X
تبلیغات
رایتل

Aviation Technology

تکنولوژی هوایی

مروری کوتاه بر ساختار موتورهای جت

چکیده
   یکی از انواع موتورهای درونسوز موتورهای جت هستند. در این نوع موتورها نیز همانند موتورهای پیستونی انرژی ‌ها به یکدیگر تبدیل می‌شوند. یعنی در داخل این موتورها انرژی شیمیایی به انرژی حرارتی و انرژی حرارتی به فدرت و انرژی مکانیکی تبدیل می‌شود...

مروری کوتاه بر ساختار موتورهای جت

 

موتورهای جت

یکی از انواع موتورهای درونسوز موتورهای جت هستند. در این نوع موتورها نیز همانند موتورهای پیستونی انرژی ‌ها به یکدیگر تبدیل می‌شوند. یعنی در داخل این موتورها انرژی شیمیایی به انرژی حرارتی و انرژی حرارتی به فدرت و انرژی مکانیکی تبدیل می‌شود.

بطور کلی موتور جت را می‌توان مانند یک لوله دانست که از یک طرف هوا وارد شده و با مقدار مشخصی سوحت مخلوط گشته و در نهایت پس از احتراق از لوله تنگ‌تری (اگزوز) خارج می‌شود. از آنجائیکه هوای ورودی با مقداری سوحت ترکیب شده و محترق می‌شود، دارای انرژی زیادی گشته و در هنگام خروج گازهای داغ که با شدت و سرعت زیادی همراه است، نیروی زیادی را به هواپیما وارد می‌کند. عکس‌العمل این نیرو که در جهت مخالف (به طرف جلو) و مساوی ‌آن خواهد بود، نیروی تراست نامیده می‌شود.

اختلافی که بین موتورهای پیستونی و موتورهای جت هواپیما وجود دارد اینست که در موتورهای پیستونی، ملخ مقدار خیلی زیادی هوا را با شتاب کم به طرف عقب هواپیما می‌فرستد و بدین وسیله ایجاد نیروی تراست می‌کند در حالیکه موتور جت مقدار کمی هوا را با شتاب زیاد به عقب موتور و از لوله اگزوز بیرون فرستاده و ایجاد نیروی تراست یا جلوبرنده می‌نماید.

 

انواع موتورهای تنفسی و غیر تنفسی

· رمجت

ساده‌ترین نمونه موتور جت، رمجت است که تنها در هنگام حرکت تراست تولید می‌کند. در این نوع موتور بجای استفاده از کمپرسور برای متراکم ساختن هوا، از طریق شاکهای بوجود آمده در سرعتهای بالا هوا متراکم می‌شود و به محفظه احتراق فرستاده می‌شود. بنابراین مشکل رمجت در هنگام استارت موتور و در سرعتهای پایین است.

نمونه‌ای از این موتور در شکل زیر نشان داده شده است.


· موتور راکت

موتور راکت نیز مانند یک موتور جت است با این تفاوت که از اکسیژن مایع و ذخیره شده در کپسولها بجای هوای اتمسفر استفاده می‌کند. بنابراین این موتور می‌تواند در خارج از جو نیز پرواز نماید و به همین دلیل برای سفینه‌ها و ماهواره‌ها از راکت استفاده می‌شود.

· توربوجت

این نوع موتور بعد از موتورهای رمجت و پالس جت بدلیل داشتن قطعات گردنده‌ای مانند کمپرسور ، توربین و محفظه احتراق کاملترین موتور جت است و چون انرژی حرارتی در توربین به انرژی مکانیکی تبدیل می‌شود و توربین کمپرسور را نیز می‌گرداند این موتور را Gas Turbine Engine نیز می‌نامند.

