מה קורה למנוע טורבינה מרגע שמתחילים התנעה ועד להשגת סרק יציב?
מה יכול להשתבש?
האמצעי להפעלת מרבית מנועי הטורבינה הוא אוויר לדמם בלחץ גבוה. מקור דימום זה מגיע בדרך כלל ממכשיר APU, אך עשוי להגיע גם ממנוע כבר פועל (התנעה מצולבת) או מ- עגלת חופר חיצונית.
בחלק מהמטוסים ההתחלה נשלטת לחלוטין על ידי FADEC. וצריך רק ליזום ולפקח על ידי צוות הטיסה, ובמטוסים אחרים יש להתחיל צעדים מסוימים באופן ידני.
התהליך שלהלן מתאר בצורה הטובה ביותר מנוע טורבו. קרא את התשובה של @Falk למידע על הבדלים במנועי טורבו.
עיין בתמונה למטה (קרדיט: K. Aainsqatsi, Wikipedia):
חלקי המנוע אליהם אתייחס להלן הם:
תהליך התחלת המנוע פועל לפי נוסחה בסיסית זו
דרך פתיחת שסתומי אוויר לדמם , אוויר לדמם נשלח למתנע טורבינת אוויר. התקנים אלה משתמשים בדרך כלל באוויר הדממים בלחץ גבוה כדי להסתובב ולהפעיל מצמד צנטריפוגלי המחובר לכונן אביזר המנועים. זה בתורו גורם לפיר N2 בתוך המנוע להסתובב.
כאשר ציר ה- N2 מסתובב, מדחס ה- N2 וטורבינות ה- N2 מסתובבים. זה מתחיל לאלץ אוויר דרך המנוע מלפנים לאחור.
כאשר פיר האביזר ופירי N2 מסתובבים, אביזרים צריכים להתחיל לעבוד וניתן לאמת זאת על ידי אינדיקציות של לחץ שמן על ה- EICAS.
עם סיבוב מוגבר של N2 , ההצתה תופעל. מצתים אלה ממוקמים בחלק החם של המנוע ומייצרים ניצוצות קטנים. צריכה להיות אינדיקציה ב- EICAS שההצתה פעילה.
עם עלייה נוספת בסיבוב N2, תוצג זרימת דלק. זה יאומת ב- EICAS. לאחר שתציין את זרימת הדלק, חשוב שהתחנה הבאה תתרחש די מהר.
כבה את האור! הדלק מואר על ידי ההצתה וכעת האש הבוערת בקטע החם שמספק אוויר מהמדחס מייצרת דחף על פני הטורבינות N2 ו- N1.
כשהמנוע נמצא מייצר דחף על טורבינת N1, ציר N1 מסובב את מאוורר N1 ו- EICAS יציין את הגידול הזה בסיבוב N1. מהירויות הסיבוב N1 ו- N2 גדלות.
מעל סף N2, שסתומי אוויר לדמם המספקים את המתנע לטורבינת האוויר ייסגרו והמתנע יתנתק. המצתים יכבו בסף N2 כלשהו.
המנוע יתייצב בתנוחת דחף סרק יציבה.
התחלה תלויה
אין מצתים
כישלון ההצתה
חריגה מ- ITT
מתנע טורבינת אוויר לא מצליח להתנתק
שסתום כיבוי האוויר לדמם המספק את מתנע הטורבינה אינו מצליח להיסגר
Runaway N1 או N2
אם המנוע סובל מלהבה, ניתן לנסות לבצע הפעלה מחדש באוויר. התחלות אלה מתרחשות בדרך כלל באחת מכמה דרכים:
התחלת ה- APU היא למעשה אותו תהליך כמו לעיל. ההתחלה המצולבת, שיכולה להיעשות גם על הקרקע, רק מחליפה מנוע פועל במצב הספק גבוה כדי לספק את האוויר המדמם להתנעה ואחר כך זהה לעיל.
ההתחלה המעניינת היא התחלת טחנת רוח. הכורח לכך אומר שמשהו רע קרה. כדי להזדקק לתחילת טחנת רוח, המשמעות היא שאין מקורות אוויר לדמם שיספקו את המתנע לטורבינת האוויר. פירוש הדבר שכל המנועים כבויים וה- APU אינו זמין (BAD!), או רק שסתומי הדמם למנוע כיבוי נכשלו ולא ניתן לפתוח אותם.
עבור ה- EMB-145 שאני מכיר, נדרשת התחלה של טחנת רוח לרדת במהירות מהירה בין 260 KIAS ל- 320 KIAS ולא ניתן היה לנסות מעל FL250. בקיצור, אתה מקווה שזרימת המסה דרך המנוע מספיקה בכדי לסובב את מדחס ה- N2 כפי שה- ATS היה עושה. עם אינדיקציה N2 במעטפת ההפעלה של המנועים, אתה מציג ניצוץ ודלק ומקווה שהמנוע נדלק. במקרה הגרוע ביותר, אם אתה איטי מדי ולא מצליח לספק מספיק זרימת אוויר לפני כיבוי האור, המנוע עלול להסתער במהירות ולהיפגע. מסיבה זו חשוב במיוחד להפיל התחלה מסוג זה ברגע שמתגלה חריגה.
