Havacılık motorları teknolojisinde bir ilk

Türbinli motorlarda kritik bir teknoloji aşaması olarak kabul edilen “tek kristal kanatçık döküm” çalışmaları, Savunma Sanayii Başkanlığı AR-GE ve Teknoloji Yönetimi Dairesi tarafından desteklenen KRİSTAL Projesi ile 2016 yılında TEI ve TÜBİTAK MAM işbirliği ile başlatıldı. Proje kapsamında kazanılan bilgi ve tecrübeler ışığında Türkiye’nin ilk milli helikopter motoru TEI-TS1400’ün yüksek basınç türbininde kullanılacak soğutmalı ve soğutmasız türbin kanatçıklarının üretimi tamamlanarak TEI’ye teslim edildi. Türbin kanatçıkları, Türkiye’nin havacılık motorlarında lider şirketi TEI-TUSAŞ Motor Sanayii A.Ş. tarafından tasarlanan ve üretilen Türkiye’nin ilk milli helikopter motoru TEI-TS1400’ün TS5 numaralı motorunda kullanılacak. Çalışma koşullarında maruz kalınan yüksek sıcaklıklar, çok yönlü kuvvetler ve zorlayıcı çevre şartları altında parça ve motor bütünlüğünü koruma gereklilikleri sebebiyle havacılık motorlarının en kritik parçalarından olan türbin kanatçıkları, nikel esaslı süper alaşımdan tek kristal yapıda hassas döküm yöntemi ile üretiliyor. Bu parçalar ihtiva ettikleri son derece hassas soğutma kanalı tasarımları ile 1400C’ye varan sıcaklıkta çalışmaya uygun olup, tek kristal dökümleri, bunun sonrasında uygulanan ısıl işlemler ve tahribatsız kontrol yöntemlerinin eş zamanlı geliştirilmesi sayesinde önemli bir adım daha atıldı. TÜBİTAK MAM tarafından yüksek kalite standartlarında üretilen tek kristal döküm kanatçıklar, ilk olarak TEI-TS1400 motorunun yer testlerinde kullanılacak, projenin ilerleyen aşamalarında ise havacılık açısından oldukça kritik önem taşıyan sertifikasyon süreçlerinde ve sonrasında da nihai motorda kullanılacak.
TÜBİTAK Gebze Yerleşkesi'nde düzenlenen teslim törenine TÜBİTAK Başkanı Prof. Dr. Hasan Mandal, TEI Genel Müdürü ve Yönetim Kurulu Başkanı Prof. Dr. Mahmut F. Akşit, TÜBİTAK MAM Başkanı Dr. Osman Okur, Malzeme Enstitüsü Müdürü Prof. Dr. Metin Usta, Başuzman Mühendis Doç. Dr. Havva Kazdal Zeytin’in yanı sıra TEI ve TÜBİTAK MAM proje ekiplerinin yöneticileri ile çalışanları katıldı.

"Havacılık motorlarının en kritik teknolojileri arasında yer alan tek kristal türbin kanatları başarıyla üretildi"
TÜBİTAK Başkanı Prof. Dr. Mandal, törende yaptığı konuşmada TÜBİTAK MAM ve ve TEI'nin birlikte çalışması sonucu havacılık motorlarının en kritik teknolojileri arasında yer alan tek kristal türbin kanatlarının başarıyla üretildiğini söyledi. Mandal, hem soğutmalı sistemin hem de soğutmasız sistemin tasarımından üretimine kadar bir öğrenme sürecini kapsadığını vurgulayarak, "Söz konusu üretimin yanında aynı zamanda bizim burada kazandığımız yetkinlik ve yeteneğin, malzeme teknolojilerinin ülkemizin özellikle savunma sanayisindeki gelişimi ve sürdürebilirliği noktasında da bir önem arz ettiğini düşünüyorum" dedi.
Zor koşullar altında çalışan ve bazen ithalatı mümkün olmayan türbin kanatlarını TEI ile geliştirdiklerini ve ilk setin teslimatını yaptıklarını dile getiren Mandal, şunları kaydetti:
"Bu gerçekten ülkemiz için önemli bir kazanım. Yerli ve milli üretimle ilgili hep şu söyleniyordu; 'Evet, helikopteriniz var ama bunun motoru yerli mi?' Evet, TEI bunu yerli üretebiliyor. Evet, motor var ama motorun içindeki bileşenler yerli ve milli üretilebiliyor mu? Evet, şu an ülkemizin ilk yerli ve milli turboşaft motorunun en zor bileşeni olan türbin kanatlarını TÜBİTAK MAM olarak üretebiliyoruz. Bu teknoloji oldukça kritik ve dünyada çok sınırlı sayıda ülke bu teknolojiye sahip. Oldukça kompleks ve zor bir tasarım, bunları yapabilmek kolay değil. Biz bunu gerçekleştirdik. Tabii ki bu biten bir süreç değil. Mutlaka devamı da var. TÜBİTAK Malzeme Enstitüsü ve TEI, dün imzalanan Havacılık Motor Malzemeleri Geliştirilmesi - Cevher Projesi ile artık bu ve benzer uygulamalara yönelik nikel bazlı süper alaşımları da ham maddeden başlayarak üretebilecek."

