مقدمه ای بر علوم هوافضا

کنفرانس سوخت و احتراق

jet — Sat, 09 Jan 2010 09:19:18 GMT

با آرزوی توفیق و کامیابی برای مخاطبین این سایت که همواره بنده را از نظرات مثبت و منفی خود بهره مند کرده اند و تعدادی نیز افتخار آشنایی و همکاری نزدیک را به این حقیر دادند که بسیار امر پسندیده ای بود.
نظر به اینکه پروژه های صنعتی موجود برای پیگیری و اجراء به همکاران بیشتری برای اتمام احتیاج دارند از تمام علاقمندانی که در زمینه های آیرودینامیک، نرم افزارهای Catia، Solid work، Fluent یا هر نرم افزار تحلیل سیالاتی و مکانیکی؛ و تراشکاری و ساخت دقیق تخصص دارند دعوت به عمل می آید تا با همکاری در اجرای این پروژه ها سهیم شوند.

پروژه های آتی گروه شامل موارد زیر است:
1- طراحی، ساخت و راه اندازی موتور توربوجت در کلاس 70 کیلو تراست
2- اجرای طرح هواپیمای انتحاری و همچنین هدف با موتور پالس جت
3- طراحی و ساخت پهپاد عمود پرواز با موتور مینی جت
4- ساخت و راه اندازی تونل باد 0.7 ماخ
5- راه اندازی کامل یک سایت پیشرانش با امکانات سطح پیشرفته اتاق پاک

در انتهای صفحه گزارش فعالیت های امسال قرار داده شده است.

سومین کنفرانس سوخت و احتراق ایران
برگزاری کارگاه آموزشی
گرایش سیستم های پیشرانش

عنوان کارگاه:
آشنایی با روند طراحی، ساخت و آزمایش موتورهای میکروجت در پرنده های بی سرنشین

ارائه دهنده:
گروه مهندسی سهبآ

مقدمه
پیشنهاد ارائه کارگاه " آشنایی با روند طراحی، ساخت و آزمایش موتورهای میکروجت در پرنده های بی سرنشین" به منظور توسعه فناوری های مربوط به موتورهای جت کوچک و آشنا نمودن دانشجویان و علاقه مندان با مباحث تجربی این موتورها، انجام پذیرفته است.

اهداف ارائه کارگاه
از جمله اهداف ارائه این کارگاه عبارتند از:
نمایش توانمندی های فارغ التحصیلان و دانشجویان رشته مهندسی هوافضا در فعالیت های صنعتی
آشنایی با سیستم های پیشرانش جت در پرنده های بدون سرنشین (موتورهای هوا تنفسی) و نمایش روند طراحی، ساخت و آزمایش آنها
ارائه فعالیت های کارگاهی به عنوان مکمل مباحث نظری و تئوریک کلاسی

سرفصل ها و موضوعات کارگاه
ارائه و آشنایی با مراجع و منابع مرتبط با موتورهای میکرو و مینی جت
آشنایی با موتورهای هواپیما و نحوه عملکرد آنها (در قالب فایل پاورپوینت)
آشنایی با موتورهای میکروتوربوجت، کاربردها و روند طراحی و ساخت و آزمایش کامل آنها در کشور (در قالب فایل پاورپوینت)
آشنایی با موتورهای پالس جت، کاربردها و روند طراحی و ساخت و آزمایش کامل آنها در کشور (در قالب فایل پاورپوینت)
نمایش نمونه های ساخته شده موتور میکروجت و پالس جت و تجهیزات مرتبط با آنها

برای ثبت نام در کنفرانس به این صفحه مراجعه کنید.

گـزارش موردي فعالیـت هاي گروه تحقيقـاتي پيشرانـش از سال 87
از ابتداي سال 87 فعاليت گروه همزمان بر روي چند پروژه متمركز شده تا موانع رسيدن به اهداف تعيين شده گروه رفع گردد و نيل به اهداف سرعت بگيرد.
اعضـای گروه پیشرانـش : آقایان امید بائـی، عزت مسلمـی، عـادل مسلمـی، سعيـد شادروانـان، فـرزاد رنجبـر
پـروژه های انجام شده :
1- موتور ميكروجت فجـر
2- موتور مينی جت سيمـرغ 4 (UAV)
3- دستگاه بالانسر روتور (+100,000 RPM)
4- موتور پالـس جت ساندرچاين (هواپيماي هـدف)
5- طراحی و ساخت سکوی تست استاندارد موتورهای جت
6- سيستم داده برداري كامپيوتري موتورهاي ميكرو و مینی جت

شرح مـوردي
10 فـروردین 87 - آغاز پروژه ساخت میکروجت فجر با کلاس تراستی 5Kg
15 اردیبهشـت 87 - بررسی و امکانسنجی ساخت مینی جت سیمـرغ 4 در اصفهان
30 اردیبهشت 87 - ساخت توربین میکروجت فجر بطور دست ساز
15 مـرداد 87 - ساخت پالس جت نانسی استور (لری کوتریل)
10 مهـر 87 - اتمام ساخت مجموعه شفت و تونل شفت فجر
22 آذر 87 - راه اندازی سیستم جرقه زنی پالس جت

10 دی 87 - بررسی مشکلات کاری پالس جت نانسی استور
13 اسفنـد 87 - ماشین کاری آزمایشی تیغه های توربین میکروجت فجر با دستگاه CNC
20 فـروردین 88 - اتمام مجموعه NGV و نازل میکروجت فجر
28 فـروردین 88 - برش، سوراخ کاری، خم کاری و جوش محفظه احتراق مینی جت سیمرغ 4
15 اردیبهشـت 88 - ساخت و راه اندازی موتور پالس جت AFWE
18 اردیبهشت 88 - رقابت موتور پالس جت راه اندازی شده در مسابقات امیرکبیر و کسب مقام برتر
این موتور اولین و تنها موتور میکروجت شرکت کننده در چنین مسابقاتی بود و تست موتور با صدای بسیار بلندی که داشت تمام فضای مسابقه اعم از شرکت کنندگان، داوران، ناظرین و خبرنگاران را جلب خود کرده بود.

21 اردیبهشت 88 - ساخت کامل دیفیوزر و مجرای ورود سیمرغ 4
1 خـرداد 88 - اتمام ماشینکاری CNC قسمت دیفیوزر میکروجت فجر
8 خـرداد 88 - ماشینکاری و سنگ زنی شفت و تونل شفت مینی جت سیمرغ 4
17 خرداد 88 - ساخت مجرای ورود میکروجت میکروتوربین با قالب گیری از انحنای کمپرسور مرکزگریز
28 خرداد 88 - ورق کاری کیس بیرونی و محفظه احتراق میکروجت فجر به همراه لوله های انتقال سوخت، انژکتور و تبخیر کننده های سوخت
5 تیـر 88 - آغاز پروژه ساخت پالس جت ساندرچاین با کلاس تراستی 25Kg
6 تیـر 88 - ماشینکاری و برش 2 قطعه داخلی و بیرونی NGV مینی جت سیمرغ 4
10 تیـر 88 - برشکاری و رول کاری ورق های پالس جت ساندرچاین
13 تیـر 88 - اتمام ساخت تیغه های NGV ، جوش و اسمبل نهایی آن در مینی جت سیمرغ 4
18 تیـر 88 - جوشکاری و اسمبل محفظه احتراق و کیس، اصلاح سازی مجرای ورود، تونل شفت و دیفیوزر میکروجت فجر
21 تیـر 88 - اصلاح سازی وزنی NGV و تدوین روند ساخت تبخیر کننده های مینی جت سیمرغ 4
30 تیـر 88 - جلسه گروه تحقیقاتی پیشرانش که طی آن برنامه زمانی 9 ماهه، برای اهداف گروه تعیین گردید.
3 مـرداد 88 - اتمام اسمبل و جوشکاری پالس جت ساندرچاین
8 مـرداد 88 - ساخت استند موقت برای تست اولیه زمینی جهت ثبات پایداری پالس جت ساندرچاین
13 مـرداد 88 - ساخت انژکتور سوخت مایع-گاز پالس جت ساندرچاین
17 مـرداد 88 - لوله روغن کاری، دریچه های آب بندی شده پنوماتیکی برای خروجی و ورودی های میکروجت فجر

21 مـرداد 88 - اتمام كار طراحي و شبيه سازي سيستم الكترونيكي داده برداري مرحله اول شامل راه اندازي Load cell و سيستم A/D و داده برداري و كنترل كامپيوتري
26 مرداد 88- ساخت كيس، مهره شمع و اتمام ساخت تبخير كننده هاي سوخت مینی جت سیمرغ 4
30 مـرداد 88- اسمبل موقت ميكروجت سيمرغ 4
5 شهريور 88- ساخت بستهاي آب بندي سوخت و روغن و هواي ميكروجت فجر
7 شهریور 88- راه اندازی بخش الکترونیکی بالانسر روتور
15 شهریور تا 11 مهر- طراحی سکوی تست استاندارد موتورهای میکرو و مینی جت
21 شهریور 88- ساخت قطعات مکانیکی بالانسر و اسمبل نهایی آن
16 مهر 88- اسمبل انژکتور گاز پالس جت ساندرچاین
23 مهر 88- راه اندازی واحد داده برداری سیستم های مبتنی بر فشار و دما
12 آبان 88- نصب انژکتور و لوله انتقال سوخت مایع و گاز روی محفظه احتراق میکروجت فجر
15 آبان 88- بررسی مشکلات هم محوری تونل شفت و NGV میکروجت فجر
13 آذر 88- شروع ساخت سکوی تست، اتمام استند زیرین

اتمام ساخت و اسمبل موتورهای میکروجت و مینی جت

jet — Sat, 10 Oct 2009 06:15:18 GMT

اتمام ساخت و اسمبل موتورهای میکروجت و مینی جت

با توجه به فعالیت های انجام شده گروه تحقیقاتی پیشرانش در سالهای اخیر، چندین پروژه بطور هم راستا در حال پیشروی بوده که بعد از مشخص شدن نتایج آن بطور مشروح روی سایت قرار میگیرد. از دوستانی که چند سالی است از بازدید کنندگان سایت بوده و با نظرات سازنده و مفید کمک یار سایت بودند، تشکر میکنم.
لازم به ذکر است بیش از ۹۰٪ پروسه ساخت توسط اعضای محترم آقای امید بائی و عزت مسلمی و طراحی و راه اندازی سیستم های الکترونیکی توسط آقای عادل مسلمی انجام شده است.

ابعاد بزرگ تصویر

اعضـای گروه پیشرانـش : آقایان امید بائـی، عزت مسلمـی، عـادل مسلمـی، سعيـد شادروانـان، مهدی امینـی، فـرزاد رنجبـر

تصاویر

1
2
3
4
5
6
7
8

كنترل موتور جت و نشان دهنده های آن

jet — Wed, 17 Jun 2009 00:57:18 GMT

كنترل موتور جت و نشان دهنده های آن
تدوین : اعضای گروه تحقیقاتی پیشرانش– انجمن علمی هوافضا– دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات

مقدمه

در این مقاله, پس از بررسی سیستم روغنکاری موتورهای جت در شماره پیشین, به معرفی سیستم کنترل موتور جت پرداخته و قسمت های مختلف آنرا بررسی خواهیم نمود. كنترل موتور جت معمولاً با استفاده از یك اهرم كنترل كننده و مشاهده و چك كردن نشان دهنده های مخصوصی كه در روی صفحه نشاندهنده ها مقابل خلبان نصب شده اند، انجام می گیرد. كار این اهرم كه آن را اهرم كنترل (Control Lever)، اهرم قدرت (Power Lever) و یا دسته گاز (Throttle Lever) می نامند، انتخاب جریان سوخت و دور موتور است، تا نیروی جلو برنده مناسبی توسط موتور تولید شود.
در موتور جت ملخدار این اهرم به واحد كنترل ملخ متصل بوده و علاوه بر كنترل سیستم سوخت، بر روی این واحد اثر گذارده و ملخ را نیز كنترل می كند.
سیستم سوخت مجهز به یك شیر مسدود كننده (Shut-Off Cock) است كه در موقع روشن كردن موتور باید راه سوخت را باز و در زمان خاموش كردن، جریان سوخت را مسدود نماید، این شیر ممكن است دارای یك اهرم جداگانه بوده و یا متصل به دسته گاز باشد.

كارآیی یك موتور و نحوه كار كردن سیستم های موجود در آن توسط نشان دهنده هایی مشخص می شود. اگر چه بر حسب هواپیما و موتور آن سیستم ها و نشان دهنده های مربوط به آن فرق می كند، ولی معمولاً مهمترین نشان دهنده هایی كه به منظور كنترل موتور جت توربین دار استفاده می شود عبارتند از :

1- نشان دهنده نیروی جلوبرنده (Thrust Meter)
این نشان دهنده ممكن است اندازه گیرنده فشار گازهای خروجی از لوله اگزوز بوده و یا اینكه تعیین كننده نسبت فشار گازها در لوله اگزوز به فشار هوای ورودی موتور باشد. هنگامیكه از نشان دهنده نوع اول استفاده می شود لازم است تغییرات فشار هوای ورودی را در نظر گرفته و بر اساس آن اصلاحیه ای انجام گیرد.
نوع دوم به نشان دهنده نسبت فشار موتور (Pressure Ratio Engine) یا (E.P.R) معروف است. برای تعیین فشار گازها در لوله اگزوز و همچنین فشار هوای ورودی به كمپرسور، از لوله های پیتو (Pitot Tubes) استفاده می شود. این لوله ها فشار موجود در این نقاط را حس كرده و مستقیماً به نشان دهنده منتقل می كنند و یا اینكه توسط انتقال دهنده فشار، بصورت یك جریان الكتریكی به نشان دهنده می فرستند. هرگاه نشان دهنده از نوع اول، یعنی تعیین كننده فشار گازها در لوله اگزوز باشد، می توان گفت كه یك فشارسنج بوده و صفحه مدرج آن بر حسب پوند بر اینچ مربع (PSI) یا اینچ جیوه درجه بندی شده است.

2- تركمتر (Torque meter)
این نشان دهنده قدرت موتورهای جت ملخ دار را تعیین می كند. نیروی پیچشی موتور (Engine Torque) كه در موقع چرخش ملخ تولید می شود، متناسب است با قدرت تولیدی موتور كه توسط محور آن، ملخ می چرخد. این نیروی پیچشی كه توسط دنده های كاهنده دور (Reduction Gear) حس می شود، به این نشان دهنده منتقل شده و بدین ترتیب قدرت موتور مشخص می شود. سیستم تركمتر علاوه بر نشان دادن قدرت موتور، در صورتی كه اشكالی برای موتور پیش آید، می تواند بطور اتوماتیك سیستم فدركن ملخ (Feathering System) را بكار اندازد. در بعضی موارد این سیستم به طور اتوماتیك با سیستم تزریق آب (Water Injection System) همكاری می كند، به طوری كه برحسب قدرت موتور مقدار مایع خنك كننده را تعیین می نماید.

