Havacılık ve uzay teknolojilerinde çığır açabilecek motor teknolojileri bir müddettir farklı firmalar tarafından test ediliyor. Artık ise ABD merkezli uzay teknolojileri firması Venus Aerospace, ülke tarihinde birinci kere döner patlamalı roket (Rotating Detonation Engine-RDE) motoruna sahip bir aracı başarılı biçimde uçurduğunu duyurdu. Şirketin CEO’su ve kurucu ortağı Sassie Duggleby, uçuşu “tarihi bir başarı” olarak nitelendirdi. Akademik literatürde uzun müddettir teorik seviyede ele alınan lakin pratikte çok nadiren test edilen RDE (döner patlamalı yahut döner detonasyonlu motolar da denir) motor teknolojisi, ABD’de birinci kere denetimli bir uçuşla denenmiş oldu.
Geleceğin motoru gökyüzünde
Yalnızca 30 saniye süren kısa test uçuşu, 2.000 pound (yaklaşık 900 kg) itme gücüne sahip motorun çalışabilirliğini alanda kanıtlamayı amaçlıyordu. Roket, raylı bir sistemle fırlatıldı ve planlandığı üzere ses suratını aşmadan iniş yaptı. Her ne kadar uçuş müddeti kısa ve teknik ayrıntılar hudutlu olsa da test, bu motorların laboratuvar dışına çıkarak birinci kere gökyüzüyle buluşmasını sağladı.
Klasik roket motorlarından farklı olarak, RDE’ler yakıt ve oksitleyicinin daima bir halde dairesel bir kanala enjekte edilerek patlayıcı bir dalga oluşturmasına dayanıyor. Bu şok dalgası süpersonik süratle kanal boyunca dönerken motorun yüksek verimlilikle çalışmasını sağlıyor. Basınç artışlı yanma motorları, klâsik roket ve gaz türbini motorlarının bilakis en az yüzde 15 daha verimli bir formda çalışırlar. Pistonlu motorlara misal bir halde yanma tepkisi sabit bir hacimde çok daha süratli bir formda gerçekleşir. Bu teknoloji, yakıt tasarrufu sağlaması ve daha kompakt motor dizaynlarına imkan tanıması nedeniyle uzun müddettir savunma ve uzay alanında ilgi görüyor. ABD Donanması da dahil olmak üzere birçok ülkenin savunma sanayii bu teknolojiye yıllardır yatırım yapıyor. Lakin yüksek itişli ve denetimli uçuşa hazır bir RDE motoru geliştirmek önemli mühendislik zorlukları içeriyor.
Hipersonik uçuşa doğru
Venus Aerospace, döner patlamalı motorlarını yalnızca roketlerde değil, gelecekte geliştirmeyi planladığı hipersonik yolcu uçaklarında da kullanmayı hedefliyor. Şirketin sonuncu vizyonu, 12 kişilik küçük hipersonik uçaklarını kullanarak dünya etrafında iki saatten kısa müddette ulaşım sağlayabilmek.
Ancak bu amaca ulaşmak vakit alacak üzere görünüyor. Bu nedenle Venus, kısa vadede savunma ve ticari dallara yönelik daha uygulanabilir hipersonik tahliller üzerinde çalışıyor. Şirket, ABD savunma kurumları ve ulusal güvenlik üniteleriyle faal görüşmeler yürüttüğünü belirtiyor.
RDE motorlar nasıl çalışır?
Havacılıkta yanma olayları, gerçekleşme suratına nazaran iki temel kategoriye ayrılır: Şayet yanma ses suratının altında gerçekleşiyorsa buna deflagrasyon denir; ses suratını aşan bir yanma kelam hususuysa, bu süreç detonasyon olarak isimlendirilir. Geleneksel jet motorları epey karmaşık yapılar içerir. Bu motorlar, birçok hareketli modüle sahiptir. Dönen fanlar havayı içeri çeker, bu hava sıkıştırıldıktan sonra yakıtla karıştırılır ve yanma odasında tutuşturulur. Ortaya çıkan sıcak ve genleşen gazlar motorun art kısmından dışarı çıkar ve uçağın ileri hakikat itilmesini sağlar. Bu sistem uzun müddettir havacılığın temelini oluşturuyor.
Ancak döner detonasyonlu motorlar (RDE – Rotating Detonation Engine), bu klasik sistemlere kıyasla epey farklı ve kolay bir prensiple çalışır. RDE’de yakıt, özel olarak tasarlanmış dairesel bir kanala enjekte edilir. Burada oksijenle karışan yakıt, yüksek süratte gerçekleşen daima patlamalarla bir şok dalgası üretir. Bu süpersonik şok dalgası kanal boyunca dönerken motorun daima ve yüksek verimli formda çalışmasını sağlar. Patlama bir kere başladığında, dış müdahale olmaksızın kendi kendini sürdürür. Bu da RDE’yi, hem yüksek güç hem de daima yanma sağlayan bir sistem haline getirir.
Ramjet ve darbeli detonasyon motorları (PDE – Pulse Detonation Engine) üzere kimi motor çeşitleri de türbin ya da kompresör üzere hareketli modüllere muhtaçlık duymadan çalışabilir. Lakin bu motorlar ekseriyetle uzun ve hantal bir yapıya sahiptir. RDE motorlarında ise yanma dairesel düzlemde gerçekleştiği için sistem çok daha kompakt boyutlarda tasarlanabilir.