Radyal motor, 1901 senesinde icat edilen bir motor cinsidir. Pervaneli uçaklarda yaygın olarak kullanılır. Bir cins rotary motor olarak da bilinir.
Radyal motor, yıldız görünümünde olduğu için “yıldız tipi motor” olarak da bilinir. Pervaneli uçaklar başta olmak üzere deniz taşıtları, askeri vasıtalar ve motosikletler için kullanılabilmektedir. Silindirleri, bir daire merkezine karşı sıralanmış motorlardır. Bu motor cinsinde tüm piston kolları, tek biyel muylusuna piston kollarının bağlı mil bağlı olarak çalışır. Radyal motorlarda ateşleme aralığının düzgün olması için 4 zamanlı tipleri tek rakamlı 5, 7, 9 gibi, 2 zamanlıları tipleri de çift rakamda 2, 4, 6 gibi silindir içerir. Genellikle tek rakamlı olarak planlanmıştır. Radyal motorlar nasıl çalışır, avantajları ve dezavantajları nelerdir, tarihçesi nedir? Bu suallerin yanıtlarını makalemizde bulabilirsiniz.
İlk radyal motor tasarımlarından biri.
Tarihçesi
Radyal motorlar, ilk olarak 1901 senesinde Amerikalı makine mühendisi Charles Matthews Manly tarafından planlandı. İlk radyal motor su soğutmalı ve 5 silindirliydi. Ancak bu motorlar yeterince güçlü değildi. Daha sonra 1903 senesinde Stephen Balzer tarafından Langley Havaalanı projesi için planlanan rotary döner motorun dönüştürülmesiyle “Manly-Balzer motoru” olarak bilinen radyal motor planlandı. Bu motor, dakikada 950 devir yapan, 52 beygir eforunda benzinli radyal motor olarak geliştirildi.
Radyal motorlarla ilgili bazı önemli tarihler şunlardır;
1907 senesinde Jacob Ellehammer, dünyanın ilk hava soğutmalı 3 silindirli radyal motorunu planlayarak bir motosiklete kullandı. Bu motor, daha güçlü 5 silindirli modelin de temelini oluşturdu.1909-1919 seneleri arasında üretilen radyal motorlar, krank karteri ve silindirleri ile daha çok rotary motorlara benziyordu.
1920’li senelerden sonra geliştirilen konseptler, günümüzdeki radyal motorların prototipleri olarak planlandı.
1918 senesinde üretilen hava soğutmalı radyaller, I. Dünya Savaşı’nda kullanılan uçaklar için diğer motorlara göre daha avantajlı görüldü; ancak kullanılamadı.
Fransa’da kullanılan ve “Le Rhône” ismi verilen rotary döner motorlar, 1920’li senelerde sabit radyal motorlara dönüştürüldü.
1920 – 1921 seneleri arasında Amerika Birleşik Devletleri Havacılık Milli Danışma Komitesi NACA ve Amerika Birleşik Devletleri Donanması, hava soğutmalı radyallerin efor / ağırlık oranının ve güvenilirliğinin arttırabileceğini belirterek, uçaklar ve deniz vasıtaları için radyal motor siparişi verdi.
İkinci Dünya Savaşı’nda kullanılan birçok uçak, radyal motorluydu.
Çalışma Prensibi Nedir?
Radyal motorlar, içten yanmalı olarak sınıflandırılır. Çoğunlukla uçaklarda kullanılır. Silindirleri rotary dönen motorlarda olduğu gibi krank milinin çevresinde bir daire oluşturacak şekilde dizilmiştir. Başka bir ifadeyle, silindirleri belli bir gizeme dahilinde değil, daire merkezine karşı sıralanmış motor tipidir. Bu nedenle yıldız şeklinde görünümü vardır. Tüm piston kolları biyel göbekteki tek bir biyel muylusuna bağlıdır. Silindirler, krank milinin çevresinde yıldız şeklinde devinimini tamamlar. Her silindirde bulunan pistonun hareketi, piston kolu biyel ve biyel muylusu takviyeyi ile krank miline aktarılır. Silindirlerin eksenlerinin aynı düzlemde olması nedeniyle, birleştirici çubuklar doğrudan krank miline bağlanamazlar. Bunun yerine, pistonlar krank miline bir mafsallı çubuk grubu ile bağlanırlar. Böylece krank milinin aksi çevresinde dönmesi sağlanır. Bu işlem, her pistonun hareketi ile sürekli yinelenir. Karbüratör ve gaz kolu takviyeyi ile motorun devri ayarlanır.