3- نشان دهنده دور موتور(Engine Speed Indicator)
برای نشان دادن دور موتور، از یك ژنراتور كوچك استفاده می شود كه با موتور درگیر بوده و با آن می چرخد. در اثر چرخش محور این ژنراتور، جریان برقی تولید می شود (متناسب با دور) كه با انتقال به یك نشان دهنده می توان دور موتور را تعیین نمود. این نشان دهنده، دور حقیقی موتور در دقیقه (RPM) یا درصد ماكزیمم دور را مشخص می كند.

4- نشان دهنده درجه حرارت گازهای توربین (T.G.T Gage)
در موقع كار كردن یك موتور، دانستن درجه حرارت گازهای خروجی از توربین ضروری می باشد. بعلت بیش از حد داغ بودن گازهای ورودی به توربین و متفاوت بودن نحوه افت درجه حرارت گازها در حین عبور از آن، معمولاً درجه حرارت گازهای خروجی توربین را اندازه می گیرند.
این نشان دهنده كه به طور اختصار(T.G.T Gage) نامیده می شود، ممكن است با اسامی دیگری از قبیل نشان دهنده درجه حرارت گازهای اگزوز (E.G.T) و نشان دهنده حرارت لوله اگزوز (J.P.T) یا ( Jet Pipe Temperature) نیز معرفی شود. برای نشان دادن درجه حرارت گازها از تعدادی ترموكوپل استفاده می شود، كه در مسیر جریان گازها قرار می دهند. میله(probe) هر ترموكوپل شامل دو وایر از جنس های متفاوت بوده كه معمولاً از آلیاژ نیكل- كرم و نیكل- آلومینیوم است. این میله و وایرهای داخل آن تحت تأثیر حرارت قرار گرفته و به صورت یك جریان الكتریكی به نشان دهنده منتقل می گردد. این نشان دهنده بر حسب درجه سانتیگراد حرارت را نشان می دهد.

چون در شرایط مختلف پروازی درجه حرارت هوای ورودی تغییر می كند، لذا علاوه بر قراردادن این ترموكوپل ها در محل عبور گازها در لوله اگزوز، درجه حرارت هوای ورودی نیز توسط ترموكوپل اندازه گیری می شود تا ضمن در نظر گرفتن هوای ورودی، حرارت گازها توسط نشان دهنده تعیین شود.

5- نشان دهنده حرارت و فشار روغن
درجه حرارت و فشار روغن به صورت الكتریكی به سوی نشان دهنده های مربوطه فرستاده می شود. نشان دهنده درجه حرارت روغن، مشخص كننده میزان خنكی روغن در موقع استفاده از آن در موتور بوده و بر حسب درجه سانتیگراد درجه-بندی شده است. نشان دهنده فشار روغن گویای مقدار روغن و فشار آن در سیستم روغن كاری می باشد كه بر حسب پوند بر اینچ مربع (PSI) درجه بندی شده است. در بعضی از نشان دهنده های فشار روغن، از رنگهای مختلف استفاده می شده وتوسط آنها فشار زیاد، نرمال و كم روغن مشخص می شود.

6- نشان دهنده های حرارت و فشار سوخت
این نشان دهنده ها مانند نشان دهنده های حرارت و فشار روغن به وسیله سیگنال های الكتریكی كار می كنند. نشان دهنده فشار سوخت، تعیین كننده فشار سوختی است كه در سیستم سوخت فشار كم تولید می شود. نشان دهنده حرارت سوخت، با مشخص كردن درجه حرارت سوخت در سیستم فشار كم گویای مناسب یا نامناسب بودن حرارت آن جهت سوختن در محفظه های احتراق است. این نشان دهنده نیز مانند نشان دهنده های حرارت و فشار روغن، حرارت را بر حسب سانتیگراد و فشار را بر حسب پوند بر اینچ مربع نشان می دهد.

7- نشان دهنده جریان و مصرف سوخت(Fuel Flow Meter)
گرچه ممكن است میزان مصرف سوخت برای یك پرواز معین در بین موتورهای مشابه به مقدار خیلی جزئی با هم تفاوت داشته باشد، جریان سوخت می تواند گویای طرز كار موتور و مقدار مصرف سوخت در پرواز باشد. معمولاً هر سیستم سوخت در قسمت فشار كم دارای انتقال دهنده جریان و مصرف سوخت و یك نشان دهنده است كه میزان مصرف سوخت را برحسب گالن، پوند یا كیلوگرم در ساعت نشان می دهد.

8- لرزه نگار(Vibration Indicator)
موتور توربوجت معمولاً دارای لرزش خیلی كمی است، به طوری كه هر تغییر لرزش به خاطر بد كاركردن موتور بدون استفاده از یك نشان دهنده محسوس نیست. بنابراین خیلی از موتورها مجهز به لرزه نگار هستند كه به طور دائم میزان لرزندگی موتور را كنترل كرده و مشخص می كند. لرزه نگار یك نشان دهنده الكتریكی است كه توسط یك انتقال دهنده لرزش، كه در روی موتور نصب شده است و یك آمپلی فایر، سیگنال ها را دریافت كرده و نشان می دهد.

9- سیستم های اعلام خطر (Warning Systems)
علاوه بر سیستم اعلام خطر آتش، موتورهای جت مجهز به سیستم های دیگری هستند كه به صورت سمعی یا بصری اعلام خطر می كنند. این سیستم ها ممكن است به خاطر كم شدن فشار روغن و فشار سوخت، كم شدن درجه حرارت، لرزش یا بیش از حد داغ شدن قطعات موتور اعلام خطر كنند.
این كار توسط به كار افتادن زنگ، بوق و چراغ خطر انجام می شود و به خلبان هشدار می دهد كه به نشان دهنده های وسط صفحه نشان دهنده ها توجه كند.

روشن كردن موتور جت(Jet Engine Starting)
قبل از بكار انداختن یك موتور جت رعایت نكات ایمنی زیر الزامیست :
مجرای ورودی هوا در موتورهای جت، حجم بسیار زیادی از هوا را به داخل خود می كشد، در اثر این كار جریانی با سرعت زیاد نزدیك دهانه ورودی ایجاد شده و در فاصله معینی از جلوی موتور، این جریان هوا سبب از جاكندن و مكش مواد خارجی، قطعات، وسایل و یا حتی بدن انسان به داخل موتور می گردد. برای جلوگیری از این حوادث باید تا شعاع معینی در جلوی هواپیما از قرار دادن مواد و قطعاتی كه به جایی متصل نیستند خودداری گردد.
قبل از روشن كردن موتور برای اطمینان از عدم وجود مواد و اشیای خارجی، داخل مجرای ورودی موتور باید بازدید شود. در موقع كار كردن موتور چون درجه حرارت گازهای خروجی از آن خیلی زیاد است تا فاصله معینی در عقب هواپیما این گازها قادر به سوزاندن و یا حتی ذوب كردن اشیائی است كه در آن فاصله به صورت اتفاقی قرار دارند. بنابراین بایستی منطقه عقب هواپیما را از وجود هر چیزی كه در اثر این حرارت آسیب می بیند پاك نگه داشت. موتورهای جت تولید صدای زیادی می-كنند كه قادر به ایجاد كری موقت یا حتی دائم می شود. افرادی كه با این موتورها كار می كنند باید از گوشی های مخصوص محافظ گوش استفاده كنند. موتورهای جت مجهز به سیستم های احتراق با توان الكتریكی بالا هستند، بنابراین تماس با این سیستم-ها و شمع های موتور جت سبب برق گرفتگی می شود. پس از خاموش كردن موتور درصورتی كه تا آن زمان سیستم احتراق در حال كاركردن بوده باشد، قبل از تماس، باید از تخلیه خازن های موجود اطمینان داشت.
روشن كردن موتور جت احتیاج به یك سری كارهای معین دارد كه به شرح زیر است:
ابتدا موتور باید با دور مشخصی بچرخد به طوری كه كمپرسور آن بتواند هوای كافی مكیده و به داخل آن انتقال دهد. قبل از ورود سوخت به محفظه احتراق، باید سیستم احتراق به كار افتد. سوخت توسط اهرم قدرت كنترل می گردد. بالاخره، استارتر بایستی با موتور درگیر باشد تا زمانیكه موتور به دور خودكفایی برسد.
در اینجا به طور نمونه ترتیب روشن كردن یك موتور توربوجت بیان می گردد :
1- اهرم كنترل قدرت (دسته گاز) در وضعیت ((off یا بسته باشد.
2- سوئیچ اصلی باز یا در وضعیت (on) باشد.
3- شیر كنترل سوخت در وضعیت (on) یا(Normal) باشد.
4- سوئیچ پمپ كمكی سوخت (Fuel Booster Pump) در وضعیت (on) باشد.
5- سوئیچ استارتر در وضعیت(on)، در این حالت باید دور موتور و فشار روغن بالا رود كه با مشاهده نشان دهنده دور و نشان دهنده فشار روغن اطمینان كسب می كنیم كه این كار انجام می شود.
6- ما بین 10 تا 15 درصد دور، دسته گاز را تا وضعیت هرزگردی موتور جلو می بریم.
7- با مشاهده نشان دهنده های فشار یا جریان سوخت و درجه حرارت گازهای لوله اگزوز دقت كنیم كه از حدود در نظر گرفته شده برای آنها تجاوز نكنیم.

خاموش كردن موتور (Engine Shutdown)
در موتورهای جت توربین دار كه قطعه معكوس كننده نیروی جلوبرنده هستند عقب كشیدن دسته گاز تا نقطه (off) جریان سوخت به موتور قطع شده و موتور خاموش می گردد. در موتورهایی كه مجهز به این قطعه هستند علاوه بر عقب كشیدن دسته گاز (تا وضعیت هرزگردی) به منظور قطع جریان سوخت به موتور، از اهرم مسدودكننده جریان سوخت (Fuel Shutoff Lever) استفاده شده و موتور خاموش می گردد. قبل از خاموش كردن، حتی الامكان بهتر است كه موتور خنك باشد. پس از قرار دادن دسته گاز و یا اهرم مسدود كننده سوخت در وضعیت (off)، پمپ كمكی سوخت هواپیما نیز باید در وضعیت (off) قرار گیرد.

قدردانی :
در پایان از اعضای محترم گروه تحقیقاتی پیشرانش, خانمها نفیسه کاظم زاده, حسنیه کر, طیبه بیسجردی و مریم مصباح الهدی که این مقالات حاصل تلاش آنهاست, کمال تشکر و قدردانی را داریم.

منابع:

- JET AIRCRAFT POWER SYSTEM, JACK CASAMASSA & BENT

- THE JET ENGINE, ROLLS ROYCE, 1996

- موتورهای هواپیما, حسین نوری

پاسخ به سـوالات

jet — Tue, 13 Jan 2009 16:17:18 GMT

سوال : موتورهاي پالس جتي كه روي موشك هاي V1 ( بمب هاي پرنده ) در جنگ جهاني دوم نصب ميشد از نوع دريچه دار بود؟
آيا مي دانيد چه مدتي طول مي كشيد تا به اهداف خود برسند؟ آيا مشكلي درباره موتور براي آن ها بوجود آمده بود ؟
سوال : آيا امکان استفاده از موتورهاي پالس جت بدون دريچه براي هواپيماي مدل وجود دارد؟ در صورت استفاده چه نكاتي را بايد مد نظر قرار داد ؟
سوال : كدام يك از موتورهاي پالس جت ( دريچه دار يا بدون دريچه ) بازده بيشتري نسبت به سوخت مصرفي دارند و كدام يك به ازاي مقادير ثابت سوخت انرژي بيشتري توليد مي كنند ؟
كدام يك هواپيمايي با وزن حدودي 5 كيلوگرم را به سرعت بيشتري مي رساند؟ ساخت كدام يك راحت تر و كم هزينه تر است ؟
گفتيد كه " دریچه ها بطور میانگین تنها برای 30 دقیقه کار مداوم دوام می آورند " ، موتورهاي بدون دريچه براي چند دقيقه يا ساعت كار مداوم دوام مياورند؟ (آرش)

پاسخ : موتورهایی که بر روی هواپیماهای بدون سرنشین V1 نصب می شدند از نوع پالس جت دریچه دار آرگس بودند. موتور آرگس یکی از بهترین موتورهای پالس جت دریچه دار است که دارای بالاترین بازدهی در بین این موتور ها محسوب می شود که میتوان این بازدهی بالا را نتیجه طراحی خوب دریچه ها و تزریق کننده های سوخت آن دانست.
مدت رسیدن به اهداف در آنها به میزان سوختی که در هواپیما ذخیره شده بود بستگی داشت. در آن زمان چون هیچ دستگاهی برای کنترل و هدایت دقیق الکترونیکی وجود نداشت از ژیروسکوپ برای هدایت آنها استفاده می کردند و با تخمین مسافت، به میزان لازم مخزن سوخت را ذخیره می کردند تا بعد از رسیدن هواپیمای بمب به هدف، با اتمام سوخت هواپیما سقوط کند. مشکلات موتور تنها محدود به تداوم کار عملیاتی می شد که در محدوده ی 30 دقیقه بود که این زمان در مطلب پیشین ذکر شد.
بطور حتم این امکان وجود دارد که بتوانید از موتور پالس جت بدون دریچه در هواپیمای مدل استفاده کنید؛ تنها نکاتی هستند که باید رعایت شوند و در مطالب پیشین تا حدودی به آنها اشاره شد که از آنها می توان به درست سوار کردن موتور و نقاط اتصال مقاوم اشاره کرد. دو انتخاب برای موتور و دو انتخاب نیز برای قرار دادن موتور در هواپیما دارید که موتور دریچه دار و بدون دریچه انتخاب های موتور و قرار گیری موتور درون بدنه و یا بیرون بدنه نیز انتخاب های مکان قرارگیری موتور در هواپیماست. اما انتخاب بهتر استفاده از پالس جت بدون دریچه و قرار گیری آن در بیرون از بدنه ی هواپیماست. دلیل این انتخاب طول عمر و بیشتر راحتی ساخت پالس جت بدون دریچه و بدنه هواپیماست. پالس جت های بدون دریچه فقط لوله های توخالی هستند که در اندازه و شکل خاصی بریده شده و با جوش به یکدیگر متصل شده اند و تنها سختی که در ساخت آنها وجود دارد قسمت های مخروطی شکلی است که قسمت های اصلی را تشکیل می دهند. همچنین جاسازی موتور در بیرون از هواپیما باعث می شود که نیاز به استفاده از سپر حرارتی و تعبیه کانال های خنک کاری بدنه و موتور در داخل بدنه از بین برود و کار خنک سازی موتور نیز بهتر انجام شود. همچنین از دیگر نکات قابل توجه در این انتخاب رعایت فاصله موتور از بدنه و استفاده از پایه ها به همراه اتصال عایق حرارت، برای جلوگیری از سوختن بدنه است و مخزن سوخت نیز باید در جایی از هواپیما قرار بگیرد که با روند کمتر شدن سوخت مرکز سقل و در نتیجه تعادل و کنترل هواپیما حفظ شود که بطور نمونه میتوان به مکان های روی مرکز سقل و دو مخزن در فاصله ی متقارن و برابر از مرکز سقل بعنوان مکان مطلوب نگاه کرد.