طرز کار این موتور چنین است که کمپرسور هوا را به داخل موتور می‌کشد و آنرا تحت تراکم قرار می‌دهد. سپس هوای فشرده شده وارد محفظه احتراق شده و به مقدار مناسب سوخت مخلوط گردیده و در ابتدا توسط شمع محترق می‌شود. گازهای سوخته شده با حرارت و انرژی زیاد مجبورند از روی پره‌های توربین عبور کنند. عبور گازهای سوخته از روی پره‌های توربین آنها را به حرکت در می‌آورد و در اینجاست که انرژی حرارتی تبدیل به انرژی مکانیکی می‌شود. پس از اینکه توربین گشت، کمپرسور که بوسیله شفتی به توربین متصل است، نیز می‌گردد و بعد نوبت به قطعات گردنده دیگر موتور می‌رسد. در پایان گازهای سوخته شده با سرعتی فوق‌العاده زیاد از دهانه اگزوز عبور می‌کنند که عکس‌العمل آنها همان نیروی تراست می‌باشد.

· موتورهای جت ملخ‌دار یا توربوپراپ

این نوع موتورها موتورهایی هستند که هم از توربین و هم از ملخ استفاده می‌کنند. ساختمان این موتور بطور کلی چندان تفاوتی با موتورهای جت معمولی ندارد اما دارای طرز کاری کاملا متفاوت است. بدین معنی که بیشتر نیروی تراست از ملخ حاصل شده و مقدار کمی از آن ناشی از گازهای خروجی لوله اگزوز است. چون توربین به قدرت زیادی احتیاج دارد تا ملخ را با نیروی Torque مناسبی به گردش در آورد، لذا اکثر انرژی حاصله از محفظه احتراق صرف گرداندن توربین می‌شود.

یکی دیگر از ویژگیهای موتورهای توربوپراپ وجود جعبه دنده تقلیل دهنده دور موتور به ملخ است که بوسیله آن دور زیاد موتور جت به دور کم و مورد نیاز ملخ تبدیل می‌شود. توربین این نوع موتورها معمولا از یک ردیف بیشتر است و چون بایستی اکثر انرژی حرارتی توسط این توربینها جذب و به نیروی مکانیکی تبدیل شود، موتور توربوپراپ دارای مزایای زیر است :

- مصرف کم سوخت در سرعتهای زیر صوت

- قدرت کشش بیشتر در هنگام برخاست در باندهای کوتاه

- وزن کمتر موتورها نسبت به قدرت آنها

- تعمیر و نگهداری راحت‌تر

- عمر طولانی موتورها نسبت به سایر موتورهای جت

- قابلیت نشستن در باندهای کوتاه و خاکی.

· موتورهای توربوفن

موتورهای توربوفن شبیه موتورهای توربوپراپ هستند، باین تفاوت که پره‌های فن از پره‌های ملخ کوچکتر بوده و داخل فضای بسته‌ای در جلو کمپرسور تعبیه شده‌‌اند. این نوع موتورها کاربرد وسیعتری از سایر موتورهای جت دارند.

اگر فنها در جلو کمپرسور باشند به آنها Forward Fan Turbofan Engine می‌گویند و اگر فن بعد از توربین قرار گرفته باشد آنها را Aft Fan Turbofan Engine می‌نامند.

کار اصلی فن مانند ملخ ، کشیدن هوا به داخل کمپرسور است. وزن کمتر، مکانیزم ساده‌تر و قدرت پرواز در ارتفاعات باعث شده که امروزه بیشتر از موتورهای توربوفن جهت هواپیماهای پهن‌پیکر استفاده شود. اکثر موتورهای توربوفن معمولا دو کمپرسوری یا Twin Spool بوده و دارای سه محور هستند. سه محور مذکور در داخل یکدیگر قرار داشته و چون باید بتوانند در دورهای مختلف گردش کنند، بنابراین در بین آنها از بیرینگهای مخصوص استفاده شده است.

فن که در جلوی موتور قرار دارد هوا را پس از عبور از خود فشرده کرده و آنرا به دو قسمت تقسیم می‌کند. مقداری از این هوا وارد کمپرسور فشار متوسط شده و سپس وارد کمپرسور فشار بالا می‌گردد و نهایتا با فشار قابل ملاحظه وارد محفظه احتراق می‌شود. قسمت دیگر هوایی که از فن عبور می‌کند، مستقیما وارد اتمسفر شده و یا از طریق مجرای کانال شکلی به عقب موتور هدایت می‌شود. این نوع موتورها که قدرت بسیار خوبی تولید می‌کنند، به موتورهای سه شفته معروفند.

در شکل زیر تعدادی از انواع موتورهای ذکر شده را می‌‌توان مشاهده کرد.

