مهدي كياني
کاربر فعال مهندسی هوافضا
نحوه كاهش سرعت در هواپیما
وزن و سرعت فرود هواپیماهای غول پیكر امروزی بقدری بالاست كه ترمز هیدرولیكی هواپیما به تنهایی توان متوقف كردن آن را در یك فاصله معین و كوتاه را ندارد پس بنابراین ما نیازمند ابزارهای دیگری هستیم تا بلكه بتوانیم مقداری از سرعت هواپیما را قبل از برخورد چرخها به زمین بكاهیم. یك وسیله ساده و در عین حال مفید میتواند این باشد كه ما جریان هوای خروجی از موتور را عكس نمائیم وقتی كه ما این كار را انجام میدهیم علاوه براینكه ما مقداری از نیروی جلوبرندگی موتور را حذف كردهایم در عین حال توانستهایم مقداری شتاب در خلاف جهت سرعت به هواپیما بدهیم.
در اینجا دو روش كلی برای كاهش سرعـت نام برده میشود
1-Clamshell – type و 2- Bucket – type كه در نوع clam – shell type ما تنها از سیستم نیوماتیك برای كار استفاده میكنیم و در نوع bucket – type ما هم هیدرولیكی و هم نیوماتیكی عمل میكنیم. نحوه كار بسیار ساده است به گونهای كه توسط یك سیستم مكانیكی ساده یك منحرف كننده جریان هوا در برابر حفره شتاب دهنده قرار میگیرد و جهت آن را به صورت مضاعف برمیگرداند. حال باید اضافه كنم كه درپوش بازگشت هوا پوسته موتور را شكل میدهد. و وقتی كه باز میشود میتوان باعث اختلال در جریاناتی هوایی گذرا از آن بشود.
حال میخواهیم به عنوان مثال سیستم كاهش سرعت یك هواپیمای مدرن مانند (A-340) را با هم بررسی كنیم. در هواپیماهای قدیمی فرامین كنترل پروازی بوسیله سیم و میله صورت میگرفته در صورتی كه در هواپیماهای غول پیكر امروزی چنین كاری محال است. زیرا به عنوان مثال ما چندین تن نیرو برای حركت دادن شهپرها و ارابه فرود هواپیما نیاز داریم و در ضمن ما برای انتقال نیرو به چند صدمتر آنطرفتر نمیتوانیم از سیم و میله استفاده نمائیم (بدلیل افزایش وزن و افت مكانیكی) به عنوان مثال هواپیمای Airbus-340 نزدیك به 80 متر طول دارد و 75 متر span دارد كه این امر تنها به كمك سیستم هیدرولیك مقدور میباشد.
مدارهای هیدرولیكی:
هواپیما A-340 به یك مخزن روغن كه حاوی فشار 4.5 bar) یا (65 psi است مجهز شدهاند. یك پمپ كه به موتور هواپیما متصل است این روغن را در یك فشار بسیار بالا نزدیك به 2975 psi) یا (205 bar به گردش در میآورد. و با جریانی حدود 175 lit/min به اجزای مختلف میفرستد و با فشار پائینتری به مخزن باز میگردد.
مسلماً در چنین هواپیمایی ما نمیتوانیم تمام فعالیتهای خود را به یك سیستم بسپاریم زیرا در صورت از دست دادن آن فاجعه به بار خواهد آمد. در واقع 3 مدار هیدرولیكی مستقل كه هر كدام مخزن و پمپ مخصوص به خود را دارند تعبیه شده است.
Thrust Reverser
Thrust Reverser یك سیستم ترمزی است كه در پوسته موتور قرار گرفته و شامل سه قسمت است:
1- ورودی هوا 2- فن و دستگاه تولید نیروی جلو برندگی 3- Thrust Reverser
هواپیماهای مدرن كه به موتور Turbo Fan مجهز هستند نیروی جلوبرندگی خود را از دو منبع میگیرند. 1- گازهای داغی كه از احتراق ناشی از سوخت حاصل میگردد. 2- جریان هوای سردی كه توسط Fan (فن) تولید میشود. هنگامی كه هواپیما مینشیند جریان هوای متحرك مانند یك آبشار هوایی از كنار پوسته مركزی باز میگردد و باعث كاهش سرعت میشود (مانند شكل) در همان هنگام بالچهها در مقابل جریان هوای پائین میآیند و با پائین آمدن خود در مقابل پوسته موتور قرار میگیرد جریان هوای بازگشت داده شده از موتور و همچنین جریان بالچه باعث كاهش سرعت و در نتیجه بهتر ترمز كردن هواپیما خواهد شد.