بازدهی موتورهای پالس جت دریچه دار و بدون دریچه تقریبا یکسان هستند با این اختلاف که محفظه احتراق بدون دریچه بدلیل عدم وجود عاملی در برابر جریان، دارای احتراق منظم و بهتری است.
در مورد سوال پنجم شما باید گفت که از نظر سرعت هر دو یکی هستند و عمده تفاوت هایی که این دو نوع موتور داشتند در مطالب قبلی ذکر شده و در مورد دشواری و هزینه ساخت نیز تا حدودی در بالا توضیح داده شد و اضافه بر مطالب بالا متذکر این مساله می شوم که برای ساخت پالس جت دریچه دار به دستگاه تراش نیاز خواهید داشت و تهیه ورق مخصوص دریچه و برش آن کار آسانی نخواهد بود، اما برای ساخت نوع بدون دریچه تنها مسئله خم کاری مطرح است و نیازی به دستگاه تراش نخواهد بود. در نتیجه هزینه ساخت پالس جت دریچه دار به مراتب بیشتر از نوع بدون دریچه است.
تداوم کاری پالس جت های فاقد دریچه به نوع سوخت مورد استفاده و بیشتر به جنس ورق های بکار رفته در ساخت موتور و به همان اندازه ضخامت ورق ها وابسته است. جنس مورد استفاده باید تا حد امکان توان تحمل حرارت بالایی را داشته باشد که بطور نمونه میتوان به استیل 316 و 310 و در سطوح بالاتر سوپر آلیاژهای کروم- نیکل و کربن اشاره کرد. با در نظر گرفتن جنس بدنه موتور و ضخامت مورد استفاده و نیز نوع و میزان خنک کاری آن تداوم کاری یک پالس جت بدون دریچه می تواند از 1 ساعت تا ده ها ساعت، طیف بیشتری از زمان کاری را در بر بگیرد. البته خنک کاری بدنه نیز یک عامل برای افزایش زمان کاری موتور است که بسته به شیوه و طراحی سهم قابل توجهی در تعیین این زمان دارد اما باید بدانید با توجه به مصرف بالای این موتورها، کل زمان کاری آنها در پرواز از چند دقیقه (3 الی 10) تجاوز نمی کند و با محدودیت وزن در هواپیماها، امکان تعبیه ی میزان سوخت بیشتری در آنها وجود ندارد.

سوال : موتوری که از سوخت گاز استفاده میکند با توجه به وجود فشار زیاد در محفظه احتراق چگونه گاز می تواند بر آن فشارغلبه کند و وارد محفظه ی احتراق شود چون فشارش کمتر از محفظه احتراق است؟
سوال دوم : آیا می شود باک سوخت را تا نیمه از نفت سفید پر کرد و بقیه ی فضای خالی را با تلمبه خیلی پر فشار کرد و از خروجی آن بعنوان سوخت پر فشار استفاده کرد؟ آیا این کار به علت وجود اکسیژن کافی و سوخت و الکترسیته ساکن در محفظه احتراق خطرناک نیست؟ (حسین)
پاسخ : چنانچه در موتوری که از سوخت گاز یا مایع استفاده می کند، فشار سوخت ورودی از فشار موجود در محفظه ی احتراق کمتر باشد امکان ورود سوخت به آن ناممکن است. اما این مشکل به سهولت بر طرف شده است؛ مساحت سطح مقطع لوله تزریق کننده سوخت بسیار کم بوده و با یک پمپ کوچک و نسبتا قوی، کل فشار در لوله های تزریق کننده با اختلاف زیادی بیشتر از فشار محفظه خواهد شد. توجه به نکته خالی از لطف نیست که انژکتور، سوخت را در داخل لوله ی بزرگتری که کار تبخیر سوخت، اختلاط آن با هوا و ایجاد چرخش جریان محفظه احتراق را انجام میدهد، تزریق می کند و بخش اعظم فشار در درون آن، دینامیکی بوده و غلبه بر فشار ایستای آن با فشار استاتیک کم سوخت امری بدیهی است. (به مقاله ی فنی محاسبات مبتدی 1 در بخش مقالات رجوع شود)
استفاده از چنین باکی با رعایت حداکثر فشار قابل قبول برای لوله های انتقال و تزریق کننده، اگر چه برای چندین ثانیه یا نامتجاوز از 2 دقیقه شاید ممکن باشد اما بعد از این فاصله موتور در اثر نرسیدن سوخت دچار واماندگی خواهد شد. استفاده از چنین باکی علاوه بر وجود ریسک و خطر، به علت محدودیت ها ناکارآمد است. این نوع مخزن تنها برای سوخت گاز استفاده می شود که خصوصیات خاص خود را دارد و برای سوخت مایع قابل اجرا نیست.

سوال : آیا برای سوخت رسانی در محفظه احتراق میکروجت می شود از یک لوله با قطر کوچک استفاده کرد؟ چرا؟ و انژکتور چیست چه شکلی و چطوری ساخته می شود؟ (محمد رضایی)
پاسخ : لوله های سوخت رسان یا همان انژکتور (تزریق کننده) در موتورهای میکروجت ساخته شده از لوله های بسیار کم قطر می باشد که کار تزریق سوخت را بسیار مناسب و با درصد اختلاط بالا انجام می دهند. تصویر بالا گویا ترین پاسخ به شماست.

سوال : 1) موتورهای توربوفن مدل را چند محوره درست می کنند؟
2) ساخت توربوفن مدل متفاوت از ساخت موتور جت مدل معمولی است؟ اگر جواب مثبت است، این تفاوت در چه حدی است؟
3) چرا در موتورهای توربوفن واقعی ،توربین های انتهای موتور یکی پس از دیگری به تدریج بزرگتر می شوند؟
4) در موتورهای 2 محوره، وجود 2 محور چه کاربرد و لزومی دارد در حالی که فن جلویی، توربین مجزا ندارد؟
5) استال کردن کمپرسور را نیز توضیح بدهید. (سید علی الوداعی)
پاسخ : موتورهای توربوفن مدل را میتوان به دو دسته تقسیم کرد. 1- موتورهای کلاس میکروتوربوفن که ابعاد کوچکی دارند، تک محوره بوده و ضریب گذردهی پایینی دارند. 2- موتورهای کلاس مینی توربوفن که دارای ابعاد بزرگتری نسبت به میکروجت ها و دارای 2 محور به همراه کمپرسور محوری بوده و ضریب گذر دهی بسیار بیشتری دارند(1: 5).
با توجه به کمپرسور محوری، فن، محور دوم و توربین دوم کار طراحی و همچنین ساخت، به نسبت بسیار زیادی دشوارتر و هزینه بر خواهد بود. عموما کاربرد این کلاس از موتورها در هواپیماهای سرنشین دار و UAV یا Drone ها می باشد.

ساخت و راه اندازی یک موتور توربوفن مدل بسته به کلاس آن، میتواند بسیار دشوارتر از ساخت یک میکروجت باشد. بررسی مسائل ساخت مقوله ای است که به امکانات موجود و دسترس پذیری بستگی دارد و با توجه به آن باید مسائل ساختی بررسی شود. با توجه به امکان سنجی ساخت و راه اندازی میکروجت در ایران، مشکلات ساختی توربوفن مدل را میتوان بیشتر مربوط به ساخت کمپرسور (در صورت محوری بودن)، فن، دیفیوزر و توربین (ها) دانست. البته این مشکلات با وجود CNC فرز دارای محور روتور قابل حل بوده و با لحاظ این مورد شاخص اصلی در امکان سنجی ساخت، اعتبار هزینه شده می باشد.
مسئله بزرگتر شدن تدریجی توربین ها با پیشروی به سمت نازل و انتهای موتور، خصوصیتی است که در همه موتورهای توربین گازی برقرار است. قانون کلی این پدیده از روابط معادلات ( آیسنتراپیک) برنولی، به روشنی تفهیم می شود. در حالت کلی مسیل جریان از انتهای محفظه احتراق و اولین توربین به بعد واگرا شده و هدف از این واگرایی تبدیل فشار بالا به سرعت بالاست تا جایی که فشار در انتها هم سطح با جریانات آزاد می شود. در موتورهای توربوجت، هدف تولید تراست با استفاده از جریان خروجی موتور و نازل است در حالی که در موتورهای توربوفن تا جای ممکن (محدوده کارآمد) انرژی جریان خروجی گرفته شده و تولید تراست با فن انجام می شود که اینکار بازدهی را به میزان بالایی افزایش می دهد. در همین راستا تعداد توربین های موجود در انتهای موتورهای توربوفن معمولا بیشتر بوده و با توجه به واگرا بودن جریان (توربین اول به بعد)، توربین ها نیز بتابع آن بتدریج بزرگتر می شوند.
بهتر است به سوال 5 شما قبل از سوال 4 جواب بدهم.

استال کمپرسور
این مشخصه از گذشته هم با نام "سرژ" یا موج بلند و هم با نام "استال" یا واماندگی خوانده می شد اما زمانی که واکنش مربوط به کل موتور است، سرژ واژه مناسبتری است. اصطلاح استال برای عملی که در هر تیغه ی کمپرسور بصورت مجزا اتفاق می افتد، بکار می رود . سرژ کمپرسور یا همان استال کمپرسور پدیده ایست که درک آن دشوار است زیرا معمولا بعلت ترکیب پیچیده ای از عوامل ایجاد می شود. دلیل اصلی استال کمپرسور نسبتا ساده است، هر تیغه در یک کمپرسور محوری همانند یک بال کوچک هواپیماست و زمانیکه با زاویه های حمله ی بالاتری روبرو می شوند درست مثل استال هواپیما، دچار استال (واماندگی) خواهند شد. سرژ را می توان نتیجه ی یک شرایط جریان ناپایدار در درون کمپرسور تعریف کرد. خلبان یا کاربر موتور هیچ ابزاری برای فهمیدن اینکه یک تیغه یا تعداد بیشتری دچار استال شده اند، ندارد و باید تا زمانی که سرژ موتور رخ دهد صبر کند تا آنرا بفهمد. شرایط ناپایدار هوا اغلب از توده و انباشته شدن هوا در مرحله ی انتهایی کمپرسور ایجاد می شود. سرژ ممکن است تا حد کافی برای ایجاد صدای بلند و تیز و ارتعاش موتور، اتفاق بیافتد. در بیشتر موارد، این شرایط، مدت کوتاهی طول می کشد و همچنین خود به خود برطرف می شود یا می تواند با کاهش دادن دریچه میزان سوخت بطور آهسته یا کاهش قدرت تا حد ایده آل بر طرف گردد و دوباره موتور را آهسته به سطح انرژی مطلوب بازگرداند. در بین دیگر موارد ، برای کمینه کردن گرایش کمپرسور به سرژ، کمپرسور می تواند در طول شرایط کاری معینی با کاستن نسبت فشار میان کمپرسور برای هر جریان داده شده ای، خالی شود. یکی از این شیوه ها با جریان ساختن هوا از قسمت میانی یا نزدیک به انتهای کمپرسور (از داخل به بیرون) انجام می شود. در موتور های دو محوره، هوا معمولا از بین دو مرحله فشار قوی و ضعیف کمپرسور به بیرون جریان پیدا میکند. درگاههای خروج جریان روی کمپرسور قرار گرفتند و به دریچه های خودکار یکطرفه مجهز هستند که معمولا در محدوده ی خاصی از دور موتور (RPM) عمل می کنند. بسیاری از موتورهای پیشرفته امروزی دارای سیستم استاتورهای متغییر در تعدادی از مراحل اولیه ی کمپرسور هستند که به آنها امکان تغییر زاویه ی حمله ی روتور کمپرسور را میدهد. با این امکان زاویه ی حمله برای جریانات مختلف تنظیم شده و از خفگی جریان در همان مرحله کمپرسور جلوگیری بعمل می آید که در واقع باعث عدم مواجه با سرژ می شود. همانطور که قبلا نیز ذکر شده این استاتورها امکان بسیاری از مزایا را برای موتورهای توربین گازی به ارمغان آورده و امکان تغییر سریع RPM نیز یکی از این موارد است.

اگر به خصوصیات موتورهایی که دارای 2 محور هستند خوب دقت کنید می بینید که این موتورها علاوه بر قدرت بالایی که دارند، دارای نسبت تراکم بسیار بالایی در کمپرسور و توربین هستند. عاملی که موجب استفاده از 2 محور بجای یک محور شده در واقع اصل بهینه سازی عملکرد است. تمام موتورهای 2 محوره را می توان تک محوره کرد اما قدرت و عملکرد آنها به نصف تنزل پیدا خواهد کرد. استفاده از تعداد مراحل زیاد کمپرسور نیازمند این است که طراحی و ساختمان مراحل پایانی کاملا متفاوت با مراحل آغازین باشد و از طرف دیگر میتوان آنرا به مراتب بهینه سازی کرد اگر محور مراحل پایانی کمپرسور را جدا از بقیه، با سرعت و قدرت بیشتری بگردش در آورد و نیروی لازم برای آنرا از مراحل ابتدایی توربین که دارای قدرت و سرعت بیشتری هستند، تامین نمود. غالبا فن جلوی کمپرسور در موتورهای 2 محوره به کمپرسور فشار ضعیف (مراحل ابتدایی) متصل است و با توجه به اینکه در تمام موارد نسبت گذردهی این فن پایین است لذا نیازی به نیروی مجزا برای گردش ندارد و همراه بودن آن با مراحل ابتدایی کمپرسور موجب افزایش بازدهی می شود اما در موتورهای 3 محوره، فن که دارای ضریب گذردهی بالاست محور مجزا داشته و یک یا تعدادی از مراحل توربین را به خود اختصاص می دهد.

سوال : دوستمان آقای "امید" گفتند گازی که از محفظه ی احتراق خارج می شود در هر مرحله انرژی از دست می دهد. پس آیا می شود با افزایش تعداد توربین ها در یک موتور توربوشفت، بازدهی را به بالاترین حد برسانیم؟ (محمد)
پاسخ : تعداد توربین ها را تا حدی میتوان زیاد کرد. افزایش بیشتر توربین باعث افت عملکرد و بازدهی موتور می شود مگر در صورتی که توربین های اضافی بعدی را بر روی محور دیگری سوار کرد و ژنراتور دیگری به آن متصل کرد. در ضمن بهتر است برای افزایش بازدهی موتور تا بالاترین حد ممکن طراحی موجود را که شامل تقریبا تمام قسمت هاست، اصلاح کرد.

سوال : لطفا توضيح دهيد كه در پالس جتی که نقشه آنرا روی صفحه قرار دادید، سيستم سوخت رساني و جرقه زني بايد چگونه باشد؟ آيا بايد از پمپ براي سوخت استفاده كرد؟ آيا جريان سوخت بايد پيوسته باشد؟ (مهرداد)
پاسخ : در مورد سوخت رسانی گفته شد که هر دو از گاز پروپان استفاده می کنند، پالس جت دریچه دار که در خود دارای تزریق کننده می باشد و در بدون دریچه نیز می توان از لوله برنجی نازک (2 میلیمتر قطر درونی انژکتور) در دریچه های ورودی استفاده کرد. سوخت گاز نیازی به پمپ ندارد و جریان سوخت در تمام موتورهای جت پیوسته است. بعلاوه در مورد سیستم جرقه زنی قبلا اطلاعات لازمه داده شده و بحث کلی آن به آینده موکول می شود چرا که هنوز سیستم مطلوبی برای تشریح انتخاب نشده است.

