Rolls-Royce, Pratt & Whitney, NASA, Airbus, CFM International ve bazı Çinli üreticiler açık fan motor sistemleri teknolojisine odaklanmış durumda. Açık fan motorları, klasik turbofan motorlarına kıyasla daha verimli, daha çevreci ve uzun vadede daha ekonomik çözümler sunmayı amaçlıyor.
 

Açık fan motorlar, turbofan motorların daha ileri bir versiyonu gibi düşünebiliriz. Konvansiyonel turbofanlarda ön bölümdeki büyük fan kanatları, "nacelle" adı verilen bir kaplamayla çevrelenir. Bu yapı aerodinamik ve akustik faydalar sağlasa da verimlilik açısından bir noktadan sonra sınırına ulaşır.

Açık fan tasarımında bu fan kanatları dışarıda, yani serbest bir şekilde döner. Bu sayede daha geniş bir fan çapı elde edilir ve daha fazla havayı daha az enerjiyle hareket ettirmek mümkün olur. Sonuç?


Yüksek bypass oranı ve artan verimlilik

 

MTU Hava Aracı Motoru
 

Bu motor tipi aslında 1980’lerde test edilmişti. Ancak o dönemin malzeme ve hesaplama teknolojileri yetersiz kaldığı için rafa kaldırıldı. Günümüzdeyse hem dijital modelleme hem de gelişmiş malzeme bilimindeki ilerlemeler sayesinde yeniden ciddi bir seçenek olarak gündemde.

 

Turbofan motorlar, son on yıllarda verimlilik açısından büyük mesafeler kat etti. Ancak kapalı fan tasarımı artık sınırlarına dayandı. Açık fan yaklaşımı bu sınırlamayı aşıyor:

► Yakıt tüketimini %20’ye kadar azaltma potansiyeline sahip.
► Daha büyük fan çapı sayesinde yüksek bypass oranına ulaşılıyor.
► Açık yapı, hava akışındaki sürtünmeyi düşürerek daha verimli itki sağlıyor.

Yeni nesil açık fan motorlarında sabit stator kanatları ve optimize edilmiş geometriler sayesinde gürültü problemi de geçmişe oranla büyük ölçüde kontrol altına alınmış durumda.

 

Açık fan motorlarının havacılığa getirdiği katkılar, özellikle çevresel sürdürülebilirlik ve maliyet odaklılık açısından dikkat çekici:


1. Yakıt Tüketiminde Azalma

CFM International’ın analizlerine göre, bu motorlar klasik modellere kıyasla %20’ye varan yakıt tasarrufu sağlayabiliyor. Bu, karbon emisyonlarını azaltmak isteyen bir sektör için büyük fırsat.


2. Düşük Emisyon

Yakıt kullanımı azaldıkça karbon salımı da düşüyor. Bu durum, IATA ve ICAO gibi kurumların belirlediği iklim hedeflerine ulaşma sürecinde büyük rol oynayabilir.


3. Alternatif Yakıtlarla Uyum

Bu motorlar, sürdürülebilir havacılık yakıtları (SAF) ve hidrojen gibi alternatiflerle çalışabilecek şekilde tasarlanıyor. Yani yalnızca bugünün değil, yarının ihtiyaçlarına da yanıt verebilecek nitelikte.


4. Gürültü Azaltımı

Geçmişte bu motorların en büyük sorunu olan ses seviyesi, gelişmiş malzemeler ve yeni aerodinamik çözümler sayesinde ciddi ölçüde azaltılmış durumda. Simülasyon tabanlı akustik iyileştirmelerle daha sessiz motorlar mümkün hâle geliyor.



Maliyetler ve Uygulama Zorlukları


Her yeni teknolojide olduğu gibi açık fan motorlarının da bazı zorlukları ve maliyet kalemleri mevcut:

► Geliştirme ve sertifikasyon maliyetleri oldukça yüksektir. Henüz prototip aşamasında olan motorların ticari uçuşlarda kullanılması için ciddi test süreçlerinden geçmesi gerekiyor.

► Uçak tasarımıyla entegrasyon, geleneksel motorlardan farklı olduğu için uçak gövdelerinde de bazı yapısal değişiklikler gerektiriyor. Bu durum, üreticilerin maliyet planlamasında yeni parametreler doğurabilir.