· سیکل فعالیت موتورهای جت

سیکل کاری موتورهای جت شبیه موتورهای پیستونی است. در هر موتور مراحل مکش، تراکم و، احتراق و خروج گازهای سوخته از اگزوز یکسان می‌باشد. این اعمال در موتور پیستونی نوبتی است ولی در موتور جت به صورت دائم می‌باشد. یعنی هوا به صورت دائم وارد کمپرسور شده و کمپرسور نیز بطور دائم هوا را تحت تراکم قرار می‌دهد. هوای متراکم شده نیز مرتبا وارد منطقه احتراق شده و سوخت بطور پیوسته به داخل این هوا پاشیده می‌شود. عمل احتراق پس از اینکه شمع جرقه زد بصورت دائم مانند یک بخاری انجام می‌شود. بدین ترتیب تبدیل انرژی حرارتی به انرژی مکانیکی همیشگی و خروج گازهای داغ نیز دائمی است و در نتیجه تراست هم دائما برقرار خواهد بود.

برخلاف موتورهای جت، در موتورهای پیستونی در هر مقطعی از زمان کاری موتور، یکی از سیلندرها در حال احتراق است و بقیه سیلندرها در حالتهای دیگر هستند و بجای تولید توان مصرف کننده‌اند. به همین دلیل با وزن مساوی قدرت موتور جت چندین برابر قدرت موتور پیستونی خواهد بود.

· قسمتهای اصلی موتور جت

موتورهای جت از قسمتهای اصلی زیر تشکیل شده است که به ترتیب از جلوی موتور به عقب عبارتند از:

- مجرای ورودی هوا

- کمپرسورها

- محفظه احتراق

- توربین

- پس سوز

- اگزوز

در شکل بعد اجزاء یک موتور جت نشان داده شده است.

1. مجرای ورودی هوا (Air Inlet Duct)

طرح و شکل مجاری ورودی هوا در کارآیی موتورهای جت یکی از مهمترین عوامل بوده و نقش بسزائی را در پرواز ایفا می‌نماید.

طراحی و ساخت این مجاری باید به گونه‌ای باشد که در شرایط مختلف پرواز با سرعتهای زیر و بالای صوت، در ارتفاع و شرایط جوی گوناگون بتوانند هوای کنترل شده و مورد نیاز موتور را از دهانه خود عبور داده و تحت فشاری معین بطرف کمپرسور هدایت کنند.

2. کمپرسورها(Compressors)

کمپرسورها از نظر ساختمان و نحوه تراکم هوا به دو دسته تقسیم می‌شوند:

- کمپرسورهای دیسکی ((Centrifugal Flow Compressors

این نوع کمپرسورها دارای دیسکی هستند که برروی آن تیغه‌هائی بصورت مجرای واگرا جوش داده شده است. در اثر چرخیدن دیسک کمپرسور که بوسیله شفت موتور انجام می‌شود، جریان هوا در امتداد شعاع دیسک با نیروی گریز از مرکز از بین تیغه‌های روی دیسک عبور می‌کند و به دلیل شکل خصوص تیغه‌ها (واگرا) سرعت هوا کم و فشار آن زیاد می‌شود. چون دیسک کمپرسور در اثر چرخش و دوران زیاد به هوا سرعت هم می‌بخشد، در نتیجه هوا پس از عبور از دیسک کمپرسور، هم فشار و هم سرعتش زیاد می‌شود. زمانیکه هوا به نوک پره‌های ایمپلر می‌رسد فشار و سرعتش نسبت به هوای ورودی کمپرسور خیلی زیادتر می‌شود. هوا پس از عبور از کمپرسور به قطعه‌ای به نام دیفیوزر وارد می‌شود. این قطعه دارای پره‌های ثابتی است که در اطراف کمپرسور قرار گرفته‌اند و بازهم باعث ازدیاد فشار و کاهش سرعت آن می‌شوند. بطور کلی هر دو دستگاه، کمپرسور و دیفیوزر شار هوا را زیاد می‌کنند.