سوال : جنس یک پالس جت چه چیزی است؟ و سوخت آن چیست ؟ محاسبه قدرت یک موتور پالس جت چگونه انجام می پذیرد؟ (محسن)
پاسخ : انتخاب آلیاژ مناسب برای پالس جت عاملی است که به محدودیت دسترسی بستگی دارد و بطور منطقی هر آلیاژی که قابلیت تحمل و تداوم کاری را در دماهای بالا داشته باشد بهترین گزینه است. یکی از این آلیاژها استیل 316 است که هم در میکروجت ها و هم در پالس جت ها استفاده می شود. درباره سوخت توضیحاتی که لازم بود داده شد.
اگر منظور شما اندازه گیری تراست پالس جت می باشد میتوانید با یک نیروسنج براحتی آن را اندازه گیری کنید اما اگر منظور شما محاسبه ی تراست Off-Design موتور است بهتر اینست که در مقاله ای مجزا بررسی شود.

سوال : چگونه میتوانم یک کمپرسور گریز از مرکز بسازم یا بخرم وقتی با تراشکار صحبت کردم مرا نا امید کرد وگفت ساخت آن بسیار مشکل و تغریبا غیر ممکن است؟ (حسین)
پاسخ : ساخت کمپرسور مرکز گریز دشوار نیست اما زمانی که میتوان بهترین شکل آنرا بصورت آماده تهیه کرد ساخت آن کار غیر معقولی خواهد بود. درباره ی خرید کمپرسور نیز قبلا راهنماییهای لازم انجام شده است. بهتر است به بخش پاسخ به سوالات سری بزنید و برای یافتن بیشتر جوابهای خود تمام مطالب آن بخش را مطالعه کنید.

سوال : میخواستم بدانم که موتورهای میکروجت که سبک هستند و به صرفه ,آیا در هلیکوپترها هم به کار میروند؟ اندازه و وزن آنها؟ از کجا میتوان آنها را تهیه کرد؟ فرض کنید هلیکوپتر مدلی یک ابعادی داشته باشد, آیا میشود متناسب با ابعادمان، میکروجت داشته باشیم؟ (سیاوش)
پاسخ : موتورهای میکروجت با توجه به قابلیت ها و مشخصات بارزی که دارند محدوده ی وسیعی از کاربردهای گوناگون را در بر می گیرد و آنها علاوه بر هواپیما در بالگرد، هاورکرفت، قایقها و کشتی های تندرو و هر نوع وسیله ای که نیاز به پاشش سیال (جت) و یا موتوری پر قدرت با وزن و حجم کمتر دارد، بطور گسترده و بعنوان بهترین انتخاب یا انتخاب برتر مورد استفاده قرار می گیرند. در این فایل اطلاعات کلی تعداد 110 موتور میکرو و مینی جت قرار داده شده که اطلاعات شامل قطر، طول، وزن و تراست موتورها قابل استخراج می باشد.

سوال : آيا براي سوخت موتور پالس جت بدون دريچه ميتوان از سوختهاي مايع هم استفاده نمود و اگر ميشود چه نوع سوخت مايعي؟ (علی)
پاسخ : امکان استفاده از سوخت های مایع نفت سفید + بنزین به همراه کمی اکسید پروپیلن (C3H6O) برای موتورهای پالس جت وجود دارد اما باید این نکته مورد توجه قرار بگیرد که مصرف موتورهای پالس جت بالاست. (250 تا 500 سی سی در دقیقه)

سوال : میخواستم یک موتور توربوفن کوچک بسازم درساخت توربین و بالانس آن مشکلی ندارم. سوال من از شما درباره ی خنک کردن آن است واینکه آیا می شود برای یاتاقان بندی آن از بوش های گرافیتی استفاده کرد؟ درضمن روغن کاری آن را بوسیله ی طرحی که از خودم دادم و جواب داده استفاده میکنم . همه ی عملیات تراشکاری آن را با دستگاه خودم انجام می دهم . (حمید)
پاسخ : خنک کاری هر قسمت شیوه ی خاص خود را دارد. مهم ترین خنک کاری مربوط به محفظه ی احتراق است که در آن باید علاوه بر بدنه محفظه، جریان محترق میانی محفظه احتراق خنک تر شود و شرایط دمای بحرانی توربین را کمینه کرده، جریانی یکسان با دمای مطلوب را به NGV برساند. برای خنک کاری توربین استفاده از 2 الی 4% جریان مقدار مناسبی است که بهمراه روغن- سوخت بازیافتی تا حدی به کنترل دمای توربین کمک میکند. خنک کاری کلی بیرینگ ها با استفاده از روغن انجام می شود که برای حداکثر اطمینان از روغن کاری و خنک سازی جهت جلوگیری از سوختن بیرینگ ها، استفاده از روغن و پمپ مناسب امری ضروری است. برای سیستم بیرینگ استفاده از یاتاقان بکلی مرسوم نبوده و دلیل اصلی آن افزایش وزن کلی موتور است. استفاده از بلبرینگ های هایبریدی و حدالامکان ساچمه سرامیکی بسیار مناسب تر بوده و از توان عملیاتی بالایی نیز برخوردار هستند.

در آخر هم از جناب دارا تشکر می کنم که اطلاعاتی در مورد کویل سیستم جرقه در اختیار خوانندگان قرار دادند. متاسفانه ایشان هیچ پیوندی برای تبادل بیشتر اطلاعات در اختیار قرار ندادند و چنانچه ارتباطی با سایت داشته باشند درخواست میگردد تا برای تبادل اطلاعات با اینجانب تماس بگیرند.

تعیین مشخصه های سیستم پیشرانش در میکروپرنده ها

jet — Sun, 29 Jun 2008 18:32:18 GMT

مقاله زیر نوشته مهندس سعید شادروانان است و در مجله موتور چاپ شده است.

چكیده
در سال‌های اخیر، توانمندیهای پرنده های كوچك (mini aerial vehicles) و میكروپرنده‌ها (MAV's) به منظور انجام عملیات شناسایی، اكتشاف و تجسس در كنار هواپیماهای بدون سرنشین (UAV)، بسیار مشهود بوده است. انتخاب تركیب مناسبی از سیستم پیشرانش (موتور و ملخ)، یكی از مهمترین مراحل تعیین كننده در طراحی این وسایل پرنده میباشد. در این مقاله به مطالعه و بررسی سیستم اندازه‌گیری و محاسبه كارآیی بخش پیشرانش میكروپرنده‌ها پرداخته خواهد شد. همچنین آزمایشات تجربی مختلف در راستای محاسبه نیروی تراست و توان تولیدی در این وسایل پرنده شرح داده میشود. نتایج حاصل از آزمایشات تجربی با داده‌های شركت سازنده مقایسه شده و از این طریق، صحت روند آزمایشات بررسی میگردد. بررسی سیستم‌های اندازه‌گیری و انجام آزمایشات تجربی، موجب بهینه شدن روند طراحی ملخ‌ها و انتخاب مناسب موتور با توجه به پارامترهای انجام مأموریت وسیله پرنده خواهد شد.

كلمات كلیدی : میكروپرنده، مشخصه‌های سیستم پیشرانش، آزمایشات تونل باد، بهینه‌سازی ملخ.

مقدمه
اخیراً، طراحی، پیشرفت و گسترش پرنده‌های كوچك بدون سرنشین توجه بسیاری از متخصصین را به خود جلب نموده است. دهانه بال این وسایل پرنده بین 0.3 تا 2.5 متر (1 تا 8 فوت) و محدوده وزنی آنها بین 1 تا 10 كیلوگرم میباشد. آنها قادرند محموله‌ای با وزن بیش از یك كیلوگرم را در شرایط مختلف حمل كنند. با چنین توانایی، آنها توانایی حمل محموله‌هایی نظیر دوربین‌های هوایی، سنسورهای شیمیایی و زیست محیطی، مواد منفجره، سیستم جمع‌آوری اطلاعات و ... را دارند.
حدود 60 درصد وزن كل پرنده‌های كوچك را سیستم پیشرانش آنها تشكیل میدهد و این در حالی است كه سهم وزنی محموله، سیستم‌های كنترل و سازه روی هم 40 درصد از وزن كل میباشد. نتایج حاصل از آنالیز حساسیت در مورد برخی میكروپرنده‌ها نشان میدهد كه در مقابل افزایش نیروی پسای هواپیما به میزان 0.01 نیوتن (1 گرم)، مداومت پروازی هواپیما به میزان 180 ثانیه كاهش مییابد. همچنین افزایش یك گرم به جرم هواپیما، 3 ثانیه مدت زمان مداومت پروازی را كاهش میدهد. لذا، اندازه و وزن سیستم پیشرانش در كارآیی پروازی وسیله پرنده نقش بسزایی را ایفا میكند. استفاده از ملخ به عنوان تأمین كننده نیروی تراست، برای پرنده‌های كوچك و میكروپرنده‌ها مناسبترین گزینه میباشد. با توجه به سطح تكنولوژی كنونی، موتورهای احتراق داخلی كوچك و موتورهای الكتریكی به عنوان مولد قدرت در پرنده‌های كوچك استفاده میشوند. مناسبترین سوخت مورد استفاده در موتورهای احتراق داخلی، سوخت‌های پایه متانول میباشد و منبع ایجاد انرژی در موتورهای الكتریكی، انواع باتریها و سلول‌های خورشیدی به‌شمار میروند.

تئوری پیشرانش
سیستم پیشرانشی كه بالاترین راندمان كلی و حداقل وزن را با توجه به محدودیت‌های مأموریتی دارا باشد، به عنوان بهترین گزینه در وسایل هوایی، مطرح خواهد بود. راندمان كلی سیستم پیشرانش بصورت حاصل‌ضرب راندمان ملخ و راندمان منبع تولید توان، تعریف میگردد :

كه P_s توان محور موتور، J نسبت پیشروی، C_T ضریب نیروی تراست و C_p ضریب قدرت میباشند. برای محاسبه نسبت پیشروی داریم :

در موتورهای الكتریكی، راندمان از تقسیم توان تولیدی محور موتور به توان ورودی محاسبه میشود :

كارایی موتورهای احتراق داخلی با اندازه‌گیری مقدار مصرف ویژه سوخت (SFC) مشخص میگردد. مصرف ویژه سوخت به صورت وزن سوخت مصرف شده برای تولید یك واحد قدرت در واحد زمان تعریف میشود.

طراحی و پیشرفت آزمایشات تجربی
تست تونل باد میكروپرنده‌ها :
تونل بادی با ابعاد 1.25*1*1 متر در IIT Bombay به منظور انجام آزمایش‌های آیرودینامیكی و پیشرانشی طراحی و ساخته شده است. این تونل باد از نوع باز بوده و هوا در آن توسط دو موتور با توان 10 اسب بخار با دور 960 در دقیقه به جریان در میآید. موتورها توسط اتوترانسفورمر 440 ولت و 30 آمپری كنترل میشوند. این تونل برای انجام انواع آزمایشات روی میكروپرنده‌ها طراحی شده و در آن محدوده‌ی سرعت بین صفر تا 25 متر بر ثانیه میباشد كه این مقدار، محدوده‌ی عملیاتی میكروپرنده‌ها به‌شمار میرود. اتاقك آزمایش این تونل باد طوری طراحی شده كه میكروپرنده یا مدلی از آن با ابعاد 0.6*0.6 متر به راحتی جهت اندازه‌گیری بارهای آیرودینامیكی در آن نصب میشود. جهت آزمایش سیستم پیشرانش، سكوی اندازه‌گیری توان و نیروی تراست، به‌كمك پایه‌های مختلف، در درون تونل نصب شده‌اند.

نحوه اندازه‌گیری توان به صورت تجربی:
دستگاه اندازه‌گیری توان ، مجهز به سنسور اندازه‌گیری گشتاور، ملخ و محل نصب موتور در كنار سنسور میباشد. ملخ، موتور و سنسور توسط محور مركزی بهم متصلند و خود محور توسط چهار بیرینگ به میز آزمایش محكم شده است. كار ایجاد شده توسط موتور، موجب چرخیدن ملخ میشود و گشتاور حاصل از آن توسط سنسور اندازه‌گیری گشتاور، محاسبه میگردد. توان خروجی از محور موتور، حاصل این گشتاور و سرعت چرخشی ملخ میباشد ( ). افت توان ناشی از اصطكاك موجود در بیرینگ‌ها، با بكار انداختن موتور بدون بارگذاری (بدون ملخ)، و مشخص كردن افت موجود بر حسب دور موتور، محاسبه و اتخاذ میگردد. جعبه زیر موتور بایستی تا حد امكان كوچك باشد تا شرایط كاری ملخ را با مشكل مواجه نكند. به منظور اندازه‌گیری دور موتور، سنسور اندازه‌گیری دور در پشت ملخ تعبیه شده است كه با ارسال نور قرمز و دریافت آن با هر دور چرخیدن ملخ، دور موتور را در زمان مشخص، معلوم میكند.

دستگاه اندازه‌گیری نیروی تراست :
دستگاه اندازه‌گیری نیروی تراست، مجهز به نیروسنجی (load cell) متناسب با محدوده عملكرد ریزپرنده‌ها میباشد. موتور الكتریكی (DC)، به كمك دو گیره به سكوی آزمایش و نیروسنج متصل شده است. سمت دیگر نیروسنج به محل صلب و بدون حركتی محكم شده است. عملكرد نیروسنج همانند عملكرد تیر یك سر درگیر میباشد و نیروی تراست ایجاد شده توسط ملخ، در راستای عمود بر نیروسنج بصورت نیروی برشی، عمل كرده و مقدار آن توسط نیروسنج مشخص میگردد. دور موتور را به روش مشابه كه در بالا تشریح گردید، میتوان اندازه‌ گرفت. از آنجا كه این دستگاه اندازه‌گیری در درون تونل مخصوص نصب میشود تا نیروی تراست ایجاد شده توسط ملخ را در سرعت‌های مختلف جریان نشان دهد، لذا بایستی نیروی پسای حاصل از دستگاه را محاسبه نموده و در مقادر ثبت شده لحاظ كرد. در زیر شاهد تجهیزاتی هستید كه برای اندازه‌گیری پارامترهای مربوط به نیروی پیشران میكروپرنده‌ها مورد نیاز است :

میزان دقت و اعتبار آزمایشات تجربی :
جهت اطلاع از دقت دستگاه آزمایش تجربی، دستگاه اندازه‌گیری گشتاور و نیروی راست را با ملخ نوع 12x8APC به قطر 12 اینچ و گام 8، آزمایش شده است. نمودارهای 1 و 2 نتایج حاصل از آزمایشات تجربی و مقادیر موجود در مراجع را با هم مقایسه كرده‌اند. نتایج تجربی بیانگر حدود 10 درصد افت در دور 5000 در دقیقه، نسبت به مقادیر ذكر شده هستند و این افت ناشی از انواع اصطكاك‌ها و یكسان نبودن شرایط آزمایش میباشد. این نتایج، بیانگر صحت و قابل اعتماد بودن نتایج حاصل از دستگاه تست تجربی میباشد.