Radyal motorda pistonlar, biyeller takviyeyi ile krank miline bağlandır. Dört zamanı emme, sıkıştırma, efor yanma, egzoz bitirildiğinde krank mili iki devir yapar. Silindirler, ateşleme sırasına göre efor üretir. Yanan hava-yakıt karışımının patlaması ile alana gelen efor, piston kolları taşıtı ile krank miline dönme hareketi olarak iletilir. Çalışma sistemi, bu bakımdan sıralı motorlarla eş. Ateşleme sıraları değişiktir. Dokuz silindirli bir radyal motorda ateşleme sırası “1, 3, 5, 7, 9, 2, 4, 6, 8” numaralı silindirlerde bu sıraya göre gerçekleşir. Her çevrim bitirildiğinde ateşleme sırası tekerrür birinci silindire döner. Başka bir ifade ile pistondaki eforun hareketi sırasında ateşlenecek bir sonraki piston arasında bir piston vardır. Ateşleme sırası, valfların açılması ve kapanması, yanma sonrası oluşan eforun bir sonraki silindirin sıkıştırma işlemine takviye etmesi ve hareketin bu şekilde devam etmesi şekilde çevrim veya dört zaman bitirilir. Radyal motorlarda tek rakamlı silindirler kullanılmasının bir manayı var. Motorun daha meselesiz çalışması için meblağlı ve kesintisiz bir efor üretilmelidir. Daha verimli efor üretmek için tek rakamda silindir kullanılır. Böylece diğer piston ateşleme işlemini başarabilir. Şayet eşit rakamda silindir kullanılırsa, eşit derecede giderekilmiş bir ateşleme döngüsü olası olmazdı.
Radyal motorlarda, otomobil ve motosikletlerde kullanılan motorların aksine silindirlerin aksi aynı düzlemlidir. Dolayısıyla tipik eksantrik mili, emme ve egzoz valflarının hakimiyeti için kullanılamaz veya krank mili efor sunmaz. Bunun yerine, pistonlar mafsallı çubuk birleşimi ile krank miline bağlanır. Radyal motorların silindirleri üzerinde genelde “popet” ismi verilen cinste valflar kullanılır. Bu valflar, krank milinden ters doğrultuda dönen kam plakası tarafından hakimiyet edilen itme çubukları tarafından hareket ettirilir. Kam, dişli bir mekanizma desteğiyle döndürülür.
Radyal Motor Parçaları
Radyal motorlar, sıralı motorlarda kullanılan parçalar içerir. Diğer 4 zamanlı motorlar gibi çalışır. Her ikisinin de eş parçaları vardır; ancak yapıları ve tasarımları değişiktir. Her silindirin emme, sıkıştırma, efor yanma ve egzoz zamanı vardır.
Bu parçalar şunlardır;
Piston: Yanma odasında yanan gazların genleşen kuvvetini bir iletişim çubuğu veya kol aracıyla krank miline gönderir. Yani mekanik eforu krank miline aktarır. Pistonların baş tarafında silindirle arasında sızdırmazlık sağlayan “segman” ismi verilen parçalar vardır. Hafif ve ısıya dayanıklı alaşımlardan üretilir.
Biyel piston kolu: Pistonun altında bulunan çubuk veya koldur. Pistondaki hareketi krank miline aktarmaya takviyeci olur.
Krank mili: Pistondan gelen mekanik eforu dönme hareketine çevirir.
Emme ve egzoz valfları: Emme valfı, yakıt ve temiz havanın yanma odasına girmesini sağlayan bir kanaldır. Egzoz valfı ise, yanan yakıt-hava karışımının yanması neticeyi ortaya çıkan gazların silindirden dışarı atılmasını sağlar.
Buji: Yanma odasında sıkıştırılan yakıt-hava karışımını elektrik kıvılcımı ile ateşleyerek patlama sağlar. Bujinin ateşlediği yakıt, genleşerek büyük bir efor oluşturur.
Radyal Motorların Avantajları ve Dezavantajları
Yıldız tipi motorlar, fazla efor gerektiren motorlardır. Bu nedenle silindir rakamları fazladır. Sıralı silindirli motorlara göre bazı üstünlükleri vardır. Silindirlerin motorun ön kısmında bulunması, hava akımının doğrudan motorun gövdesine erişmesini sağlar. Bu da motora iyi seviyede bir soğutma sağlar. Uçaklarda kullanılan radyal motorlarda yüksek irtifada yapılan uçuşlarda motor ısısını hakimiyet altında yakalamak için motorun arka kısmında mekanik olarak açılıp kapatılabilen bir kapak bulunur. Pilot, bu kapağı açıp kapatarak motor ısısını istenen seviyede tutabilir. Motorun fazla ısınması efor kaybına yol açar. Sıralı silindirli motorlara göre daha güvenli, daha dayanıklıdır. Ağırlık ve efor oranı daha iyidir. Zararlara karşı dirençlidir.