هوا پس از عبور از دیفیوزر وارد محفظه احتراق شده و قبل از رسیدن به محفظه احتراق باز هم به علت واگرا بودن (Air Adapter) فشارش زیاد و سرعتش کم می‌شود. این ازدیاد فشار نهائی، آمادگی هوا را جهت احتراق بیشتر می‌کند. در محفظه احتراق، سوخت به داخل هوای فشرده شده پاشیده شده و مخلوط سوخت و هوا بوسیله شمع محترق می‌گردد. در اثر احتراق مخلوط سوخت و هوا، گازهای منبسط شده با درجه حرارت زیاد وارد نازل توربین شده و باعث گشتن توربین و در نتیجه گردش کمپرسور و متعلقات گردنده آن می‌شوند. گازهای سوخته سپس وارد اگزوز شده و با سرعت زیاد از دهانه اگزوز خارج می‌شوند که عکس‌العمل آنها باعث بوجود آمدن تراست خواهد شد.

- کمپرسور محوری (Axial Compressor)

کمپرسور محوری به شکل استوانه بوده و دارای پره‌های گردنده (Rotor) و پره‌های ثابت (Stator) می‌باشد. این پره‌ها پشت سر هم در اطراف محور کمپرسور و عمود بر آن قرار دارند. هر ردیف دور تا دور دایره‌ای از پره‌های گردنده، هوا را متراکم و به ردیف دایره‌ای شکل پره‌های ثابت تحویل می‌دهند. پره‌های ثابت نیز هوای متراکم را گرفته و در خط مستقیمی که به موازات محور کمپرسور است به درون ردیف پره‌های گردنده بعدی می‌فرستند و این کار تا انتهای کمپرسور ادامه می‌یابد. پره‌های گردنده بر روی محیط خارجی یک دیسک سوار شده‌اند وردیف دوم که شامل پره‌های ثابت است از داخل برروی پوسته موتور نصب شده‌اند.

هر ردیف پره‌های گردنده و ثابت را یک مرحله (Stage) می‌گویند. در این نوع کمپرسورهای محوری هر چه تعداد مراحل آن بیشتر باشد، حجم هوای زیادتری را متراکم کرده و در نتیجه موتور دارای تراست بیشتری خواهد بود. امروزه بیشتر موتورهای جت دارای کمپرسور محوری چند مرحله‌ای هستند.

با افزایش فشار هوا در هر مرحله از حجم آن نیز کاسته شده و برای جای دادن آن به فضای کمتری نیاز است. چون این نوع کمپرسورها به صورت همگرا ساخته شده و پره‌های آنها رفته رفته کوتاهتر می‌شوند، پره‌های گردنده که به شکل مقاطع آیرودینامیکی یا ایرفویل هستند، هوا را از جلو کمپرسور گرفته و پس از متراکم نمودن، آنرا به طرف عقب کمپرسور هدایت می‌کنند. جنس این پره‌ها از آلیاژ آلومینیوم، تیتانیوم و فولاد است.

مسیر جریان هوا در داخل موتورهای جت بنا به نحوه طراحی موتور متفاوت است. در طراحی موتورهای خطی یا مستقیم موتور طوری طراحی شده که دارای دهانه ورودی کوچکتر و همچنین متناسب با سیستم By Pass باشد. بطور کلی مسیر جریان هوا در تمام موتورهای جت نسبتا مشابه است.

در شکل زیر هر دو نمونه کمپرسور نشان داده شده است.

· واماندگی کمپرسور (Compressor Stall)

در صورتیکه مراحل آخر کمپرسور فشار کمتری تولید کنند و stageهای جلوی کمپرسور overload شوند و تحت فشار زیادی قرار گیرند، ناهماهنگی بین ردیفهای جلو و عقب کمپرسور بوجود می‌آید که توام با حرارت زیاد و لرزش زیاد موتور و همراه با صدای ناهنجار کمپرسور است. این حالت را اصطلاحا واماندگی کمپرسور می‌گویند. برای از بین بردن این پدیده از سیستمی بنام Air Flow Control System استفاده می‌شود. بدین ترتیب که از طریق شیرهایی بنام Air Bleed Valve در Stage های وسط و آخر کمپرسور، بار کمپرسور را در این حوالی کم می‌کنند. بنابراین خطر واماندگی کمپرسور از بین می‌رود و همچنین بطور اتوماتیک، با تغییر زاویه پره‌های ورودی هوا به داخل کمپرسور از واماندگی کمپرسور جلوگیری به عمل می‌آید.