کاربردها :
انتخاب مناسبترین ملخ :
با مشخص شدن پارامترهای عمومی ملخ در روند طراحی وسیله پرنده، با ثابت نگه داشتن سرعت جریان در تونل و رساندن دور موتور از صفر به حداکثر مقدار خود برای ملخ‌های مختلف، میتوان با ثبت نتایج، مناسبترین ملخ را از بین ملخ‌های تست شده، انتخاب نمود. این عمل موجب بهینه شدن پارامترهایی است که مستقیماً با عملکرد ملخ در ارتباطند.

انتخاب مناسبترین موتور و تعیین پارامتر‌های آن :
انتخاب موتور برای ریزپرنده‌ها، به دو عامل تعیین کننده بازده موتور و نسبت وزن به توان موتور بستگی دارد. با در دست داشتن دستگاه اندازه‌گیری توان، میتوان در شرایط مختلف عملیاتی موتور، مقادیر پارامترهای فوق را محاسبه نمود. اطلاع کافی از پارامترهای مختلف موتور در شرایط مختلف، موجب انجام صحیح مأموریت وسیله پرنده و پیشگیری از بروز سوانح پیش‌بینی نشده خواهد شد.

تعیین پارامترهای مهم موتورهای احتراق داخلی :
با در اختیار داشتن دستگاه اندازه‌گیری نیروی تراست و توان موتورهای احتراق داخلی، میتوان مقدار مصرف سوخت ویژه را در دورهای مختلف موتور بدست آورد و این تحلیل موجب تعیین دور ایده‌آل موتور برای به حداقل رساندن مصرف سوخت میگردد. میزان مصرف سوخت به ملخ، موتور و نوع سوخت بستگی دارد. با ثابت نگه داشتن گاز و دور موتور، میتوان در مدت زمان مشخص، مقدار سوخت مصرفی را به راحتی اندازه‌گیری نمود.

نتیجه‌گیری :
بررسیهای گسترده در مورد عملکرد پرنده‌های بدون‌سرنشین و ریزپرنده‌ها، بیانگر اهمیت و نقش اساسی و تعیین کننده سیستم پیشرانش در انجام موفق مأموریت این وسایل پروازی است. اطلاعات دقیق و کافی از عملکرد سیستم پیشرانش و در دست داشتن وسایل اندازه‌گیری پارامترهای مرتبط با آن موجب پیشرفت در روند طراحی، ساخت و پرواز آنها خواهد بود. با در دست داشتن دستگاه‌های اندازه‌گیری تجربی، میتوان عملکرد موتور و ملخ را در شرایط مختلف بررسی نمود و با ثبت نتایج حاصل از آزمایشات، مقادیر بهینه شده پارامترهایی از قبیل دور ایده‌آل و حداکثر دور موتور، حداکثر نیروی تراست، مصرف سوخت ویژه، پارامترهای مؤثر در ملخ و ... را در تعریف کاربرد پرنده اعمال نمود.

اصول کاری موتورهای توربین گازی

jet — Mon, 07 Apr 2008 13:48:18 GMT

دل در جهان مبند و به مستي سال کن
از فيض جام و قصه جمشيد کامگار

با سلام و تبریک سال جدید به بازدیدکنندگانی که هر از چند گاه از این صفحه دیدن می کنند و خاطر ما را با نظرات، پیشنهادات و سوالات خود آکنده و مزین می نمایند. آرزوی سلامت و توفیق تمام شما را در سال جدید دارم و امیدوارم در این سال تصمیمات مهم و قابل توجهی را مد نظر خود قرار داده و برنامه ای را طرح ریزی کنید که موفقیت شما را در رسیدن به این اهداف، تضمین نماید و با توجه به اهداف، دورنمایی از کل طول سال داشته باشید تا در پیشبرد آنها از آن استفاده کنید.
در این مقاله که به همت دوست گرامی مهندس سعید شادروانان گردآوری شده، مطالبی کلی از قسمت های مختلف موتورهای توربین گازی گنجانده شده است که بد نیست مطالعه شود. لازم به ذکر است که تمام قسمت های مقاله زیر در شماره های مختلف مجله موتور چاپ و منتشر شده است؛
اصول کاری موتورهای توربین گازی جت حجم : 810 Kb
در پایان نیز به عرض می رسانم، سوالات بازدیدکنندگان گرد آوری شده تا در نزدیکترین فاصله پاسخ داده شوند. اگر نکته منفی در پاسخ به سوالات بود متشکر می شویم که آنرا گزارش دهید.

پاسخ به سوالات

jet — Wed, 23 Jan 2008 16:38:18 GMT

پاسخ به سوالات

سوال : طرز عمل کرد پالس جت بدونه دریچه و پدیده ی برگشت انفجار را کامل توضیح دهید.(امید رحیمی)
پاسخ : تصویر زیر یکی از طرح های امکان پذیر موتور پالس جت بدون دریچه را نشان میدهد که دارای یک محفظه احتراق و دو دریچه ی لوله ای با طول و قطر نامساوی است. دریچه ی سمت راست که بطرف عقب خم شده است مجرای ورود و دریچه بزرگتر که تا سمت چپ کشیده شده است لوله اگزوز است که در بعضی دیگر از پالس جت های بدون دریچه بصورت U شکل خم شده است، اما نکته مهم اینستکه انتهای هر دو مجرا در جهت یکسانی هستند.

زمانی که مخلوط سوخت و هوا در محفظه احتراق می سوزد بسیار سریع باعث تولید مقدار زیادی گاز گرم و برانگیخته میشود و این فرآیند آنقدر سریع اتفاق می افتد که به یک انفجار شباهت دارد. بلافاصله افزایش فشار درونی انفجار ابتدا گاز را در داخل فشرده و کمپرس میکند، سپس با قدرت آنرا به بیرون از محفظه احتراق می راند. دو جهش و خروج ناگهانی و قوی گازهای داغ منبسط شونده ایجاد شده اند؛ یکی بزرگ که از میان لوله اگزوز میدمد و دیگری کوچکتر که از میان مجرای ورود خارج می شود. در حین خروج از موتور، دو جریان جهنده یک پالس از تراست را اجرا می کنند و به موتور در جهت مخالف فشار وارد میکنند. همچنانکه گاز منبسط شده و محفظه احتراق خالی میشود، فشار داخل موتور افت میکند. به سبب اینرسی گاز جابجا شونده، این افت فشار برای لحظاتی حتی بعد از بازگشت فشار به مقدار اتمسفری ادامه میابد. انبساط تنها زمانی متوقف میشود که تکانه و شتاب حرکتی پالس گاز بطور کامل صرف و تمام شده باشد. در این لحظه یک خلاء نسبی در داخل موتور وجود دارد و فرآیند، خود وارونه میشود. حالا فشار اتمسفر از فشار داخل موتور بیشتر است و هوای تازه شروع به هجوم به داخل قسمت انتهایی دو مجرا میکند. در طرف مجرای ورود، هوا به سرعت از میان لوله ی کوتاه میگذرد. اما لوله ی اگزوز نسبتا درازتر است بطوریکه هوای ورودی آن قبل از اینکه موتور پر شده و فشار به اوج رسیده، زیاد نزدیک محفظه احتراق نشده است.

یکی از اصلی ترین دلایل طول اضافی و زیاد لوله اگزوز نگه داشتن مقداری کافی از گازهای داغ خروجی در داخل موتور در لحظه شروع مکش است. این گاز با انبساط بسیار رقیق شده است اما فشار بیرونی آنرا به داخل خواهد راند و چگالی آنرا مجددا افزایش خواهد داد. با بازگشت به محفظه احتراق این باقیمانده احتراق قبلی به شدت با مخلوط تازه هوا و سوخت که از طرف دیگر وارد شده است، مخلوط می شود. گرمای محفظه احتراق و قسمت های اصلی آزاد در گاز بازگشته باعث انفجار و احتراق خواهد شد و این فرآیند خود تکرار خواهد شد. شمعی که در تصویر نشان داده شده فقط برای استارت مورد نیاز است. چنانچه یکبار احتراق در موتور ایجاد شود، گاز داغ بازگشتی خود انفجاری ایجاد کرده و بعد از آن شمع غیر ضروری خواهد بود. در واقع اگر شمع روشن بماند میتواند مانع از کارکرد عادی موتور شود.
شرح بالا در مورد یک پالس کوتاه از این موتور است و این درحالی است که این سیکل بسیار کوتاه است. در یک پالس جت کوچک این پالس و ارتعاش بیش از 250 بار در یک ثانیه اتفاق می افتد. این سیکل شبیه سیکل پالس جت دریچه دار گلبرگی است با این تفاوت که در این موتورها فشار ناشی از انفجار دریچه را بسته و تنها راه لوله اگزوز برای خروج میماند. در موتورهای J شکل یا U شکل پالس جت بدون دریچه گاز از هر دو دریچه خارج می شود اما این مساله زیاد اهمیت ندارد چون دهانه هر دو دریچه به یک سمت است و اگر در یک سمت هم نباشد باز حائز اهمیت نیست، چون بعد از استارت شدن بخش اصلی خروج گازها از لوله اگزوز خواهد بود.

سوال: لطفا طریقه جوش آلومینیوم یا اصلا بهترین و با صرفه ترین جوش را برای میکروجت بگویید و اینکه چه امکاناتی لازم است؟
شما در قسمتی گفته اید روشن شدن موتور جت ممکن است تا 100 ثانیه طول بکشد، ما در این مدت چگونه عمل کنیم و شمع و استارت تا کی باید روشن باشد؟
در وبلاگ شما تصویر کامل شده یک مدار جرقه دیده می شود من مدارش را دارم فقط مشکل کویل کوچکش است شماره اش چند است؟ از کجا تهیه کنم؟ آیا میشود بجای آن چوک استفاده کنم، چوک چه رنگی است؟
اندازه محفظه احتراق را چگونه تخمین بزنیم و آیا میشود موتور جت کوچکی را با گاز شهری آزمایش کرد؟ (محمد رضایی)
پاسخ : در ساخت موتور میکروجت نوعا نیازی به استفاده از جوش آلومینیوم نیست. تنها شاید به جوش استیل و کاربید برای محفظه ی احتراق و انژکتور نیاز باشد. در اینصورت هم لازم نیست که طریقه جوش کردن را بدانید یا یاد بگیرید؛ چون اگر هدف ساختن باشد مراحل مختلف آن باید توسط صنعتکار مربوطه ساخته شود. ساختن قطعات و بخشهایی که باید بعد از ساخته شدن توسط دستگاههای ماشینکاری، با دقت و برای سرعت های بسیار زیاد بالانس شوند و غیره از مسائلی هستند که ما بجز مسائل بسیار ساده، بطور مستقیم در اجراء و عملی کردن آنها دستی نداریم و البته این تعریف برای کسی است که جزو افراد صنعتکار نمیباشد. چون افراد مذکور با در دست داشتن امکانات و مهارت کافی به سهولت میتوانند مراحل ساخت را خود پشت سر بگذارند.
روشن شدن یا همان start up موتور جت مرحله ای است که طی آن موتور پس از شروع استارت به شرحی که در قسمت استارت گفته شد، شفت دور گرفته و مخلوط سوخت و هوا در محفظه احتراق مشتعل شده و این روند که همراه با نیروی کمکی استارت است تا آنجا ادامه پیدا میکند که موتور به خودکفایی در تولید نیرو برسد و این زمان با توجه به گوناگونی نوع و اندازه موتور و استارت، ممکن است بین 15 تا 100 ثانیه متغییر باشد. استارت زدن هم میتواند توسط ECU و هم بصورت دستی انجام شود. در استارت دستی باید ابتدا جریان موتور الکتریکی استارت وصل شده، هنگامیکه دور موتور نزدیک به RPM 1000 شد (بعد از ~ 5 ثانیه) شیر سوخت گاز باز شده و بعد از آن (گذشت ~ 3 ثانیه) شمع جرقه بزند و مدار موتور الکتریکی استارت باید تا زمانی که دور موتور به مقدار حدااقل ممکن کارکرد خود برسد (نوعا تا RPM 10) وصل باشد. مدار سوخت مایع نیز زمانیکه دمای جریان خروجی محفظه احتراق به حد مطلوب گرمایی (نوعا 650 درجه سلسیوس) رسید باید جایگزین سوخت گاز شود.

در این فایل فشرده مدار چاپی و لیست موارد مورد نیاز برای یک سیستم جرقه قرار گرفته است که استفاده از این مدار برای موتورهای میکرو توصیه می شود.
در مورد محفظه احتراق قبلا در این قسمت بحث شده و نیاز دوباره ای در این مورد احساس نمی شود. بعضی از موتورهای میکروجت و پالس جت از سوخت گاز نیرو می گیرند و نیازی به سوخت مایع ندارند. بسته به نوع موتور امکان استفاده از گاز شهری یا گاز پروپان بعنوان سوخت برای موتور وجود دارد.

سوال : اگر ممكن است روغن كاري و سيستم هاي اتوماتيك میکروجت را بيان كنيد . همچنين در مورد اينكه چگونه مي توان از ورود شعله به داخل بلبرينگ و محفظه هاي روغن جلوگيري نمود. سوخت ميكرو جت ها معمولا از چه جنسي است آيا الكل و بنزين مي تواند مورد استفاده قرار بگيرد. (ایمان)
پاسخ : سیستم روغنکاری میکروجت بطور مختصر به این شرح است که در نوع متداول روغن کاری، روغن را با درصد خاصی مانند 2% با سوخت مخلوط کرده و بطور مطلوب استفاده میکنند. نقطه ی شروع مدار، مخزن سوخت است که سوخت- روغن از طریق لوله ی انتقال ابتدا از فیلتر عبور کرده و به پمپ می رسند و با پمپاژ از طریق همین لوله ها به داخل موتور انتقال میابند و در داخل موتور لوله ی واحد به دو مسیر لوله تقسیم می شود که مسیر مستقیم و اصلی مربوط به سوخت و تخصیص یافته به محفظه ی احتراق بوده و مسیر ضعیف و کم قطر به روغن کاری بلبرینگها اختصاص دارد. همین مسیر دوباره به دو مسیر دیگر تقسیم شده که یکی بلبرینگ جلویی و دیگری عقبی موتور را روغن کاری می کنند. این روغن پس از انجام کار در داخل تونل شفت تبخیر شده و در نهایت به جریان خروجی محفظه احتراق در ورودی توربین می پیوندد.
سیستم های اتوماتیک تنها زمانی در میکروجت وجود دارد که موتور دارای ECU بوده و پاره ای یا تمام کارهای مربوط به کارکرد موتور بر عهده ی ECU باشد. ECU در واقع واحد کنترل الکترونیکی موتور است که با دید کلی دارای سه بخش اصلی است؛

۱. داده های ورودی شامل داده های رسیده از گیرنده رادیوکنترل، RPM موتور، فشار جریان کمپرسور و درون موتور، دمای جریان خروجی، ولتاژ باطری، سطح سوخت باک
2. واحد محاسبه برای انجام محاسبات معین و برنامه ریزی شده و ایجاد دستورهای متناسب با وضعیت موتور
3. داده ها و درگاههای خروجی شامل سویچ استارت و مدار شمع، تنظیم دریچه سوخت مایع و گاز (تراتل)، تنظیم ولتاژ پمپ سوخت و لامپ اعلان هشدار برای فرود زودهنگام
در مورد انتقال حرارت به بلبرینگ و تونل شفت، ذکر این مسئله لازم است که طراحی و چیدمان قسمتهای مختلف درون موتور بگونه ای است که حرارت ناشی از احتراق به آنها صدمه ای وارد نمیکند یا مسیر رسیدن حرارت مخرب با جریان هوا یا روغن خنک کاری می شود. البته این توضیح درباره ی تمام موتورها صادق نیست و در موتورهایی که طراحی ناقصی دارند خسارات ناشی از حرارت کم نبوده و بیشتر نیز بصورت زمان دار است؛ مصداق این مسئله میتواند سوختن و خراب شدن بلبرینگ بعد از 10 دقیقه کار موتور باشد.
در مورد سوخت قبلا نیز بحث شده بود و مواردی که در دنباله نوشته شده نوع سوخت های مورد استفاده در میکروجت، عنوان شده در اینجا را تکمیل تر میکنند که عبارتند از : نفت سفید، گازوئیل، تینر، پارافین، پروپان و بنزین که از بین آنها پروپان بعلت ایجاد گرمای زیاد، به استثنای موتور JPX که سوختش پروپان است، بیشتر در هنگام استارت و دقایق اول کار موتور بعنوان سوخت استفاده می شود و رایج ترین و عمدتا بهترین سوخت همان نفت سفید است که هم ارزان قیمت و در دسترس بوده، هم زیاد فرار نبوده و ریسک شعله ور شدنش کمتر است. لازم است بدانید بیشتر موتورها با 2 یا 3 نوع از این سوخت ها سازگاری دارند و تاکنون استفاده از الکل بعنوان سوخت در هیچ موتور شناخته شده ای مرسوم نبوده است.