אם תרצה לדעת על מנועי סילון, אנא קרא את התשובה של @ casey. זה מאוד מפורט וטוב.
ישנם כמה מנועי טורבינה שהופעלו בדרך אחרת. אנחנו מדברים על מנועי טורבו-פרופ או טורבו-פיר. דוגמה מפורסמת היא הטורבינה PT6 המספקת כוח למטוסי מדחף קטנים המונעים על ידי טורבינות כמו סדרת קינג אייר של Beachcraft ו- Cheyenne של פייפר ו- JetProp.
מנועים אלה מורכבים משני חלקים, מחולל הגז וההספק החופשי. טוּרבִּינָה. מחולל הגז הוא פחות או יותר מנוע סילון. הוא מורכב מכניסה, מדחס, תא בעירה וטורבינה. אני לא מכיר שום מנוע טורבו עם זרבובית ליצירת דחף, כמו שלמנוע סילון יש כזה, אבל אם אחד מכם יודע על כך, הייתי מעוניין לקרוא את התגובה שלכם. על מנוע טורבו-מוט, הפליטה כלל אינה משמשת ליצירת דחף ולכן חלקם אפילו הפוכים (מדחס בחלקו האחורי של המנוע, אך מסיבה עדיין מוזנת באוויר מהכניסה המופנית קדימה). אולי שמתם לב שבכמה מטוסים המונעים על ידי טורבו-פיר הפליטה קרובה מאוד לאביזר - הנה הסיבה.
הרכיב השני הוא טורבינת כוח חופשית, המונעת על ידי פליטה של מחולל הגז, ומניעה את המדחף. באמצעות תיבת הילוכים מופחתת (מהירות טורבינת כוח חופשית> 30.000 סל"ד, מהירות הנעה < 3.000 סל"ד). ברוב המנועים רכיבים אלה מוחזקים רק על ידי מארז המנוע, ולכן זה נקרא טורבינת כוח חופשית.
כעת לכולנו יש רעיון בסיסי לסוג זה של מנוע ונוכל לדבר על רצף ההתחלה. מחולל המתנע מה שנקרא מחובר למחולל הגז. בעיקרון זהו מנוע חשמלי המופעל באמצעות סוללה (או כל מקור כוח DC אחר) המשמש לארכובה של פיר מחולל הגז. לאחר הפעלת המנוע, ניתן להשתמש במנוע זה כגנרטור המספק כוח DC. אם תסתכל על העקרונות של מנוע חשמלי וגנרטור DC תראה שהם מבחינה טכנית זהים. אתה צריך לשנות רק כמה קשרים. זה נעשה בדרך כלל על ידי הפעלת מתג נדנדה בעל שלוש מצבים 'התחל-גנרטור'.
רצף ההתחלה הוא כמעט זהה לזה של מנוע סילון:
בדרך כלל טורבינת הכוח החופשית מתחילה לסובב את המדחף זמן קצר מאוד לאחר הוספת הדלק, בכל מקרה מנועים מסוימים מצוידים בבלם מדחף המונע את סיבוב טורבינת הכוח החופשית. זה שימושי להפעלת החלק בגנרטור הגז רק לשם השגת כוח חשמלי או הידראולי, לעיתים פנאומטי - סוג של APU. סדרת ה- ATR של אירוספאיטיאלה היא דוגמה מפורסמת. הם קראו לזה "מצב מלון".
תשובות מצוינות עד כה. ישנן מספר דרכים אחרות בהן ניתן להפעיל מנוע סילון.
ל- F-16 יש מנוע מחובר לתיבת הילוכים עם פיר מיוחד ומאוזן במהירות גבוהה. יש מצמד שבו הציר מתחבר לתיבת ההילוכים. לתיבת ההילוכים מצורפת גם טורבינה קטנה יותר המכונה סטרטר דלק סילוני (JFS), בגודל של אבטיח גדול, גם כן עם מצמד. בתיבת ההילוכים יש גם משאבות וגנרטורים הידראוליים.
להפעלת המטוס:
ב מבחינות מסוימות, זה דומה לשור דוזר או ציוד כבד אחר. לרבים מהם יש "מנוע פוני" קטן עם מתנע חשמלי, שמייצר את שילוב ההספק / מומנט הדרוש להפעלת המנוע הראשי. ברגע שהמנוע הראשי פועל, המנוע הפוני מתנתק ומכבה.
מטוסים אחרים וישנים יותר, כמו ה- F-100 Super Saber, השתמשו במטען נפץ קטן (מחסנית התחלה, בעצם ריק גדול). היית מתקין אותו במנוע. הטייס היה משגר אותו חשמלית לטורבינת הפליטה, שתסובב את המנוע מספיק (קיוויתם) כדי לגרום לכל העניין להתחיל במהירות, ואז יפעיל את מערכות הדלק וההצתה. אם העגלה לא הצליחה לירות כהלכה, היית צריך לחכות פרק זמן מסוים עד שתתקרר לפני שתוכל להסיר אותה. לא היית רוצה שזה ילך על הרמפה (נוכחות אפשרית של אדי דלק) או בידיים שלך (או!).