Radyal motorların avantajları ve dezavantajları şunlardır;
Avantajları:
Radyal motorlarda her bir pistonun efor üretimine katkısı son derece iyi düzeydedir. Bu meblağlılık motorun daha meselesiz ve titreşimsiz çalışmasına takviyeci olur.Dokuz silindirli tipik bir radyal motor, 1200 beygir eforu üretebilir.
Radyal motorların dakikadaki devir sürati göreceli olarak maksimum düzeydedir.
Uçak pervanelerini redüksiyon dişlisi olmadan döndürebilirler.
Bütün pistonlar aynı düzlemdedir. Bu nedenle hepsi bayağı havayla eşit derecede soğutulur.
Akışkan soğutma sistemleri herhangi bir zarara karşı daha korunmasızdır. Zararlarda su kaybı neticeyi motor fazla ısınır ve değişik arızalara yol açabilir. Hava soğutmalı bir radyal motor, bu cins zararlardan etkilenmeden soğutulabilir.
Hava soğutmalı radyaller, su kullanılmadığı için akışkan soğutmalı sıralı motorlardan daha hafiftir.
Radyal silindirlere motorun kapasitesini çoğaldırmak için silindir çapını çoğaldırmadan ekstra piston eklenebilir.
Radyallerin daha kısa ve sert krank milleri vardır. Tek bir radyal bloğunda önde ve arkada olmak üzere yalnızca iki adet krank mili yatağı bulunur. Akışkan soğutmalı 6 silindirli sıralı bir motorda her piston için ayrı ayrı mil yatağına ihtiyaç duyulur.
Kısa krank mili daha az titreşim sağlar. Ayrıca daha az eskir, metal bitkinliğine daha az maruz kalır. Bu nedenle daha dayanıklı ve güvenlidir.
Basit ve düzenli tasarımı sebebiyle bakımı kolaydır.
Parçaları ve bakım maliyetleri daha ucuzdur.Dezavantajları: Özellikle uçaklarda kullanılan radyal motorların silindir gövdesi uçuş esnasında sürekli hava akımına maruz kalır. Bu nedenle motorun verimli çalışması için gerekli ısı hakimiyet edilemeyebilir.
Silindirlerin hava akımına maruz kalması sürtünmeyi önemli miktarda arttırır.
Radyal bir motordaki her silindirin kendi kapağı olduğu için her kapakta ayrı valflar ve valf itici bulunması pratik değildir. Bu karışıklık, bakım maliyetlerini artırabilir.
Üç veya beş silindirli radyal motorlar, en basit sınıftadır. Bu sınıftaki motorlar diğer motorlara göre çok sesli ve titreşimli çalışır ve güvenli değildir.
Uçakların ön tarafında bulunduğu için görüş açısını engelleyebilir.
Kapalı bir bölgede bulunan radyal motorları soğutmak daha güçtür.
Yıldız Tipi Motorlarla İlgili Kısa Bilgiler
Birinci Dünya Savaşı’nda kullanılan rotary motorlu uçaklara göre pek çok avantajı olan radyal motorlar, uçaklar için harikulade bir tasarım olarak görülüyordu.İkinci Dünya Savaşı’nda kullanılan pervaneli uçaklarda yaygın olarak radyal motorlar kullanılmıştır. “Alman FockeWulf Fw-190” uçakları misal olarak verilebilir. O yarıyılda uçak motorlarında daha fazla verimlilik ve efora ihtiyaç dinleniyordu. Radyal motorlar, bu ihtiyacı aşırısıyla karşıladı.
İkinci Dünya Savaşı sırasında radyal motorların kullanımı zirveye erişti. Bugün radyal motorlar vardır; ancak yaygın değildir. Çoğu pervaneli uçak bugün daha ananesel düz sıralı silindirli motor veya gaz türbini konfigürasyonlarını kullanıyor.
Günümüz uçaklarında radyal motorların yerini alan gaz türbinleri, ürettikleri efora oranla radyal motorlardan çok daha hafiftir.
Jet motorları veya türbin motorları, çok daha güçlü, verimli ve hafif oldukları için uçaklarda radyal motor pazarını ele geçirdi.
Radyal motorlar, yeni teknolojilerle sürekli yenilenerek varlığını sürdürmüştür.
Yıldız tipi motorlar, büyük görünümüne karşın diğer motor tiplerine göre hafiftir.
Yapısı gereği erişim ve yük taşıtlarında çok nadir tercih edilir. Genellikle dairesel motor yerleşimine uygun yapısı olan pervaneli hava vasıtalarında, deniz vasıtalarında ve tank gibi askeri taşıtlarda kullanılır.
Çoğu radyal motor benzinlidir; ancak dizel radyal motorlar da vardır. Dizel radyallerin yakıt tüketimi daha azdır.
Günümüzde üretilen bazı pervaneli akrobasi uçaklarında 350-450 beygir eforunda radyal motorlar kullanılıyor.