سوال : در بين موتورهاي پالس جت ، موتورهاي دريچه دار قوي تر هستند ، يا موتورهاي فاقد دريچه ، به چه دليلي ؟ (آرش)

پاسخ : این سوال خوبی است تا اختلاف و برتریهای این دو نوع پالس جت بر یکدیگر، روشن شود، اما واقعیت این است که موتورهای پالس جت بدون دریچه بر موتورهای دریچه دار برتری دارند. اولین دلیلش اینستکه دریچه های ضربه ای(موتور دریچه دار)، قابلیت اطمینان و طول عمر موتور را محدود می کنند. دریچه ها بطور میانگین تنها برای 30 دقیقه کار مداوم دوام می آورند. اگر فرض کنید که نقش آن در انتها به هر حال تخریب و انهدام خودش بود، این مشکل، نقص بزرگی نبود اما اکنون ممکن است شما یک هواپیمای پروازی داشته باشید که بهترین پرنده تان باشد یا حتی اینکه ممکن است بخواهید خودتان پرواز کنید. بنابراین محققا شما به موتوری با دوام بیشتر نیاز خواهید داشت. مسلما پیشرفت و توسعه، طراحی را در زمینه های زیادی را گسترش و ترقی داده است و عمر کاری آن را از چند دقیقه به چند ساعت کشانده و بسط داده است اما مشکل اساسی آن هنوز هم پابرجاست. در حقیقت این مشکل تقریبا حل نشدنی بنظر می رسد. در مورد بازدهی احتراق، آنها نباید زمانبندی خودشان را بر جریانات تحمیل کنند. این مسئله بسیار مهم است که چون فرایند احتراق فقط متناوب نیست لیکن گذشته از این مقداری هم نامنظم بوده و به بازخورد (جریان برگشتی)، وابستگی زیادی دارد. اگر ما بخواهیم از برهم زدن پیشرفت طبیعی نوسان پالس تا حد امکان اجتناب کنیم، دریچه ها باید تقریبا به طور آنی به تغییرات فشار واکنش نشان بدهند. برای اینکار دریچه ها باید تا حد امکان سبک و فرار باشند. در هر صورت، آنها در آن واحد مجبورند تنش و فشار مکانیکی زیادی(برای باز شدن، خم و برای بستن با شدت کوفته شدن ) را تحمل کنند و آنرا در دمای محیطی زیادی انجام بدهند. آنها باید بسیار بادوام و سخت باشند. اگر چیزی می بایست سبک باشد، اما در معرض استعمال بسیار بد و سنگینی قرار بگیرد، یا عمر کوتاهی را سپری میکند و یا دارای تکنولوژی نامتعارف و عجیبی است که اولی غیر عملی و دومی هزینه بر است.

سوال : 1- در مورد ساخت مینی اتومبیل با توربوشارژ نوشته بودید. آیا میتوان برای این کار از پیشرانش راکتی استفاده کرد؟ اگر طرحی دارید ارائه دهید.
2- اگر میشود به تفصیل درباره ساخت مینی اتومبیل با توربوشارژر، نوع سوخت، مدار الکتریکی و سیستم خنک کننده ی آن و سرعت تقریبی آن توضیح دهید.
3- چگونه میتوان یک توربوشارژ تهیه کرد؟
4- در مجموع از شما می خواستم اگر بشود یک پروژه ی ساخت مینی اتومبیل با توربوشارژر و پیشرانش راکتی در وبلاگ قرار دهید، حتی اگر به زبان انگلیسی بود. (علیرضا)

پاسخ : در موتور های راکتی سوخت جامد، کل مدت زمان کارکرد و احتراق مواد پیشران بسته به نوع مواد و مقدار آنها، در محدوده ی چند ثانیه (عموما کمتر از 3 ثانیه) است. در موتورهای سوخت مایع نیز طول زمان کارکرد از دقایق کمی تجاوز نمی کند. پس این عاقلانه نیست که از موتورهای راکتی بعنوان پیشران در یک مینی اتومبیل استفاده کرد. اما این امکان وجود دارد که از آن در مسیرهای مستقیم بعنوان بوستر و شتاب دهنده لحظه ای سرعت استفاده کرد و این کاربرد بیشتر مناسب ماشینهای مسابقه ای است.
ارائه و نحوه ی ساخت مینی اتومبیل از محدوده ی فعالیت های وبلاگ خارج است ولی ساخت آن زیاد سخت و پیچیده نبوده و برای هر شخصی این امکان وجود دارد که با کمی کسب اطلاعات از موارد قابل توجه مانند اصول شاسی، سیستم تعلیق فرمان، ترمز و کار با آنها موفق به ساخت یک مینی اتومبیل مناسب شود. انتخاب سیستم تولید و انتقال نیرو نیز در این مورد اختیاری است. نوع سوخت، مدارهای الکتریکی و سیستم خنک کننده و همچنین سرعت، وزن و تکانه وسیله، به واحد تولید قدرت یا همان موتور بستگی دارد. در مدارهای الکتریکی موتورهای پیستونی با سوخت بنزین از باطری، کویل، دلکو و دینام(در چند سیلندرها) و شمع ها استفاده می شود. در سیستم جرقه موتورهای میکروجت از یک مدار تقریبا ساده و کوچک همانند آنچه در بالا ضمیمه شده، برای تولید جرقه در سر شمع استفاده می شود. در موتورهای میکروجت که هواخنک محسوب میشوند از خود جریان موتور برای خنک کردن محفظه احتراق، NGV و توربین استفاده می شود و اینکار بطریق ساده با هدایت درصد خاصی از جریان به قسمت های قابل دسترسی انجام می شود. در موتورهایی که با توربوشارژر ساخته می شوند تراست قابل توجهی تولید نمی شود، چون اصول آن برای جذب حداکثر نیروی جریان عبوری از توربین طراحی شده و در واقع همانند سیکل یک توربوشفت می باشد و جریان خروجی توربین دارای تراست حداقل است. به همین دلیل چون از نیروی شفت استفاده نمی شود ساخت، روشن شدن و کارکرد آن بسیار راحت تر است. با توجه به موارد مذکور سرعت یک مینی اتومبیل با موتور جت توربوشارژری چندان بالا نیست. ولی متاسفانه یا خوشبختانه در ایران بر اساس قوانین، استفاده از این مینی اتومبیلها که دارای موتور هستند غیر مجاز و غیر قانونی بوده و در صورت جلب، فرد باید بهای گزافی پس بدهد.
برای تهیه توربوشارژر میتوانید به مغازه ها و گاراژهای موجود در ابتدای سه راه آذری، بطرف خیابان قزوین مراجعه کنید. آدرس دقیق را میتوانید از فروشگاههای موجود در آنجا بگیرید. قبلا در مورد خرید آن صحبت شده است. همچنانکه ذکر شد ارائه ی چنین پروژه هایی از حیطه ی فعالیت های وبلاگ خارج است. چنانچه طرح کاملی از سایر منابع در دسترس بود ارائه خواهد گردید.

سوال : آیا می توان از یک موتور جت به عنوان موتور برق برای چرخاندن مولد استفاده کرد و چون شما گفتید قدرت بیشتری دارد، پس میتواند یک دینام بزرگ را بچرخاند و برق لااقل یک خونه را بدهد؟ نظرتان را در مورد اینکار و مزیتهایش نسبت به موتورهای معمولی بگویید.

پاسخ : در بسیاری از نیروگاههای تولید برق از موتورهای توربین گازی که بطور کل توربوشفت هستند، جهت تولید برق مورد نیاز استفاده می شود. در تمامی موارد با چنین کاربردی یقینا از جعبه دنده های کاهنده سرعت- بالابرنده قدرت شفت، برای ایجاد خصوصیات مطلوب نیروی شفت مورد نیاز، استفاده می شود. در ضمن با جعبه دنده مناسب چرخاندن دینام بزرگ (تا حد پذیرش سرعت و قدرت شفت) مشکلی ندارد و میتواند برق یک منطقه را تامین کند. البته توان تولید برق برای هر موتوری محدود و معین است و به نسبت بزرگی موتور میتوان برق بیشتری تولید کرد. در زیر مشخصات دو موتور توربین گاز نیروگاه برق وجود دارد که از روی آنها هم میتوانید به میزان برق تولیدی نسبت به اندازه و هم اختلاف تولید برق بین دو موتور را ببینید. انجام اینکار گرچه تا حدی نیاز به کار مداوم دارد اما شدنیست و ایده ی خوبیست تا بتوان از یک میکروجت 1 کیلوگرمی برق مورد نیاز یک خانه را تامین نمود. مزیت اینکار در اینستکه میتوانید با هزینه ای برابر دستگاه مولد برقی بسازید که با وزن و حجم بسیار کم و صدای تقریبا کمتر و کم هنجارتر و مخصوصا عمر و تداوم کاری بالا و همچنین با سوخت ارزانتر و در دسترس، برق مورد نیازتان را تولید کند.

سوالات زیادی که بازدیدکنندگان پرسیده بودند محتوی این سه بند بوده که مشمول پاسخ قرار نگرفته اند :
1. سوالات تکراری و نادرست که پاسخ آنها در مطالب قبلی موجود است و با مراجعه به آنها میتوانند پاسخ را دریافت کنند؛
2. سوالاتی که مربوط به موضوع و حیطه ی فعالیت های وبلاگ نبوده و پاسخ آنها باید از سوی مراجع ذیربط صورت بگیرد؛
3. سوالات کلی که در آنها ارائه آموزش ساخت یا نقشه های مربوط به موتورهای میکروجت و پالس جت درخواست شده که البته این درخواستها بحق بوده و باید پاسخ مناسبی در این خصوص داده شود. قبلا نیز در وبلاگ در این خصوص نوشته شده بود اما اینبار تصمیم دارم تا اطلاعات خواسته شده را گرچه ناقص هستند در دسترسشان قرار دهم. نقشه های میکروجت در این فایل زیپ رمزدار با حجم ۱.۶ Mbذخیره شده اند. رمز فایل به ترتیب حروف انگلیسی بدون نقطه و فاصله: ال . وی . اس . ایچ . اِن ؛ اما از این پس درخصوص جزئیات و توربین یا کمپرسور آن تا تکمیل شدن کامل مقاله توضیحی داده نخواهد شد، واضح است که توربین یا کمپرسور این موتور مکررا سوال برانگیز است و این بدان جهت است که در این موتور توربین باید از کمپانی یا شرکت های سازنده آن خرید شود. کمپرسور آن نیز متعلق به نوعی توربوشارژر بوده که ظاهرا در ایران موجود نیست. در هر صورت متقاضی آن هستیم چنانچه کسی موفق شد کمپرسور آنرا بیابد اطلاعات و آدرس لازم را در این باره بدهد. لازم به ذکر است در مقاله میکروجت در حال تکمیل، موتور دیگری مد نظر بوده که قطعات اصلی آن قابل تهیه می باشند. از دو نوع پالس جت موجود نیز این دو نقشه با حجم ۰.۳ Mb در نظر گرفته شدند که در ساخت آنها هیچ مشکلی وجود ندارد و برای هر کسی امکان ساخت و استفاده از آنها وجود دارد. نقشه ها کاملا واضح هستند و در صورت عدم درک نقشه که بیشتر از طرف مبتدیان است، توضیح مشکلات کلی آنها به اتمام مقاله پالس جت موکول خواهد شد.

هاورکرفت

jet — Tue, 18 Dec 2007 15:23:18 GMT

در ره عشق که از سيل بلا نيست گذر
کرده‌ام خاطر خود را به تمناي تو خوش

سلام بحضور گرم شما و صمیمیتی از جنس عشق که هرگز رنگ کهنگی نخواهد گرفت. ضمن تشکر از نظرات مفید شما خوانندگان، لازم است مسائلی را پیرامون مطالب وبلاگ و تاخیر در ارائه آنها به حضور برسانم. با توجه به کثرت درخواست در مورد یک موضوع خاص سعی می شود تهیه آن در اولویت اول قرار بگیرد و تاخیر در ارائه یک مطلب خاص یا بدلیل حجیم بودن و یا تست نشده بودن آن است. برای پاسخ دادن به سوالات نیز دو عامل مد نظر قرار می گیرد، یکی حد نصاب سوالات (10) است و دیگری حداقل فاصله زمانی بین دو نوبت پاسخ دهی (1 ماه) است. نظرات و پیامهای شما عزیزان را نیز هر 3 روز یک بار می خوانم. در صورتی که کار فوری داشته باشید می توانید به شماره : 989149547688+ پیام ارسال نمایید و نهایتا در همان روز پاسخ بگیرید؛ لطفا به جز موارد مهم و ضروری از تماس گرفتن خودداری کنید؛ خصوصا در ساعات اداری که به تماسها پاسخی داده نخواهد شد !