· موتورهای دو کمپرسوری(Twin Spool Compressor)

روش دیگر برای جلوگیری از استال کمپرسور دو تکه‌ای بودن کمپرسور می‌باشد. این نوع کمپرسورها دارای یک کمپرسور فشار ضعیف و یک کمپرسور فشار قوی می‌باشند. کمپرسور فشار ضعیف در جلو و فشار قوی در عقب موتور قرار دارند و بوسیله دو شفت که به دو توربین متصل هستند هر کدام با دور معینی می‌گردند.

لازم به توضیح است که توربین فشار قوی کمپرسور فشار قوی و توربین فشار ضعیف کمپرسور فشار ضعیف را می‌گرداند.

طرح دو کمپرسوری خطر واماندگی کمپرسور را از بین برده و با وزن کمتر دارای نسبت تراکم زیادتری در مقایسه با سایر کمپرسورها می‌باشد.

3. محفظه احتراق (Combustion Chamber)

بعد از کمپرسور و دی،یوزر قسمتی به نام محفظه احتراق وجود دارد که از یک یا چند محفظه، چند شمع، چند سوخت پاش و یک یا دو عدد Drain Valve تشکیل شده است. هوای فشرده پس از خروج از کمپرسور و عبور از دیفیوزر، وارد محقظه احتراق می‌شود. سوخت مناسب توسط سوخت پاشها به داخل هوای متراکم پاشیده می‌شود. هوا در اثر تراکم حرارتش بالا رفته و به محض اضافه شدن سوخت، مخاوط مناسب جهت احتراق آماده می‌شود. جرقه لازم در هنگام Starting توسط شمعها تولید شده و مخلوط محترق می‌شود. البته برای ایمنی بیشتر قبل از پاشیده شدن سوخت سیستم جرقه روشن شده و شمعها شروع به جرقه زدن می‌کنند تا به محض پاشیدن سوخت احتراق فورا انجام شده و از انجار جلوگیری به عمل آید. بدین ترتیب انرژی موجود در مخلوط هوا و سوخت در اثر احتراق تبدیل به انرژی حرارتی شده و انرژی جنبشی هوای عبوری از موتور را افزایش می‌دهد.

محفظه احتراق که شبیه تنور است پس از یکبار جرقه زدن شمعها تا پایان کار موتور روشن می‌ماند و دیگر نیازی به جرقه شمعها نیست و سیستم Ignition همراه با استارت خاموش می‌شود.

بطور معمول چهار نوع محفظه احتراق وجود دارد که عبارتند از:

- محفظه‌های لوله‌ای یا استوانه‌ای (can type)

- محفظه‌های لوله‌ای-حلقه‌ای (cannular)

- محفظه‌های حلقه‌ای (annular)

- محفظه‌های حلقه‌ای دوبله(double annular)

· عمل احتراق در محفظه احتراق

همانطور که اشاره شد هوای کمپرسور به علت فشار و سرعت زیاد در جهت وارد شدن به محظه احتراق به دیفیوزر می‌رود. این دستگاه به علت شکل مخصوصی که دارد باز هم فشار هوا را زیاد کرده و از سرعت آن می‌کاهد و آنگاه که برای سوختن مناسب باشد، آنرا وارد محفظه احتراق می‌نماید.

سوخت مورد استفاده موتورهای جت از نوع سوخت سنگینی به نام JP-4 است که نوعی نفت سنگین می‌باشد. نسبت مخلوط هوا و سوخت در محفظه احتراق از 1/45 تا 1/130 می‌تواند تغییر کند. از کل هوای ورودی به محفظه احتراق 4/1 آن به مصرف سوخت می‌رسد و بقیه هوا یعنی 75% آن به مصرف خنک کردن شعله، رقیق کردن آن و ساختن واشری از هوای فشرده جهت جلوگیری از برخورد شعله به دیواره محفظه و همچنین نگهداشتن شعله در وسط و بالاخره خاموش کردن شعله داخل محفظه احتراق می‌رسد. گازهای داغ با فشار زیاد از قسمت انتهایی محفظه احتراق که بتدریج تنگتر شده و مانند یک لوله مخروطی است، عبور می‌کند و باعث افزایش سرعت گازهای داغ شده و آنها را به طرف پره‌های ثابت توربین و سیس پره‌های گردنده توربین هدایت می‌کند.