بررسی مكانیزم:
سیستم هیدرولیكی كه كارخانه (messier – bugatti) برای هواپیمای A-340 تدارك دیده شامل شش actuator و دو up lock است. تا هنگامیكه هواپیما در حال پرواز است بخش كاهش سرعت قفل است و دو Pin كه هر كدام در دو طرف پوسته موتور قرار دارند بوسیله دو Up lock نگه داشته میشوند وقتی خلیان Reveser را فعال مینماید سیستم هیدرولیك روغن را تحت فشار به جك عمل كننده میفرستد و به پیستونهایی كه پوسته متحرك را حركت میدهد نیرو وارد میكند. وقتی سیستم ترمزی هواپیما وظیفه خود را انجام داد Pin خیلی سریع بسته میشود و كلاهك آن مجدداً قفل میشود. این روند ممكن است آسان به نظر برسد ولی این سیستم ملزم به روند و عملیات ریز و ظریف و فنآوری هوشمند است.
یك سیستم ایمنی بسیار مهم و حیاتی:
البته این سیستم در حین پرواز نباید عمل كند پس بنابراین ما باید راهی پیدا كنیم كه در صورت اشتباه از این شش بخش هیدرولیكی چهار بخش آن دارای قفل داخلی است كه برای باز كردن آن باید دستورات صحیح از دو رایانه مستقل دریافت كند كه وظیفه این رایانهها این است كه از فرودگاه اطمینان حاصل میكند. بنابراین اگر خلبان اشتباهاً در حین پرواز آن را فعال كرد سیستم فوق عمل نخواهد كرد.
این سیستم یك سیستم مطمئن و عالی با احتمال خطای ¬11در 000/000/1 است. برای هماهنگ بودن فعالیت ترمزی با مجبوریم كه تنها از یك مدار هیدرولیكی استفاده كنیم زیرا در غیر اینصورت هواپیما نمیتواند در یك خط صاف ترمز كند.
كاركرد استثنایی:
نزدیك به 365 تن نیرو نیاز است تا اینكه هواپیمایی با سرعت 300 بتواند ترمز كند. ترمزهای اضطراری (RTO) هر كدام تا 8 تن نیرو را تحمل خواهند كرد كه این مقدار نزدیك به 3/1 تن برای هر actuator خواهد بود. پیستون پشت مخزن مجبور است تا 70 سانتیمتر را در 2 ثانیه طی كند. بطور كلی تمام جكهای عمل كننده باید مثل هم كار كنند تا هواپیما در یك خط باقی بماند آنها حداكثر 2 میلیمتر در 70 سانتی متر اختلاف پیدا میكنند.
وزن و سرعت فرود هواپیماهای غول پیكر امروزی بقدری بالاست كه ترمز هیدرولیكی هواپیما به تنهایی توان متوقف كردن آن را در یك فاصله معین و كوتاه را ندارد پس بنابراین ما نیازمند ابزارهای دیگری هستیم تا بلكه بتوانیم مقداری از سرعت هواپیما را قبل از برخورد چرخها به زمین بكاهیم. یك وسیله ساده و در عین حال مفید میتواند این باشد كه ما جریان هوای خروجی از موتور را عكس نمائیم وقتی كه ما این كار را انجام میدهیم علاوه براینكه ما مقداری از نیروی جلوبرندگی موتور را حذف كردهایم در عین حال توانستهایم مقداری شتاب در خلاف جهت سرعت به هواپیما بدهیم.
در اینجا دو روش كلی برای كاهش سرعـت نام برده میشود
1-Clamshell – type و 2- Bucket – type كه در نوع clam – shell type ما تنها از سیستم نیوماتیك برای كار استفاده میكنیم و در نوع bucket – type ما هم هیدرولیكی و هم نیوماتیكی عمل میكنیم. نحوه كار بسیار ساده است به گونهای كه توسط یك سیستم مكانیكی ساده یك منحرف كننده جریان هوا در برابر حفره شتاب دهنده قرار میگیرد و جهت آن را به صورت مضاعف برمیگرداند. حال باید اضافه كنم كه درپوش بازگشت هوا پوسته موتور را شكل میدهد. و وقتی كه باز میشود میتوان باعث اختلال در جریاناتی هوایی گذرا از آن بشود.
حال میخواهیم به عنوان مثال سیستم كاهش سرعت یك هواپیمای مدرن مانند (A-340) را با هم بررسی كنیم. در هواپیماهای قدیمی فرامین كنترل پروازی بوسیله سیم و میله صورت میگرفته در صورتی كه در هواپیماهای غول پیكر امروزی چنین كاری محال است. زیرا به عنوان مثال ما چندین تن نیرو برای حركت دادن شهپرها و ارابه فرود هواپیما نیاز داریم و در ضمن ما برای انتقال نیرو به چند صدمتر آنطرفتر نمیتوانیم از سیم و میله استفاده نمائیم (بدلیل افزایش وزن و افت مكانیكی) به عنوان مثال هواپیمای Airbus-340 نزدیك به 80 متر طول دارد و 75 متر span دارد كه این امر تنها به كمك سیستم هیدرولیك مقدور میباشد.
