در حال بررسی...راهاندازی موتورهای هوایی و توضیح هافر کارت
درست مانند تمام موتورهای احتراق داخلی، موتورهای توربینی برای استارت به محرک دورانی نیاز دارند. در موتورهای احتراق داخلی کوچک، مانند موتورهای موجود در خودروها یا هواپیماهای پیستونی، از یک موتور الکتریکی کوچک استفاده میشود. موتور فلایویل را میچرخاند که باعث حرکت سیلندرهای موتور میشود. سپس، با اضافهشدن سوخت، هوا و جرقه، موتور روشن میشود.
یک موتور توربینی بزرگ، دارای سامانه راهاندازی واحد تولید توان کمکی APU است. این واحد در عمل یک موتور توربین گاز کوچک است که هوای زیرکششده تولید کرده و سپس به سمت توربین اصلی جهت شروع چرخش هدایت میشود. جتها میتوانند به جای آن از سامانههای دیگر استفاده کنند، اما واحدهای APU، رایجترین روش مورداستفاده در هواپیماها بشمار میروند.
موتور جت چگونه کار میکند؟
موتور جت در اصل یک کمپرسور بزرگ هوا است. هوای زیادی از جلو وارد میکند و یک سری پرههای کمپرسور دوار باعث شده که هوا بیشتر و بیشتر متراکم شود. هوا پس از آن گرم شده و در محفظه احتراق، سوخت به داخل آن تزریق میشود. از آنجایی که هوا در اثر فشردهسازی داغ است، سوخت محترق میشود.
پس از احتراق، گازهای داغ از طریق پرههای توربین موتور به عقب هدایت میشوند. این پرهها محور محرک اصلی را میچرخانند که به اولین پرههای کمپرسور جهت تامین توان آنها متصل میشود. هنگامی که سوخت در محفظه احتراق محترق شده و هوا در موتور جریان مییابد، موتور به دلیل اینکه همه به هم متصل هستند، بکار خود ادامه میدهد.
خروجی حاصل یک جت محترق از هوای داغ و گازهایی است که از قسمت پشتی موتور خارج میشود. نیروی هوای موجود در عقب، با توجه قانون سوم حرکت نیوتن که برای هر عملی یک واکنش برابر و مخالف وجود دارد، هواپیما را به جلو میبرد.
بطور کلی، پنج نوع موتور اصلی در هواپیما وجود دارد. اصطلاح موتور جت بهعنوان شکل کوتاهشده توربوجت استفاده میشود، حتی اگر بسیاری از انواع دیگر موتورهای توربین در هواپیماها یافت میشوند.
در بسیاری از هواپیماها هنوز موتورهای پیستونی جهت چرخاندن پروانهها بکار میروند. این موتورها از پیستونهای رفت و برگشتی برای حرکت میل محرک استفاده میکنند. کوچکترین نمونههای هواخنک در سسنا، پایپرز و بسیاری از هواپیماهای کوچک دیگر مورد استفاده قرار میگیرد.
توربوپراپ یک موتور توربینی بوده که به یک پروانه متصل است. بعلاوه، موتورهای توربینی در بسیاری از هواپیماهای منطقهای مانند ATR و هواپیماهای خصوصی کوچکتر مانند Pilatus مورداستفاده قرار میگیرند. از آنجایی که یک توربین بسیار سریعتر از یک پروانه میچرخد، این موتورها دارای یک جعبهدنده داخلی برای کاهش سرعت محور هستند.
امروزه به ندرت از موتورهای توربوجت مستقیم استفاده میشود. آنها اولین نسل از موتورها بشمار میروند که بر روی جتهای مسافربری مانند بوئینگ ۷۰۷ یا داگلاس دیسی-۸ نصب شدند. این موتورها با توجه به استانداردهای امروزی بسیار پر سروصدا و ناکارآمد بودند.
تقریبا تمام موتورهای هواپیماهای امروزی از نوع موتور توربوفن هستند. قبل از کمپرسور مرحله اول، مجموعهای از پرههای بزرگ فن هوای اضافی را وارد میکنند. این فنها توان اضافی را تولید کرده و کمپرسورهای اصلی را عایق میکنند. موتورهای توربوفن کارآمدتر و بیصداتر کار میکنند.
آخرین نوع موتوری که معمولا در هواگرد استفاده میشود، موتور توربوشفت است. این توربینها توان خروجی خود را به یک محور محرک متصل میکنند که همان میل محرکی نیست که توربینها و کمپرسورها را میچرخاند. این موتورها معمولا در بالگردها برای چرخاندن روتور اصلی مورداستفاده قرار میگیرند.