در شکل زیر نمونه‌ای از یک محفظه احتراق لوله‌ای حلقوی و یک نمونه حلقه‌ای دیده می‌شود.

4. توربین

گازهای خروجی که از محفظه احتراق خارج می‌شوند با سرعت ، فشار و حرارت خیلی زیاد وارد محیطی بنام نازل توربینی می‌شوند و از آنجا وارد پره‌های گردنده توربین شده و انرژی حرارتی در توربین به انرژی مکانیکی تبدیل می‌شود و توربین را می‌چرخاند. در اثر گردش توربین کمپرسور ، متعلقات گردنده موتور نیز توسط شفتی که بین توربین و آنها قرار دارد، گردانده می‌شوند. توربینها همه از نوع محوری هستند و ممکن است یک ردیفه، دو ردیفه، چهار ردیفه و یا بیشتر باشند.

یک ردیف پره‌های ثابت و یک ردیف پره‌های گردنده را یک stage توربین می‌گویند. توربین در موتورهای جت ملخ‌دار، علاوه بر کمپرسور و متعلقات گردنده، ملخ را نیز می‌گرداند.

کمپرسورهای دوتکه‌ای که یکی H.P. Compressor و دیگری L.P. Compressor می‌باشد، توسط تورینهایی که یکی H.P. Turbine و دیگری L.P. Turbine است، می‌گردند. بعضی دیگر از انواع جتهای ملخ‌دار، دارای دو شفت متصل به دو توربین هستند که یکی کمپرسور و دیگری ملخ را می‌گرداند. این توربینها را توربین آزاد می‌نامند. گازهای سوخته شده هنگام ورود به توربین دارای حرارتی بین 700 تا 1200 درجه سانتیگراد هستند. قبل از رسیدن گاز سوخته شده و داغ به پره‌های توربین، ترموکوپل‌هائی در سر راه آنها قرار داده شده است که دقیقا حرارت گازها را اندازه‌گیری نموده و به کابین خلبان در نشاندهنده I.T.T یا E.G.T منعکس می‌نماید. چون پره‌های توربین دائما مواجه با حرارت زیاد گازهای سوخته شده هستند، برای آنکه پره‌ها نسوزند و یا کارآئی آنها از بین نرود، از هوای مراحل آخر کمپرسور استفاده می‌کنند و آنرا از روی پره‌های توربین عبور می‌دهند. چون حرارت این هوا از حرارت پره‌های توربین خیلی کمتر است، در نتیجه هوای خنک کننده‌ای برای پره‌های توربین محسوب می‌شود و توربین دیسک و پره‌ها را خنک می‌کند.

در شکل صفحه بعد یک نمونه توربین به همراه پره آن نشان داده شده است. حفراتی که به منظور خنک کاری بر روی پره تعبیه شده‌اند نیز ، در شکل دیده می‌شود.

5. پس سوز (After Burner)

پس سوز قطعه‌ایست مانند رمجت که دارای تعدادی سوخت‌پاش و شمع می‌باشد و امروزه در روی اکثر موتورهای جت شکاری مورد استفاده قرار می‌گیرد. بطور معمول 75% هوای کمپرسور به مصرف خنک کردن سیستم‌های داغ موتور که محفظه احتراق و توربینها می‌باشند، می‌رسد. این هوای اضافی همراه با اگزوز موتور از توربین خارج می‌شود. بنابراین اگر در داخل این اگزوز مقداری سوخت پاشیده شود و شمع نیز جرقه بزند، سوخت با اکسیژن موجود در هوای اگزوز مخلوط شده و محترق می‌شود و همانند رمجت عمل می‌کند و نیروی عکس‌العمل خیلی زیادی به موتور هواپیما می‌دهد که برابر 75% نیروی تراست موتور می‌باشد.

