Λύσεις — Ενότητα 2.1: Όρια Λειτουργικής Διάρκειας Κινητήρων (σελ. 153) – ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ ΑΕΡΟΣΚΑΦΩΝ ΙΙ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Ενότητα 2.1: Όρια Λειτουργικής Διάρκειας Κινητήρων

Λύσεις στις 5 ερωτήσεις της ενότητας 2.1: λόγοι αύξησης του χρόνου TBO (τεχνολογία υλικών, σχεδίασης και δοκιμής), παράγοντες που επηρεάζουν τη «ζωή» του κινητήρα (περιβάλλον λειτουργίας, τρόπος πτήσης, περιοδική συντήρηση, συχνότητα πτήσεων), η σχέση του λόγου αέρα-καυσίμου με την οικονομία καυσίμου, η επίδραση της σπάνιας χρήσης στη διάβρωση του κινητήρα, και οι λόγοι εισαγωγής συνεχών σχεδιαστικών αλλαγών (Engine Parts Catalog, PMA/STC) καθ' όλη τη διάρκεια ζωής ενός τύπου κινητήρα.

Λόγοι αύξησης του χρόνου TBO

Ερώτηση: Σε ποιους λόγους οφείλεται η αύξηση του χρόνου μεταξύ γενικής επισκευής των σύγχρονων εμβολοφόρων κινητήρων;

Απάντηση:

• §2.1. «Η πρόοδος της τεχνολογίας υλικών, των μεθόδων σχεδίασης, αλλά και των μεθόδων δοκιμής, έχει επιτρέψει τη σταδιακή αύξηση του διαστήματος γενικής επισκευής κατά τα τελευταία 50 χρόνια, σε 1500 έως 2000 ώρες, για τους σύγχρονους αεροπορικούς εμβολοφόρους κινητήρες.»

Σύνοψη: Η αύξηση του χρόνου μεταξύ γενικών επισκευών (TBO) από τις αρχικές 500-700 ώρες στις σημερινές 1500-2000 ώρες οφείλεται στην πρόοδο τριών βασικών τομέων: της τεχνολογίας υλικών, των μεθόδων σχεδίασης και των μεθόδων δοκιμής των κινητήρων. Οι νέοι χρόνοι προτείνονται από τον κατασκευαστή και εγκρίνονται από τους αρμόδιους εποπτικούς φορείς (FAA, JAA, CAA, ΥΠΑ).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Αύξηση TBO: πρόοδος τεχνολογίας υλικών + μεθόδων σχεδίασης + μεθόδων δοκιμής

Παράγοντες που επηρεάζουν τη ζωή του κινητήρα

Ερώτηση: Ποιοι από τους παρακάτω παράγοντες επηρεάζουν τη ζωή ενός εμβολοφόρου κινητήρα; Α) Το περιβάλλον λειτουργίας Β) Ο τρόπος πτήσης Γ) Η συχνή αλλαγή του λιπαντικού του κινητήρα Δ) Ο αριθμός των κυλίνδρων του κινητήρα

Απάντηση:

• §2.1.1. «Συνθήκες λειτουργίας: Η λειτουργία κοντά σε θάλασσα, ή σε περιβάλλον επιβαρημένο από άμμο ή σκόνη... Τρόπος πτήσης: Η τεχνική πτήσης που ακολουθεί ο χειριστής επηρεάζει σε σημαντικό βαθμό τη ζωή του κινητήρα... Συχνότητα πτήσεων: ...Αλλαγή λαδιών, σε τακτά χρονικά διαστήματα, είναι ο ενδεικνυόμενος τρόπος αντιμετώπισης του προβλήματος [της διάβρωσης].»