آشنایی با هاورکرافت و سیستم رانش آن

گردآوری : مهندس سعید شادروانان
s_shadravanan@yahoo.com
عضو گروه تحقیقاتی پیشرانش- انجمن علمی هوافضا
دانشگاه آزاد اسلامی- واحد علوم و تحقیقات

مقدمه
با توجه به نقش زمان در فعالیت های روزمره بشر, به کارگیری وسایل نقلیه ای که علاوه بر تأمین ایمنی، مصرف حداقل سوخت و مواجهه با کمترین نیروهای مقاوم، امکان بیشترین صرفه جویی را در زمان جابه جایی برآورده سازند، ضروری به نظر می رسد. به کارگیری قوانین ساده فیزیکی برای تحقق چنین اهدافی منجر به شکل گیری وسایلی شد که امروزه از آن ها به وسایل نقلیه دوزیست یاد می کنند.

هاورکرافت، از دهه 1990 پا به عرصه وجود نهاده و با وجود مشکلات متعدد, توانسته جای خود را در زندگی بشر امروز باز کند.
قابلیت های فراوان این وسیله, نیاز به بکارگیری آن در عرصه های مختلف نظامی، تجاری، تفریحی، امدادی، مطالعاتی، تحقیقاتی و ... را به خوبی آشکار نموده است و از آنجایی که کشور ایران پتانسیل های فراوانی برای سرمایه گذاری در چنین فعالیت هایی دارد، بستر سازی برای پیوستن اینگونه وسایل به جرگه یگان حمل ونقل نه تنها مفید بلکه ضروری به نظر می رسد. علاوه بر اینکه توانایی این وسیله در حرکت بر روی سطوح مختلف امکان انجام مأموریت های ویژه ای را محقق می سازد که می توان از آن نه صرفاًً به عنوان یک وسیله نقلیه بلکه ابزاری در جهت تحقق بسیاری از نیازهای ضروری کشور در عرصه‌های مختلف، بهره برد.

هاورکرافت, شناوری دو منظوره (آبی- خاکی) است که به روش هوابرد و با استقرار روی بالشتکی از هوای فشرده به‌آسانی و با نیروی رانش نسبتاً کمی روی سطوح آبی و خاکی حرکت می‌کند. هوای ورودی به هاورکرافت, از طریق پروانه (fan) به زیر سازه و بالشتک‌ها منتقل شده و سبب خیزش (hovering) یا بلند شدن وسیله از روی سطح و استقرار آن بر روی توده‌ای از هوای تحت فشار می‌شود. بدین ترتیب در زمان حرکت نیروی مقاوم شناوری تا حد قابل توجهی کاهش می‌یابد و هاورکرافت با استفاده از سیستم رانش و ملخ هوایی به حرکت در می‌آید. در این شناورها به سبب جدایی سطح استقرار و بدنه شناور (وجود فاصله هوایی بین آنها), استفاده از سیستم‌های رانشی آبی (مثل واترجت) میسر نیست. معلق شدن هاورکرافت روی قشری از هوا این امکان را فراهم می‌کند که با نیروی کمی بتوان جهت حرکت آنرا تغییر داد. از طرفی این ویژگی, حساسیت هاورکرافت را در برابر نیروهای ناخواسته خارجی (نظیر بادهای جانبی و امواج) به شدت افزایش می‌دهد, از این رو سیستم‌های کنترلی خاصی برای این شناورها طراحی شده است که در سایر شناورهای دریایی وجود ندارد.

توانمندی های کلی هاورکرافت
هاورکرافت به سبب ویژگی های خاص طراحی، دارای توانمندی های ویژه ای در زمینه های مختلف است. به طور خلاصه، توانمندی های هاورکرافت‌های رده متوسط را می‌توان به شرح زیر برشمرد :
• انجام عملیات آمادی و پشتیبانی در رزم دریایی، به‌ویژه در مناطق باتلاقی، لجنزار، آبراه های ناشناخته، مناطق کم عمق و مرداب های پوشیده از گیاهان دریایی و نیزار؛
• انجام عملیات گشت ساحلی، مبارزه با قاچاقچیان و انجام عملیات تعقیب و گریز از نواحی کم عمق دریایی تا اغلب قسمت های نوار ساحلی؛
• انجام عملیات هیدروگرافی و بسترشناسی دریا، مطالعات علمی در مناطق ساحلی و فلات قاره و ایجاد آزمایشگاه سیار جهت امور مطالعاتی؛
• انجام عملیات باربری و مسافربری به جزایر کوچکی که عملاً امکان ساخت اسکله و بندرگاه در آنها توجیه اقتصادی نداشته و فاقد چنین تأسیساتی هستند؛
• انجام عملیات امداد رسانی در زمان وقوع حوادث غیرمترقبه, به‌ویژه سیل و آب گرفتگی, و کمک به مصدومین و مجروحین حادثه؛
• انجام عملیات زیست محیطی، جمع آوری لکه های نفتی در امتداد ساحل و جلوگیری از تخریب و آلودگی محیط زیست در مناطق کم عمق؛
• انجام عملیات گشتی با سرعت زیاد و جابه جایی فرماندهان و خدمه شناورهای دریایی و پوشش دادن نیازمندی های سازمان بنادر و کشتیرانی؛
• عملیات مین گذاری و مین روبی در سطح آبراه های بین المللی و تنگه های پر تردد و ... .

سیستم‌ها و متعلقات هاورکرافت
در یک نگرش ساده, هاورکرافت شامل سازه‌ای دریایی است که بوسیله یک سیستم بالابر از سطح زمین بلند شده و در نهایت توسط سیستم رانش به حرکت درمی‌آید. بطور کلی, سیستم‌های اساسی هاورکرافت به ساختارهای زیر دسته‌بندی می‌شوند:

• سازه : شامل اتاقک‌های آب‌بندی, نشیمن‌گاه موتور, تکیه‌گاه ملخ, نشیمن‌گاه سازه, بالک و مخازن شناوری؛
• سازه انعطاف‌پذیر : شامل بالشتک و اتصالات؛
• سیستم بالابری : شامل پروانه, کانال حلزونی و متعلقات؛
• سیستم رانش و جلوبری : شامل ملخ, داکت و تجهیزات جانبی؛
• سیستم کنترل سوخت و تعادل : شامل مخزن سوخت, پمپ, شیرهای یک‌طرفه و لوله‌های هیدرولیک؛
• سیستم‌های انتقال قدرت : شامل موتور, تجهیزات انتقال قدرت و متعلقات؛
• سیستم اطفای حریق : شامل مخزن کف, هشدار دهنده, خاموش کننده دستی و ... ؛
• سیستم تهویه مطبوع : شامل دمنده هوا, وسایل سرمایش و گرمایش؛
• سیستم‌های الکتریکی : شامل چراغ‌های ناوبری, روشنایی داخلی, سیم‌کشی, ژنراتور و ... ؛
• سیستم‌های اویونیکی : شامل رادار, GPS, سونار و ... ؛
• سیستم‌های مکانیکی : شامل مکانیزم لنگر, مکانیزم کشش و ... ؛
• تجهیزات نظامی : شامل سلاح, سیستم‌های جانبی و ... ؛
• تجهیزات اضطراری : شامل قایق نجات, جعبه کمک‌های اولیه.
در این مقاله, سیستم رانش و جلوبری با توجه به رسالت مجله موتور در جهت انتقال فناوری مربوط به سیستم‌های پیشرانشی, تشریح می‌گردد و جهت آشنایی با سایر متعلقات هاورکرافت, می‌توان به مراجع رجوع نمود.

سیستم رانش هاورکرافت
یکی از سیستم‌های اساسی هاورکرافت, سیستم رانش است. این سیستم که شامل ملخ یا فن می‌شود, می‌تواند به شکل‌های گوناگون نیروی رانش را برای شناور تأمین نماید. معمولاً در شناورهای بزرگ یا شناورهایی که در آنها بازدهی سیستم رانش از اهمیت برخوردار است, از ملخ دارای داکت (duct) استفاده می‌شود. در سیستم رانش هاورکرافت‌های نظامی, ملخ‌های آزاد (بدون داکت) استفاده بیشتری دارند, زیرا در این حالت ملخ قدرت لازم را تأمین می‌کند و از طرفی با حذف داکت, در وزن کل نیز صرفه‌جویی می‌شود. علاوه بر این, مسئله دیگری نظیر آسیب‌پذیری و دید راداری نیز حذف داکت را الزامی ساخته است. در شناورهای کوچک, که معمولاً با سرعت حداکثر 80 کیلومتر بر ساعت کار می‌کنند, می‌توان از پروانه ترکیبی استفاده نمود. منظور از پروانه ترکیبی حالتی است که حدود یک سوم نیروی پروانه برای خیزش و دو سوم آن برای رانش استفاده می‌شود. استفاده از ملخ دارای داکت در سیستم رانش, برای شناورهای مسافربری دارای موتورهای دیزلی, بسیار رایج است. به علت وجود ذرات گرد و خاک و سنگریزه‌های حاصل از عمل بالابری, ضرورت ایجاد تمهیدات اضافی برای حفاظت از لبه حمله پره‌های ملخ و پروانه ضروری است. با توجه به سرعت دورانی ملخ, ذرات آب نیز مانند سمباده عمل می‌کنند و در نتیجه استفاده از روکش در کل پره و خصوصاً لبه حمله ضروری است. قابل ذکر است که در شناورهای اولیه از ملخ‌های آلومینیومی استفاده می‌شد. اگرچه ملخ‌های مذکور کارآیی خوبی داشتند, اما از نظر سایش لبه حمله و مقاومت در برخورد با اجرام معلق آسیب‌پذیر بودند. تداوم حرکت در سواحل شنی و وجود نمک و ترشحات نمکی نیز سبب تشدید این سایش می‌شد.

عوامل مهم در انتخاب ملخ عبارتند از : سرعت دورانی, سرعت شناوری, قطر, زاویه گام, وتر یا پهنای پره, کارآیی, نیروی رانش و توان ورودی. هر یک از عوامل مذکور محدودیتی را در انتخاب ملخ اعمال می‌کنند. در عمل چهار عامل اصلی در انتخاب ملخ وجود دارد که عبارتند از توان ورودی به ملخ, سرعت شناوری, دور موتور و نیروی رانش لازم. بر همین اساس, در حال حاضر روش انتخاب ملخ به این صورت است که پس از انجام طراحی چیدمانی و محاسبات اولیه, بر اساس نیروهای پسای هیدرودینامیکی و حداکثر سرعت, مقدار نیروی رانش تعیین می‌شود. از دیگر سو, توان ورودی به ملخ با توجه به محدودیت‌های موتور مشخص می‌شود و محدودیت قطر نیز با نظر سرطراح به کارخانجات سازنده اعلام می‌شود تا نمودار مشخصه ملخ تهیه و ارسال شود و به همراه تعیین قیمت, انتخاب نهایی صورت گیرد. البته این اولین گام در انتخاب هندسه یک ملخ است و در مرحله بعد جنس ملخ, نوع تنظیم, روکش‌های ضدسایش, عمر مفید, مقاومت در برابر خوردگی, نحوه اتصال و تغییر گام آن مطرح می‌شود. اغلب به علت وجود عدم قطعیت در ثابت نگه‌داشتن همه عوامل انتخاب ملخ به‌صورت مقایسه‌ای انجام می‌شود.

تجهیزات جانبی ملخ و سیستم رانش برای کنترل هاورکرافت
استفاده از تجهیزات کنترلی رانش, به عنوان عاملی مهم در کنترل راستای حرکت شناور حائز اهمیت است. در برخی از مدل‌های هاورکرافت, با استفاده از داکت‌های گردان, جهت حرکت هاورکرافت تغییر می‌کند. این سیستم دارای قابلیت مانور بسیار بوده و تنها عیب آن سنگین شدن پایه‌های تقویتی و توان مصرفی موتور است. بهره‌گیری از این سیستم در هاورکرافت‌های سنگین نظامی موجب برتری مانور و رزم دریایی شده و به توانایی‌های عملیاتی شناور می‌افزاید. سیستم کنترل گام ملخ و تغییر نیروی رانش نیز جزو تجهیزات کنترلی سیستم رانش محسوب می‌شوند. در این سیستم با استفاده از تغییر گام ملخ سرعت شناور کنترل می‌شود و در وضعیت گام صفر, سرعت به صفر کاهش می‌یابد. استفاده از ملخ دارای گام متغیر یکی از کارآمدترین شیوه‌های کنترل حرکت هاورکرافت است. در گام صفر, ملخ نیروی رانشی تولید نمی‌کند و هاورکرافت در ایستایی کامل است. با افزایش گام, نیروی رانشی تولید شده افزایش می‌یابد, به نحوی که در حداکثر گام, نیروی رانش به بیشترین میزان خود می‌رسد. سیستم کنترل گام ملخ که به روش‌های برقی یا هیدرولیک عمل تغییر گام را انجام می‌دهد, یکی از مهم‌ترین سیستم‌های کنترلی هاورکرافت به‌شمار می‌رود.

یکی دیگر از سیستم‌های کنترل هاورکرافت, بکارگیری بخشی از جریان هوای پروانه است. در این روش با هدایت جریان هوای پروانه و خروج آن از ناحیه دماغه, سبب تغییر جهت هاورکرافت و گردش‌های موضعی آن می‌شود. به علت محدودیت‌های ساختاری و ظرفیت موتور, نمی‌توان از این سیستم در بسیاری از طرح‌های هاورکرافت استفاده نمود.

حضور هاورکرافت در ایران
مطالعه تاریخچه حضور هاورکرافت در ایران و نیز بررسی موقعیت جغرافیایی کشور، در درک نیاز ایران به حضور چنین وسایلی در ناوگان حمل و نقل کشوری مؤثر است. بنابراین در ادامه به شرح مختصری از نحوه ورود این وسیله به ایران و نقش آن در جنگ تحمیلی می پردازیم. در خلال سال های 1968-1975 نیروی دریایی ایران اقدام به خرید 8 فروند هاورکرافت SR.N6 و 6 فروند هاورکرافت BH-7 نمود.

کشور ایران جزو معدود کشورهایی است که در همان سال های اولیه تولید هاورکرافت نظامی به این تکنولوژی شناورها دست یافت، و با داشتن بزرگترین ناوگان هاورکرافت در سطح منطقه، به تقویت نقش نظامی خود در منطقه پرداخت. ایران با داشتن مرز آبی در حاشیه شمالی خلیج فارس و با تملک بیشترین تعداد جزایر در محدوده آب های منطقه و با توجه به جغرافیای منطقه به وسایلی نیازدارد که بتواند به کمک آن ها در کمترین زمان و در هر منطقه از نوار ساحلی مرزی و محدوده جزایر ایرانی، به انجام عملیات نظامی و به ویژه جابه جایی نیرو بپردازد. بنابراین امنیت در خلیج فارس مهم ترین موضوع مورد توجه تولید کنندگان نفت منطقه و بزرگترین مصرف کنندگان نفت جهان است. پس نقش هاورکرافت در تأمین توازن دفاعی کشور حائز اهمیت بسیار است. در جریان جنگ ایران و عراق، در غیاب کارشناسان خارجی، استفاده مناسب از هاورکرافت در حمله‌های رزمندگان ایران در جبهه های جنوبی و به ویژه در جریان انتقال نیرو از مناطق هور و حوضچه های آبی جنوبی عراق، بسیار کارآمد بود و همین امر یکی از عوامل مهم پیروزی در نواحی باتلاقی، و مردابی جنوب عراق به حساب می آید.

