در حال بررسی...کنترل موتور هواپیما
موتورها جز پیچیده‌ترین و گران‌ترین تجهیزات یک هواپیما بشمار می‌روند. آنها نیاز به پایش و نگهداری دارند تا از عملکرد مطلوب با حداقل هزینه اطمینان حاصل شود. برای خلبانان، بسیاری از نشانگرهای کابین خلبان، عملکرد و سلامت یک موتور را نشان می‌دهد و خدمه پروازی از این نشانگرها، برای کنترل موتور هواپیما و به دست‌آوردن بهترین نتایج از موتورها استفاده می‌کنند. بر حسب نوع موتور شامل توربوفن، توربوپراپ و پیستونی، نشانگرهای مرتبط به کنترل موتور هواپیما در کابین خلبان نصب می‌شود.
موتورهای پیستونی
در حال حاضر، موتورهای پیستونی در هواپیماهای کوچک هوانوردی عمومی دیده می‌شوند. این نوع موتورها از لحاظ عملکرد بسیار مشابه به موتور خودرو هستند. عملکرد آنها به‌گونه‌ای است که یک پیستون در یک سیلندر حرکت کرده و این حرکت به میل‌لنگ منتقل می‌شود. سپس میل‌لنگ پروانه‌ای را به حرکت درآورده و این پروانه به نوبه خود، نیروی پیشران لازم برای حرکت هواپیما را فراهم می‌کند. در ادامه، به نشانگرهای موجود در یک هواپیما با موتور پیستونی که برای کنترل موتور هواپیما در دسترس خلبان هستند، اشاره می‌شود:
دور در دقیقه (RPM)
واحد دور در دقیقه یا RPM، ابتدایی‌ترین نشانگر توان در یک هواپیمای موتور پیستونی دارای پروانه با گام ثابت است. دورسنج‌ها برای اندازه‌گیری RPM مورد استفاده قرار می‌گیرند و شامل دو نوع اصلی، دورسنج مکانیکی و الکتریکی هستند.
در یک دورسنج مکانیکی، آهنربای دائمی مستقیما به میل‌لنگ موتور متصل می‌شود. این آهنربا دور یک قطعه آلومینیومی به نام دراگ کاپ قرار می‌گیرد. سپس این دراگ کاپ به نشانگر RPM وصل می‌شود. با چرخش موتور، میل‌لنگ نیز می‌چرخد. این حرکت به آهنربا منتقل شده که در همان جهت میل‌لنگ می‌چرخد.
این کار باعث می‌شود که خطوط میدان مغناطیسی آهنربا، قطعه آلومینیومی را که به‌عنوان رسانا عمل کرده، قطع کند. این عمل که باعث ایجاد یک جریان گردابی در قطعه مذکور شده، خلاف جهت میدان مغناطیسی آهنربا بوده و باعث چرخش آن در همان جهت آهنربا می‌شود. سپس، این حرکت به نشانگر RPM که برای خلبان قابل‌مشاهده است، منتقل می‌شود.
دورسنج‌های الکتریکی از یک مولد جریان متناوب که بطور مستقیم به موتور متصل است، استفاده می‌کنند. این مولد همچنین به یک موتور سنکرون متصل شده که به مجموعه دراگ کاپ آهنربای دائمی، شبیه به یک دورسنج مکانیکی وصل است. با چرخش موتور، مولد نیز می‌چرخد و جریانی را در موتور سنکرون القا می‌کند که چرخش آن باعث حرکت آهنربای دائمی می‌شود. سپس، این حرکت باعث تولید جریان در دراگ کاپ شده که این جریان، نشانگر RPM را دوباره مشابه به یک دورسنج مکانیکی حرکت می‌دهد.
فشار هوای مانیفولد
فشار هوای مانیفولد یا به اختصار MAP، شاخصی است که در اکثر هواپیماهای موتور پیستونی دارای پروانه با گام متحرک یافت می‌شود. بر خلاف پروانه گام ثابت، زاویه پره پروانه گام متحرک، ثابت است و توسط یک گاورنر کنترل می‌شود که گام پروانه را در میزان درخواستی خلبان ثابت نگه می‌دارد. بنابراین، از آنجایی که RPM در یک زمان معین ثابت می‌ماند، خلبانان به نشانگر دیگری نیاز دارند تا متوجه میزان توان تولیدشده توسط موتور شوند.