Σύνοψη: Σωστές απαντήσεις: Α, Β και Γ. Το περιβάλλον λειτουργίας (Α) — π.χ. κοντά σε θάλασσα ή σε περιβάλλον με άμμο/σκόνη — επιβαρύνει τη «ζωή» του κινητήρα. Ο τρόπος πτήσης (Β) — απότομοι ελιγμοί, υπέρβαση στροφών ή θερμοκρασίας καυσαερίων — έχει επίσης αρνητικές συνέπειες. Η συχνή αλλαγή λιπαντικού (Γ) αποτελεί μέρος της περιοδικής συντήρησης/συχνότητας χρήσης και προστατεύει τον κινητήρα από διάβρωση, άρα επηρεάζει θετικά τη ζωή του. Αντίθετα, ο αριθμός των κυλίνδρων (Δ) είναι κατασκευαστικό χαρακτηριστικό του τύπου κινητήρα και δεν αναφέρεται στο βιβλίο ως παράγοντας που επηρεάζει τη διάρκεια ζωής του.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Σωστά: Α, Β, Γ — περιβάλλον, τρόπος πτήσης, συχνή αλλαγή λαδιού· Δ (αριθμός κυλίνδρων) δεν επηρεάζει τη ζωή

Λόγος αέρα-καυσίμου και οικονομία καυσίμου — Σωστό ή Λάθος

Ερώτηση: Η επιλογή του λόγου αέρα καυσίμου του μείγματος έχει άμεση σχέση με την οικονομία καυσίμου. ΣΩΣΤΟ Q ΛΑΘΟΣ Q

Απάντηση:

• §2.1.1.1. «Λειτουργία με υπερβολικά πλούσιο μείγμα, αφενός αυξάνει το κόστος πτήσης (υψηλότερη κατανάλωση καυσίμου)... Το Σχήμα 2.1 παρουσιάζει την επίδραση του λόγου καυσίμου-αέρα στις θερμοκρασίες καυσαερίων και κυλινδροκεφαλής, καθώς επίσης και στην ειδική κατανάλωση καυσίμου.»

Σύνοψη: Η πρόταση είναι ΣΩΣΤΟ. Ο λόγος αέρα-καυσίμου του μείγματος επηρεάζει άμεσα την ειδική κατανάλωση καυσίμου: υπερβολικά πλούσιο μείγμα αυξάνει την κατανάλωση καυσίμου (άρα και το κόστος πτήσης), ενώ φτωχό μείγμα, αν και μπορεί να μειώσει την κατανάλωση, προκαλεί υψηλότερες θερμοκρασίες καυσαερίων που είναι επιζήμιες για τον κινητήρα. Η σωστή ρύθμιση του μείγματος είναι επομένως άμεσα συνδεδεμένη με την οικονομία λειτουργίας.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• ΣΩΣΤΟ — ο λόγος αέρα-καυσίμου καθορίζει την ειδική κατανάλωση καυσίμου

Επίδραση της συχνότητας πτήσεων στη ζωή του κινητήρα

Ερώτηση: Ποια είναι η επίδραση που μπορεί να έχει η συχνότητα πτήσεων σε ένα εμβολοφόρο αεροπορικό κινητήρα και γιατί;

Απάντηση:

• §2.1.1. «Η συχνότητα πτήσης αποτελεί επίσης ένα σημαντικό παράγοντα στη «ζωή» του κινητήρα. Κινητήρες, οι οποίοι χρησιμοποιούνται περιστασιακά και με μεγάλα χρονικά διαστήματα αλλαγής λαδιών, είναι δυνατό να παρουσιάσουν έντονα φαινόμενα διάβρωσης από τη δημιουργία οξέων στο λάδι... Η υγρασία που εμφανίζεται στους κυλίνδρους μπορεί επίσης να προκαλέσει προβλήματα διάβρωσης, όταν ο κινητήρας μένει ανενεργός επί μακρόν. Σύντομες επίγειες εκκινήσεις, είναι πιθανό να επιδεινώσουν το πρόβλημα, μια και το λάδι δεν θα ζεσταθεί αρκετά, με αποτέλεσμα η παγιδευμένη υγρασία να αντιδράσει με το θείο, σχηματίζοντας θειικό οξύ, το οποίο είναι εξαιρετικά διαβρωτικό.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η μειωμένη συχνότητα πτήσεων επηρεάζει αρνητικά τη ζωή του κινητήρα, κυρίως λόγω διάβρωσης. Κινητήρες που πετούν περιστασιακά, με μεγάλα χρονικά διαστήματα ανάμεσα σε αλλαγές λαδιού, παρουσιάζουν έντονα φαινόμενα διάβρωσης, επειδή στο λάδι δημιουργούνται οξέα που προσβάλουν τα εσωτερικά μεταλλικά μέρη του κινητήρα. Επιπλέον, η υγρασία που παγιδεύεται στους κυλίνδρους όταν ο κινητήρας μένει ανενεργός για μεγάλο διάστημα προκαλεί επιπλέον προβλήματα διάβρωσης· σύντομες επίγειες εκκινήσεις μπορεί μάλιστα να επιδεινώσουν το πρόβλημα, καθώς το λάδι δεν προλαβαίνει να ζεσταθεί αρκετά ώστε να εξατμιστεί η υγρασία, με αποτέλεσμα αυτή να αντιδράσει με το θείο του λαδιού σχηματίζοντας θειικό οξύ, εξαιρετικά διαβρωτικό για τα μεταλλικά μέρη. Για τον λόγο αυτό συνιστάται τακτική αλλαγή λαδιών, ενώ κινητήρες ανενεργοί για μεγάλο διάστημα πρέπει να προστατεύονται με ψεκασμό ειδικού προστατευτικού λαδιού (preservation) στα τοιχώματα των κυλίνδρων.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Σπάνια χρήση → μεγάλα διαστήματα αλλαγής λαδιού + παγιδευμένη υγρασία → οξέα/θειικό οξύ → διάβρωση εσωτερικών μερών

Λόγοι συνεχών σχεδιαστικών αλλαγών ενός κινητήρα

Ερώτηση: Για ποιο λόγο ένας αεροπορικός κινητήρας υπόκειται σε συνεχείς αλλαγές από τη στιγμή που θα κατασκευαστεί το πρώτο μοντέλο του;

Απάντηση:

• §2.1.1.2. «Θα πρέπει να σημειωθεί, ότι κάθε τύπος κινητήρα από την ημερομηνία παρουσίασης του πρωτοτύπου, έως την ημερομηνία απόσυρσης και του τελευταίου παραχθέντος αντιτύπου, υπόκειται σε πολλές αλλαγές και έτσι εξαρτήματα νέας σχεδίασης εισάγονται στον κατάλογο τεμαχίων του κινητήρα (Engine Parts Catalog)... Οι συνέπειες των αλλαγών στο διάστημα γενικής επισκευής είναι από τις κυριότερες παραμέτρους, οι οποίες λαμβάνονται υπόψη, για την έγκριση εισαγωγής των νέων εξαρτημάτων.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Από την ημερομηνία παρουσίασης του πρωτοτύπου ενός κινητήρα έως την απόσυρση και του τελευταίου παραχθέντος αντιτύπου, ο κινητήρας υπόκειται σε συνεχείς σχεδιαστικές αλλαγές, καθώς εξαρτήματα νέας σχεδίασης εισάγονται διαρκώς στον κατάλογο τεμαχίων του κινητήρα (Engine Parts Catalog). Οι αλλαγές αυτές μπορεί να αφορούν γεωμετρία, υλικά, διαδικασίες κατεργασίας υλικών ή συνδυασμό τους, και στόχο έχουν τη βελτίωση της αξιοπιστίας, της ασφάλειας και της απόδοσης του κινητήρα. Κάθε αλλαγή γίνεται πάντα μετά από έγκριση του κατασκευαστή (PMA - Part Manufacturer Approval ή STC - Supplemental Type Certificates) και τεκμηριώνεται με εκτεταμένες δοκιμές, ώστε να πιστοποιηθεί η δυνατότητα διατήρησης ή αύξησης του διαστήματος μεταξύ γενικών επισκευών (TBO) — οι συνέπειες στο TBO είναι μάλιστα από τις κυριότερες παραμέτρους που εξετάζονται πριν εγκριθεί η εισαγωγή ενός νέου εξαρτήματος.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Συνεχής βελτίωση σχεδίασης (Engine Parts Catalog) μέσω εγκεκριμένων αλλαγών (PMA/STC), τεκμηριωμένων με δοκιμές, με στόχο αξιοπιστία/απόδοση και διατήρηση ή αύξηση του TBO