سوتیترها :
1. در یک نگرش ساده, هاورکرافت شامل سازه‌ای دریایی است که بوسیله یک سیستم بالابر از سطح زمین بلند شده و در نهایت توسط سیستم رانش به حرکت درمی‌آید.
2. با توجه به سرعت دورانی ملخ, ذرات آب نیز مانند سمباده عمل می‌کنند و در نتیجه استفاده از روکش در کل پره و خصوصاً لبه حمله ضروری است.
3. سیستم کنترل گام ملخ که به روش‌های برقی یا هیدرولیک عمل تغییر گام را انجام می‌دهد, یکی از مهم‌ترین سیستم‌های کنترلی هاورکرافت به‌شمار می‌رود.
4. مطالعه تاریخچه حضور هاورکرافت در ایران و نیز بررسی موقعیت جغرافیایی کشور، در درک نیاز ایران به حضور چنین وسایلی در ناوگان حمل و نقل کشوری مؤثر است.
5. کشور ایران جزو معدود کشورهایی است که در همان سال های اولیه تولید هاورکرافت نظامی به این تکنولوژی شناورها دست یافت، و با داشتن بزرگترین ناوگان هاورکرافت در سطح منطقه، به تقویت نقش نظامی خود در منطقه پرداخت.

پاسخ به سوالات

jet — Sun, 14 Oct 2007 21:19:58 GMT

پاسخ به سوالات
سوال : من می خواستم بدانم که آیا می شود یک موتور پالس جت را درون بدنه یک هواپیما مثلا ماکت مقیاس 8/1 اف- 5 جا داد؟ (سید محمد جعفر طبیب)
پاسخ: بله، با کمی دقت در جاسازی موتور این امکان فراهم می شود که بتوانیم از یک یا چند موتور پالس جت برای تامین نیروی پیشران هواپیما استفاده کنیم. همانطور که در مدل های پایینی مشاهده می کنید می توان با استفاده از یک یا چند لایه سپر حرارتی که تعداد لایه ها به نوع آن بستگی دارد و یا با استفاده از بدنه فلزی از موتورهای پالس جت بطور مطلوب در هواپیما استفاده کرد.

سوال : می خواستم بدانم در رشته ی هواوفضا چقدر در مورد فضا و نجوم بحث میشود تا برای رسیدن به هدفم در این رشته تحصیل کنم. (نفیسه)
پاسخ: هوافضا رشته ایست که اختصاص به گرایش هایی همچون آیرودینامیک، پیشرانه ها، مکانیک پرواز و سازه های هوافضایی دارد و تقریبا هیچ فصل مشترکی بین این شاخه و شاخه ی نجوم وجود ندارد، پس تصور اشتباهی در این مورد باعث عدم موفقیت شما خواهد شد.

سوال: به نظر شما اگر برای راه اندازی رم جتها از کپسول گاز اکسیژن مایع استفاده شود رم جت درجا کار میکند؟ در حقیقت گاز اکسیژن فشار بالا را تامین میکند و با حرکت راکت گاز کم شده و در نهایت قطع شود ؟
در ضمن آیا میشود از قانون مخروط ونتوری برای مکش سوخت استفاده کرد و دیگر پمپ سوخت نداشته باشیم؟
آیا میشود به جای یک موتور بزرگ از چند موتور توربو استفاده کرد؟(محسن)
پاسخ: این ایده ی شما بارها مطرح شده که از یک عامل خارجی برای راه اندازی رمجت استفاده شود ولی اگرچه راهی که شما بیان کردید قابل اجراست ولی مقرون به صرفه و عاقلانه نیست. برای عملی کردن این کار باید تعداد کافی انژکتور اکسیژن درون محفظه ی احتراق جای داد و بعد از استارت و رسیدن به سرعت اولیه مورد نیاز، تزریق انژکتور اکسیژن قطع شود. ولی اجرای چنین پروژه ای بسیار بسیار دشوار است. اگر قصد بر انجام این کار باشد مطمئنا انتخاب یک راکت و رمجت در کنار هم بسیار عاقلانه تر از اجرای چنین پروژه ایست. اگر هم در موتور توربو رمجت J58 چنین طرحی پیاده شده باشد، برای استفاده ی ثانیه ای و گریز فوری می باشد.

در مورد سوال دوم شما باید عرض کنم که استفاده از ونتوری برای مکش سوخت به غیر از پالس جت دریچه دار و پرشرجت در هیچکدام از موتورهای جت عملی نیست و این سیستم حتی برای موتورهای پیستونی یک سیستم منسوخ محسوب می شود.
در مورد استفاده از چند موتور توربو به جای یک موتور بزرگ هم باید متذکر این مسئله شوم که در هواپیماها گرچه باعث کوچکتر شدن سطح مقطع میشود اما چند اشکال اساسی را بدنبال دارد که از آن دست میتوان به افزایش وزن ویژه موتور(ها)، بالارفتن هزینه ی تعمیر و نگهداری و ... اشاره کرد که دلیلی بر ناکارآمدی این شیوه است، اما مزیت بسیار خوب کمی مساحت سطح مقطع هواپیما را بدنبال دارد.

سوال : می خواستم به من بگویید برای ایجاد تعادل در هواپیما برای حرکت در مسیر مستقیم از چه قطعه ای استفاده می شود ؟ (صدف)
پاسخ: برای این منظور مجموعه ای از سطوح فرمان حرکت وجود دارند که تعادل در حرکت یا تغییر مسیر را برای ما مهیا می کنند. در حالت کلی سه محور در حرکت هواپیما وجود دارند که در تصویر پایین مشخص شده اند.

همانطور که دیده می شود هواپیما با سطوح فرمان aileron چپ و راست، حول محور X و با Elevator حول محور Y و با Rudder حول محور Z گردش میکند. در هواپیماها برای پیمودن مسیری خاص و یا ایجاد و حفظ تعادل حرکتی از ژیروسکوپ استفاده میشود. در واقع ما به وسیله ی سنسورها وضعیت و موقعیت را بررسی کرده و با سطوح فرمان، تغییرات لازم را برای رسیدن به وضعیت مطلوب اجرا میکنیم.

سوال : موتورهای جت توانایی وارد کردن فشار در جهت 180 درجه خروجی اگزوز را هم دارند؟ تا آنجا که من میدانم هواپیماها روی چرخهاشان نیروی محرکه ای با موتوری غیر از جت وارد نمیکنند، پس چطور قادر هستند روی باند یا رمپ دنده عقب هم بروند؟ (فریبا)
پاسخ: بعضی از موتورهای جت که دارای تیغه های (فن یا ملخ) متحرک با قابلیت تنظیم زاویه هستند، تراست را تا 180 درجه معکوس میکنند که از آنها میتوان موتورهای توربو پراپ و پراپ فن را مثال زد، اما بیشتر تراست برگردان ها تراست را با زاویه ی منفرجه ای منحرف میکنند تا با پسای ایجاد شده از سرعت حرکت هواپیما بکاهند. در مورد حرکت رو به عقب بعضی از هواپیماهای نشسته که تراست برگردان ندارند نیز لازم به توضیح است که این هواپیماها که اغلب مسافربری هستند از موتور DC در چرخ هایشان استفاده میکنند که در هر دو جهت کار میکنند.

سوال: آیا سوخت گاز به استارت نیاز ندارد لطفا بیشتر توضیح دهید (محمد رضایی)
پاسخ: در موتورهای توربینی که از گاز یا بعنوان سوخت و یا از آن فقط برای استارت و گرم شدن موتور استفاده میکنند، به یک استارتر مناسب برای راه اندازی نیاز است. این استارتر هم می تواند یک موتور الکتریکی باشد، هم هوای فشرده و کنترل شده ی یک کپسول یا مخزن هوای کمپرس شده. سوخت گاز در هنگام استارت تنها به گرم شدن و بالا رفتن دمای محفظه ی احتراق و نازل سوخت مایع کمک میکند و شرایط تبخیر و استفاده از سوخت مایع را فراهم میکند؛ پس گاز به تنهایی قادر به استارت موتور نیست.

سوال: من یک پالس جت بدون دریچه ساخته ام در مورد سوخت رسانی به آن دچار مشکل شده ام . سوخت مصرفی من گاز پروپان است. مشکل من اینست که نمیدانم انژکتور در مورد گازها چگونه است لطفا راهنمایی کنید که از کجا میتوان انژکتور تهیه کرد و ایا امکان دارد خود فرد آن را بسازد و چگونه ...متشکرم. (داریوش)
پاسخ: دوست عزیز بیشتر پالس جت های امروزی از سوخت گاز استفاده می کنند و تقریبا در همه ی موارد انژکتور ساخته می شود. انژکتور پالس جت های بدون دریچه، شکل پیچیده و یا خاصی ندارد و تنها یک لوله ی معمولی با قطر مناسب خودش است. این لوله ی کم قطر را معمولا می توانید از بین یکی از لوله های استانداردی که آماده هستند انتخاب کنید. مکان قرار گیری انژکتور هم به طرح و طراحی موتور شما وابسته است. بطور مثال من مکان قرار گیری انژکتور را در نقشه های زیر مشخص کردم که در اولین تصویر سه نقطه مناسب که به طراحی و بسامد تشدیدی موتور بستگی دارد را مشاهده می کنید. اما معمولا نقطه ی III بهترین مکان برای ورود سوخت به محفظه ی احتراق است.

در شکل پایین نیز که سوخت از مقابل مجرای ورود به موتور تزریق می شود نکاتی برای مکان انژکتور وجود دارد که باز به طراحی موتور وابسته است. بطور نمونه در مورد پایین، بهترین مکان انژکتور فاصله ی بین ابتدای مجرای ورود و نقطه ی انتهای قوس مجرای ورود است. مسئله ی دیگر اینستکه مخزن سوخت و خط انتقال آن در فاصله و محدوده ای از موتور نباشند که حرارت باعث احتراق و صدمه دیدن آنها و در نتیجه وقوع حادثه ای بشود و این مسئله برای من بیشتر حائز اهمیت است.

سوال : هواپیماهای مدل را از چه جنس هایی می توان ساخت؟ (دیانوش)
پاسخ: هواپیماهای مدل معمولا از جنس های چوبی یا کامپوزیت ساخته می شود و گروهی که ساده تر هستند از جنس فوم و گروهی هم بدنه ی نیمه فلزی دارند. نمونه های کامپوزیتی دارای قیمت خیلی بالا و ساخت دشوارتری هستند و برای کارهای متوسط و معمولی استفاده از چوب بهترین گزینه است. حتما توجه دارید، مسئله ی انتخاب سازه به طرح و شرایط و خصوصیات کلی هواپیمای شما وابسته است.

در انتها لازم است متذکر این مسئله شوم که خیلی از بازدیدکنندگان سوالاتی پرسیدند که جواب آنها قبلا داده شده یا در متن نوشته های قبلی وجود دارد و به همین دلیل پاسخ مجدد به آنها کار درستی نیست. پس خواهش میکنم اگر سوال خاصی دارید لطفا مطالب قبلی را مطالعه بفرمایید چنانچه نتوانستید پاسخی برای سوال خود بیابید آنرا در صفحه اول وبلاگ مطرح کنید. البته به این مسئله هم اشراف دارید که پاسخ به سوالات کلی مانند نحوه ی طراحی موتور یا هواپیما در غالب پاسخ به سوالات و نیز پاسخ به سوالاتی که موضوعیتی با وبلاگ ندارند ممکن نیست. برای پاسخ به سوالات شما من و دوستان همکارم در دانشگاه ها و وزارت دفاع در خدمت شما عزیزان هستیم.

بررسی تغییرات فشار و دما

jet — Sat, 07 Apr 2007 20:59:18 GMT

تغییرات دما و فشار در موتور های توربین گازی

در این مطلب چگونگی تغییر دما و فشار در موتور توربوجت بررسی میشود. فشار و دما به اینصورت کدبندی رنگ شده که آبی نشان دهنده کمترین فشار و دما و سفید نشان دهنده بیشترین فشار و دما است. همانطورکه در تصویر کامپیوتری پایین مشاهده میکنید هوا از قسمت جلو وارد مجرای ورود میشود. در انتهای مجرای ورود هوا وارد کمپرسور میشود و کمپرسور مانند سطرهای زیادی از ایرفویل رفتار میکند که هر سطر مقدار کمی افزایش را در فشار تولید میکند. از آنجایی که کمپرسور بر روی جریان کار انجام میدهد، افزایش فشار همراه با افزایش در دماست. در خروجی کمپرسور، هوا دارای فشار بسیار بالاتری نسبت به جریانات آزاد است. در محفظه ی احتراق، مقدار کمی از سوخت با هوا ترکیب شده و در فشار تقریبا ثابتی میسوزد. پس واضح است که دمای جریان در محفظه ی احتراق به نهایت میرسد. در انتهای محفظه ی احتراق، گازهای خروجی از میان توربین عبور میکنند و انرژی جریان توسط توربین برای چرخاندن کمپرسور، جذب میشود که این انرژی از طریق شفت مرکزی انتقال پیدا میکند.

در طی این فرآیند مقداری از فشار جریان خروجی از بین میرود و دما کاهش میابد، اما دما و فشار ورودی نازل هنوز بیشتر از دما و فشار جریانات آزاد است. در اینجا نازل، فشار و دمای بالا را مبدل به سرعت بالا میکند و به این جهت که سرعت خروجی بیشتر از سرعت جریانات آزاد است، بنابر تعریف معادله ی تراست، تراست تولید میشود. نسبت فشار موتور (EPR)، نسبت کل فشار در میان موتور و نسبت دمای موتور (ETR)، نسبت کل دما در میان موتور تعریف شده است. با توجه به شماره های مکانی، EPR، نسبت کل فشار نازل pt8 به کل فشار ابتدای کمپرسور pt2 و ETR، نسبت کل دمای نازل Tt8 به کل دمای ابتدای کمپرسور Tt2 میباشد:

میتوان EPR و ETR را به آسانی در یک موتور در حال کار اندازه گیری کرد و آنرا به خلبان یا کسی که موتور را آزمایش میکند نشان داد. به همین جهت، نسبت بر حسب شرایط جریانات آزاد تعریف نشده است. اتلافات کل فشار در مجرای ورود شامل EPR نمی شود اما اگر ما EPR، اتلافات مجرای ورود و متناظرا نسبت دمای موتور (ETR) را بدانیم، میتوانیم به آسانی تراست را با استفاده از اطلاعات عملکرد نازل و معادله ی تراست محاسبه کنیم. بطور ساده EPR، حاصل نسبت فشار میان کل اجزاء موتور و ETR، حاصل نسبت دمای میان کل اجزاء موتور میباشد.

نسبت فشار موتور = نسبت فشار کمپرسور × نسبت فشار محفظه احتراق × نسبت فشار توربین × نسبت فشار نازل

نسبت دمای موتور = نسبت دمای کمپرسور × نسبت دمای محفظه احتراق × نسبت دمای توربین × نسبت دمای نازل

ما میتوانیم در طراحی یک موتور معین، نسبت فشار و دمای هر جزء را همانطوریکه در بخش ترمودینامیک اجزاء در مقاله ی فنی محاسبات مبتدی 1 گفته شد، تعیین کنیم.