''Bunu bizim TS5 numaralı motorumuzda kullanmayı hedefliyoruz''
TEI Yönetim Kurulu Başkanı ve Genel Müdürü Prof. Dr. Mahmut F. Akşit ise, Sabancı Üniversitesi'nde öğretim üyesi olduğu dönemde aynı zamanda EÜAŞ'ın da yönetim kurulu üyesi olduğunu paylaşarak, o dönemde endüstriyel gaz türbinlerinin ihtiyacı olan kanatçıklar için benzer girişimlerde bulunduklarını ve bu sayede söz konusu altyapıyı TÜBİTAK MAM'a kazandırdıklarını anlattı. Akşit, havacılık motorlarının da en önemli parçalarından olan türbin kanadının kendisini satsalar bile teknolojisini, nasıl üretildiğini ve bunun gibi şeyleri paylaşmadıklarına dikkat çekerek, TÜBİTAK MAM'ın sahip olduğu altyapıyı bildikleri için kanat teknolojisini burada geliştirmeye karar verdiklerini ifade etti. Uçak motorlarında kullanılan kanatçıkların daha küçük olmasına rağmen daha yüksek teknoloji ve daha çok zorluk içeren bir proses olduğunu vurgulayan Akşit, "Çok şükür TÜBİTAK MAM Malzeme Enstitüsü'ndeki arkadaşlarımız bunu da alınlarının akıyla başardılar ve ihtiyacımız olan kanat teknolojisini bize kazandırdılar" dedi.
Akşit, teslim alınan kanatların TÜBİTAK'ın ürettiği ilk türbin kanatları olmadığını, daha önce TUSAŞ’a teslim ettikleri TEI-TS1400 motorunda bu kanatların kullanıldığını fakat o dönemde tören yapamadıklarını söyledi. Daha önceki türbin kanatlarını tamamladıkça peyderpey aldıklarını belirten Akşit, şunları ifade etti:
"Burada gördüğünüz tam bir motorluk set. Hem birinci kademe tek kristal, içerden soğutmalı kanatlar ki bu çok daha zor, hem de ikinci kademe yine tek kristal ama içeriden soğutma kanatları olmayan kanat tipi. Bunu bizim TS5 numaralı motorumuzda kullanmayı hedefliyoruz. Daha önce TUSAŞ’a verdiğimiz motorlarda da bu kanatlar kullanılmıştı. Bu, TS5 numaralı motorumuzun tam seti. İlk defa tam set olarak bir arada görmek nasip oldu."
Akşit, TS4 numaralı motoru ürettiklerini ve testlerinin devam ettiğini belirterek, "5 Aralık'ta ilk milli helikopter motorumuz TEI-TS1400'ü teslim etmiştik. Bu kanatlar da TS5 numaralı TEI-TS1400 motorumuza inşallah monte edilecek. Gökbey helikopterinde çalışacak inşallah bunlar" diye konuştu.
Bir motordaki en kritik parçalar sıralandığında ilk sırada birinci kademe kanatların geldiğine işaret eden Akşit, "Sonra belki yanma odası gelebilir, sonra sıcaklık ve teknolojinin zorluğu bakımından ikinci kademe kanatlar gelir. Kompresör tarafı da çok zordur ama en zoru birinci kademe tek kristal kanatlardır. En kritik parçalar. Bunu yapamazsanız motoru çalıştıramazsın demeyeyim ama güç üretemezsiniz. Yüksek sıcaklığa çıkamazsınız" ifadelerini kullandı.
Akşit, tek kristal türbin kanatlarının motorlardaki işlevine ilişkin şunları söyledi:
"Bütün jet motorları diğer fosil yakıtlı motorlar gibi ısınan havanın genleşmesiyle çalışıyor. Havayı nasıl ısıtıyoruz? Yakıtı içine koyup kibriti çakarak havanın ısınmasını, genleşmesini sağlıyoruz. Bu olayı gerçekleştirmek için de kompresörden havayı alıp sıkıştırmamız gerekiyor. Eğer havayı sıkıştırmazsak yanma olayı çok yavaş olur ve aynı motordan çok daha düşük güç elde ederiz. Birim zamanda elde ettiğimiz güç azalır. O yüzden yüksek basınca ulaştırıyoruz. Daha verimli yansın, birim zamanda motordan daha fazla çıktı alalım diye. Böyle olunca da arkadan fırlayan gazı direkt itkide kullanmak yerine oradaki enerjinin bir kısmını bu sıcak kanatlara çarptırarak dönme hareketine çeviriyoruz, o da kompresördeki havayı emip sıkıştırma işini destekliyor. Bu kanatlar olmasa motorun çalışması mümkün değil. Yani kompresörü bu kanatlar ciddi bir güç harcayarak çalıştırıyorlar."
Teslimat sonrasında davetlilerin Yüksek Sıcaklık Malzemeleri Araştırma, Geliştirme ve Onarım Mükemmeliyet Merkezi’ni ziyareti ile tören son buldu.