در هواپیمای جت شکاری به هنگام برخاست و زمان عملیات نظامی، فرار از تیررس دشمن، دنبال کردن هواپیماهای دشمن و ... از این سیستم استفاده می‌شود. زمان استفاده از این سیستم بدلیل مصرف زیاد سوخت خیلی کم است.

در این سیستم لوله اگزوز بصورت متغیر ساخته می‌شود تا آمادگی لازم برای خارج کردن تمام اگزوز در زمان استفاده از پس‌سوز و تولید نیروی عکس‌العمل را داشته باشد.

6. اگزوز (Exhaust System)

سیستم اگزوز بعد از توربین قرار دارد و از سه قسمت زیر تشکیل شده است:

- مخروط بیرونی

- مخروط درونی

- لوله دم

این قسمت گازهای داغ را از توربین دریافت می‌کند. گازها که از پره‌های گردنده آخر توربین خارج می‌شوند، تمایل دارند در همان جهت که از پره توربین خارج شده‌اند به حرکت دورانی خود ادامه دهند. چنین موردی سبب بی‌نظمی و آشفتگی انبساطی اگزوز می‌شود. بطور کلی سیستم اگزوز از توربولانس اگزوز جلوگیری نموده و آنها را به موازات محور طولی موتور، به سمت خارج هدایت می‌کند. در بین مخروط بیرونی و درونی از سرعت گازها کاسته شده و به فشار آنها افزوده می‌شود. اما با عبور اگزوز از دم، دومرتبه سرعت آنها افزایش می‌یابد. از طرفی چون خروج گازها با سروصدای زیادی توام است لذا بمنظور جلوگیری از سروصدای زیاد و ناراحتی گوشها، سیستم اگزوز را با صدا خفه کن مجهز می‌کنند. صدا خفه کن باعث افزایش فرکانس صوتی گازهای خروجی شده و صدا را غیر قابل شنیدن می‌کنند.

سیستم اگزوز بطور معمول 30 تا 40 درصد انرژی بوجود آمده در محفظه احتراق را به نیروی تراست تبدیل می‌کند و بدین صورت باعث جلو رفتن و پرواز هواپیما می‌شود. بقیه انرژی حاصله به مصرف گرداندن توربین می‌رسد. در بعضی از هواپیماها قطعه‌ای بنام Thrust Reverser وجود دارد که به هنگام فرود برای متوقف نمودن هواپیما بسیار موثر می‌باشد.

 

در شکل بالا موتور توربو جت با دو توربین و دو کمپرسور و همچنین یک موتور توربوجت با پس‌سوز نشان داده شده است.

7. متعلقات گردنده موتور جت (Jet Engine Accessory Section)

این قسمت در موتورهای کمپرسور محوری در زیر سیستم کمپرسور تعبیه شده است. این متعلفات دارای چند جعبه دنده هستند که هر یک از قطعات گردنده را با دور مناسب به شفت اصلی کمپرسور متصل می‌کند و هر کدام دارای RPM مخصوصی می‌باشند.

متعلقات گردنده یک موتور جت عبارتند از :

- پمپ‌های روغن

- پمپ هیدرولیک

- پمپ‌های فشار سوخت

- ژنراتورها

- استارتر

- دوران‌نمای موتور

و قطعات دیگر که بنا به نیاز موتور و با RPM مناسب روی آن تعبیه شده‌اند.

سیستم‌های موتور جت(Jet Engine System)

سیستم‌های موتور جت عبارتند از :

· سیستم روغن

در موتورهای جت مانند موتورها پیستونی قطعات کردنده و بیرینگهائی وجود دارد که در اثر اصطکاک امکان فرسوده شدن و ازدیاد حرارت در آنها وجود داردکه با روغت‌کاری آنها می‌توان از این فرسودگی و اصطکاک جلوگری نمود. سیستم روغنکاری موتور جت از یک سیستم مدار بسته استفاده می‌کند. قطعات مهم سیستم روغنکاری جت عینا همانند دستگاههای موجود در سیستم روغنکاری موتورهای پیستونی می‌باشد که شامل موارد زیر است:

- باک روغن

- پمپ روغن

- فیلتر روغن

- دستگاه خنک کننده روغن موتور

- نشاندهنده فشار روغن

- نشاندهنده مقدار روغن.