نشانگر MAP، فشار ایجادشده توسط موتور را نشان می‌دهد و در نزدیکی دریچه گاز اندازه‌گیری می‌شود. هنگامی که خلبان دریچه گاز را به سمت جلو هل می‌دهد، این دریچه باز شده و هوا وارد موتورها می‌شود. این امر باعث افزایش فشار مانیفولد می‌شود. در موتورهای پیستونی بدون سوپر شارژر، حداکثر فشاری که یک موتور می‌تواند به آن برسد، فشار اتمسفر است.
هنگامی که دریچه گاز تا حالت درجا به عقب کشیده می‌شود، فشار کاهش می‌یابد، به این دلیل که سیلندرهای موتور هوا را مکش و خلاء ایجاد می‌کنند. این خلا، میزان فشار را کمتر از فشار اتمسفر کاهش می‌دهد. میزان MAP در اکثر هواپیماها بر حسب اینچ جیوه اندازه‌گیری می‌شود.
دمای گاز خروجی (EGT) هواپیماهای موتور پیستونی
دمای گاز خروجی یک موتور پیستونی، یک نشانگر مهم بشمار می‌رود. این نشانگر، به خلبان در اصلاح نسبت سوخت به هوا کمک می‌کند. دمای EGT توسط یک ترموکوپل نصب‌شده بر روی خروجی داغترین سیلندر موتور اندازه‌گیری می‌شود.
در حالت سیر، خلبانان می‌توانند اهرم ترکیب سوخت را به سمت عقب حرکت داده و جریان سوخت به موتور را در حین نظارت بر میزان EGT کاهش دهند. هدف این است که بتوان به نسبت ترکیب هوا و سوخت به میزان ۱۵ (نسبت شیمیایی صحیح) دست یافت. هنگامی که اهرم ترکیب سوخت به عقب حرکت داده می‌شود، میزان EGT بالا رفته و توان افزایش پیدا می‌کند (گرما برابر است با توان).
اهرم باید تا زمانی که EGT در نسبت ۱۵ به اوج خود برسد، حرکت داده شود. با این حال، نسبت شیمیایی صحیح برای موتورها به دلیل احتمال انفجار، نامناسب است. بنابراین، هنگامی که به اوج رسید، این اهرم باید به جلو فشار داده شود تا زمانی که یک افت دمای جزئی مشاهده شود. این افت برای هر هواپیما متفاوت است و باید در دفترچه راهنمای پرواز ذکر شود.
موتورهای توربوپراپ
موتورهای توربوپراپ، موتورهای توربینی هستند که یک پروانه را به حرکت درمی‌آورند. بیشتر نیروی تولیدشده در یک توربوپراپ، همانند موتور پیستونی، از طریق پروانه است. از آنجایی که بیشتر هواپیماهایی با موتورهای توربوپراپ دارای پروانه‌هایی با گام متحرک هستند، نشانگر RPM، به‌عنوان یک گزینه مدنظر قرار نمی‌گیرد.
گشتاور
تقریبا در تمام هواپیماهای توربوپراپ، نشانگر توان اولیه با گشتاور، یک نیروی چرخشی اندازه‌گیری می‌شود. نشانگر گشتاور میزان نیرویی است که موتورها به پروانه وارد می‌کنند.
برای اندازه‌گیری نیروی گشتاور تولیدشده توسط یک موتور توربوپراپ، از دو محور استفاده می‌شود. یکی از این محورها، به موتور و دیگری، به گیربکس پروانه متصل می‌شود. محور متصل به موتور، محور اصلی است، در حالی که محور متصل به پروانه، محور گشتاور نامیده می‌شود. هر محور دارای یک چرخ محرک است که چرخش آن توسط یک پیکاپ الکترومغناطیسی تشخیص داده شده و ولتاژ تولید می‌کند.