אני מניח שעכשיו תורי להוסיף דרכים אקזוטיות להפעלת מנוע סילון.
ל- Jumo 004 של ה- Me-262 ו- Ar-234 היה מנוע בוכנה קטן בקצה המרכזי שהיה התחיל באופן חשמלי, אך גם יכול להיות מופעל ביד על ידי מכונאי. האם אי פעם שמתת את החור באמצע הספייק, והטבעת נתקעה בו (ראה תמונה שמאלית למטה)?
הטבעת הייתה מחובר למיתר שניתן להשתמש בו להפעלת מנוע הבוכנה (מנוע המתנע Riedel, תמונה מימין). זה יכול לזרז את המנוע מעצמו עד 2000 סל"ד. ב 500 - 1000 סל"ד הטייס היה מפעיל את ההצתה. כעת הבעירה המתחילה עזרה לגלגל את המנוע עוד יותר, עד שבסיבוב של 5000 סל"ד, כאשר מנוע הבוכנה יתנתק. ואז הטייס יכול לקדם מצערות לאט ל 8700 סל"ד, המקסימום.
מה יכול להשתבש? הרבה:
מנוע הבוכנה לא יתנתק.
זרימת דלק לא מספקת, כך שהמנוע לא יאיץ. . בטמפרטורות קרות, היה צריך להפעיל את משאבות הדלק, אך רק עד 3000 סל"ד.
ההצתה לא תתחיל די מהר. ואז המנוע המסתובב היה מספק דלק לתא הבעירה, שם הוא יתאסף ויפוצץ לתא המנוע האחורי. כאשר הבעירה החלה, הדלק שנאסף היה נשרף גם כן, וכתוצאה מכך הונעה מנוע.
הטייס היה מקדם את המצערות מהר מדי. זה יספק יותר מדי דלק לתא הבעירה ויחמם את הטורבינה מעל הגבול שלה. רק עם זרימת האוויר הגבוהה יותר בסמוך למהירות העיצוב, ניתן היה לחמם את המצערת. -
הליך ההתחלה האחר הוא זה של מטוסי J-58 ב- SR-71, שהיה דומה להפליא. רק שמנוע המתנע היה הרבה יותר גדול ולא חלק מהמנוע: זה היה תכנון מותאם אישית של שני מכוני ויואיק 455 V-8 מכוונים, יחד יחד על עגלה והניעו פיר כונן אנכי שהניע את המנוע מנמל תחת את נאסל המנוע. כדי להתחיל בהצתה, הוזרק תרכובת מיוחדת בשם טריאתילבורן, מכיוון שה- JP-7 הקר (הדלק המיוחד ל- J-58) לא היה נדלק מעצמו. ברגע שהמנוע יכול לקיים את עצמו, העגלה נותקה.
מנועי הביואיק נכשלו לעיתים קרובות והוחלפו מאוחר יותר בשני בלוקים גדולים של שברולט. כמו כן, ניתן היה להפעיל את המנועים באוויר בלחץ. ראה קישור זה לקבלת מידע נוסף.
מה עוד יכול להשתבש? הרשימה הזו די דומה גם כן ...
להפעלת טורבינה בסיסית מאוד, ללא FADEC או בקרת מחשב, הנה סרטון וידאו של מסוק טורבינה XET של Mosquito XET.
מצערת ב 50% ואז חתוך למצב סרק.
הפעל את מנוע המתנע.
ב 17% סל"ד, הפעל את המצית.
ב 30% סל"ד, הפעל את הדלק ... הרעש מורה כי פח הצורב התלקח.
ב 50%, כבה את המתנע.
ב 70%, כבה את המצית.
בשיעור של 100%, הוא מוכן לטוס.
היתוש משתמש בטורבינת גז סולארית של 90 כ"ס שיוצרה במקור עבור גנרטורים לגיבוי, וזו אחת הסיבות לכך שהחבילה כולה זולה (יחסית): כ -65,000-70,000 דולר למסוק המופעל על ידי טורבינה.
הרכבה מסוימת נדרשת ...
יש גם איטרציה של כונן פיר של מנועים מתניעים. בתור זמן שהועבר לטכנולוגיה בטורנדו, אני לא יכול לספר לך כמה המערכת הזו מתסכלת!
APU מפעיל תיבת הילוכים, הכוללת גנרטור, משאבה הידראולית ופיר פלט למנוע כדי להניע אותה. זה גם מצורף לתיבת הילוכים אחרת על מנוע no2 דרך פיר, שיש בו גם משאבה הידראולית, גנרטור ופלט פלט. אז ה- APU או המנוע יכול להריץ את שניהם, או את שתי תיבות ההילוכים ולהפעיל את אחד מהם או את שני המנועים! >
http://www.tornado-data.com/Tid/systems/common/secondary_power_system.htm