli olarak daha küçük ağırlık ve boyuttaki araçlarda kullanılması tercih edilir. Örnek olarak helikopterler, Yardımcı Güç Ünitesi (APU), gemiler ve bazı tanklar verilebilir. Turboşaft motorlar genel olarak iki ana parçada incelenebilir. Bazı kaynaklara göre bu kısımlar “Sıcak Kısım” ve “Soğuk Kısım” olarak ayrılırken, bazı kaynaklar “Güç Bölümü” ve “Gaz Jeneratörü” olarak ayırır.

Gaz Jeneratör Bölümünde çoğunlukla kompresör, yanma odası, bujiler, yakıt uç çıkışları ve çoklu türbinler bulunur. Bunun yanında Güç bölümünde ise adından da anlaşıldığı gibi gücün üretilmesi sağlanır. Bu yüzden bu kısımda çoğunlukla; Güç türbinleri, şaft çıkışı ve devir düşürme dişlileri bulunur.

Resim1. T700 Motoru Kısımları

Çalışma Prensibi

Turboşaft motorları, soğuk havanın içeri alınarak kompresör yardımıyla sıkıştırılması sonucunda yanma odasında yakılarak gaz türbinlerini döndürmesi prensibi ile çalışır. Gaz türbinlerinin dönmesi ile dönen Güç türbinler, şaftı döndürerek bir dönü enerjisi elde etme prensibini baz alır. Tabiki bu olaylar olurken türbinler ve şaft çok hızlı bir şekilde döner. UH-60 helikopterlerinin kullandığı standart bir T700-GE-701C Turboşaft motorunun gaz türbinleri dakikada yaklaşık 40000 (kırk bin) devirlere kadar çıkabilirken, güç türbinleri dakikada 20000-21000 (yirmi bin-yirmi bir bin) devir civarında döner. Ancak birçok motorda bu kadar güçlü ve hızlı olan dönüyü kontrol edebilmek amaçlı motorun içinde devir düşürücü dişli sistemleri olur. Bu sayede 20000 devirde dönen bir şaftın dönüsü, çoğunlukla gezegen dişli sistemleri yardımıyla 6600 (altı bin altı yüz) devire kadar düşer. Tabiki de platformdan platforma fark edecek olsa da helikopterlerde bu çıkış dönüsü transmisyon yardımıyla yatay hareketten dikey harekete çevrilir ve pallerin dönmesini sağlayan “mast” yani direğe bağlanır. Mast’ın dönmesi ile beraber de helikopterin palleri dönmeye başlar ve hava aracına etkiyecek olan kaldırma kuvveti bu sayede üretilir.

Gaz Türbinli-Turboşaft Motorların Tarihçesi

Bu tarz motorların ilk örneklerini görmek için 2.Dünya Savaşı’na kısa bir dönüş yapmak gerekiyor. Almanların 1944’ün ortalarından itibaren geliştirdikleri “Panther” tanklarında daha yüksek bir güce ihtiyaç duymalarından dolayı gaz türbinli motorların kullanılması ve üretilmesi düşünülmüştü. Bu bağlamda, Almanların ünlü turbojet motoru BMW 003 baz alınarak bir turboşaft-gaz türbinli motor üretilmek istendi. GT101 ismiyle hayata geçen bu proje bazı tanklarda üretime de geçti. Sonraki dönemlerde ise bu motor daha da geliştirilerek GT102, GT103 gibi modellere de öncü oldu. Helikopterler açısında bakacak olursak, ilk tam anlamlı helikopter motorunun örneğini 1948 yılına bakarak Fransa’da görmekteyiz. İlk olarak APU olarak dizayn edilmiş olan bu motor, sonraki dönemlerde geliştirilerek 100 shp (şaft beygir gücü/Shaft horsepower) güç üretecek şekilde dizayn edilmiş ve hayata geçmiştir. 1950’li yıllara gelindiğinde Amerika tarafında Boeing’in T50 motoru ile bu sektöre giriş yaptığını, Sovyetler tarafınınsa Kaman K-225 helikopteri ile doğu bloğunun dikey iniş/kalkış-helikopter projesine başladığını görebiliriz. Ancak her ne kadar gaz türbinli motorun ilk kara araçlarına uygulanması 2.Dünya Savaşına dayanıyor desek de gaz türbinli bir motoru ilk defa ana motor olarak tanklarına entegre eden Rusya olmuştur. T-80 ana muharebe tankı bu anlamda tarihe adını yazdırmış ve bir ilke imza atmıştır. Amerikan tarafı ise şu an hali hazırda kullanmış olduğu M1 varyantı tanklarında gaz türbinli bir motor kullanmaktadır. Havacılık teknolojisinde de turboşaft motorlar hızla gelişmiş ve halen de gelişmeye devam etmektedir. Bu bağlamda Honeywell’in T-53 Turboşaft motorları UH-1 ve AH-1H Cobra helikopterlerinden kullanılarak Vietnam savaşında büyük etki göstermiş ve ardından gelişen T700, T-55, CTS-800 gibi motorlar şu an halen kullanılan UH-60 Sikorsky, AH-64 Apache, AH-1W SuperCobra, T-129 ATAK, CH-47 Chinook gibi birçok helikopterin ana gücünü oluşturan motorlardan bazılarıdır desek yanlış olmaz.

