مقاله صنایع هواپیمایی (docx) 92 صفحه

دسته بندی : تحقیق

نوع فایل : Word (.docx) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحات: 92 صفحه

قسمتی از متن Word (.docx) :

بسمه تعالی دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکز دانشکده فنی و مهندسی گزارش دوره کارآموزی شرکت صنایع هواپیمایی صنعت ساخت موتورهای توربینی تقدیم بـه آنان که نام و نشان در گمنامی و بی نشانی یافتند -272809116227 تقدیم و تشکر جای خرسندی و شکر بسیار است که در آستانه تابش پرتوهای حیات بخش اسلام بر پهنه زمین، خود را در زمانی می یابیم که اندیشه اصلاح نه تنها عبث نیست که پیمودن راههای کمال و رشد در هر بعدی از ابعاد انسانی هموارتر و شدنی تر می نماید. لذا وظیفه آنان که در این سرزمین مقدس زندگی می کنند، بس سنگین و دشوارتر است و بطور خاص مسئولیت دانشگاهیان جایگاهی حساس و تعیین کننده در روند حرکت اجتماع خواهد داشت. در ابتدا بر خود لازم می دانم با یادی از مادر بزرگوارم، از تعالیم استاد گرنقدرم جناب آقای دکتر محمدیون و زحمات مهندسین شرکت، آقایان مهندس آیریان مهندس ساعد محکم، مهندس سپهر خوی، مهندس امیری و کلیه عزیزانی که در تهیه این گزارش به بنده کمترین یاری را رساندند، کمال تقدیر و تشکر را داشته باشم. میثم عین الهی بهار 1387 فهرست موضوع صفحه بخش اول: آشنایی با قسمتهای مختلف موتور جت مقدمه انواع موتورهای جت کمپرسور محفظه احتراق توربین سیستم روغن کاری بخش دوم: مراحل ساخت قطعات و آشنایی با کارگاهها مقدمه آشنایی با مواد اولیه نقشه کشی و مدل کردن قطعات کارگاه ماشین کاری و سنگ زنی کارگاه تمیزکاری تستهای غیر مخرب مدلینگ بخش اول آشنایی با قسمتهای مختلف موتور جـت از هنگام اختراع هواپیما توسط برادران رایت در سال 1903 تا اواخر جنگ دوم جهانی موتورهای پیستونی همراه با ملخ هواپیماها بودند. در اینجا لازم به تذکر است که هواپیما برای حرکت نیاز به Thrust دارد. در حالیکه موتور پیستونی Power تولید می کند و این ملخ است که Power را به Thrust تبدیل می نماید. طبق اصل سوم نیوتن هر عملی را عکس العملی است مساوی و در جهت مخالف و ملخ با پرخش خود جرم معین از هوا را شتاب مشخص می بخشد. پس طبق فرمول F=mc نیرویی بر هوا به سمت عقب وارد کرده است و عکس العمل این نیرو به سمت جلو نیروی Thrust را فراهم می آورد. منتهی محدودیت ملخ در این است که نمی تواند به هوا شتاب زیادی بخشد. بنابراین بیشتر به جرم هوا متکی است. معنی این نکات این است که اولاً سرعت هواپیمای ملخ دار کم بوده، ثانیاً سقف پرواز آن محدود است. همان طور که در آئرودینامیک خواندیم در ارتفاعات زیاد چون دانسیته هوا کم است drag نیز کم بوده، به Thrust کمتری نیاز است که معنی آن معرف کمتر سوخت است ولی همانطور که گفتیم ملخ به علت کمی دانسیته در این ارتفاعات کارایی ندارد. مجموعه ی این مسائل باعش گشت تا دانشمندان هواپیمایی به فکر یافتن جانشینی منواسب برای موتورهای پیستونی بیفتند که نهایتاً به شکل موتور جت ظاهر گردید. موتور جت نیز همچون ملخ بر اساس اصل سوم نیوتن کار می کند با این تفاوت که mass کمی از هوا را شتاب زیادی می بخشد. پس هم می تواند به سرعت های زیادی دست یابد و هم چون کمتر به Density متکی است در ارتفاعات زیاد به خوبی قادر به فعالیت است. واژه ی جت (Jet) در اصل به معنای یک لوله یا برای حساب شده است و موتور جت نیز که به طور کلی از یک سری مجراهای دقیقاً حساب شده تشکیل یافته به این نام نامیده می شود و جالب است در همین ابتدا ذکر شود که بعضی موتورهای جت وجود دارند که فاقد قطعات گردنده می باشند همچون موتورهای Ramjet و Rocket engine , Pulsejet . ولی موتورهای جتی که ما در هواپیمایی سرو کار داریم دارای قطعات گردنده هم چنن توربین بوده و از همین رو بطور کلی به آنها Gas Turbine Engines گفته و بر اساس همین واژه ی Turbine است که با انواع مختلف موتورهای جت توربینی هم چون Turbojet وTurboprop و Turbofan و Turboshaft مواجه می شویم که به موقع در مورد آنها به تفصیل صحبت خواهد شد. به موتورهای جت سری اول که فاقد قطعات گردنده هستند چون به شکل لوله (Duct) بوده و با جریان گازهای داغ سرو کار دارند Athodyd یا (Aero themodynamic duct) گفته می شود. Remjet – این موتور ساده در حالت سکون (Static) قادر به کار نیست بلکه باید در حرکت باشد تا Ramair وارد آن بشود زیرا که فاقد Compressor است و به همین خاطر به آن Ramjet می گویند. کاربرد Ramjet در مواردی است که سرعت اولیه ی زیادی موجود باشد و با توجه به وزن کم و سادگی ساختمانی بسیار جالب توجه است ولی چون Compression محسوسی در داخل آن صورت نمی پذیرد معرف Fuel آن و به عبارت بهتر SFC آن بالاست ولی با توجه به سادگی و سبکی و ارزانی Maintenance کم در کاربردهای کوتاه مدت موتور مناسب و ایده آل به مشار می رود. Pulsejet – این موتور نیز فاقد قطعات گردنده است و چون در جلو دریچه هایی دارند که به طور ضربانی باز و بسته می شوند Pulsejet نامیده می شود. این موتور در حالت سکون نیز کار می کند ولی Efficiency کمی دارد. Rocket engines – این نوع موتورها در فضا کاربرد خوبی دارند و چون در فضا هوا وجود ندارد موشک ها با خود هم اکسیژن و هم Fuel حمل می کنند. بنابراین بر خلاف سایر موتورهای جت دماغ موشک ها بسته است و اکسیژن و سوخت وارد Combustion chamber گشته و پس از احتراق و انبساط با سرعت زیاد از انتها خارج شده و طبق اصل عمل و عکس العمل نیروی Thrust را پدید می آورد. Tubine Engines بحث اصلی ما در مورد موتورهای جت از همین جا آغاز می گردد و همان طوری که قبلاً اشاره کردیم این نوع موتورها دارای قطعات گردنده به نام کمپرسور و توربین و تعدادی محفظه ی احتراق می باشند. کمپرسور در قسمت جلوی موتور قرار داشته و با چرخش خود هوا را به داخل کشیده و متناسب با ضریب تراکم آنو را به دفعات فشرده می کند. هوای فشرده پس از خروج از کمپرسور وارد محفظه ی احتراق گشته و با Fuel می سوزد که در اثر انبساط حاصله سرعت آن یاد گشته و در سر راه خود با توربین برخورد نموده و آن را می چرخاند و چرخش توربین نیز باعث چرخش کمپرسور می شود. سپس این گازها از طریق لوله ی اگزوز و مجرای خروجی موسوم به Propelling nozzle با سرعت مشخص بیرون رفته و نیروی Thrust را پدید می آورند. البته به طوری که بعداً خواهیم دید، مجموعه کارهای فوق باید با کارایی خوبی صورت پذیرد تا Efficiency موتور در حد مطلوبی باشد. در اینجا لازم به تذکر است که هر چه ضریب تراکم بیشتر باشد قدرت موتور و به عبارت دیگر Efficiency آن بیشتر خواهد بود ولی نباید از نظر دور داشت که افزایش در ضریب تراکم، افزایش در حرارت نهایی را به دنبال داشته و ماتریل محفظه ی احتراق و توربین باید قادر به تحمل آن باشد و این خود یک نکته ی محدود کننده است. خوشبختانه امروزه با پیشرفت در علم متالوژی آلیاژهای فولاد خاصی تهیه شده و ضریب تراکم در موتورهای مدرن از 40:1 نیز فراتر رفته است و در آتیه با ظهور و پیدایش آلیاژهای جدید از این هم فراتر خواهد رفت. افزایش ضریب تراکم باعث کاهش وزن موتور نسبت به Thrust حاصله یعنی Lower weight to thrust ratio و نیز کاهش SFC می شود. Working cycle & Thrust شکل کار موتور جت – موتور جت نیز همچون موتور پیستونی دارای سیکل کاری بوده و نیاز به Compression و Combustion و Intake exhaust دارد، با این تفاوت که سیکل کار موتور پیستونی منقطع (Intermittent) بوده در حالیکه سیکل موتور جت پیوسته Continuous است و همین پیوستگی سیکل دلیل اصلی قدرت بیشتر موتور جت نسبت به موتور پیستونی در شرایط برابر است. اگر توجه کنید به هنگام احتراق در موتور جت چون مسیر باز است افزایش در انرژی حاصل از احتراق به صورت انبساط و افزایش سرعت (Kinetic Energy) و نه افزایش فشار صورت می پذیرد. بنابراین در موتور جت احتراق در فشار ثابت بر اساس Bray ton Cycle صورت می پذیرد. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ محاسبه Thrust گفتیم که موتور جت بر اساس اصل سوم نیوتن نیروی Thrust را تولید می کند یعنی نیرویی به سمت عقب بر هوا وارد کرده و عکس العمل این نیرو برای ما Thrust را فراهم می آورد و باز می دانیم که طبق اصل دوم مکانیک F=ma و نیز W=mg یا m=wg . بنابراین با استفاده از حقایق فوق می توان به ترتیب زیر اقدام به نوشتن فرمول Thrust که بر دو نوع است نمود. Net Thrust Fa - این نوع Thrust به حالتی اطلاق می شود که هوای ورودی به موتور سرعت داشته Va و به عبارت دیگر تقریباً می شود گفت موتور در حرکت باشد. در این صورت فرمول آن به دو شکل زیر خواهد بود: وقتی که Jet Nozzle در حالت Choke نباشد ؟؟؟؟؟؟؟؟ وقتی که Jet Nozzle در حالت Choke باشد ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ در فرمول های فوق Wa وزن هوای ورودی به موتور بر حسب (Lbs/sec) و Vj سرعت گازهای خروجی در (ft/sec) Jet Nozzle و Va سرعت هوای ورودی فشار استاتیک اتمسفر بر حسب Psi هست. ضمناً در داخل موتور Fuel به هوا افزوده می شود ولی به دلیل فشارهای داخل موتور از وزن Fuel صرف نظر می گردد. (Fg)Gross Thrust – حالتی است که سرعت هوای ورودی به موتور (Va) صفر بوده یعنی در واقعی موتور در حالت سکون باشد پس حالتی که Jet Nozzle در حالت Choke نباشد ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ حالتی که Jet Nozzle در حالت Choke باشد ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ این نوع Thrust در Test Stand به وسیله ی دستگاه قابل اندازه گیری است ولی در حین پرواز چنین محاسبه ای امکان پذیر نبوده و از نشان دهنده EPR=Engine Press . Ratio استفاده می شود. =ratio between jet pipe total Press. To intake total Press. PtgPtg = EPR Thrust Horse Power – همان طور که می دانیم Thrust نیروست و واحد آن پوند (1b) است در حالی که Power کار انجام شده در واحد زمان بوده و واحد آن اسب بخار است. حال اگر بخواهیم رابطه ی بین آن دو را بدانیم از فرمول زیر استفاده می شود ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ مثال – هواپیمایی با سرعت 750 مایل در ساعت در حال پرواز بوده و موتور آن 4000 پوند Thrust تولید می کند. THP آن چقدر است؟ ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ Factors Affecting Thrust برای بحث در مورد عوامل موثر بر نیروی جلو برنده لازم است که فرمول کلی آن ؟؟؟؟؟ را نوشته و از طریق آن عوامل موثر را بررسی کنیم. (Vj)Jet Nozzle Velocity – همان طوری که از فرمول دیده می شود افزایش Vj (در حد مجاز) باعث افزایش Thrust می گردد. (Va)Inlet air velocity – همان طور که مشهود است افزایش Va باعث کاهش Thrust می شود. Ram Effect – اگر دقت کنیم هر چه سرعت هواپیما بیشتر شود mass هوای ورودی به موتور افزایش یافته پس Thrust افزایش می یابد که این عامل را Ram Effect گویند. از طرفی قبلاً دیدم که طبق فرمول افزایش Va باعث کاهش Thrust می شود. پس این دو عامل با یکدیگر مقابله کرده و در سرعت های بالای mph 350 تاثیر مثبت Ram Effect تاثیر منفی Va (Va Effect) را جبران می کند. دیاگرام ذیل روند این تغییرات را در ارتفاعات مختلف به خوبی نشان می دهد. RPM- واضح است که Thrust با RPM رابطه ی مستقیم داشته ولی این رابطه خطی نبوده و طبق تصویر مقدار افزایش در دورهای بالا به مراتب بیشتر از دورهای پایین است. در اینجا تغییرات Thrust با RPM را در مورد دو موتور معروف یکی JT9D که بر روی بوئینگ 747 سوار بوده و دیگری موتور قدیمی JT3D که بر روی 707 و به نظر شما می رسانم که به خوبی موید گفته های فوق است. لازم به یادآوری است که این مقادیر مربوط به سطح دریا تحت شرایط استاندارد یعنی دمای F 59 و فشار 92 و 29 اینچ جیوه می باشند. JT9D-7AH ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ 4- تاثیر عوامل جوی- همان طوری که از فرمول دیده می شود جرم هوا (m) تاثیر مستقیم بر Thrust دارد و هر عامل جوی که روی m اثر گذارد بر Thrust نیز همان اثر را خواهد گذاشت. مثلاً اگر فشار هوا زیاد شود Density هوا و در نتیجه m افزایش یافته و T نیز افزایش می یابد. بالعکس اگر درجه حرارت هوا افزایش یابد Density هوا کاهش یافته (رقیق تر) و در نتیجه m کاهش یافته و باعث کاهش T خواهد شد. پس در تابستان که هوا گرم است موتور جت Thrust کمتری نسبت به زمستان تولید می نماید. Attitude Effect – تاثیر ارتفاع بر Thrust موتور در واقع تابع تغیرات Air Density می باشد. پس با افزایش ارتفاع چون فشار کم می شود دانسیته نیز کاهش یافته پس Thrust نیز کاهش می یابد. ولی چون تا حدود 36000 پا درجه ی حرارت نیز کاهش می یابد، آن کاهش تا حدودی کاهش دانسیته (P) را خنثی کرده ، پس کاهش Thrust از 36000 پا به بعد شدیدتر می شود. Humidity – در موتورهای پیستونی با افزایش رطوبت هوا از قدرت تولیدی آنها کاسته شده و مقدار این کاهش تا 7 درصد نیز می رسد. دلیل این مسئله این است که در این موتورها رطوبت هوا باعث Rich شدن مخلوط گشته و راندمان موتور را کاهش می دهد. ولی در موتورهای جت چنین نیست چون در این موتورها از 100% هوای ورودی فقط 25% صرف احتراق گشته و بقیه 75% به مصرف Cooling می رسد. بنابراین وجود رطوبت در هوا تاثیری در فرایند احتراق نداشته پس بر Thrust حاصله می شود گفت تاثیری ندارد. Engine Efficiency راندمان به معنای کارایی است بنابراین کلیه ی فعل و انفعالاتی که در داخل موتور صورت می پذیرد، باید حتی المقدور از جوانب مختلف با کارایی بیشتر انجام شود تا از نظر اقتصاد عملیاتی و نیز مصرف سوخت نتایج مقبولی حاصل گردد. Thermal Efficiency : به این نوع راندمان اصطلاحاً راندمان داخلی Internal Efficiency نیز می گویند و عبارت است از نسبت بین انرژی سینتیک گازها و کل انرژی حرارتی Fuel ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ این راندمان در موتورهای جت حدود 35 درصد است و بستگی به ضریب تراکم نیز درجه حرارت احتراق دارد و هر چه این دو عامل زیاد شوند TE بیشتر خواهد شد ولی در این میان نباید از Stall کمپرسور و نیز میزان تحمل آلیاژ توربین غافل ماند. Propulsive Efficiency : این نوع راندمان که به آن External Efficiency نیز می گویند چنین تعریف می شود: ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ طبق فرمول اگر سرعت گازهای خروجی (Vj) کاهش یابد PE افزایش می یابد و تصویر زیر PE موتورهای مختلف را نشان می دهد. طبق تصویر PE موتورهای جت ملخ دار در حدود mph400 به حداکثر رسیده و پس از آن کاهش می یابد و به همین خاطر هواپیماهای ملخ دار برای سرعتی بیش از این مناسب نیستند. اگر دقت کنیم PE موتورهای جت خالص در سرعت های پایین کمتر از جت ملخ دار است ولی در سرعت های زیاد بر آن پیشی می جوید و باز در میان موتورهای جت راندمان Turbo Fan بیشتر از Bypass Jet است و به همین خاطر است که هواپیماهای مدرن کنونی همگی از موتورهای Turbo Fan استفاده می کنند. PE موتورهای جت در حدود 85% می باشد. Overall Efficiency : این راندمان تلفیقی از دو راندمان قبل بوده به طوری که می شود ثابت کرد OE=TE*PE و تعریف آن چنین است ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ راندمان کلی موتورهای جت حدود 30% است انواع موتورهای جت موتورهای Gas Turbine به اشکال زیر یافت می گردند: Turbo Prop Bypass Jet Turbo Fan Turbo shaft Turbo Jet Turbo Prop همان طور که در آئرودینامیک خوانده ایم ملخ برای سرعت های کم کارایی بیشتری نسبت به جت خالص دارد. از این رو در هواپیماهای پیشرفته موتور پیستونی ملخ دار خود را به جت ملخ دار Turbo Prop یا Prop Jet داده است و بدین ترتیب این ترکیب خصوصیات خوب موتور جت را از نظر وزن کمتر و عاری بودن از لرزش و قدرت بیشتر با خصوصیات خوب ملخ تلفیق کرده است. البته موتور جت نسبت به پیستونی بسیار گران است و به همین خاطر هنوز تعداد زیادی هواپیمای کوچک و ارزان با موتور پیستونی تولید می شود. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ همانطور که قبلاً تشریح گردیده است در این نوع موتورها 90% Thrust نتیجه ی ازدیاد سرعت هوا توسط ملخ و 10 درصد بقیه از گازهای اگزوز حاصل می شود که به Residual Thrust موسوم است. P.E. این نوع موتور در سرعت های کم (تا حدود mph 400) بیشتر از سایر موتورها بوده و در هواپیماهای به اصطلاح Low & Medium Speed کاربرد دارد. در این نوع موتوها نیز کمپرسور بتواند از Centrifugal و یا Axial باشد که در موتورهای مدرن و پرقدرت امروزی بیشتر از نوع Axial به شکل زیر هستند: کمپرسور و ملخ توسط کی توربین مشترک می چرخند: I- Single Spool II- Twin Spool ملخ و کمپرسور LP توسط LP Turbine چرخیده و توربین HP ، کمپرسور HP را می گرداند. III- Free Turbine نوعی توربو پراپ است که ملخ به کمپرسور متصل نبوده و برای خود توربین جداگانه دارد. Bypass Jet در مورد Propulsive Efficiency مفصلاً صحبت کردیم . در سیر تکاملی موتورهای جت به منظور بهبود این راندمان انواع Bypass Jet به میدان آمدند که طبق تصویر مقداری از هوای LP Compressor بدون اینکه وارد HP Compressor شود از طریق کانالی دور تا دور موتور را طی کرده و در Jet Pipe با گازهای داغ و پرسرعت خروجی مخلوط می شود و چون سرعت گازهای خروجی بدین طریق کم می شود با توجه به فرمول و کاهش Vj و PE افزایش می یابد. این موتورها از موتورهای جت معمولی هم قدرت خود، سبک تر بوده و طول آنها نیز کمتر است. Bypass Ratio=AIrFlowThruTheFanPrimaryAirFlowThruTheBasicEngine Turbo Fan – در سیر تکاملی موتورهای جت انواع Turbo Fan در صحنه ظاهر گردیده اند که در واقع تکامل یافته ی Bypass Jet هستند با این تفاوت که مقدار به مراتب بیشتری از هوا را Bypass کرده و دارای ضریب Bypass Ratio به مراتب بیشتری هستند. به همین خاطر به آنها High Bypass Ratio Engine اطلاق می شود. مثلاً در موتورهای PKW JT9D که بر روی 747 بوئینگ نصب است. این ضریب حدود 5:1 است. در این نوع موتورها بیشتر Thrust از Fan حاصل می شود. صدای این موتورها و دودشان و نیز SFC آنها کمتر از موتورهای Turbo Jet است. به زبان دیگر موتورهای Turbo Fan در واقع میان بری بین جت خالص و جت ملخ دار هستند و همان طور که در تصویر دیده می شود PE آن بیشتر از دیگر موتورهای جت خالص است. در آخرین مدل های این نوع موتور همچون GE90 و Royce Trent – Rolls که برای هواپیماهای دهه ی 90 همچون بوئینگ 777 ساخته شده اند، ضریب Bypass حدود 9:1 است. قطر Fan این موتورها بیش از 3 متر است. این موتورها به Thrust بیش از 100000 پوند دسته یافته اند. این موتورها در واقع میان بری بین جت ملخ دار و جت خالص می باشند. از این رو PE آن از موتورهای توربو جت بیشتر بوده و در سرعت های نسبتاً کم هم عملکرد خوبی دارند. در این نوع موتورها نیز قسمتی از نیروی Thrust توسط Fan و قسمتی دیگر توسط گازهای اگزوز تامین می گردد و هر چه By Pass Ratio بیشتر باشد Fan Thrust بیشتر است. موتورهای توربوفن مدرن و بزرگ امروزی همچون JT9D و CF6 دارای Fan بزرگی بوده و ضریب By – Pass آنها حدود 5:1 و بیشتر بوده و بیشتر Thrust توسط Fan تولید می شود و از این رو به آنها High By – Pass Ratio می گویند. این نوع موتورها به اشکال زیر یافت می گردند: -I Twin Spool – در این نوع همچون CF6 و JT9D . Fan و کمپرسور مشترکاً توسط LP Turbine می چرخند. -II Triple – Spool : در این نوع که بهترین نمونه برای آن سری موتورهای R8-211 رولزرویس هستند Fan برای خود توربین جداگانه داشته و اشتراکی با LP Compressor ندارد. تذکر: همان طوری که قبلاً اشاره شده است یک نوع خاص از موتورهای Turbofan وجود دارند که در آنها Fan در قسمت عقب موتور قرار داشته به Aft fan موسومند. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ Turbo Shaft موتورهای Turbo Shaft شباهت زیادی به موتورهای Turbo Prop دارند یعین در هر دو تعداد Stageهای توربینشان بیشتر از موتورهای جت خالص است تا حداکثر انرژی را از گازهای پر سرعت خروجی استخراج نمایند. Turbo Prop این انرژی را صرف چرخش ملح می کند و 85 الی 90 درصد Thrust توسط ملخ و 10 الی 15 درصد توسط گازهای اگزوز تامین می شود که به Residual Thrust موسوم است. ولی در موتور Turbo Shaft انرژی استخراج شده از گازهای خروجی صرف چرخاندن مثلاً Rotor هلیکوپتر و ... می شود. کمپانی Lycoming در ساخت این نوع موتور سرآمد همگان است و از محصولات آن به T-53 و T-55 می توان اشاره نمود. روس ها نیز از سازندگان مهم موتورهای Turbo Shaft هستند. مثلاً بزرگترین هلیکوپتر کنونی جهان Mil-26 دارای دو موتور، هر یک به هر یک به قدرت hp 11500 است. Tubojet Engines در این نوع موتورها 100% نیروی Thrust نتیجه ی ازدیاد سرعت گازها در Jet Nozzle است و بدین صورت که دیدیم دارای کمپرسور در نوع Axial Flow , Centrifugal flow هستند. موتورهای جتی که دارای کمپرسور Centrifugal flow هستند به انواع زیر دریافت می گردند: I- Single stage – Single Entry II- Single – stage – Double Entry III- Double – stage – Single Entry موتورهای جتی که دارای کمپرسور Axial Flow هستند به انواع زیر یافت می گردند: I- Single spool (Single Shaft) II- Twin spool (Double Shaft) III- Twin spool (By – pass type) IV- Triple spool در بحث های قبل با محسنات فلسفه ی By – Pass آشنا شده ایم و می دانیم که صدای این نوع موتور از دو نوع قبلی کمتر است زیرا درجه ی حرارت و سرعت گازهای خروجی آن کمتر است. ثانیاً وزن این نوع موتور نسبت به یک موتور Twin – Spool هم قدرت خود کمتر بوده . ثالثاً O.E , P.E آن نیز بهبود یافته پس SFC آن نسبت به دو نوع قبل کمتر می باشد. تذکر: موتور By-Pass حتماً باید Twin-Spool باشد ولی یک موتور Twin-Spool الزامی ندارد که حتماً By-Pass باشد. Conclusion همان طوری که ملاحظه کردیم، یک موتور جت به طور کلی از قسمت های Combustion chamber و Jet Pipe و Compressor و Turbine تشکیل شده و هوا و به طور کلی گازها حین عبور از داخل موتور جت تغییراتی را از نظر عوامل فیزیکی یعنی سرعت و فشار و حرارت به خود می بینند. به طور کلی Design موتور جت باید به گونه ای باشد که این تغییرات با بهترین Efficiency یعنی کمترین Loss صورت پذیرفته و در نتیجه خود موتور بهترین راندمان را دارا گردد. در اینجا با یادآإوری از آئوردینامیک خاطر نشان می سازیم که هر کجا لازم باشد سرعت را زیاد کنیم از لوله ی همگرا (Convergent Duct) و هر کجا لازم باشد سرعت را کم کنیم از Divergent Duct (لوله ی واگرا) استفاده می کنیم و این نکات در مورد Subsonic Flow صادق است. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ تذکر: در بعضی موتورهای Turbo Fan که به AFT Fan موسومند، Fan در قسمت عقب موتور قرار دارد و معمولاً به شکل یک Free Turbine است که تیغه های آن درازتر از معمول بوده و نیمی از تیغه در داخل موتور در معرض گازهای داغ خروجی بوده و از گازها کسب انرژی کرده و نیم دیگر در بیرون موتور قرار داشته و هوای سرد را سرعت می بخشد و نقش Fan را ایفا می نماید. چون نیمی از Turbine Blade در معرض گازهای داغ و نیم دیگر در معرض هوای سرد است Blade تحت Stress حرارتی بوده و ممکن است Fail نماید. از این رو امروزه دیگر از این موتورها استقبال نمی شود. Turbo Fan Engines have a higher propulsive efficiency & lower SFC مصرف سوخت ویژه (SFC) Specific Fuel Consumption: منظور از این واژه مقدار سوخت مصرف (1b) به ازای هر پوند Thrust در ساعت است و مقدار آن در موتورهای مدرن کنونی حدود 35/0 پوند است. همانطور که می دانیم، کمپرسور در قسمت جلوی موتور جت قرار گرفته و وظیفه آن افزایش فشار هوای ورودی به نسبت مورد نظر و تحویل این هوای پرفشار به combustion chamber است تا در اینجا با افزودن سوخت احتراق صورت پذیرد کمپرسور به دو نوع axial , centrifugal یافت می شود. Centrifugal flow compressor این نوع کمپرسور ها امروزه مورد استفاده چندانی نداشته و محدود در موتورهای کم قدرت بخصوص trubo shaft , turbo prop بوده و از سه قسمت اصلی تشکیل می شوند. Impeller: این قطعه به صورت دیسکی است که در روی آن تعدادی vane طبق تصویر قرار گرفته و کانال بین آنها divergent بوده و به آنها RGV (rotating guide vane) گویند به هنگام چرخش کمپرسور هوا وارد میان تیغه ها گشته و در اثر نیروی گریز از مرکز به صورت شعاعی به سمت خارج impeller حرکت کرده و چون انرژی اش توسط کمپرسور افزایش یافته پس هم سرعتش و هم فشارش افزایش می یابد. هوا پس از خروج impeller وارد diffuser میشود که کانالی divergent است و در اینجا طبق قانون برنولی سرعتش کاهش و فشارش افزایش می یابد و پس از آن از طریق مجرای زانوئی شکل که به آن Elbows یا air outlet casing می گویند، به محفظه های احتراق منتقل می شود. در بعضی از موتورها به منظور جلوگیری از فرار هوا از tip تیغه ها به کانالهای مجاور و افت راندمان کمپرسور ، impeller دارای shroud است. Centrifugal flow compressor ممکن است به اشکال زیر یافت شود: Single stage single entry Double stage single entry Single stage single entry ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ جنس صفحه impeller از آلیاژ آلومنیوم است ولی جنس تیغه های آن به خاطر استحکام بیشتر و جلوگیری از ضربه ممکن است از آلیاژ فولاد باشد و البته هر دو آلیاژ به صورت forged هستند. Advantages & disadvantages این نوع کمپرسورها ساخت و نگهداریشان آسان است و نیز بادوام و محکم بوده و امکان fod در آنها کم است ولی ضریب تمرکزشان کم و frontal area آنها زیاد است که باعث ایجاد دراگ زیاد می شود. به خاظر کمبود ضریب تراکم قدرت این موتورها کم بوده و SFC آنها بالطبع زیاد خواهد شد. ضریب تراکم این کمپرسور در یک stage تقریباً 5:1 بوده ولی به علت loss حاصل از تغییر جهت شدید هوا بیشتر از دو stage نمی شود به کار برد. ضمناً در موتورهای مدرن هم چون سری pwc-120 با استفاده از فناوری نونی ضریب تراکم در یک stage به 10:1 و در دو stage به 15:1 افزایش یافته که رقم قابل توجهی است. به این نوع Radial outflow compressor نیز می گویند. Axial flow compressor در این نوع کمپرسورها جریان هوا به صورت تقریباً خطی و به موازات axis بوده و به همین خارط است که axial flow نامیده می شوند و دارای مزایای عمده نسبت به نوع قبلی بوده و به همین خاطر همه موتورهای مدرن از این نوع کمپرسورها استفاده می کنند. این نوع کمپرسور از قسمت های rotor & stator تشکیل شده و مجموعه یک ردیف تیغه گردان و یک ردیف تیغه ثابت را stage می گویند و واضح است که چنین کمپرسوری از stage متعددی تشکیل یافته که تعداد آنها بستگی به ضریب تراکم دارد و البته هر ردیف روتور و استاتور از تعداد زیادی blade با سطح مقطع آیرودینامیکی تشکیل شده است. در ابتدای کمپرسور یک ردیف تیغه های ثابت قرار دارد که به آنها inlet guide vaine می گویند، در بعضی از موتورها این تغیه ها متغیر هستند در نتیجه اولاً مقداری هوای ورودی به کمپرسور را کنترل نموده ثانیاً باعی می شوند هوا با زاویه حمله مناسب به اولین ردیف روتور برخورد نموده و ثالثاً از stall کمپرسور جلوگیری می کنند. Rotor – همانطوری که گفته شد به قسمت متحرک کمپرسور گویند که از چند ردیف تشکیل شده و هر ردیف از تعدادی blade تشکیل گردیده که معمولاً بوسیله pin به دیسک کمپسرو متصل می گردند و خود این دیسکها نیز به روش spline به شفت متصل می شوند. کانال بین دو تیغه مجاور divergent بوده و هوا ضمن عبور از این مسیر واگرا هم سرعت و هم فشارش افزوده می شود. همانطور که می دانید تیغه ملخ wisted است و زاویه پره ها در tip کمتر از root است و در پره های کمپرسور نیز چنین است و این عمل به منظور یکنواخت سازی سرعت هوا در طول پره ها انجام شده است. منتها در کمپرسور به عوض واژه blade angle و stagger angle استفاده می شود که زاویه ایست که وتر تیغه با محور موتور می سازد که در واقع متمم blade angle است و به همین سبب گفته می شود که stagger angle به سمت tip افزایش می یابد. در ضمن تیغه ها در دو سر اتصال به دیسک کم لقی دارند تا از تمرکز تنش در blade root جلوگیری شود. جنس پره های کمپرسور در ردیف های جلو آلیاژ آلومنیوم و در ردیف های وسط می توانند از آلیاژ تیتانیوم و در ردیفهای عقب که در معرض هوای فشرده و داغ قرار می گیرند با توجه به نوع موتور و نسبت تراکم آن ممکن است از آلیاژ فولاد باشد. Stator – بعد از هر ردیف روتور یک ردیف تیغه های ثابت به نام استاتور قرار دارند که به طریق کشویی به بدنه کمپرسور متصل هستند و شکل آیرودینامیکی داشته و کانال بین آنها DIVERGENT است و هوا ضمن عبور سرعتش کم شده و طبق قانون برنولی فشارش افزایش می یابد. پوسته کمپرسور به صورت دو نیمه قابل پیاده کردن است که تیغه های استاتور به صورت ردیف های متوالی بر روی آنها نصب شده و بخصوص در ردیف های جلو دارای SHROUD هستند تا از لرزش تیغه ها جلوگیری شود. جنس این تیغه ها نیز مشابه تیغه های rotor است. در موتورهای مدرن چند ردیف از این تیغه ها متغیر هستند. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ Stage – همانطور که گفتیم مجموعه یک ردیف تیغه گردان و ثابت را stage می نامند و همانطور که در بخش قبل دیدید، هوا ضمن عبو راز روتور هم سرعت و هم فشارش زیاد شده ولی در استاتور سرعت کاهش و فشارش باز هم افزایش می یابد. بنابراین در طول axial compressor سرعت هوا تقریباً ثابت اما فشارش پیوسته اضافه می شود. به منظور تضمین جریان هوای منظم و جلوگیری از stall مقدار افزایش فشار هوا در هر stage کم و در حدود 10 الی 20 درصد است. از این رو کمپرسورها از تعداد زیادی stage ساخته می شوند تا ضریب تراکم مورد نظر حاصل گردد. اما به هر حال تعداد stage ها از حدی نمی تواند بیشتر شود زیرا به علت افزایش شدید فشار و دانسیته هوا، ردیف های عقب قادر به انجام وظیفه ایده آل نبوده و ممکن است stall صورت پذیرد و به همین دلیل است که کمپرسورها دو قسمتی و حتی سه قسمتی ساخته می شوند که این روش نیز یکی از روشهای افزایش راندمان و جلوگیری از stall است. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ تذکر: در موتورهای نسل جدید هم چون PR Trent با استفاده از آئرودینامیک پیشرفته این ضریب به 1: 35/1 افزایش یافته و این موتور به ضریب تراکم خیره کننده 45:1 دست یافته است که ضمن افزایش thrust موجب کاهش SFC نیز شده است. ضریب کنار گذار 9:1 این موتورها باعث کاهش شدید صدا و بهبود راندمان شده است. Outlet guide vanes آخرین ردیف تیغه های ثابت کمپرسور است که چرخش (whirl) هوا را گرفته و در طول خط مستقیم آنرا به diffuser می فرستد. دیفیوزر نیز divergent است که وظیفه آن باز هم گرفتن سرعت هوا و افزایش فشار آن است تا به محفظه احتراق تحویل داده شود و بطوریکه بعداً خواهیم دید هنوز هم سرعت هوا برای احتراق زیاد بوده و مجدداً به طرقی که تشریح خواهد شد در محفظه احتراق سرعت هوا کاهش داده شده و آماده احتراق می گردد. تذکر: کمپرسوری که شرح آن رفت معروف به disc type است اما در بعضی از انواع تیغه ها مستقیماً به shaft متصل است که به این نوع drum type گویند. ضمناً شفت کمپرسور که بخشی از شفت اصلی موتور است از آلیاژهای مخصوص فولاد به صورت hollow ساخته شده و بر روی roller bearing و ball bearing قرار می گیرد. Advantages & disadvantages این نوع کمپرسور نسبت به نوع centrifugal دارای مزایای متعددی است مثلاً frontal area آن کمتر است. پس دراگ کمتری ایجاد می کند. ضریب تراکم آن بیشتر است پس thrust بیشتری تولید کرده و از اینرو راندمان آن بالا بوده پس SFC آن کمتر است ولی چون مکانیزم ظریف و حساسی دارد زودتر FOD شده و نیز طراحی و ساخت آن مشکل تر و قیمت آن بیشتر و تعمیر و نگهداری آن مفصل تر است. بطور کلی این نوع کمپرسور مخصوص موتورهای بزرگ و قوی است. Compressor balance واضح است که کمپرسور قطعه ای سنگین و دوار است پس باید به منظور جلوگیری از لرزش و پیامدهای آن بالانس باشد و این بالانس به صورت استاتیکی و دینامیکی صورت می پذیرد. در حالت استاتیک هر یک از دیسکها با تیغه هایشان بالانس می شوند. در حالت دینامیک مجموعه کل کمپرسور روی دستگاه سوار شده و با دور بالا آن چرخانده و بالانس می کنند. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ کمپرسور ترکیبی به منظور سود بردن از محسنات متعدد هر دو نوع کمپرسور و همچنین رهایی از برخی از معایب آنها کمپرسور ترکیبی طبق تصویر طراحی گردید. از این طرح در سالهای گذشته در بسیاری از موتورهای جت کوچک برای نصب در هواپیماهای جت کوچک و نیز هلیکوپتر استفاده شده است. طبق تصویر کمپرسور محوری در جلو قرار گرفته و با وجود سطح مقطعه کوچک به خاطر سرعت خطی بالا، mass flow بالایی تولید می نماید. قسمت centrifugal این هوا را تحویل گرفته و در یک stage ضریب تراکم به مراتب بالاتری را در مقایسه با کمپرسور محوری موجب می گردد. کمپرسور ترکیبی به خصوص برای موتورهای جت دارای محفظه احتراق reverse flow مناسب است. این نوع موتور دارای محسناتی هم چون طول کمتر و در نتیجه وزن کمتر بوده ولی به منظور در بر گرفتن این نوع محفظه احتراق با قطر بیشتری طراحی می شود. بنابراین استفاده از کمپرسور CENTRIFUGAL که با توجه به ماهیت آن دارای قطر به مراتب بیشتری از کمپرسور محوری معادل خود می باشد در اینجا ایرادی محسوب نخواهد شد. کمپرسور مختلط این یک کمپرسور با تکنولوژی پیشرفته است که به جریان هوا هم به طریق centrifugal و axial انرژی وارد می سازد. این نوع کمپرسور ابتدا در دهه 50 میلادی مورد مطالعه قرار گرفت ولی به علت ضعف تکنولوژی در آن زمان تولید آن به علت راندمان پایین متوقف گردید. گر چه فعلاً از این نوع کمپرسور در موتور های پروازی استفاده نمی شود ولی با توجه به پیشرفتهای حاصله احتمال استفاده از آن در موتورهای کوچک در آتیه نزدیک می رود. Active clearance control این یک ابتکار تازه به کار رفته در موتورهای جدید به منظور بهبود فرآیند تراکم است. طبق تصویر یک چنین سیستمی هوای خنک را در شبکه لوله کشی اطراف موتور جاری می سازد و در نتیجه اثر خنک کنندگی آن، پوسته خارجی کمپرسور در سطحی مطلوب جمع گشته و clearance ایده آل بین نوک کمپرسور و پوسته آن حفظ می گردد. این سیستم مقدار جریان هوا را به طریقی برنامه ریزی می نماید تا ضریب تراکم بهینه کمپرسور را در قدرت های مختلف موتور فراهم سازد. بدین طریق راندمان بهتر موتور و در نتیجه SFC کمتر حاصل خواهد شد. از این تکنیک طبق تصویر در پوسته توربین نیز استفاده شده و tip loss در کلیه قدرت های موتور حداقل خواهد بود. COMPRESSOR STALL میدانیم که اگر زاویه حمله یک AIRFOIL هم چون بال از حد معینی تجاوز نماید جریان منظم هوا حول آن بهم خورده و دچار stall خواهد شد. این وضع برای کمپرسور نیز صادق است و پدیده ای به نام COMPRESSOR STALL نکته ای آشناست و طبیعی است که رویداد آن باعث خلل در کار منظم موتور خواهد شد. اصطلاحاً وقتی جریان منظم هوا در چند ردیف اول بهم بخورد به آن stall گفته و اگر این مسئله برای همه stage ها روی دهد، به آن surge گویند که علائم آن به شکل زیر ظاهر می شود: CGT زیاد شده و عقربه آن می لرزد. Compressor می لرزد. زیرا جریان هوای آن turbulent شده است. عقربه RPM می لرزد زیرا موتور smooth کار نمی کند. موتور صدای شدیدی می کند (sonic bang) Thrust موتور کم می شود. تذکر: اجسام چرخان همچون ملخ و تیغه کمپرسور دو حرکت دارند یکی چرخشی و دیگری رو به جلو. بنابراین با دو جریان هوا مواجه بوده و برآیند این دو بردار سرعت هوا، باد نسبی را تشکیل می دهد که تغییر هر یک می تواند مقدار و جهت باد نسبی را تغییر دهد. در رابطه با stall کمپرسور این نکته مهم را باید دقیقاً مد نظر داشت. زیرا تغییر نامناسب در هر یک از این دو عامل می تواند باعث stall شود. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ تذکر: اگر دور موتور (RPM) زیاد باشد، زاویه حمله کمپرسور زیاد می شود و بالعکس و اگر سرعت هوای ورودی زیاد شود زاویه حمله کمپرسور کم می شود و بالعکس. علل stall کمپرسور Intake icing : همانطور که میدانید دهانه ورودی موتورهای جت هم چون لبه حمله بال در معرض یخ زدن قرار دارند و اگر چنین شود جریان منظم هوای ورودی بهم خورده و می تواند موجب STALL شود. به همین خطار است که intake یا ورودی هوای موتورهای جت را با هوای گرم تغذیه می کنند و این هوای گرم از stage های عقب کمپرسور گرفته می شود. مانورهای شدید هواپیما می تواند جریان منظم هوای ورودی را مختل کرده و باعث stall کمپرسور شود. تنظیم نبودن FCU می تواند به هنگام شتاب گرفتن. اگر به هر علتی زاویه حمله تیغه های کمپرسور از حدی بیشتر شود درست مثل بال، کمپرسور نیز stall خواهد کرد. چنانچه رابطه بین دور موتور، جریان هوا و نسبت تراکم کمپرسور بهم بخورد احتمال stall کمپرسور میرود و موتورهای جت امروزی را طوری می سازند که بین working line و stall line حاشیه امنیت کافی وجود داشته باشد. Transient stall واماندگی کمپرسور همیشه شدید نیست که موجب صدمه و حتی از کار افتادن موتور گردد. بلکه اغلب اوقات بصورت ضعیف و ملایم نیز روی می دهد که نشان دهنده های کابین آنرا نشان نمی دهند و به آن واماندگی گذرا می گویند. این واماندگی ها معمولاً مضر به حال موتور نبوده و غالباً بعد از یک یا دو ضربان خود را اصلاح می کند. روشهای جلوگیری از stall کمپرسور: برای جلوگیری از stall کمپرسور که پدیده نامطلوبی است از روشهای زیر استفاده می شود: Variable inlet guide vanes : همان طور که قبلاً شرح دادیم متغیر بودن این تیغه ها مزیتی است که باعث کار بهتر کمپرسور می شود مثلاً در دورهای کم که موتور نیاز به هوای کمی دارد این تیغه ها تقریباً بسته هستند ولی وقتی دسته گاز را جلو می دهیم و RPM زیاد می شود بطور اتوماتیک این تیغه ها باز می شوند. Variable stator blade : واضح است که اگر تیغه های ثابت نیز متغیر ساخته شوند نقش موثری در تنظیم جریان هوا داشته و از stall جلوگیری می نماید. Twin spool compressor : این نوع موتورها، دو کمپرسور جدا از هم HP , LP دارند که دور HP بیشتر از LP بوده و لذا بخصوص در دماهای کم می تواند هوای فرستاده شده توسط کمپرسور LP را از خود عبور داده و خطر stall کاهش می یابد. در بعضی از این موتورها دو کمپرسور عکس هم می چرخند که هدف از این تکنیک بیشتر مقابله با gyroscopic load می باشد. Air bleed valve : این valve ها روی پوسته کمپرسور قسمت وسط نزدیک stage های عقب قرار داشته و در دورهای کم بطور اتوماتیک در وضعیت باز قرار دارند لذا هوای اضافه بر ظرفیت قسمتهای عقب کمپرسور به اتمسفر و در موتورهای bypass به bypass duct فرستاده می شود در این حالت جریان هوا در stage های عقب کاهش و در stage های جلو افزایش یافته و در نتیجه از choke شدن stage های عقب به علت حجم زیاد هوا و stall کردن stage های جلو به علت low mass airflow جلوگیری به عمل می آید. اما وقتی دور از حدی بیشتر شود، به طور اتوماتیک بسته می شوند. Air bleed valve ها به صورت مکانیکی – نیوماتیکی و یا هیدرولیکی کار می کنند و برای آگاهی از جزئیات عملکرد آنها بایستی به manual موتورهای مربوطه رجوع کرد. در بعضی از موتورها این مکانیزم همراه با inlet guide vanes هم آهنگ کار کرده و به آن air flow control system می گویند. ضمناً در بعضی از موتورها به عوض bleed valves از bleed band استفاده می شود. Air Intake (ورودی هوا) Duct جلوی کمپرسور را گویند و طوری طراحی و ساخته شده که هوا را با سرعت و فشار مناسب به کمپرسور برساند. مسیر هوا در intake به صورت divergent است پس مقداری از سرعت کاسته شده و فشارش افزایش می یابد و برای اینکه تبدیل سرعت به فشار حداقل کاهش انرژی را داشته باشیم، بایستی طول intake تا حد امکان کوتاه باشد. در هواپیماهای مسافربری intake به صورت short pitot type است. اصولاً در کمپرسورهای محوری سرعت هوا زیر سرعت صوت است و به همین خاطر باید کاری بکنیم که intake از طریق واگرایی در سرعت هوا کاهش پدید آورد تا به دنبال آن وقتی کمپرسور سرعت هوا را زیاد می کند به سرعت صوت نرسد در غیر این صورت کمپرسور choke خواهد شد. Supersonic intake همانطور که گفتیم سرعت هوا در کمپرسورهای محوری زیر سرعت صوت است ولی در یک هواپیمای سوپر سونیک هوا با سرعتی به مراتب بیشتر از صوت (بستگی به سرعت هواپیما دارد) وارد intake می شود و باید سرعت آن به طریقی به کمتر از صوت تقلیل داده شده و به کمپرسور تحویل شود. ورودی هوای هواپیماهای سوپرسونیک معمولاً از نوع variable throat است. در آیرودینامیک خواندیم که رفتار جریان هوای سوپر سونیک در ducts عکس جریان supersonic است. یعنی برای کاهش سرعت آن باید مجرا همگران بوده و برای افزایش سرعت واگرا باشد. از این رو intake در ابتدا حالت همگرا convergent و در انتها حالت واگرا divergent دارد. بطوریکه در گلوگاه M=1 می گردد و طبیعی است که با توجه به تغییرات سرعت هواپیما قسمت INTAKE نیز به صورت variable throat باید باشد تا خود را با سرعت های مختلف وفق داده و سرعت هوا همیشه در گلوگاه M=1 گردد و پس از آن چون مجرا به صورت divergent است سرعت کاهش یافته و وارد کمپرسور می شود. Air intake anti – icing قسمتهای موجود در ورودی هوای موتورهای جت مانند nose cowling & intake guide vanes در معرض یخ زدن قرار دارند. از این رو به طرق مختلف هم چون هوای گرم کمپرسور یا electric boot و یا روغن گرم برگشتی از موتور دائماً گرم نگه داشته می شوند. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ محفظه احتراق Combustion Chamber هدف از محفظه ی احتراق که بین Diffuser و Turbine قرار دارد این است که بر اثر سوختن Fuel در اثر انبساط گازها انرژی جنبشی بدست آوریم و همانطور که قبلاً تشریح گردید حین احتراق فشار تقریباً ثابت است. لازم به تذکر است که تقریباً 4/1 هوای ورودی به محفظه ی احتراق (15 تا 30 درصد) صرف احتراق گردیده و بقیه ی هوا بین 70 تا 75 درصد به مصرف Cooling می رسد. نسبت بین هوا و سوخت 15:1 است. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ Principle of Operation جریان هوای فشرده با سرعتی حدود ft/sec 500 از Diffuser وارد محفظه ی احتراق می شود و چون قسمت ورودی به صورت Divergent ساخته شده سرعت به حدود ft/sec 80 کاهش می یابد که هنوز برای احتراق این سرعت زیاد می باشد. چون سرعت اشتعال Kerosene حدود ft/sec 5 است. حدود 25% از هوای خروجی کمپرسور از طریق Swirl و Perforated Flare و Primary Holes Vanes وارد Flame Tube شده و به مصرف سوختن می رسد. این هواها در یکدیگر تداخل کرده و در مدخل Flame Tube تولید جریان حلقوی (Toroidal Vorta) نموده و این جریان چرخشی به سوخت مجال احتراق می دهد. درجه حرارت شعله حدود C 2000 است. 75% بقیه ی هوای خروجی از کمپرسور در فاصله ی بین Flame Tube و Air case در جریان بوده و از سوراخ های موسوم به Dilution Holes به تدریج وارد Flame Tube شده و سبب می شود که Temp به حدود C 1000 افت کرده و مناسب برای توربین گردد. لازم به تذکر است که تمام مولکول های Fuel باید در Primary Zone با حدود 25% هوا سوخته شود در غیر این صورت Fuel باقیمانده ممکن است در انتهای محفظه ی احتراق سوخته و به قسمت توربین آسیب برساند. قسمت های اصلی احتراق عبارتند از: Air Casing – Flame Tube – Swirl Vanes- Perforated Flare- Burner or Fuel Nozzle Hint تقریباً 18% هوا از قسمت Snout که ورودی Flame Tube (Combustion liner) است وارد شده که از این قسمت 10% از Swirl Vanes و 8% از Flare عبور کرده و 10% نیز از Primary Air Holes برای احتراق وارد می گردد. پس حدود 28% هوای صرف احتراق گردیده و بقیه به مصرف Cooling می رسد. Types of Combustion Chamber به طور کلی سه نوع محفظه ی احتراق در موتورهای جت مورد استفاده است: Multiple or Individual or Can Type Tubo Annular or Can Annular Type Annular Type در نوع اول محفظه های احتراق کاملاً جدا بوده و فقط Flame Tubes توسط Inter connectors به یکدیگر ارتباط دارند در نتیجه موقع روشن کردن موتور ابتدا فقط دو تا از Can ها که شمع دارند روشن شده و شعله از طریق Inter connectors به Flame Tubes مجاور سرایت کرده و ضمناً بدین ترتیب همه Flame Tubes در فاش رو شرایط یکسان کار می کنند. حسن این نوع محفظه ی احتراق هزینه ی ساخت پایین و تعمیر و نگهداری آسان است چون اگر یکی خراب می شود می توان به راحتی آن را عوض کرد ولی وزن آن نسبت به انواع دیگر بیشتر بوده و Press. Loss آن نیز بیشتر است و لذا راندمان Combustion Efficiency آن کمتر است. ازن این نوع بیشتر برای موتورهای Centrifugal و نیز Low Power استفاده می شود. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ 2- Tubo Annular or Can Annular Type در این نوع Air Casing مجزا حذف شده و به جای آن محفظه ی هوای مشترکی برای تمام Flame Tubes داریم، در نتیجه می توانیم Cooling بهتری داشته باشیم. در این نوع Inner & Outer Air Casing داریم و Flame Tubes از یکدیگر جدا بوده اما به وسیله Inter Connector به یکدیگر ارتباط دارند. این نوع روی بسیاری از موتورهای هواپیماهای مسافربری مشاهده می شود. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ Annular Type در این نوع Flame Tube یکپارچه بوده و دارای دو عدد Air Casing یکی در داخل به نام Innera و دیگری در بیرون به نام Outer Air Casing می باشد. این نوع به هیچ وجه فضای تلف شده (Waste Space) در داخل موتور نداشته و احتیاج به حداقل فضا دارد. پس درون آن کمتر بوده و به علت Press. Loss کمتر، راندمان بیشتری دارد ولی خرج و ساخت و ونیز Main Tenanee آن نسبت به انواع قبل مشکل تر و گران تر است. مثلاً Removal آن احتیاج به زمان زیادی دارد. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ Reverse Flow Combustion Chamber (Annular) محفظه های احتراق که در بالا شرح آنها داده شد، به Through Flow موسومند زیرا جریان هوا در آنها از ابتدا وارد شده و گاز از انتها خارج می شود ولی در نوع موسوم به Reverse Flow طبق تصویر زیر هوا از انتها وارد شده و گاز در خلاف جهت موتور حرکت کرده و از ابتدا خارج گشته و پس از 180 درجه تغییر جهت به توربین که در زیر محفظه ی احتراق قرار دارد برخورد می نماید. این ترکیب طول کمتر موتور و کاهش وزن را موجب گردیده و نیز موجب گرم شدن هوای خروجی کمپرسور وارده به محفظه ی احتراق می گردد. این دو نکته ی مثبت افت راندمان حاصل از تغییر جهت شدید گازها را جبران می نماید. نوع این Annular است. از این تکنیک در موتورهای متعددی همچون T-ss و T-s3 Ly coming و PT-6 و نیز سری PWC-120 که تصویر آن در پایین می بینید استفاده شده است. این نوع موتور Triple – Spool است. Fun Nozzle or Burner این قطعات در داخل Flame Tube قرار داشته و سرعت را به صورت Atomized در تمام شرایط پروازی و به طور کامل سوخته و تولید دوده نکند. به طور کلی دو نوع Burner در موتورهای جت مورد استفاده قرار دارد. Simplex Burner این نوع فقط دارای یک Orifice بوده و همیشه در سوخت از این مجرا پاشیده می شود. این نوع سوخت پاش مناسب موتورهای کم قدرت با مصرف سوخت کم می باشد ولی برای موتورهای پر قدرت با مصرف سوخت زیاد مناسب نیست. به علت نحوه ی ساختمان، سوخت تحت زاونیه ی صحیح و معین به محفظه ی احتراق پاشیده می شود و به خاطر جلوگیثری از جمع شدن دوده در اطراف Burner مقداری از هوای ورودی به محفظه ی احتراق از اطراف Nozzle جریان می یابد. Duplex Burner در موتورهای پر قدرت با Fuel Flow زیاد از این نوع استفاده می شود که دارای دو Orifice متحدالمرکز یکی در وسط به نام Primary Orifice و دیگری دور آن به نام Secondary Orifice می باشد. مجرای داخلی کوچکتر بوده و در حالت Start و Low RPM و Low Fuel Press. قابلیت Atomize کردن Fuel را به خوبی دارا می باشد اما وقتی Throttle به جلو رفته و فشار Fuel از حدی بیشتر می شود Pressurizing در اثر فشار سوخت حرکت کرده و مجرای سوخت به طرف Secondary Orifice را باز می کند. در نتیجه سوخت از هر دو Orifice پاشیده و به خوبی پودر گشته و احتراق مطلوبی حاصل می شود. در این نوع نیز مقداری از جریان هوا از اطراف Nozzle عبور کرده و از ایجاد دوده جلوگیری می نماید. This design provides good almization in the low fuel range a wide fuel range and a uniform spray angle over the entire range. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ Combustion Chamber Performance یک محفظه ی احتراق باید طوری طرح و ساخته شود که Press. Low در داخل آن Minimum بوده یعنی انرژی حاصل از احتراق در آن به هدر نرود. معمولاً افت فشار از 5 تا 10 درصد قابل قبول است. Combustion Efficiency آن در سطح دریا باید 100% باشد اما در ارتفاعات به علت فشار و حرارت کم و راندمان به حدود 98% افت می کند. باید احتمال Flame – Out در ارتفاعات بالا بسیار کم باشد. معمولاً در ارتفاعات زیاد به علت پایین بودن فشار و درجه ی حرارت هوا محفظه های احتراق تمایل بیشتری به Flame Out دارند. باید طوری طرح و ساخته شده باشد که احتراق در آن به طور کامل صورت پذیرد باید طوری ساخته شده باشد که در حجم کمتر سوخت بیشتری را به نحو کامل بسوزاند. (جنس محفظه ی احتراق) Material of Combustion Chamber محفظه های احتراق از بهترین آلیاژها که در مقابل حرارت، لرزش، Corrosion و Fatigue مقاوم هستند ساخته می شوند. حرارت زیاد معمولاً Flame Tube را دچار Creep یا Elongation می نماید و برای این منظور Clearance لازم پیش بینی شده است. The Combustion chambers with stand corrosion due to products of combustion , creep failure due to temperature gradients , and fatigue due to vibrational stresses. Gas Turbine Fuels مشخصات سوخت موتور جت سوخت موتور جت بایستی قابل پمپ کردن باشد بنابراین بایستی مایع یا گاز باشد. Jet fuel should be pumpable سوخت موتور جت بایستی از نوعی باشد که موتور به راحتی با آن سوخت روشن شود از این نقطه نظر بنزین چون خاصیت تبخیر بیشتری دارد از نفت بهتر است. Permit quick starting سوخت موتور جت بایستی از نوعی باشد که سریع و کامل بسوزد. Give good & complete سوخت موتور جت بایستی طوری باشد که در حجم کمتر مقدار حرارت بیشتری تولید نماید. به عبارت دیگر ارزش حرارتی حجمی آن بالا باشد (High calorific value) . وزن مخصوص نفت از بنزین بیشتر است لذا در واحد حجم حرارت بیشتری نسبت به بنزین تولید می کند و به طور کلی سوخت هایی که وزن مخصوص (Specific Gravity) بیشتری دارند، در حجم یکسان حرارت بیشتری تولید می کنند و سوخت هایی که وزن مخصوص کمتری دارند در وزن یکسان حرارت بیشتری تولید می نمایند. مثلاً یک لیتر نفت حرارت بیشتری از یک لیتر بنزین تولید می کند اما یک کیلوگرم بنزین از یک کیلوگرم نفت حرارت بیشتری تولید می کند. S.G. نفت از بنزین بیشتر است. لازم به توضیح است که در گفتگو از سوخت جت مسئله ای به نام Octane No. مطرح نیست. سوخت موتور جت نبایستی روی قطعات Fuel System تولید زنگ زدگی نماید. وجود آب یا هوا در داخل سوخت می تواند سبب زنگ زدگی شود. سوخت موتور جت بایستی خاصیت Lubrication داشته باشد تا قطعات گردان سیستم Fuel مانند پمپ و غیره را به خوبی روغن کاری نماید. نفت خاصیت روغن کاری بیشتری نسبت به بنزین دارد و از این نقطه نظر بهتر است. مواد حاصل از اشتعال سوخت جت نبایستی روی قطعات محفظه ی احتراق، توربین Jet Pipe ایجاد زنگ زدگی بنمایدو. چنانچه در سوخت، گوگرد موجود باشد. گازهای حاصل از اشتعال آن در قطعات Hot Section تولید زنگ زدگی می نماید. گوگرد موجود در نفت از بنزین بیشتر است. سوخت جت بایستی خاصیت Volatility کمی داشته باشد تا: اولاً خطر آتش سوزی آن کم باشد. ثانیاً کمتر در اثر تبخیر هدر رود. ثالثاً در داخل لوله و قطعات سیستم سوخت رسانی تولید Vopor Lock نکند. از این نقطه نظر چون خاصیت تبخیر نفت از بنزین کمتر است لذا بهتر است. سوخت موتور جت نبایستی خاصیت تولید مواد چسبنده (Gum Formation) داشته باشد و از این نقطه نظر نفت بهتر از بنزین است. با توجه به مطالب بالا برای موتورهای جت سوخت هایی به اسامی زیر تهیه شده است: JP-3 و JP-4 که مخلوطی از نفت و بنزین و گازوئیل سبک بوده و خواص آنها ترکیبی از خواص نفت و بنزین و گازوئیل سبک بوده و خواص آنها ترکیبی از خواص نفت و بنزین و گازوئیل می باشد. JP-1 نفت خالص است که Relight کردن موتور با آن در ارتفاعات مشکل می باشد و خطر Flame Out شدن موتور با این سوخت در ارتفاعات بیشتر است. باید توجه داشت که نام گذاری JP اساس نظامی دارد و در دنیای هواپیمایی غیر نظامی سوخت های جت به شکل زیر شناخته می شوند: Jet-A که نفت خالص بوده و هیچ بنزینی بدان افزوده نگشته و معادل نظامی آن JP-8 است. Jet-A1 نوع کامل تر سوخت قبل بوده و دمای انجماد آن پایین تر بوده و اغلب شرکت های هواپیمایی جهان از آن استفاده می نمایند. Jet-B که مخلوطی از 30 درصد نفت و 70 درصد بنزین بوده و به سوخت Wide Out موسوم است. افزودن بنزین به سوخت جت تمایل آن به غلیظ و چسبنده شدن در ارتفاعات بالا را که مشکلی برای هواپیماهای بلند پرواز است، کاهش می دهد. دمای انجماد و دمای احتراق (Flash Point) بسیار پایین و عمدتاً مورد استفاده هواپیماهای نظامی بوده و مشابه JP-4 نظامی است. جداولی کلیه مشخصات سوخت فوق را به دقت در اختیار کاربر می گذارند. سوخت های غیر نظامی Jet-A و Jet-A1 و Jet-B برای استفاده در اغلب موتورهای جت قابل جایگزینی با یکدیگر هستند. برای آنها سوخت های نظامی JP-4 و JP-5 به طور کلی سوخت جایگزین مناسب محسوب می گردند. بنزین های 145-80 موتورهای پیستونی غالباً برای موتورهای جت سوخت های جایگزین اضطراری به شمار می آیند. سوخت های جت بر خلاف بنزین موتورهای پیستونی برای شناسایی، رنگ آمیزی نگشته و دارای رنگ طبیعی حصیری می باشند. وجود سوخت جت در باک غالباً خطرناک تر از بنزین می باشد. به علت قابلیت تبخیر بیشتر بنزین مخلوط هوا و بنزین تشکیلی آنقدر Rich می شود که احتمال احتراق آن کمتر است در حالیکه در مورد سوخت جت، مخلوط تشکیل شده در بهترین شرایط برای احتراق قرار دارد. یکی از نکات مهم در رابطه با سوخت هواپیما این مسئله است که همگی آنها حاوی مقداری آب حل گشته و آب آزاد می باشند. آب حل گشته همچون بخار آب در هوا بوده و دیده نشده تا زمانی که به همین شکل باقی بماند مشکلی محسوب نمی گردد. آب آزاد شکل قطرات ریز موجود بوده و قابل رویت است و در واقع مقدار آب مازاد بر آبی است که در سوخت حل گشته است. وجود مقدار بالای آب آزاد بر عملکرد موتور تاثیر سوء گذارده و حتی می تواند موجب Flame Out گردد. یکی از دغدغه های اصلی هنگام سوخت گیری این است که سوختی به هواپیما تحویل گردد که عاری از آب آزاد باشد. از این رو لازم است که سوخت هنگام ورود به هواپیما تست گردیده تا اطمینان حاصل شود که آب آزاد (Free Water) به طور موثری توسط سیستم پاک کننده زایل گردیده است. Fuel Additives رایج ترین مواد افزودنی به سوخت عبارتند از عوامل ضد انجماد و ضد میکروب. مواد افزودنی ضد انجماد آب آزاد را بدون استفاده از سیستم گرمایش سوخت بجز در دماهای بسیار پایین از انجماد حفظ می نماید و عوامل ضد میکروبی موجب کشته شدن میکروب ها، قارچ ها (Fungi) و باکتری هایی می گردند که موجب تشکیل لجن (Slime) و کرک در سیستم سوخت می شوند. غالباً این مواد توسط شرکت توزیع کننده ی سوخت قبلاً بدان افبزوده گردیده اند. در غیر این صورت به هنگام سوخت گیری این مواد بایستی بدان با درصد لازم افزوده گردد. به منظور اطلاع از جزئیات امر و عوامل مورد استفاده و نحوه ی افزودن آنها، بهترین روش مراجعه به Manual هواپیمای مربوطه می باشد. TURBINE توربین دستگاهی است که از گازهای داغ خروجی انرژی استخراج کرده و آن را صرف گرداندن کمپرسور، ملخ و Fan و غیره می نماید. بنابراین فشار و Temp. گاز در توربین افت می کند و مقدار افت فشار و حرارت بستگی به Stage های توربین داشته و تعداد Stage های توربین در موتور توربوپراب در موتور جت بیشتر است تا حداکثر انرژی از گازها جذب نموده و صرف گرداندن ملخ نماید. ساختمان توربین قسمت های اصلی توربین به ترتیب عبارتند از: Nozzle Guide Vanes (NGVs) به تیغه های ثابتی که قبل از هر ردیف تیغه های گردان توربین قرار دارند اطلاق می شود که شکل Air Foil داشته و کانال بین دو تیغه ی مجاور Convergent است. لذا سرعت گازها حین عبور از این قسمت افزایش یافته و تحت زاویه ی معین و مطلوبی به Turbine Blades برخورد می نماید. در بعضی از موتورها این تیغه ها به صورت حلقه ای یکپارچه ساخته شده و به آن اصطلاحاً Nozzle Diaphragm می گویند. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ در موتورهای پر قدرت N.G.Vs تو خالی (Hollow) بوده و هوای گرم کمپرسور HP از Root و Tip وارد آن شده و از سوراخ های Trailing Edge خارج می شود. این هوا که دائماً جریان دارد تیغه ها را خنک نگه داشته و از وارد آمدن صدمه به آنها محافظت می شود. طراحی NGVs نباید به گونه ای باشد که با ایجاد Back Pressure و غیره کمپرسور را دچار Stall , Surge نماید. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ Turbine Blades تیغه های گردان توربین بعد از هر ردیف NGVs قرار داشته و روی محیط دیسک توربین به طریقه ی Fir Tree متصل می باشند. این تیه ها نیز شکل Air Foil داشته و Twisted هستند یعنی زاویه Stagger از root به سمت tip افزایش می یابد تا سرعت گازها در طول تیغه یکسان و یکنواخت باشد. همچنین در بعضی از موتورها این تیغه های Shrouded هستند تا از فرار گازها از Blade tip که باعث افت راندمان توربین می شود ممانعت به عمل می آید. در چنین مواردی تیغه ها نازکتر ساخته می شوند تا از افزایش وزن توربین جلو در موتورهای پر قدرت تیغه های توربین ردیف های جلو Hollow و هوای کمپرسور HP از Root تیغه وارد شده و از tip خارج گشته و تیغه بدین ترتیب خنک نگه داشته می شود تا حرارت شدید را تحمل نماید. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ یک ردیف NGVs و یک ردیف Turbine Blades را یک Stage می گویند و میزان افت فشار و حرارت در یک Stage توربین به مراتب بیشتر از میزان ازدیاد فشار و حرارت در یک Stage کمپرسور می باشد و به همین خاطر در یک موتور جت تعداد Stage های توربین به مراتب کمتر از تعداد Stage های کمپرسور آن می باشد. در موتورهای مختلف جت توربین ها به دو صورت Impulse Reaction & Impulse ساخته می شوند. مثلاً در موتورهای Turbo Jet توربین باید آنقدر قدرت تولید کند که صرف گرداندن کمپرسور شود. از این رو از نوع Impulse Reaction می باشد. در این نوع چرخش توربین نتیجه ی دو نیرو یکی برخورد گازها و دیگری Reaction حاصل از Acceleration گاز داخل کانال Convergent بین تیغه های مجاور می باشد ولی در موتورهای Turbo Prop و Turbo Shaft توربین ها از نوع Impulse هستند یعنی چرخش توربین فقط در اثر برخورد گازها می باشد. در این نوع توربین کانال بین تیغه ها ساده است. Turbine Discs این صفحات به Turbine Shaft متصل می باشند و تیغه های توربین روی محیط آن سوار می شوند. در موتورهای پر قدرت Turbine Disc نیز همچون Turbine Blades , NGVs به وسیله ی هوای خروجی کمپرسور HP خنک می شود. این هوا از مرکز دیسک و در طرفین آن به سمت محیط خارجی در جریان بوده و وارد گازهای توربین می شود. به منظور کنترل مقدار هوایی که به مصرف خنک کردن توربین می رسد Thread type air seals که به آنها Labyrinth Seals نیز می گویند روی دیسک ها قرار داده می شوند. جنس Turvine Disc از آلیاژهخای فولاد مخصوص بوده و برای استحکام لازم به طریقه ی Forge ساخته می شوند. Turbine Shaft شیفت توربین Hollow بوده و Disc روی آن سوارند. در موتورهای Twin Spool دو سیستم توربین و دو Shaft داریم. یکی در رو به نام HP turbine shaft که HP turbine را به HP COMPRESSOR وصل می کند و دیگری در داخل به نام LP turbine shaft که LP turbine را به LP compressor وصل می کند. اتصال شیفت توربین به شیفت کمپرسور به طریقه ی Spline است. شیفت توربین معمولاً روی دو Roller Bedring یکی در جلو و دیگری در عقب می چرخد. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ Turbine Blade Creep واضح است که توربین موتور جت در درجه حرارت بالا و RPM زیاد می چرخد و این شرایط کاری سبب می شود که تیغه ها ازدیاد طول پیدا کنند که به آن Creep می گویند. در چند هزار ساعت اول عمر موتور پس از خاموش کردن موتور تیغه ها به وضع اونل بر می گردند که این حالت را Primary Creep می نامند. اما در چند فرار ساعت دوم عمر موتور پس زا خاموش شدن موتور تیغه ها به طور اولیه برنخواهند گشت که این ازدیاد طول دائمی باقی می ماند و به آن Secondary Creep می گویند. در حالات بعدی ازدیاد طول ممکن است به حدی برسد که سرانجام تیغه به Case برخورد کرده و بشکند که به آن Tertiary Creep می گویند. تیغه های توربین هنگام تعمیرات از نظر Creep Stress بازرسی می شوند و چنانچه ازدیاد طول آنها از حدی تجاوز کرده باشد تعویض می گردند. تیغه ها همچنین از نظر Discoloration حاصل از Over Heating و نیز وجود Crack بازرسی گشته و در صورت نیاز تعویض می گردند. معمولاً Crack در Leading Edge و Traiting Edge تیغه ها بیشتر نزدیکی های Root ظاهر می شود. Turbine Balance توربین ها مانند کمپرسورها قطعات گردانی هستند که با دور بالا می پرخند لذا بایستی تا هنگام چرخش دچار Vibration نشوند زیرا که لرزش از بدترین معایب به شمار می آید. توربین نیز مانند کمپرسور هم به حالت Static و هم به حالت Dynamic بالانس می گردد. این نیز نوع دیگری از توربین بوده و همچون کمپرسور Centrifugal این توربین نیز دارای مزایای هزینه ی کمتر و سادگی طراحی است. کاربرد عمده ی این توربین در موتورهای APU است. طبق تصویر در پیرامون این نوع توربین Nozzle Vanes قرار گرفته و گاز از Tip به سمت داخل روان گشته و نهایتاً از Center خارج می گردد. مزیت اصلی این نوع توربین در این است که تا 100% انرژی جنبشی را از گازها استخراج می نماید ولی این راندمان را فقط در یک مرحله دارا بوده و در مراحل بیشتر دچار افت شدید راندمان می گردد. عمر خدمتی (پایین) این توربین تحت بارهای حرارتی بالا به علت وارد آمدن بارهای گریز از مرکزی شدید به دیسک پایین بوده و تاکنون این مشکل حل نگردیده ولی چون APU کمتر روشن گردیده و موتورش ضعیف می باشد برای این نوع موتور مناسب است. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ After burner پس سوز در واقع یک موتور Ramjet است که در انتهای موتور جت هواپیماهای نظامی مافوق صوت و نیز مسافربری سوپر سونیک همچون Concord نصب می شود و در مقاطع خاص و کوتاه موجب افزایش قابل ملاحظه یا در Thrust گردیده و میزان این افزایش به بیش از 50 درصد و حتی 100% میرسد. همانطور که می دانید از هوای ورودی به موتور جت حدود 25% صرف احتراق گردیده و 75% بقیه نقش خنک کنندگی و کنترل درجه حرارت را به عهده دارند از این رو در گازهای اگزوز اکسیژن قابل ملاحظه ای برای احتراق مجدد موجود است. در نتیجه وقتی سیستم AB روشن می شود مقداری سوخت از Fuel Nozzles موجود در Jet Pipe به داخل گازهای داغ پاشیده شده و عمل احتراق به یک مرحله ی دیگر صورت می پذیرد که در نتیجه درجه حرارت و سرعت گازها افزایش یافته و این افزایش سرعت موجب تولید Thrust اضافی می گردد. همانطور که می دانید برای سرعت گازهای خروجی از موتور محدودیتی وجود دارد ولی نباید از نظر دور دشات که سرعت صوت در یک گاز بستگی به درجه حرارت دارد و چون با به کار افتادن سیستم AB درجه حرارت گازهای اگزوز فوق العاده افزایش می یابد. پس سرعت صوت نیز در آن محیط افزایش یافته وامکان افزایش سرعت گازهای خروجی را به میزانی به مراتب بیشتر از قبل فراهم می آورد. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ سیستم AB برای مدتی کوتاه هنگام TO یا مانورهای مخصوص روشن می گردد و در سایر موقع خاموش است. همانطوری که گفته شد AB در واقع یک Ramjet است. پس چون تقریباً فاقد Compression است SFC آن بالاست و به هنگام روشن بودن معرف Fuel را حدود 5/2 برابر افزایش می دهد ولی چون عملکرد آن کوتاه است محسنات آن بر کاستی هایش می چربد. ضمناً Jet Nozzle موتورهایی که دارای After Burner هستند Variable است. لذا وقتی که AB روشن است Jet Nozzle به طور اتوماتیک باز شده و Area را افزایش می دهد تا آن را با افزایش حجم گازهای حاصل از حرارت زیاد وفق دهد. در جنگنده های مدرن طبق تصویر دهانه ی خروجی موتور در جهات مختلف بالا و پایین به فرمان خلبان قابل تغییر بوده و قابلیت برخاست و نیز مانور در سرعت کم هواپیما را بهبود می بخشد و همانطور که ملاحظه می شود قادر به Reverse کردن گازهای خروجی به منظور کمک به تقویت سریع هواپیما بعد از فرود نیز می باشد. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ LUBRICATION SYSTEM از آنجایی که در موتورهای جت بخصوص انواع پر قدرت امروزی درجه حرارت معولا بالا بوده، از این رو برای استفاده در این موتورها روغن های مخصوص syntheric تهیه گردیده است البته بار در bearings موتورهای پیستونی نسبت به موتور جت هم قدرت خود بیشتر است. مصرف روغن در موتورهای جت کمتر از موتورهای پیستونی بوده و این حقیقت را می توان از حجم کم مخازن روغن آنها فهمید. حجم این مخازن از 3 تا 5 لیتر در موتورهای کوچک هواپیماهای شخصی تا 20 الی 30 لیتر در موتورهای هواپیماهای بزرگ (Airliners) میرسد. JET ENGINE OIL PROPERTIES روغن موتور جت می بایستی درجه حرات بین 65- تا 450+ فارنهایت را تحمل نماید. روغن موتور جت از ظنر غلظت و تحمل load بایستی متناسب با موجود در قطعه باشد. مثلاً در reduction gear که معمولاً load زیاد است، ممکن است از روغن غلیظ تری نسبت به خود موتور استفاده شود. چون روغن در موتور جت با حرارتهای زیاد مواجه بوده و نیز به علت پرواز در ارتفاعات زیاد، فشار کم و امکان تبخیر (evaporation) زیاد است. پس باید خاصیت volatility کمی داشته باشد تا به هدر نرود در غیر این صورت با کمبود روغن مواجه خواهیم شد. روغن موتور جت نبایستی کف (forming) کند. روغن موتور جت بایستی Nondestructive باشد یعنی به oil seals و سایر قطعات موتور آسیب نرساند. بایستی از نظر شیمیایی در مقابل فشار و حرارت موجود در موتور پایدار بوده و به عناصر دیگر تجزیه نشود در غیر اینصورت تولید رسوبات چسبنده روی قطعات موتور خواهد نمود. (Chemical stability) در روغن موتور جت بایستی flash point و fire point بالا و pour point پایین باشد. VISCOSITY از نظر اندازه گیری غلظت، روغن های syntheric موتور جت SAE NO. ندارند و غلظت آنها بر حسب centi stoke سنجیده می شود. همچنین واحد اندازه گیری غلظت در سیستم بین المللی متریک است و دو نوع روغن شماره 5 و 7 مورد استفاده اند که روغن شماره 7 به علت غلظت بیشتر در موتورهای توربو پراپ و روغن شماره 5 در موتورهای توربوجت و توربوفن مورد استفاده است. روغن های syntheric با توجه به ساختار مولکولی شان multi viscosity چهار فصل هستند. انواع روغن جت به طور کلی دو نوع روغن برای موتور جت موجود است: نوع اول (Mil-l-7308) : مورد استفاده در موتورهای قدیمی نوع دوم (Mil-l-23699) : برای استفاده در موتورهای جت مدرن و با هدف برآوردن نیازهای عملیاتی خاص تولید شده و طبیعتاً تحمل بیشتری در مقابل دما دارد. زیرا موتورهای امروزی ضریب تراکم به مراتب بالاتری دارند. البته اصلاحات مستمر بعمل آمده بر روی روغن نوع اول، کیفیت آنرا در عمل در سطح روغن نوع دوم حفظ کرده است. تذکر: لازم بذکر است که جایگزینی این دو نوع روغن با یکدیگر مجاز نمی باشد. هشدار: روغن های مصنوعی موتورهای جت حاوی مواد افزودنی (Additives) هستند که به شدت سمی بوده و به سهولت از طریق پوست جذب می گردند. از این رو از تماس طولانی پوست با آنها بایستی اجتناب شود. OIL CHANGE بسیاری موتورهای جت هواپیماهای شخصی ممکن است در هر 200 الی 300 ساعت پرواز، مقدار یک لیتر روغن کم نمایند. بطور نمونه فاصله تعویض روغن در این نوع هواپیماها 300 الی 400 ساعت پرواز و یا شش ماه فاصله تقویمی است. در (Airliners) مقدار مصرف روغن به ازای هر ساعت پرواز به 2/0 تا 5/0 لیتر میرسد و بسیاری شرکتهای هواپیمایی فاصله ای برای تعویض روغن مقرر نمی نمایند. دلیل این امر این است که با توجه به ظرفیت 20 الی 30 لیتری مخازن آنها، سرویس هلی روزمره در واقع بطور خودکار روغن را تعویض می نماید. اصولاً باید توجه داشت که در موتورهای جت برخلاف پیستونی، روغن تماسی با گازهای احتراق نداشته، به همین دلیل بسیار دیر کثیف خواهد شد. OIL SERVICE طبیعی است که بعد از هر پرواز موتور به علت کم کردن روغن سرویس شود. اولاً باید توجه شود تا از امتزاج روغن اجتناب گردد و گرنه بایستی عمل پر دردسر flushing صورت پذیرد. ثانیاً نکته مهم اینکه سرویس کردن سیستم روغن کاری بایستی اندکی بعد از خاموش کردن موتور صورت پذیرد تا از overservicing اجتناب گردد. چون در بعضی موتورها ممکن است روغن بتدریج از مخزن به سمت قسمت های پایین موتور حین اوقات خاموشی نفوذ و تراوش نماید. و در اینصورت مکانیک اشتباهاً روغن بیش از نیاز به موتور خواهد افزود. OIL DISCOLORATION تغییر رنگ روغن موتورهای جت امری است عادی و از این حقیقت ناشی می گردد که ماده ضد اکسیداسیون افزوده به روغن اکسیژن را جذب نموده و تیره می گردد. بنابراین تیره شدن تدریجی روغن نه تنها مایه نگرانی نبوده بلکه نشانگر انجام وظیفه درست ماده ضد اکسیداسیون در جذب اکسیژن موجود در هوایی است که بطور معمول در محفظه یاتاقانها و گیربکس وارد می شود. لیکن تغییر رنگ سریع و شدید روغن می تواند نشانگر مشکلات موتور عمدتاً ناشی از نشط بیش از حد هوا به داخل محفظه یاتاقانها باشد که بایستی چاره اندیشی شود. OIL SAMPLING بعد از خاموش کردن موتور و قبل از سرویس کردن آن بسیاری از شرکتها از مخزن روغن از سطحی عاری از رسوبات نمونه برداری می کنند با آزمایش این نمونه می توان به وجود آلوده کننده های معلق در موتور پی برد. با شمارش این آلوده کننده ها توسط دستگاه oil spectrometer کاربر می تواند با مشاهده نتایج حاصله و انجام اقدامات مقتضی، از وارد آمدن صدمات بیشتر به موتور ممانعت به عمل آورد. فاصله زمانی این نمونه برداری بستگی به حال و هوای موتور دارد. TYPE OF LUBRICATION SYSTEM سیستم روغن کاری موتورهای جت معمولاً DRY SUMP است ولی در گذشته سیستم WET SUMP هم مورد استفاده بوده و امروزه این نوع فقط در روی GPU , APU می تواند دیده شود که روغن آنها