هنگامی که گشتاور ایجاد می‌شود، یک اثر پیچش مخالف وجود دارد. بنابراین، هنگامی که موتور شروع بکار می‌کند، گشتاور اعمال‌شده باعث شده تا محور گشتاور بپیچد. این منجر به اختلاف فاز بین محور اصلی و محور گشتاور می‌شود که باعث اختلاف ولتاژ شده و در نهایت نشان‌دهنده گشتاور در کابین خلبان است.
موتورهای توربوجت و توربوفن
نسبت فشار موتور (EPR)
نسبت فشار موتور یا به اختصار EPR، دقیق‌ترین نشانگر برای نشان‌دادن نیروی پیشران موتور است. یک موتور جت با فشرده‌سازی هوا، سوزاندن و سپس انبساط آن در توربین کار می‌کند. فشرده‌سازی هوا، فشار هوا را افزایش داده و در صورت امکان اندازه‌گیری تغییر فشار در موتور، خلبان‌ها می‌توانند منبع بسیار مطمئنی برای خروجی توان موتور داشته باشند.
برای اندازه‌گیری EPR، فشار خروجی موتور یا فشار نازل بر فشار ورودی تقسیم می‌شود. فشار ورودی به‌عنوان P1 و فشار نازل به عنوان P8 شناخته می‌شود. بنابراین، برای مثال، اگر فشار ورودی P1 یا فشار هوا در ورودی موتور، ۹۰ کیلو پاسکال و فشار خروجی یا P8 به میزان ۱۳۰ کیلو پاسکال باشد، در این صورت، برای به دست‌آوردن میزان EPR، به سادگی ۱۳۰ تقسیم بر ۹۰ می‌شود و نتیجه با ۱.۴۴ برابر است
نشانگر N1
در بسیاری از موتورهای توربوفن، از N1 به‌عنوان نشانگر نیروی پیشران استفاده می‌شود. نشانگر N1، نشان‌دهنده سرعت کمپرسور و فن کم‌فشار است. از آنجایی که این سرعت، بیشتر نیروی پیشران را در یک موتور با نسبت گذردهی بالا تولید می‌کند، نشانگر N1، نشان‌دهنده بسیار خوبی برای توان تولیدشده توسط موتورها است.
برای اندازه‌گیری چرخش فن، یک پروب سرعت روی بدنه کمپرسور نصب می‌شود. پروب سرعت، شار مغناطیسی تولید کرده که توسط پره‌های متحرک تغییر می‌کند. این عمل، جریان در سیم‌پیچ پروب را تغییر می‌دهد. فرکانس تغییر جریان بطور مستقیم با سرعت فن متناسب است که در ابزار دقیق کابین به خلبان نشان داده می‌شود.
اندازه‌گیری دمای موتور
اندازه‌گیری دما در هر موتور جت (از جمله توربوپراپ) امری ضروری است. مهم‌ترین این دماها، دمای توربین است، به این دلیل که توربین‌ها در برابر گرما حساس هستند و گرمای بیش از حد می‌تواند به شدت به آنها آسیب برساند.
برای اندازه‌گیری دما دوباره از پروب‌ها استفاده می‌شود. سازنده موتور تصمیم می‌گیرد که دما در کجا اندازه‌گیری شود. این ممکن است دمای EGT یا توربین گاز خروجی در اکثر موتورهای توربوجت و توربوفن باشد. برای این کار، پروب‌ها درست بعد از مجموعه توربین قرار می‌گیرند.
در برخی از موتورها، دما درست قبل از انتقال هوا به داخل توربین‌ها اندازه‌گیری شده که به‌عنوان دمای ورودی توربین شناخته می‌شود. در برخی از موتورهای دیگر، دما در داخل توربین‌ها اندازه‌گیری شده و دمای گاز توربین نامیده می‌شود. این دما همچنین با نام دمای توربین بین مرحله‌ای نیز شناخته می‌شود.
منبع:
#موتور هوایی #موتور توربوفن #موتور توربوپراپ