Resim2. Türk Silahlı Kuvvetlerine Ait bir CH-47 Chinook Helikopteri

Resim3. TSK’ya ait bir T129 Atak helikopteri

Resim4. TSK’ya ait bir S-70 Blackhawk helikopteri

Türkiye’deki Turboşaft Motorları ve Turboşaft Motor Çalışmaları

Türkiye yakın zamana kadar olan süreçte turboşaft motoru üretimine yönelik çalışmalar konusunda yetersiz kalmış bir noktadaydı. Üreticiden ziyade kullanıcı modelini benimsemiş bir durumdaydık denebilir. Tabi kullanıcı rolünde olsa da TSK’nın envanterindeki neredeyse her motorun bakım, onarım ve depo seviyesi kontrol hakkının da alınmış olduğu gerçeğine de parmak basmak isterim. Bu bağlamda Askeri Fabrikalar Genel Müdürlüğüne bağlı olan 5.Ana Bakım Fabrika Müdürlüğü’nün çalışmaları eşsiz denecek sevide kalmayıp Ortadoğu sınırları içerisinde bu denli kapsamlı helikopter ve turboşaft motoru bakımının yapıldığı başka bir yer bulunmamaktadır. TSK’nın sahip olduğu ve kullandığı turboşaft motorlarından bahsedecek olursak, helikopter tercihine bağlı olarak değişen motor çeşitleri genel olarak şu şekilde örnek verilebilir:

T700-GE-401/701/C-D, motorları: AH-1W SuperCobra ve S-70 Sikorsky helikopterlerinde
CTS-800 motorları T129 ATAK helikopterlerinde
T-55-L-714A motorları CH-47 Chinook Helikopterlerinde
Turboméca Makila Motorları AS-532 Cougar Helikopterlerinde
T/L-53 Motorları UH-1H Helikopterlerinde kullanılmaktadır.

Resim5. T129 Atak Helikopterinde kullanılan CTS-800 Turboşaft Motoru

Türkiye’deki Turboşaft Motor Üretimi Girişimleri

Görüldüğü üzere Türkiye şu an hali hazırda kullandığı helikopterlerinde çoğunlukla dışarıdan alınana motorları kullanıyor diyebiliriz. Ancak bunu yanında bir istisna vardır ki belirtmeden geçmemek gerek, Genel Maksat Helikopteri Projesi kapsamında TEI, aslen General Electric üretimi olan T700 Motorlarının üretimi konusunda GE’den lisans altında üretim izni almasının üzerine Türkiye’de üretilmiş ilk turboşaft motorları olan T700-TEI-701D motorlarını Eskişehir’deki tesislerinde üretti ve geçtiğimiz mayıs ayında ilk 4 motorun teslimatını gerçekleştirdi. Ancak lisans altında üretilen bu motor için “yerli” tanımı yapmak çok doğru olmaz. Fakat buna rağmen bu adım TEI adına kazanılmış önemli tecrübeleri barındırıyor. Bunların yanında TEI’nin şu an kendi geliştirdiği bir Turboşaft motorun daha olduğunu söylemezsek eksik olur. TS1400 isimli bu “yerli” geliştirilmeye çalışılan motorun 1400 şaft beygirgücü civarında güç üretmesi bekleniyor. Tamamlanması halinde bu motorun TSK envanterinde kullanılan başta T129 ATAK helikopteri olmak üzere, TAI üretimi T625 Gökbey ve T70 Projesi kapsamında üretilecek “Blackhawk” helikopterlerinin de temel gücü olması planlanıyor. Motorun ön prototipi ilk motor ateşlemesini 2018 yılının haziran ayında gerçekleştirmişti. Projenin başarıya ulaşması sonucunda ülkemizdeki Turboşaft motorları konusundaki dışa bağımlılığın hatırı sayılır şekilde azalacağı düşünülmektedir.