در محفظه Accessory gearbox ذخیره می گردد. در موتورهای جت دو نوع سیستم روغن کاری یافت می شود: Total losss system : Expendable: در این روش، روغن بعد از روغنکاری موتور، برگشت نداشته و مستقیماً به بیرون پاشیده می شود. از این روش در موتورهایی استفاده می شود که برای مدت کوتاهی مورد استفاده قرار می گیرند. Recirculatory lubrication system: در این سیستم روغن بعد از روغنکاری قسمتهای مختلف موتور توسط به بازگشته و این سیکل مرتباً تکرار می گردد. قطعات اصلی این سیستم به ترتیب عبارتند از: Oil tank: روغن موتور در این قسمت ذخیره شده و برای تشخیص مقدار روغن موجود در آن معمولاً دارای sight glass است. در داخل oil tank قطعه ای به نام de-aerator وجود دارد که روغن برگشتی از موتور بر روی این قطعه پخش شده و هوا و بخارات از روغن جدا گشته و این بخارات از طریق یک لوله (vent line) به گیربکش منتقل شده و در اینجا centrifugal breather بخارات هوارا از روغن جدا کرده و به داخل گیربکش ریخته و هوا را به اتمسفر می فرستد. Pressure pump : پمپ روغن موتورهای جت از نوع gear type یا در مواردی geretor است که توسط موتور چرخیده و روغن را تحت فشار به نقاط مورد نیاز می فرستد و همچون موتور پیستونی برای تنظیم فشار دارای relief valve می باشد. این پمپ همراه با scavenge pump در داخل گیربکس قرار داشته و توسط shaft مشترک می چرخد. Oil cooler چون روغن بعد از روغنکاری گرم و داغ می شود، پس نیاز به خنک کننده روغن دارد که در موتورهای turboprop از نوع Aircooled است یعنی بوسیله ramair همچون موتورهای پیستونی خنک می شود و در return line قرار داشته. لذا به tank همیشه روغن خنک وارد می شود. به همین دلیل به این سیستم cold tank oil system می گویند. ولی در موتورهای turbojet و turbofan به علت سرعت زیاد یک چنین خنک کننده ای به علت وجود دراگ زیاد نمی تواند مقبول باشد. از اینرو از سیستم fuel cooled oil system استفاده می شود که در خط pressureline سیستم روغنکاری قرار داشته، لذا روغن برگشتی از موتور به صورت داغ وارد tank می شود و به این سیستم hot tank lubrication نیز می گویند. در قسمت ورودی روغن معمولاً ترموستات وجود دارد که اگر روغن خنک باشد، از ورود آن به مرکز cooler جلوگیری می کند. در ضمن بعد از oil cooler قطعه ای به نام oil temp transmitter قرار دارد که درجه حرارت روغن را به oil temp indicator می فرستد. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ Pressure filter این قطعه مواد خارجی موجود در روغن که قطر آنها در حدود چند میکرون می باشد را می گیرد. از اینرو به آنها micronic filter نیز گفته می شود. هر فیلتر دارای یک bypass valve است که در صورت clogged شدن فیلتر باز شده و روغن جریان عادی خود را داشته و بدین ترتیب از oil starvation جلوگیری می شود. بعد از فیلتر، روغن عازم روغنکاری bearing و gear box می شود. bearing موتور جت و بعضی از چرخ دنده های گیربکس توسط oil jets به صورت spray روغنکاری می شوند و قبل از هر oil jets یک last chance filter وجود داد. روغن پس از روغنکاری bearings به کف bearing hiusing ریخته و سپس توسط scavange pump به tank بازگردانده می شود. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ Scavenge pump: این پمپ ها نیز از نوع gear type بوده و معمولاً به صورت pack در داخل gearbox قرار داشته و دارای shaft مشترک می باشند. در موتور جت نیز ظرفیت scavenge pump بیشتر از press.pump است که دلیل آن افزایش حجم روغن به علت حرارت و مخلوط شدن با هوای bearings است. در نتیجه کاملاً تخلیه شده و جریان روغن به سمت آنها افزایش می یابد. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ Strainers & magnetic chip detector : در خط برگشت روغن و قبل از scavenge pump توری های (strainer) قرار گرفته اند که با گرفتن مواد خارجی روغن از صدمه به scavenge pump ممانعت بعمل می آورد. در ورودی strainers برای جذب براده های آهنی (ferrous) ، magnetic chip detector قرار دارند که با چک کردن آنها می توان به عیوب داخلی موتور پی برد و چنانچه مقدار براده جمع شده از حدی بیشتر باشد منجربه تعویض موتور می گردد. در بعضی از موتورها چنانچه chip detector براده بگیرد، چراغی در cockpit روشن می شود. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ نکته: همانطور که در ابتدای بحث عنوان شد، چون در موتورهای جت به علت فقدان قطعات reciprocating و نحوه کار موتور load فیزیکی کمتر از موتورهای پیستونی است، از روغن رقیق با ویسکوزیته کم استفاده می شود. به همین سبب نیروی لازم برای استارت موتور حتی در هوای سرد تا 40 درجه زیر صفر کم است. لیکن در موتورهای turboprop به علت وجود reduction gear و نیز سیستم تغییر گام ملخ (pcu) از روغن غلیظ تر استفاده می شود. Air cooling & Sealing منظور از air cooling خنک کردن قسمتهای داخلی و خارجی موتور توسط هوا می باشد. موتورهای جت از نوع درون سوزند که محفظه احتراق در داخل موتور قرار دارد. بنابراین مقداری از حرارت به داخل و خارج از موتور منتقل می شود. که با خنک کردن موتور توسط هوا این گرما را به خارج می فرستیم. منظور از air sealing آب بندی محفظه bearing های موتور به کمک هواست تا از نشط روغن به خارج از bearing house جلوگیری شود. خنک کردن موتور به دو بخش تقسیم می شود: External cooling یعنی خنک کردن قسمتهای خارجی موتور مانند پوسته کمپرسور و پوسته محفظه احتراق و accessories که روی موتور سوارند. برای این کار از هوای اتمسفر استفاده می کنیم. یک دیواره به نام fire wall قسمت cold zone را از hot zone جدا می کند. لذا اولاً از انتقال حرارت جلوگیری کرده و ثانیاً از انتقال بخارات قابل اشتعال ناشی از نشظ لوله ها جلوگیری می کند. جریان مداوم ramair زیر cowling اولاً سبب خنک کردن شده و ثانیاً با فرستادن بخارات به خارج خطر آتش سوزی را تقلیل می دهد. Internal cooling & sealing منظور از عنوان فوق خنک کردن shaft bearing blade & disc و نیز آب بندی bearing به منظور جلوگیری از نشطی روغن می باشد. برای خنک کردن bearing و آب بندی آنها و از هوای کمپرسور (ردیفهای وسط) استفاده می شود. این هوا پس از خنک کردن از طریق یک لوله به بیرون از موتور و به اتمسفر فرستاده می شود. که به آن breathing Air می گویند. Seal کردن BEARING HOUSING به کمک هوای کمپرسور انجام می شود. مقداری از این هوا دائماً به داخل bearing ها از طریق این seal ها نفوذ کرده در نتیجه از خروج روغن جلوگیری می شود. Bearing هایی را که بدترین طریق آب بندی می شوند، اصطلاحاً pressurized می گویند. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ بخش دوم مراحل ساخت قطعات و آشنایی با کارگاهها بخش دوم پس از اتمام دوره آموزشی و آشنایی با قسمتهای مختلف یک موتور جت، طبق برنامه تعیین شده، بخش دوم دوره کارآموزی این جانب به صورت عملی آغاز گردید. بدین صورت که با گرفتن یک قطعه از سایر قسمتهای موجود در محل کارآموزی برای مثال قسمت تجارتی می بایستی پس از کشیدن نقشه مربوط به قطعه و آشنایی با نوع Material به کار رفته، مراحل مربوط به ساخت آن را تا انتها دنبال می کردم. به طور کلی برای ساخت یک قطعه تا آماده شدن آن برای استفاده در صنعت مراحل زیر طی می شود: Drawing & Modeling Material Machining & Grinding Heat treatment Cleaning Plating N.D.T (non destructive test) Welding Sheet metal Measuring & Quality Control Packaging برای شروع و آشنایی بیشتر با مواد مورد استفاده در صنایع هوایی و همچنین استانداردهای به کار رفته در مورد مواد ، به مهندس مربوطه (مهندس متالوژی) مراجعه و اطلاعاتی را در مورد نوع material های استفاده شده در صنایع هوایی، استانداردهای موجود و همچنین خواص قطعه ای که می بایست پروسه ساخت آن را دنبال می کردم، کسب نمودم که خلاصه این مطالب در قسمت بعدی ارائه گردیده سات. پس از آشنایی با جنس مواد، قطعه مورد نظر با نرم افزار طراحی Solid Work مدل گردید. برای قطعه فوق یک نقشه با ابعاد بزرگتر برای ماشین کاری و یک نقشه با رعایت تمام جزئیات موجود در نقشه اصلی ترسیم شد که در آن می بایستی تمام تلرانسها و صافی سطحها رعایت می شد. پس از تهیه نقشه های مورد نظر، قطعه فوق به کارگاه ماشین کاری و سنگ زنی برده شد که به این کارگاه نیز در ادامه به تفضیل خواهیم پرداخت. چون جنس قطعه فوق از آلیاژهای آلومینیوم می باشد، بنابراین بر روی آن عملیات حرارتی انجام ندادیم و پس از کارگاه ماشین کاری، قطعه فوق به ترتیب به کارگاههای تمیزکاری (Clean) و کارگاه تستهای غیر مخرب (N.D.T) فرستاده شد. لازم بذکر است که در بین تمامی این مراحل، قطعه می بایستی توسط قسمت Q.C یا همان بازرسی (Inspection) از لحاظ صحت و دقت بر اساس (Manufacturing process) MP نوشته شده توسط مهندسی مربوطه چک شود. MP این قطعه با راهنمایی های لازم از سوی مهندسین مجموعه، توسط این جانب نوشته شد که در صفحات بعدی آورده شده است. حال به طور خلاصه به توضیح هر یک از مراحل انجام شده بالا می پردازیم. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ Material در طراحی و ساخت یک قطعه انتخاب جنس مواد از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. تا آنجایی که تا وقتی material مناسبی برای قطعه انتخاب نشود، طراحی و شیوه ساخت چندان نمی تواند موثر واقع شود. به همین دلیل تعیین material مناسب از پایه های کار ساخت محسوب می شود. انتخاب material می تواند توسط طراح انجام شود ولی اگر قطعه مورد نظر در دسترس باشد ولی جنس مواد آن مشخص نباشد، از دستگاهی به نام کوآنتومتر استفاده می شود. روش کارکرد این دستگاه بدین صورت است یک قطعه فرسوده را که قبلاً از نظر زنگ زدگی و ... آماده شده است، در دستگاه قرار می دهند و دستگاه مقدار درصد آلیاژهای موجود در قطعه را می دهد و ما می توانیم با استفاده از جداول و کتاب کلید فولاد، نوع material به کار رفته را پیدا کنیم. لازم بذکر است که کتاب کلید فولاد بر اساس استاندارد DIN می باشد و از آنجا که استاندارد مورد استفاده در صنایع هوایی، استاندارد AMS می باشد بایستی اطلاعات بدست آمده را به AMS تبدیل کنیم. مواد مورد استفاده در صنایع هوایی به طور کلی شامل دو دسته می باشند: Cold section: موادی مانند فولاد، تیتانیوم، آلومینیوم و چدن. برای مثال پوسته های کمپرسور را از چدن گرافیتی می سازند به دلیل زودنشکن بودن آنها. Hot section: این دسته از مواد مقاومتشان در برابر حرارت و ضربه بیشتر از دسته اول می باشند و برای مثال در قسمتهایی مانند exhaust که با حرارت زیادی مواجه هستند، استفاده می شوند. مواد به صورت سوپر آلیاژ نیز موجود می باشند که کاربرد فراوانی داشته و به دو صورت پایه نیکل و پایه کبالت می باشند که از بین این دو پایه نیکل ها کاربرد بیشتری دارند. مانند: inconel x750 & inconel 600 در جداول استاندارد AMS مواد به اشکال مختلفی یافت می شوند. از قبیل: Round bar Plate Sheet Foil Wire Strip که به ترتیب از بالا به پایین از ضخامت آنها کاسته می شود. نکته: فولادهای گروه 300 در سیستم SI یعنی فولادهای آستنیتی نیازی به ماشین کاری ندارند ولی فولادهای گروه 400 بایستی ماشین کاری شوند. Material قطعه استفاده شده AISI6082 با آلیاژهای (Al,Si,Mg,Mn) می باشد که می بایستی با توجه به شکل قطعه از نوع Round Bar با قطر 30 یا 35 میلی متر انتخاب شود. که به آسانی و با استفاده از استانداردها می توان سایر خواص این نوع material را بدست آورد. در انتها و برای آشنایی هر چه بیشتر، به خواص و اطلاعات مربوط به یک فولاد پر کاربرد در صنایع هوایی که در استاندارد AMS با نام فولاد N 5510 شناخته می شود، اشاره شده است: ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ Drawing & Modeling در صفحات قبل با انواع material های مورد استفاده در صنایع هوایی و استانداردهای موجود و همچنین نوع material به کار رفته در قطعه مورد نظر آشنا شدیم. برای شروع نقشه دو بعدی قطعه مورد نظر به این جانب داده شد که در صفحه بعد کپی آن آورده شده است. می بایستی آنرا توسط نرم افزار Solid Work با رعایت تمامی نکات موجود در آن مانند تلرانسها و صافی سطح ها مدل می کردم. پس از مدل کردن قطعه فوق که در صفحات بعدی قابل ملاحظه می باشد، می بایست یک نقشه با ابعاد کمی بزرگتر و مناسب برای کارگاه ماشین کاری کشیده شود. بدین صورت که قطعه با توجه به ابعاد نقشه دوم (ابعاد بزرگتر) ، مشاین کاری شده و سپس توسط دستگاه سنگ زنی ابعاد نهایی و صافی سطحهای آن از روی نقشه اصلی رعایت می شود. برای قطعه فوق، نقشه های نامبرده به ترتیب در ادامه آورده شده است. نقشه ابتدایی داده شده مدل سه بعدی قطعه، توسط نرم افزار Solid Work نقشه ابعادی برای ماشین کاری نقشه ابتدایی داده شده ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ مدل سه بعدی قطعه، توسط نرم افزار Solid Work ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ نقشه ابعادی برای ماشین کاری ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ Machining & Grinding این کارگاه، همان کارگاه ماشین کاری و سنگ زنی است که یکی از مهم ترین قسمتها می باشد. یک قطعه پس از مدل شدن توسط مهندسین مربوطه و آماده شدن روش ساخت آن (MP) و با توجه به این که این قطعه در ابتدا باید از چه شکل موادی (برای مثال Round bar) باید تهیه شود، نقشه مربوط به ماشین کاری آن رسم می شود. ابعاد در این نقشه کمی بزرگتر از ابعاد اصلی قطعه می باشند این نقشه به همراه دستور ساخت تحویل اپراتور ماشین کاری در کارگاه داده می شود و اپراتور موظف است قطعه را با همان روش داده شده و در همان ابعاد نقشه آماده نماید. سپس قطعه با توجه به صافی سطح های موجود در نقشه که توسط طراح اصلی در آن درج شده است، سنگ زده می شود. و پس از این مرحله قطعه به ابعاد اصلی و نهایی موجود در نقشه می رسد. دستگاههای سنگ زنی نسبت به دستگاههای ماشین کاری دارای دقت بیشتری هستند و بنابراین می توانند تلرانسهای مربوطه را برای ما تامین