انواع سامانه راهاندازی موتور هواپیما
اولین قدم برای راهاندازی هر نوعی از موتور، چرخاندن آن است. با چرخش موتور به میزان کافی، هوا در محفظه احتراق فشرده شده که پس از آن، میتوان سوخت را اضافه کرد. هنگامی که این اتفاق میافتد، هوای حاصل از احتراق پرههای توربین و متعاقبا کمپرسور را چرخانده و موتور به خودی خود کار میکند.
در روزهای اولیه هواپیماهای جت، استفاده از یک موتور پیستونی بنزینی کوچک برای کمک به راهاندازی توربین امری رایج بود. امروزه این سامانه با انواع مختلفی از سامانههای دیگر جایگزین شدهاست. طراحان و مهندسان سامانه هواپیماها را تعیین میکنند و مانند هر چیز دیگری، این تصمیمی است که آنها بر اساس عملکرد، هزینه و قابلیت اطمینان میگیرند.
استارترهای برقی
مانند موتورهای پیستونی، میتوان موتور جت را با استفاده از استارتر برقی راهاندازی کرد. استارتر از طریق مکانیزم چرخدنده به محور محرک متصل خواهد شد. با چرخش موتور، پرههای کمپرسور شروع به مکیدن هوا میکنند. با رسیدن به فشار مناسب، سوخت اضافه شده و مشتعل میشود.
از آنجایی که یک موتور الکتریکی تقریبا مشابه یک ژنراتور برق است، بسیاری از هواپیماها عملکردها را در یک دستگاه ترکیب میکنند. هنگامی که یک موتور به خودی خود کار میکند، ژنراتور به چرخش ادامه داده و برای سامانه الکتریکی هواپیما توان تولید میکند.
استارترهای هیدرولیکی
موتورهای هیدرولیکی نیز برای راهاندازی موتورهای جت مورداستفاده قرار گرفته شدهاست. این سامانه در موتورهای توربوشفت کوچک یا توربوجت بهویژه نصبشده بر روی بالگردها استفاده میشود.
استارتر هوا موتور جت
تاکنون، رایجترین نوع راهاندازی موتور جت، استارتر هوا است. استارتر هوا از منبعی از هوا با سرعت بالا استفاده کرده و آن را روی پرههای کمپرسور و توربین انتقال داده و پس از اضافهشدن سوخت، موتور را روشن میکند.
اگر یک هواپیما بیش از یک موتور داشته باشد، میتواند هوا را از موتور دیگری دریافت کند. مقداری هوای پرفشار اغلب از موتور برای مصارف دیگر خارج میشود. این هوا بهعنوان هوای زیرکششده شناخته میشود که اغلب برای کمک به راهاندازی یک موتور توربین مورداستفاده قرار میگیرد.
اما برای استفاده از هوای زیرکششده به منظور راهاندازی موتور جت، باید موتور جت دیگری از قبل کار کند. بسیاری از هواپیماها دارای یک APU یا واحد توان کمکی هستند که در هواپیما تعبیه شدهاست. هواپیماهای مسافربری اغلب واحدهای APU خود را در قسمت مخروطی دم نصب میکنند.
واحد توان کمکی APU در واقع فقط یک موتور جت کوچک است. این واحد به اندازه کافی کوچک است که بتوان سریعا با استارتر برقی راهاندازی کرد، و به اندازه کافی بزرگ است که هوای زیرکششده کافی برای راهاندازی موتورهای اصلی و سامانههای الکتریکی و محیطی هواپیما را تولید کند.
کارت زمینی یا هافر کارت
جایگزینی برای استفاده از APU، یک واحد زمینی است که به آن هافر کارت نیز گفته میشود. این کارتهای زمینی، یدککشهایی هستند که در اطراف فرودگاهها در کنار هواپیما پارک شدهاند تا در هنگام شروع پرواز به هواپیما کمک کنند. این یدککشها انواع مختلفی دارند، اما بزرگترین آنها اساسا واحدهای APU موبایل هستند. نام درست آنها GPU یا واحد توان زمینی است.
راهاندازی مجدد در حین پرواز
اگر موتوری در حین پرواز به هر دلیلی خاموش شود، میتوان آن را به سرعت دوباره راهاندازی کرد. از آنجایی که باد نسبی به هواپیما همچنان پرههای فن و کمپرسور را میچرخاند، احتمال بازگشت سوخت به سامانه منجر به راهاندازی مجدد میشود.
اگر سرعت توربین کفایت نمیکند، میتوان با قرار دادن هواپیما در حالت شیرجه سرعت هوا را افزایش داد. البته، روشهای واقعی راهاندازی مجدد از هواپیمایی به هواپیما دیگر متفاوت است، بنابراین، خلبانان باید دستورالعمل کتاب پروازی هواپیما را دنبال کنند.
منبع:
#موتور هوایی #موتور توربوشفت #موتور توربوپراپ #موتور توربوفن