مدارهای هیدرولیكی:
هواپیما A-340 به یك مخزن روغن كه حاوی فشار 4.5 bar) یا (65 psi است مجهز شدهاند. یك پمپ كه به موتور هواپیما متصل است این روغن را در یك فشار بسیار بالا نزدیك به 2975 psi) یا (205 bar به گردش در میآورد. و با جریانی حدود 175 lit/min به اجزای مختلف میفرستد و با فشار پائینتری به مخزن باز میگردد.
مسلماً در چنین هواپیمایی ما نمیتوانیم تمام فعالیتهای خود را به یك سیستم بسپاریم زیرا در صورت از دست دادن آن فاجعه به بار خواهد آمد. در واقع 3 مدار هیدرولیكی مستقل كه هر كدام مخزن و پمپ مخصوص به خود را دارند تعبیه شده است.
Thrust Reverser
Thrust Reverser یك سیستم ترمزی است كه در پوسته موتور قرار گرفته و شامل سه قسمت است:
1- ورودی هوا 2- فن و دستگاه تولید نیروی جلو برندگی 3- Thrust Reverser
هواپیماهای مدرن كه به موتور Turbo Fan مجهز هستند نیروی جلوبرندگی خود را از دو منبع میگیرند. 1- گازهای داغی كه از احتراق ناشی از سوخت حاصل میگردد. 2- جریان هوای سردی كه توسط Fan (فن) تولید میشود. هنگامی كه هواپیما مینشیند جریان هوای متحرك مانند یك آبشار هوایی از كنار پوسته مركزی باز میگردد و باعث كاهش سرعت میشود (مانند شكل) در همان هنگام بالچهها در مقابل جریان هوای پائین میآیند و با پائین آمدن خود در مقابل پوسته موتور قرار میگیرد جریان هوای بازگشت داده شده از موتور و همچنین جریان بالچه باعث كاهش سرعت و در نتیجه بهتر ترمز كردن هواپیما خواهد شد.
بررسی مكانیزم:
سیستم هیدرولیكی كه كارخانه (messier – bugatti) برای هواپیمای A-340 تدارك دیده شامل شش actuator و دو up lock است. تا هنگامیكه هواپیما در حال پرواز است بخش كاهش سرعت قفل است و دو Pin كه هر كدام در دو طرف پوسته موتور قرار دارند بوسیله دو Up lock نگه داشته میشوند وقتی خلیان Reveser را فعال مینماید سیستم هیدرولیك روغن را تحت فشار به جك عمل كننده میفرستد و به پیستونهایی كه پوسته متحرك را حركت میدهد نیرو وارد میكند. وقتی سیستم ترمزی هواپیما وظیفه خود را انجام داد Pin خیلی سریع بسته میشود و كلاهك آن مجدداً قفل میشود. این روند ممكن است آسان به نظر برسد ولی این سیستم ملزم به روند و عملیات ریز و ظریف و فنآوری هوشمند است.
یك سیستم ایمنی بسیار مهم و حیاتی:
البته این سیستم در حین پرواز نباید عمل كند پس بنابراین ما باید راهی پیدا كنیم كه در صورت اشتباه از این شش بخش هیدرولیكی چهار بخش آن دارای قفل داخلی است كه برای باز كردن آن باید دستورات صحیح از دو رایانه مستقل دریافت كند كه وظیفه این رایانهها این است كه از فرودگاه اطمینان حاصل میكند. بنابراین اگر خلبان اشتباهاً در حین پرواز آن را فعال كرد سیستم فوق عمل نخواهد كرد.
این سیستم یك سیستم مطمئن و عالی با احتمال خطای ¬11در 000/000/1 است. برای هماهنگ بودن فعالیت ترمزی با مجبوریم كه تنها از یك مدار هیدرولیكی استفاده كنیم زیرا در غیر اینصورت هواپیما نمیتواند در یك خط صاف ترمز كند.
كاركرد استثنایی:
نزدیك به 365 تن نیرو نیاز است تا اینكه هواپیمایی با سرعت 300 بتواند ترمز كند. ترمزهای اضطراری (RTO) هر كدام تا 8 تن نیرو را تحمل خواهند كرد كه این مقدار نزدیك به 3/1 تن برای هر actuator خواهد بود. پیستون پشت مخزن مجبور است تا 70 سانتیمتر را در 2 ثانیه طی كند. بطور كلی تمام جكهای عمل كننده باید مثل هم كار كنند تا هواپیما در یك خط باقی بماند آنها حداكثر 2 میلیمتر در 70 سانتی متر اختلاف پیدا میكنند.