نمایند. کارگاه ماشین کاری در صنعت ساخت موتورهای توربینی از اهمیت و کارآیی بسیار بالایی برخوردار است. به طوری که در آن دستگاه هایی از قبیل دستگاه تراش معمولی (موجود در کارگاه دانشکده) ، دستگاه CNC ، دستگاه Spark ، دستگاه Wire Cut و ... موجود می باشد که در ادامه به اختصار به توضیح آنها می پردازیم: ماشین های تراش مقدمه به طوری کلی یکی از مهمترین و قدیمی ترین ماشینهای افزار ماشین تراش است که امروز در صنعت اهمیت به سزایی دارد. ماشین تراش را از نظر موارد استفاده زیادی که در ساخت قطعات مختلف دستگاههای صنعتی دارد در حقیقت می توان پدر ماشینهای افزار نامید. زیرا نه تنها با آن می شود محورهای گرد و کلیه قطعات استوانه که در دستگاه های صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند تراشید، بلکه در صنعت لوکوموتیوسازی، موتورسازی، موتورهای الکتریکی و نیز اتومبیل سازی و سایر رشته های صنعتی مورد استفاده زیادی دارد. وظیفه اصلی ماشین تراش تغییر در اندازه قطعات، فرم آنها، پرداختکاری قطعات با یک یا چند عمل برش با تنظیم رنده تراش است. سوار کردن وسایل و دستگاههای یدکی روی ماشینهای تراش، دامنه فعالیتهای آن بسیار گسترش پیدا کرده است به طوریکه می توان به وسیله آن عملیات مختلفی انجام داد. مثلاً با قرار دادن ابزارهایی مانند برقو، قلاویز و مته عملیاتی چون برقو کاری، قلاویز زنی و سوراخکاری روی ماشینهای تراش به سادگی انجام پذیر می باشد. تاریخچه ماشین های تراش تاریخچه ماشین های تراش که ابتدایی ترین نوع ماشینهای افزار به شمار می روند. اولین ماشین تراش در سال 1740 در فرانسه ساخته شد. در این ماشین چرخش محور اصلی بوسیله دست صورت می گرفت. دسته گرداننده این محور مستقیماً روی پیش دستگاه که به محور اصلی متصل است توسط دو چرخ دنده ساده به میله پیچ بری متصل بود. در این ماشین برای تعویض چرخ دنده های متفاوت جهت پیچ تراشی، پیچ های مختلف پیش بینی شده بود. در سال 1796 یک نفر انگلیسی به نام Freeland برای اولین مرتبه ماشین تراشی ساخت که دارای میله پیچ بری بود. با عوض کردن چرخ دنده های روی محور اصلی و محور پیچ بری، پیچ های مختلف ساخته می شد. در سالهای 1800 و 1830 در ایالات متحده ماشینهای تراشی ساخته شد که به بدنه چوبی و پایه آهنی مجهز بود. در سال 1836 شخصی به نام Patnon در ماساچوست آمریکا ماشین تراشی با میله پیچ بری ساخت. بعدها ماشین تراش مدرن تری ساخته شد که به کمک آن پیچ های مختلف تراشیده می شد و بارهای طولی و عرضی نیز به وسیله یک سری چرخ دنده هایی که بر روی دستگاه سوپرت طولی و عرضی داشت به صورت خودکار انجام می گرفت. امروزه با وجود اینکه بیش از 178 سال از اختراع ماشین های تراش اولیه می گذرد، هنوز ماشین تراش هسته مرکزی صنایع امروزی را تشکیل می دهد. اظهار این مطلب با وجود ماشین های متعددی که در کارخانجات امروزی اشتغال دارند عجیب به نظر می آید. ولی اگر به کارگاههای ابزار سازی و ماشین سازی کارخانجات مراجعه کنیم تراشکارهای زبردستی را خواهیم یافت، که با استفاده از ماشین تراش یعنی مهمترین ماشین کارگاه، نقشه های طراحان و مهندسین را به صورت ابزارها و ماشین های تازه که مورد استفاده صنایع جدید است در می آورد. ماشین تراش را بایستی به حق سلطان ماشینها نامید. زیرا که کارهایی که ماشین های دیگر مجموعاً از انجامش عاجزند به کمک این ماشین می توان انجام داد. انواع ماشینهای تراش و ساختمان آنها به منظور انجام عملیات مختلف جهت تراشیدن قطعات کار و نیز برای برآورد اهداف کارخانجات صنعتی، ماشینهای تراش در انواع مختلف طراحی و ساخته شده اند. این نوع ماشینها بر حسب موقعیت و انجام عملیات گوناگون ممکن با شکلها و اندازه های مختلف ساخته شوند ولی از نظر انجام عملیات تراشکاری کاملاً با هم یکسانند. یک ماشین تراش باید شامل مکانیزمی باشد که برای حرکت چرخشی محور اصلی تولید نیرو کند. همچنین باید دارای دستگاههای جهت کنترل سرعت و قسمت های متحرک بوده و علاوه بر آن مجهز به قسمت هایی به منظور بستن قطعات کار و ابزارهای برش باشد. همچنین ماشین تراش باید دارای دستگاههای کنترل کننده برای حرکت دستگاه برش بوده تا به این طریق بتوان قطعات مختلف را در اندازه های معین و تلرانس مشخصی که قبلاً در نظر گرفته شده بتراشد. به طور کلی ماشینهای تراش برای انجام کارهای تراشکاری از قبیل استوانه تراشی، تراش پیچ و مهره و سایر کارهای متفاوت دیگر ساخته شده اند. از این دستگاهها می شود حداکثر استفاده را برای انجام هر گونه عملیات تراشکاری کسب کرد. به همین منظور ماشینهای تراش را بر حسب نوع استفاده آنها به شش دسته مختلف تقسیم کرده اند که عبارتند از: ماشین تراش کوچک مرغک دار: این نوع ماشین تراش برای آموزش و تراش کارهای کوچک مورد استفاده قرار می گیرد و چون اغلب کارها را بین دو مرغک می تراشد، آن را ماشین تراش مرغک دار گویند. ماشین تراش ابزار سازی: این نوع ماشین های تراش دارای دقت بیشتری نسبت به سایر ماشینها بوده و نیز بعضی از آنها به دستگاههای مخصوص جهت تراشیدن کارهای دقیق تر مجهز می باشند. وظیفه اصلی این ماشینها تهیه ابزار و شابلن برای کارخانجات تولیدی و ماشین های تراش تولیدی است. ماشین تراش معمولی نرم شده: از این ماشینها اغلب در کارهای تولیدی استفاده می گردد زیرا قدرت تولیدی آنها بالا بوده و نیز قدری سنگین تر ساخته می شوند. از طرفی چون برای انجام کارهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرند دارای مراحل سرعت بیشتر و نیز بار بیشتر می باشند که برای انجام کارهای بزرگ بسیار مناسب است. همچنین برای تولیدهای کم نیز می توان از این نوع ماشین بهره گرفت. ماشین تراش با قطر کارگیر و طول زیاد: این نوع ماشین ها برای تراش کارهایی که قطر آنها بزرگ و نیز دارای طول زیاد هستند مورد استفاده قرار می گیرند. زیرا میز آنها بزرگ و ارتفاع محور اصلی ماشین تا روی ریل نسبتاً زیاد است. ماشین تراش پیشانی تراشی: کارهایی که قطر آنها زیاد و طول نسبتاً کمی دارند بوسیله این ماشین ها تراشیده می شوند. موارد استفاده دیگر آنها در کارخانجات لوکوموتیو سازی مخصوص ساختن چرخهای لوکوموتیو و نیز برای ساختن چرخ طیار (چرخ لنگر) می باشد. ماشین تراش تراش عمودی: همانطوری که از اسمش پیدا است این ماشین به صورت عمودی قرار می گیرد. دستگاه قلم گیر به صورت منشور چند ضلعی است که می تواند در طول کار به طور عمودی حرکت خطی داشته باشد. دستگاه سه نظام آن بسیار بزرگ است و به طور عمودی قرار گرفته و دارای حرکت دورانی است. در سوراخکاری هم از آن استفاده می کنند. چون این نوع ماشین تراش نسبتاً سنگین است، معمولاً دارای سرعتهای زیاد نیست. اجزای اصلی ماشین تراش و وظیفه هر یک قسمت های اصلی در ماشین های تراش عموماً در تمام آنها یکسان است. دانستن اجزاء ماشین تراش و محل قرار گرفتن هر یک از آنها و موارد استفاده هر یک به انجام دقیق کار و هدر نرفتن وقت کمک شایانی خواهد کرد. به طور کلی یک ماشین تراش از شش قسمت اصلی تشکیل شده است که عبارتند از: ریل (میز) ماشین Ways دستگاه یاتاقان محور اصلی (دستگاه جعبه دنده سرعت محور اصلی) Feed Change Gear Box دستگاه مرغک Tail Stock دستگاه حامل سوپرت Carriage جعبه دنده بار الکتروموتور ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ ریل (میز) ماشین یکی از قمست های اساسی ماشین تراش را تشکیل می دهد که به طور دقیق طراحی و ساخته می شوند. این قسمت باید دارای ساختمانی کاملاً محکم باشد و روی پایه هایی که از چدن ساخته شده اند مستقر می باشد. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ دستگاههای دیگر از قبیل دستگاه حامل سوپرت و مرغک روی آن قرار می گیرند. میز ماشین دارای راهماهایی به شکل مثلثی و یا ذوزنقه است (مانند شکل) که با دقت ماشینکاری شده اند. دستگاههای دیگری که روی این راهنماها قرار می گیرند نسبت به محور ماشین و یا قطعات کار بسته شده روی محور اصلی در یک راستا هستند. برای استحکام بیشتر ریلها اغلب روی ریل ماشین را آبکاری می کنند، بعداً آن را شارپ زده و سپس به طور دقیق سنگ می زنند. معمولاً دو راهنمای بزرگتر روی ماشین قرار دارد که مخصوص هدایت دستگاه حامل سوپرت است. اگر دستگاه مرغک آزاد شود می توان در هر نقطه از ریل آن را محکم نمود که البته محل قرار گرفتن آن بستگی به طور کاری که باید تراشیده شود دارد. راهنما و ریل ماشین تراش را بایستی پیوسته روغنکاری کرد تا حرکت دستگاه مرغک و سوپرت به سادگی صورت گیرد. دستگها یاتاقان محور اصلی (پیش دستگاه با جعب دنده سرعت) دستگاه جعبه دنده سرعت در انتهای سمت چپ میز ماشین قرار گرفته است. این قسمت در صورتیکه ساختمان جعبه دنده ای داشته باشد، شامل یک سری جرخ دنده با تعداد دنده های مختلف است. به کمک چرخ دنده ها که با محور اصلی یاتاقان بندی شده اند قطعه کار گردش داده می شود. در بعضی از ماشین ها محور اصلی روی جعبه دنده سرعت به وسیله بلبرینگ کار گذاشته شده است. در ماشینهای تراش کوچک دستگاه انتقال حرکت به صورت چرخه تسمله ای است که از دو فلکه سه یا چهار پله ای تشکیل می گردد که به صورت عکس روی دو محور موازی قرار می گیرد در اینصورت با داشتن قطرهای متفاوت، محور اصلی ماشین دارای دورهای مختلفی خواهد بود. محور اصلی محور اصلی که ساختمانی توخالی دارد در داخل جعبه دنده ای یاتاقان بندی گردیده است که گاهی اوقات همراه بلبرینگ تعبیه می شود. جنس محور اصلی از فولاد سخت در نظر گرفته شده و پیشانی محور در خارج جعبه دنده قرار دارد. محور اصلی دارای پیچی مثلثی شکل است که برای گرفتن سه نظام، چهار نظام، صفحه مرغک، صفحه نظام بکار می رود. دستگاه مرغک این دستگاه از جنس چدن می باشد و می توان آن را بر روی میز ماشین حرکت داد و در هر نقطه که لازم باشد آن را ثابت کرده و سپس عملیات تراشکاری انجام داد. این دستگاه شامل محوری توخالی است که داخل آن به شکل مخروطی تراشیده شده است. سطح آن کاملاً دقیق تراشیده شده و به صورت اینچی و یا میلیمتری در جهت طولی مدرج شده که به وسیله یک پیچ می توان دستگاه مرغک را از محل اصلی خود منحرف کرد. هنگام برقوکاری و یا سوراخکاری به وسیله ماشین تراش می توان برقوهایی که دارای دنباله مخروطی هستند مستقیماً در داخل محور دستگاه مرغک قرار داده و عمل برقوکاری را انجام داد. برای سوراخکاری نیز می توان از مته های دنباله مخروطی و یا سه نظام مته که خود دارای دنباله مخروطی است استفاده کرد. ضمناً در تراشکاری بین دو مرغک، مرغک ثابت و یا مرغک بلبرینگی را در داخل محور قرار داده و تراشکاری را انجام می دهند. دستگاه حامل سوپرت این دستگها از دو قسمت عمده تشکیل می شود: زین و قوطی حرکت بار. زین فرم صلیبی دارد و بر روی آن کشوهایی قرار گرفته است که بخوبی سنگ زده شده اند و دقیقاً روی روی راهنماهای میز قرار می گیرند. قوطی حرکت بار که در جلوی زین قرار گرفته است دارای چرخ دنده های متعدد با تعداد دندانه های متفاوت است دستگاه حامل سوپرت به کمک چرخ دنده ها دارای حرکت طولی و عرضی می باشد. به وسیله دستگاه مخصوص می توان دستگاه حامل سوپرت را به صورت طولی حرکت خطی داد. به علاوه سوپرت عرضی که روی دستگها حامل سوپرت قرار گرفته می تواند به طریق عرضی حرکت کند یعنی به سمت تراشکار نزدیک و یا از او دور شود. سوپرت دستی سوپرت روی سوپرت عرضی سوار شده و دستگاه قلم گیر روی آن قرار گرفته است. این دستگاه می تواند حول محور خود به اندازه 360 درجه بچرخد و تحت هر زاویه ای که لازم باشد می توان آن را منحرف و محکم نمود همچنین می توان آن را به سمت جلو و عقب بوسیله دسته سوپرت عرضی حرکت خطی داد. دستگاه قلم گیر دستگاه قلم گیر که شامل چند قسمت مختلف است روی سوپرت دستی سوار و محکم می گردد. رنده تراش را در داخل قلم گیر قرار داده و به وسیله پیچ مخصوصی آنرا محکم می کنند. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ جعبه دنده بار جعبه دنده بار در قسمت زیر جعبه دنده سرعت مقابل تراشکار قرار گرفته است. این قسمت وظیفه تامین مقدار پیشروی رنده در حالت پیچ بری و یا روتراشی و نیز پیشانی تراشی را بر عهده دارد. میله پیچ تراشی و یا میله بار حرکت دورانی خود را از این جعبه دنده تغذیه می کنند. با حرکت دورانی میله های پیچ بری و میله بار رنده تراشکاری در طول و یا در عرض ماشین پیشروی کرده و قطعه کار تراشیده می شود. دستگاه CNC یکی از پرکاربردترین دستگاههای تراش موجود در صنعت است که به دلیل کارآیی بالا هر روز بر تعداد استفاده کنندگان آن افزوده می شود. این دستگاه در حالت کلی می تواند شامل یکی از این 3 حالت باشد. 1- فرزکاری 2- تراش 3- هم فرز و هم تراش از دستگاه تراش در مواقعی استفاده می شود که یک سطح دایروی داشته باشیم و با چرخاندن قطعه و با استفاده از تیغه های تراش بتوانیم به آن شکل دهیم و یا بعبارت دیگر در دستگاه تراش این قطعه است که می چرخد. حال اگر به جای این که قطعه در حال چرخش باشد، فرز و یا جسم برنده ما بچرخد، به آن دستگاه فرز می گویند که بیشتر در سوراخ کاری ها بر روی قطعات و یا هنگام شکل دادنهای خاص و غیر هندسی از آن استفاده می شود. همانطور که در بالا نیز اشاره شد، دستگاههای CNC نیز وجود دارند که قادر به انجان هر دو عمل فوق می باشند. مانند دستگاه BOEHRINGER . دستگاه CNC به صورت 4 محوره و یا 5 محوره موجود می باشد. بدین معنی که همه آنها دارای حرکت در سه جهت مختصاتی هستند و علاوه بر آن همچنین می توانند حول محورها نیز چرخش نمایند. که این کار بر توانایی آنها در هنگام تراش و یا فرزکاری می افزاید. دستگاه CNC بایستی توسط اپراتور و به صورت کامپیوتری برنامه نویسی شود و اپراتور می بایستی قبل از کار با آن آموزشهای لازم را دیده باشد. همین امر نشان دهنده تاثیر تجربه اپراتور بر زمان اتمام کار و دقت لازمه دارد. برای مثال برنامه نویسی دستگاه 2 منظوره BOEHRINGER که در بالا ذکر شد، بسیار سخت بوده، بطوری که در کارگاه مربوطه فقط از برخی توانایی های آن دستگاه استفاده می شود. محور چرخنده در دستگاه می تواند بصورت عمودی و یا افقی قرار گیرد و عمل تراش را انجام دهد. همچنین دستگاه دارای یک سنسور در داخل اتاقک می باشد که وظیفه کالیبره کردن و سنس کردن فواصل را روی قطعه به عهده دارد. (Touch