· سیستم سوخت

نوع سوختهائی که در موتورهای جت مورد استفاده قرار می‌گیرد دارای خصوصیاتی است که بتوانند کارائی خوب و گسترده‌ای در حد مطلوب داشته و از نظر اقتصادی نیز مقرون به صرفه باشند. اصولا سوختها از نقطیر نفت خام بدست می‌آیند و دو نوع هستند:

- هیدروکربنهای سنگین مانند انواع نفتها

- هیدروکربنهای سبک مانند انواع بنزین

سوخت موتورهای جت ممعمولا از نوع اول است اما امروزه سوخت اکثر موتورهای جت در ایران و سایر کشورها انواع سوختهای Jet Petroleum است که معروفترین آنها JP-4 بوده که یک سوخت استاندارد است.

سوختهایJP باید دارای شرایط زیر باشند:

- در هر شرایط جوی چه در روی زمین و چه در ارتفاعات قادر به روشن ساختن موتور باشند.

- ارزش حرارتی مطلوبی داشته باشند.

- تحت هر شرایطی در موتور عمل احتراق را انجام داده و نیروی موثر را تولید کنند.

- خطر آتش سوزی را به حداقل برسانند.

- تاثیر مضری بر روی قطعات سیستم سوخت نداشته باشند.

قطعات مهم سیستم سوخت عبارتند از :

- سیستم کنترل و اندازه‌گیری سوخت

- سیستم فشار

- سیستم بوستر پمپها

- سیستم گرمکن سوخت بوسیله روغن

- سوخت‌پاشها

- سیستم تزریق آب

· سیستم جرقه

گرداندن موتور جت بوسیله استارتر می‌تواند دوران مناسبی را به کمپرسور بدهد. در اثر گردیدن کمپرسور، هوای متراکم و مورد نیاز مخلوط بوجود می‌آید و این هوای متراکم وارد سیتم محفظه احتراق می‌شود. در این موقع سیتم جرقه روشن شده و خلبان با بکار انداختن سیستم سوخت که با بحرکت درآوردن Throttle صورت می‌پذیرد سوخت مورد نیاز زمان starting را به محفظه احتراق می‌فرستد و اکنون که در محفظه احتراق هوای متراکم و جرقه و سوخت وجود دارد، احتراق انجام می‌شود.

در موتور جت تا زمانیکه موتور روشن بوده و دور آن در حالت ثابت باشد، شمعها و سیستم جرقه کار می‌کنند و همزمان با خاموش شدن استارتر، سیستم جرقه نیز خاموش می‌شود. روی هم رفته سیستم جرقه در موتور جت کمتر ار یک دقیقه کار می‌کند.

قطعات مهم سیستم جرقه عبارتند از:

- باطری هواپیما

- تقویت کننده ولتاژ

- کابل ولتاژ قوی

- شمع‌ها

· استارتر

انواع استارترهائی که در موتور جت مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارتند از:

- استارتر الکتریکی

این نوع استارتر که معمولا در هواپیماهای کوچک مورد استفاده قرارمی‌گیرند، الکتریکی بوده و با برق باطری یا برق دستگاه زمینیAPU کار می‌کنند.

- استارتر فشنگی

این استارتر از منفجر شدن مواد داخل یک فشنگ که در استارتر تعبیه شده و گذشتن گازها با فشار و سرعت زیاد از روی پره توربین داخل استارتر آنرا به حرکت در می‌آورد و همین انرژی باعث گشتن کمپرسور و در نتیجه روشن شدن موتور جت می‌شود. این نوع استارترها مخصوص هواپیمای شکاری است.

- استارترهائی که با هوا کار می‌کنند

در بعضی از هواپیماهای نظامی و غیر نظامی استارترها با فشار هوا کارمی‌کنند. این نوع استارتر ها از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه بوده و دیرتر خراب می‌شود. فشار هوای مورد نیاز جهت گرداندن استارتر توسط دستگاهی که Gas Turbine Compressor نام دارد، تولید می‌شود.     

منبع WWW.RAHA.CO.IR

تاریخ ارسال: پنج‌شنبه 2 اردیبهشت‌ماه سال 1389 ساعت 11:50 | نویسنده: امیر سمعیی | چاپ مطلب 2 نظر