İnsansız hava araçlarında farklı yakıtlar ile çalışan turbojet motorunun enerji, ekserji ve sürdürülebilirlik analizleri
Energy, exergy and sustainability analyses of a turbojet engine for uavs running on different fuels
Yazar: KAHRAMAN ÇOBAN
Danışman: PROF. DR. TAHİR HİKMET KARAKOÇ ; DOÇ. DR. CAN ÖZGÜR ÇOLPAN
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Uçak Gövde Motor Bakım Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Havacılık Mühendisliği = Aeronautical Engineering
Dizin: Alternatif yakıtlar = Alternative fuels ; Biyoyakıtlar = Biofuels ; Egzoz emisyonları = Exhaust emissions ; Ekserjoekonomik analiz = Exergoeconomical analysis ; Gaz türbinli motorlar = Gas turbine engines ; Jet motorları = Jet engines ; Turbo jet motoru = Turbojet engine

Özet:
Bu tezde, insansız hava araçlarında kullanılan küçük boyutlu bir turbojet motorunun, 0-5000 m irtifa ve 0-0,8 Mach uçuş hızları için çevrim, ekserji, ekonomik ve çevresel analizleri gerçekleştirilmiş, sürdürülebilirlik parametreleri hesaplanmıştır. Farklı uçuş noktalarına göre ve JP8 yakıt ile yapılan tüm bu hesaplamalar, biyoyakıt ve farklı oranlardaki jet yakıtı- biyoyakıt karışımları ile de tekrarlanmıştır. Böylece gaz türbinli bir uçak motorunun tüm termodinamik, ekonomik ve çevresel performansı bu çalışmada ilk kez gerçekleştirilmiştir. 
Motor çevrim hesaplamalarında, önemli girdi parametresi olan yanma verimi, bu çalışmada yakıtların analizi ve deneysel çalışma sonucu elde edilen en önemli değişken olmuştur. JP8 yakıt için yanma verimi değeri girdisi tasarım noktası için kabul yapılırken, deneylerde emisyon ölçümleri ve hesaplamalarından elde edilen sonuçlar JP8 yakıtın sonuçları ile oranlanarak diğer yakıtlar için de tasarım noktası yanma verim değerleri bulunmuştur. 
En düşük ekserji verimi ve dolayısıyla en yüksek ekserji yıkım değerleri tüm uçuş koşulları için yanma odası komponentinde görülmüştür. Buna göre, yanma odası için en yüksek ekserji yıkımı 524,6 kW ile 4.uçuş noktasında B100 yakıt kullanımında elde edilirken, bu yıkımın maliyeti 31,5 $ h-1 ve çevresel etki değeri 0,15 mPt sn-1 olarak hesaplanmıştır. Motorun farklı uçuş koşullarındaki performans hesaplamaları için özgün bir kod geliştirilerek, bu alanda yapılacak çalışmalarda araştırmacılara hizmet  edebilecek bir çalışma ortaya çıkarılmıştır.

Abstract:
In this thesis, the cycle, exergy, economic and environmental analyzes are carried out for a small size turbojet engine used in unmanned aerial vehicles at 0-5000 m altitude and 0-0,8 Mach flight speeds, and the sustainability parameters are calculated. All these calculations with different flight points and with JP8 fuel are repeated with biofuels and jet fuel-biofuel mixtures in different proportions. Thus, the entire thermodynamic, economic and environmental performance of a gas turbine aircraft engine is realized for the first time by this study.
In engine cycle calculations, combustion efficiency, which is an important input parameter, is the most important variable obtained from analysis and experimental work of fuels in this study. While design point combustion efficiency for JP8 fuel is an assumed value, the combustion efficiency calculations for other fuel blends are linearly scaled with JP8 value in order to find the design point efficiency for the biofuel blends.
The lowest exergy efficiency and therefore the highest exergy destruction values are obtained for combustor at all flight conditions. Accordingly, the highest exergy destruction value for combustor is 524,6 kW at 4th flight condition with B100 fuel usage, whereas the cost and environmental impact of this destruction is 31,5 $ h-1 and 0,15 mPt s-1, respectively. An effort has been made to serve researchers in this area by developing a unique programming code in MATLAB® which performs engine performance analyses for the different flight conditions.