Probe) لازم بذکر است که دستگاه CNC دارای دقت 01/0 mm می باشد. دستگاه SPARK این دستگاه از طبقه دستگاههای EDM می باشد. (Electrical Discharge Machine) یعنی به طور کلی به روش تخلیه الکتریکی کار می کند. تخلیه الکتریکی بین دو قطب صورت می گیرد که معمولاً به جای زغال از قطعات مسی استفاده می شود. این عمل باعث یونیزاسیون شده و این امر نیز شکل دهی قطعات را موجب می گردد یا به عبارت دیگر سیستم spark همان جرقه زنی است که دستگاه با این روش کار می کند. روش کار بدین صورت است که در ابتدا شکل قطعه را روی قطعات مسی توسط دستگاه تراش در می آورند. زمان و دقت، از عواملی هستند که باعث می شوند قطب های مربوطه را به شکل قطعه کار در بیاورند. سپس توسط دستگاه فوق و با برنامه نویسی کامپیوتری (همانند دستگاه CNC در اینجا نیز این امر از اهمیت بخصوصی برخوردار است) آن را روی قطعه انتقال می دهند. عمل شکل دهی در داخل یک مایع انجام می شود که این مایع از مشتقات نفت می باشد. (برای آنکه بوی نفت خام اپراتور را اذیت نکند). دستگاه فوق عمل تراش را در 4 محور (3جهت مختصاتی و 1 چرخش) انجام می دهد. دستگاه WIRE CUT در این دستگاه به جای الکترود از سیم (Wire) استفاده می شود. که جنس آن معمولاً از برنج با آلیاژ روی – تیتانیوم می باشد. این دستگاه در حین برش بین 1200 تا 8000 درجه دما تولید می کند که سیم مربوطه توسط دستگاه باردار شده و انتقال جریان از سیم به قطعه که از هم به مقدار بسیار کمی فاصله دارند، صورت می گیرد و این امر باعث برش در قطعه می گردد. عمل برش توسط wire cut نیز در داخل مایع آب مقطر صورت می گیرد. دستگاه اطلاعات مربوط به شکل برش و قطعه را توسط برنامه کامپیوتری از اپراتور می گیرد و قطعات را با دقت mm 01/0 تراش می دهد. تفاوت این دستگاه با دستگاه Spark در بسته بودن و باز بودن سیکل کاری دستگاه می باشد. چون بایستی سیم مربوطه از یک جایی وارد قطعه شود، برای آغاز به کار در ابتدا یک سوراخ در داخل قطعه با مختصات معلوم ایجاد می نمایند. سپس سیم از داخل آن عبور کرده و عمل برش را انجام می دهد. آب مقطر موجود در داخل تانک، توسط فیلترهایی ناخالصی هایش گرفته می شود و همچنین ماده ای به نام رزین، ذرات یونیزه شده را از داخل آب خارج می کند که بایستی هر چند وقت یک بار، بسته به تشخیص اپراتور فیلتر و رزین مربوطه تعویض شوند. دقت دستگاه تا حدی است که شکل دهی پره های کمپرسور و توربین که دارای شکل ایرفویل می باشند را ممکن می سازد. کارگاه تمیزکاری CLEAN همانطور که از نام کارگاه پیداست، وظیفه اصلی این کارگاه تمیزکاری و چربی زدایی قطعات موتور می باشد. بنابراین این کارگاه یکی از جاهایی است که قطعات جهت تعمیرات اساسی به آنجا فرستاده می شود که این قطعات ممکن است جزء Hot section و یا Cold section موتور باشند. قطعه متعلق به هر کدام از این دو قسمت فوق باشد و با توجه به نوع چربی موجود در روی آن، مراحل تمیزکاری مخصوص به خود را در این کارگاه طی خواهد کرد که در ذیل به شرح چند روش از روشهای تمیزکاری می پردازیم. Vapor Degreaseing: این مرحله که ساده ترین نوع چربی زدایی است بدین دلیل بکار می رود که بیشتر قطعات کار دارای سوراخها و منافذی است که براحتی قابل دسترسی نیستند. بنابراین فاز بخار بسیار راحتتر در داخل این منافذ نفوذ کرده و آلودگیها را خارج می کند. در این پروسه از محلول تری کلرواتیلن که ضد چربی خوبی است استفاده می شود و این محلول بوسیله هیترهایی که در ته وان تعبیه شده بخار و هنگام تماس با لوله های نزدیک به دهانه مخزن که آب در داخل آن سیر کوله میشود به حالت معلق در آمده و وقتی در شیارها و منافذ قطعه نفوذ می کند همراه با چربیها به صورت مایع خارج می شود. این برای قطعات تیتانیومی کاربرد ندارد. زیرا تیتانیوم با هالوژنها واکنش می دهد و برای چنین قطعه ای مضر است. Petroleum Solvent این حلال که در واقع حلال نفت خام می باشد، برای قطعاتی که از AL و Mg ، فولاد و آلیاژهای مقاوم به حرارت تشکیل شده اند و در دمای محیط به کار می رود و چهار وظیفه به عهده دارد: زدودن چربی و غبار و کثافات معمولی حل کردن لاستیکهای بین شفتها داشتن نقش پوشش جهت انبار کردن و جلوگیری از زنگ زدن حل کردن یا جدا کردن واشرهای موجود بین قطعات Cold Carbon Remover : این روش جهت زدودن کربنهای سوخته شده ناشی از سوخت که روی قطعات رسوب کرده است بسیار مناسب بوده و عموماً برای قطعاتی که از جنس Al و Mg ، فولاد و آلیاژهای مقاوم به حرارت هستند کاربرد دارد. این پروسه در دمای اتاق از طریق یک محلول دو فازی شامل متیلن کلراید (لایه پایینی) و سدیم کرومات (لایه فوقانی) که در آب حل شده است صورت می گیرد. قابل ذکر است که با این روش می توان رنگهای نرمتر را نیز از بین برد. Hot Carbon Remover : از این روش برای زدودن کربن، چسبها و رنگهای بسیار چسبنده به سطح قطعات موتور استفاده می کنند و اغلب این پروسه بعد از Degrease و در دمای 65 درجه با محلولی شامل ارتودی بنزین صورت می گیرد. تمام مواد فلزی که در قسمت داغ و یا سرد موتور هستند، با این پروسه تمیز می شوند. اما قطعات منیزیومی نباید بیشتر از از 30 دقیقه در این محلول قرار گیرند. 4- Alkaline Rust Remover : این محلول قلیایی قوی جهت زدودن زنگ است و عموماً برای فلزات منیزیوم مس، فرومتال، برنز، برنج، و مونل و در درجه حرارت 180 تا 200 درجه فارنهایت بکار می رود. اما نباید این محلول را برای آلیاژهای Al مورد استفاده قرار داد. Acid Rust Remover : در این پروسه از یک محلول اسیدی قوی غالباً اسید فسفریک جهت زدودن زنگها، سر متال و غیره به شرط آنکه قطعات از جنس آلیاژهای آهن باشد نه آلومینیوم، بکار می رود. مخزن از جنس فولاد ضد زنگ بوده و قطعات بوسیله جرثقیل در محلول قرار داده می شوند. روشهای دیگری نیز برای تمیزکاری وجود دارد که در ذیل برخی از آنها را نام می بریم: Alkaline Descaler Alkaline Permangate Class Blast Clean Ultra Sonic Aluminium Oxid blast Wet Blast هر یک از روشهای نامبرده برای نوع خاصی از قطعات و با توجه به نوع چربی و کثافات موجود، مورد استفاده قرار می گیرد. تست های غیر مخرب (N.D.T) Non Destructive Test همانطور که قبلاً نیز اشاره شد، قطعه پس از انجام عملیات ماشین کاری و در صورت لزوم سنگ زده شدن، برای تمیز شدن و از بین برفتن مواد زاید و روغنی موجود در روی سطح آن به کارگاه تمیزکاری (Clean) برده می شود. حال پس از این مرحله برای یافتن عیوب سطح و یا داخلی موجود، قطعه را به کارگاه NDT فرستاده و بسته به نوع کارایی قطعه آن را از نظر عیوب سطحی و یا داخلی چک می کنند که این کار با روشهای موجود در کارگاه فوق انجام می شود. این امر از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. زیرا ممکن است قطعه فومق در اثر داشتن ترک و یا عیوب در ساختار خود، در حین استفاده دچار شکستگی شود که در آن مرحله می تواند خسارات جبران ناپذیری بر روی کل دستگاه ایجاد نماید. به طور کلی در کارگاه فوق برای تست عیوب از 5 روش زیر استفاده می شود: بازرسی به روش مایعات نافذ (FPI) بازرسی به روش مغناطیسی (MPI) استفاده از امواج فراصوتی (UT) استفاده از جریانهای گردابی EDDY CURRENT استفاده از امواج رادیواکتیو (RT) حال به اختصار به توصیح هر یک از روشهای ذکر شده می پردازیم: تست به روش مایعات نافذ (F.P.I) این روش برای یافتن عیوب سطحی در قطعات و آشکارسازی آنها استفاده می شود. اساس کار بدین صورت است که بعد از تمیزکاری قطعه، از یک مایع نافذ به نام penetrant استفاده می کنند که این مایع خاصیت نفوذکنندگی دارد و در داخل ترکها و عیوب موجود در سطح قطعه نفوذ می کند. قطعه را در داخل تانکهای پر از این مایع قرار می دهند. پس از خارج کردن قطعه و تمیز کردن سطح قطعه، آن را در یک اتاقک نسبتاً تاریک در مقابل نور ماوراء بنفش قرار داده و به دلیل حساسیت مایع فوق به نور ماوراء بنفش، ترک موجود در سطح قطعه به رنگ سبز فسفری قابل رویت می باشد. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ لازم بذکر است که در این روش با توجه به استانداردهای مرجع، بعد از خشک کردن از پودر و یا مایع Developer برای آشکارسازی عیوب استفاده می شود. تست به روش ذرات مغناطیسی (M.P.I) قطعاتی که با این روش تست می شوند، حتماً باید از نوع فولاد بگیر باشند یا بعبارت دیگر بر اثر اعمال نیروی برق، در آنها جریان مغناطیسی ایجاد شود. در این روش از یک مایع با مواد داخلی فلوئورسنئت به همراه ذرات ریز اکسید آهن استفاده می شود. بدین صورت که در ابتدا قطعه را داخل این مایع می گذارند. سپس آن را روی دستگاه قرار داده و برای مدت کوتاهی و توسط قطبهای موجود در دستگاه، به قطعه جریان القاء کرده و در اطراف آن میدان مغناطیسی ایجاد می کنند. دستگاه قادر است این میدان را هم در راستای طولی و هم به صورت دورانی حول قطعه ایجاد نماید. مواد موجود در روی ترک به دلیل ایجاد میدان مغناطیسی (به صورت N,S) ، جذب ترک می شود. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ پس از القای جریان مغناطیسی در قطعه آن را همانند روش قبل در اتاقکی تاریک در مقابل نور ماوراء بنفش قرار می دهند که ترک موجود به طور شفاف قابل رویت خواهد بود. حال در انتها بایستی جریان مغناطیسی القاء شده را از بین برد که برای این کار از دستگاه دیگری به نام دی مگ استفاده می شود که این عمل را در مدت بسیار کوتاهی انجام می دهد. استفاده از این روش نسبت به روش اول کاربرد بیشتری دارد. البته برای قطعاتی که از جنس شرح داده شده باشند. استفاده از امواج فراصوتی (U.T) برای توضیح این روش در ابتدا لازم است که به تعریف خاصیت پیزوالکتریک در اجسام بپردازیم: هر گاه به جسمی ارتعاش بدهیم و در آن جریان الکتریکی ایجاد شود و یا برعکس به این خاصیت، پیزوالکتریک می گویند. این دستگاه نیز از عناصری استفاده می کند که خاصیت پیزوالکتریک دارند و تولید امواج KHz 16 به بالاتر می کنند که گوش انسان قادر به شنیدن آنها نیست. فرکانس مورد استفاده در این دستگاه معمولاً بین MHz 4 تا MHz 5 می باشد. لازم بذکر است که هر چه فرکانس بیشتر باشد، طول موج کوتاهتر و در نتیجه حساسیت بالاتر می رود یا بعبارت دیگر عمق نفوذ هر موج کوتاهتر می شود. معمولاً برای قطعات فورج از فرکانسهای بالاتر استفاده می شود. از این روش برای یافتن عیوب زیر سطح و داخلی استفاده می شود. برای انجام تست، prob دستگاه را بر روی قطعه از یک ژل اتصال دهنده استفاده می شود که وظیفه آن جلوگیری از انتقال امواج به داخل هوا و انتقال آن به داخل قطعه می باشند. زیرا امواج به طور ذاتی و به دلیل مقاومت کم هوا مایلند که در هوا منتشر شوند. پس از ارسال امواج به داخل دستگاه، یک سری نمودارهای نوسانی در صفحه نمایش دستگاه دیده می شود که اپراتور با مقایسه نمودارها در سیکلهای مختلف و بررسی pic نمودارها می تواند به محل عیوب پی ببرد. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ این تست را معمولاً در چند جهت روی دستگاه انجام می دهند. زیرا ممکن است ترکی موازی با مسیر حرکت امواج در قطعه موجود باشد که در این صورت ممکن است دستگاه قادر به شناسایی آن نباشد. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ این روش یکی از مطمئن ترین روشهای تست می باشد ولی از مهمترین ایرادات آن این است که چون برای تست عیوب داخلی قطعه می باشد و نمی توان همانند روشهای قبلی آن را دید، بستگی زیادی به مهارت اپراتور و چگونگی تفسیر اپراتور از نمودارهای حاصله از دستگاه دارد. استفاده از جریانهای گردابی EDDY CURRENT در این تست از یک کویل یا سیم پیچ کوچک استفاده می شود که میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط آن را به روی قطعه اعمال می کنند. حال اگر در قطعه عیوب سطحی نداشته باشیم، امواج همان مسیری که طی می کنند را به صورت قریبنه بر می گردند. اگر در سطح قطعه عیبی داشته باشیم، امواج یک مسیر اضافه را طی می کنند و حالت قرینگی در رفت و برگشت آنها به هم می ریزد و این امر ما را متوجه وجود عیوب در سطح قطعه می کند. بدین صورت که این عدم تقارن در روی مقاومت یا امپدانس تاثیر می گذارد. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ شرط لازم برای استفاده از این روش برای تست، این است که قطعه حتماً بایستی رسانا باشد. همچنین بگیر و یا نگیر بودن قطعه نیز در روش انجام آزمایش بسیار تاثیرگذار است زیرا که قطعات با خاصیت بگیر بودن، خود یک میدان مغناطیسی در اطراف خود ایجاد می کنند که می تواند بر مقدار امپدانس تاثیر بگذارد که برای این مواد از روشهای خاص استفاده می شود. استفاده از امواج رادیو اکتیو (R.T) این تست با امواج رادیو اکتیو انجام می شود. این امواج به دو صورت طبیعی و مصنوعی تولید می شود. در روش طبیعی از عناصری مانند وانادیوم و ایریدیوم استفاده می شود که به طور طبیعی از خود اشعه گاما ساطع می کنند. در روش مصنوعی نیز از پرتاب الکترون استفاده می شود (اشعه X) که اساس کار دستگاه تست نیز بر این پایه است. دستگاه فوق از یک طرف اشعه را تابانده و در طرف دیگر فیلم را قرار می دهند. عبور اشعه از قطعه باعث سیاه شدن فیلم می شود. بدین صورت که هر چه ضخامت عبوری اشعه بیشتر باشد، فیلم موجود کمتر سیاه می شود. حال اگر ترکی در داخل قطعه باشد، اشعه مسیر کوتاهتری را از داخل قطعه طی کرده و در نتیجه فیلم موجود سیاهتر می شود و از این طریق می توان به وجود ترک و عیب داخلی قطعه پی برد. ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ این روش هم عیوب داخلی و هم عیوب خارجی را به ما نشان می دهد ولی از معایب استفاده از این دستگاه این است که می تواند اثرات نامطلوبی بر روی بدن انسان بگذارد و لذا برای انجام این تست بایستی اتاق مربوطه ایزوله باشد. همچنین در این روش می توان فیلم های موجود را بایگانی نموده و نگهداری کرد. Modeling در طی گذراندن دوره کارآموزی برای آمادگی هر چه بیشتر در استفاده از نرم افزارهای طراحی، از سوی مهندسین شرکت قطعاتی برای مدل کردن به این جانب داده شد نقشه و یا مدل این قطعات در ادامه گزارش آورده شده است. لازم بذکر است که تمامی این نقشه ها با نرم افزار طراحی Solid Work تهیه شده است.