► Gürültü regülasyonlarına tam uyum sağlamak için ilave teknolojiler (aktif gürültü kontrolü vb.) gerekebilir.

Ancak yakıt verimliliği sayesinde bu maliyetlerin uzun vadede dengelenmesi bekleniyor.

 

Açık fan motorları, sadece mühendislikte değil aynı zamanda kurumsal stratejilerde de büyük bir paradigma değişimine işaret ediyor. Sürdürülebilirlik hedefleri, yakıt maliyetlerini düşürme arzusu ve çevresel düzenlemeler; firmaları bu alanda agresif Ar-Ge yatırımları yapmaya yöneltiyor.


CFM International (GE Aerospace + Safran) – RISE Programı

► 2035’e kadar hizmete girmesi planlanan RISE (Revolutionary Innovation for Sustainable Engines) programı kapsamında Airbus ile iş birliği yapıyorlar.
► En somut açık fan prototiplerine sahipler. Testler 2026'da A380 uçağı üzerinde başlayacak.
► %20 daha az yakıt tüketimi, %20 daha az CO₂ emisyonu ve SAF (Sustainable Aviation Fuel) uyumu gibi somut hedefler belirlenmiş durumda.

 

CFM International tarafından geliştirilen RISE programına ait bir konsept uçak motoru

Airbus

► CFM ile birlikte açık fan teknolojisini uçuş testleri düzeyine taşıyan ilk üretici konumunda.
► Bu teknolojiyi, tek koridorlu kısa ve orta menzilli uçaklarda ilk olarak uygulamayı planlıyor.
► Uçak tasarımını motor verimliliğine göre yeniden şekillendirmeye hazır olduklarını belirtiyorlar.


Rolls-Royce | UltraFan
 

 

Rolls-Royce UltraFan – Test Odasında Ön Görünüm
 

► Açık fan kadar radikal olmayan ama benzer verimlilik hedefleri sunan UltraFan sistemini geliştiriyor.
► UltraFan, %25 daha fazla yakıt verimliliği ve modüler motor yapısı sayesinde farklı uçak tiplerine uyarlanabilirlik sunuyor.
► Rolls-Royce geçmişte açık fan tasarımları üzerine de (RB3025 gibi) çalışmıştı; know-how'ı güçlü.


Pratt & Whitney | Geared Turbofan (GTF)

Pratt & Whitney GTF (Geared Turbofan) Motoru Üretim Aşamasında

► Açık fan sistemine doğrudan geçmek yerine, dişli sistemle fan verimliliğini artırma yolunu seçti. 
► GTF motorları hâlihazırda hizmette ve açık fan teknolojisine geçiş için bir basamak olarak görülüyor.
► Patent bazlı çalışmalarında açık fan benzeri konfigürasyonlar üzerinde duruluyor.


NASA & DARPA (ABD)

► Açık rotor sistemlerinin ses seviyesini düşürmeye ve enerji verimliliğini artırmaya yönelik deneysel projeler yürütüyor.
► Sivil havacılıktan çok, askeri ve hipersonik sistemler için de hibrit açık fan modelleri geliştiriyorlar.


Çin & Rusya Menşeli Üreticiler

► COMAC ve UAC gibi firmalar, doğrudan açık fan olmasa da hibrit açık rotor teknolojileri üzerinde çalışıyorlar.
► Çevreci motorlar konusunda yerli üretim politikalarıyla rekabeti artırmak istiyorlar.

 

Havacılıkta artık daha az karbon salımı bir seçenek değil, bir zorunluluk. Açık fan motorları bu ihtiyaca net bir yanıt sunuyor. Verimlilik sınırına dayanan klasik motorlara karşı, bu teknoloji yeni bir sayfa açabilir.

Tabii ki bu sadece teknik bir mesele değil. Regülasyonlardan yolcu konforuna, havaalanı altyapısından bakım sistemlerine kadar her alan bu değişime ayak uydurmalı. Ama bir gerçek var: Açık fan motorları, geleceğin gökyüzünde yer alma şansı en yüksek adaylardan biri.

Kaynakça:

► https://www.airbus.com/en/innovation/future-aircraft/propulsion-systems
► https://www.cfmaeroengines.com/rise/
► https://www.geaerospace.com/sustainability
► https://www.rolls-royce.com/media/press-releases/2023/13-11-2023-rolls-royce-announces-successful-run-of-ultrafan-technology-demonstrator-to-maximum-power.aspx