Λύσεις — Ενότητα 3.9: Προστασία από Παγοποίηση (σελ. 365-366) – ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ ΑΕΡΟΣΚΑΦΩΝ ΙΙ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Ενότητα 3.9: Προστασία από Παγοποίηση

Λύσεις στις 5 ερωτήσεις της ενότητας 3.9: προβλήματα από τον σχηματισμό πάγου στην εισαγωγή, φιλοσοφία λειτουργίας των συστημάτων αντιπαγοποίησης (anti-icing) και αποπαγοποίησης (de-icing), βασικά εξαρτήματα ενός τυπικού αντιπαγωτικού συστήματος με αέρα από τον συμπιεστή, και προστασία του καυσίμου από παγοποίηση στο φίλτρο εισαγωγής.

Προβλήματα από σχηματισμό πάγου σε αεριοστρόβιλο κινητήρα

Ερώτηση: Ποια είναι τα προβλήματα που μπορεί να δημιουργήσει ο σχηματισμός πάγου σε έναν αεριοστρόβιλο κινητήρα;

Απάντηση:

• §3.9. «Ο σχηματισμός πάγου στην εισαγωγή μπορεί να προκαλέσει τα παρακάτω φαινόμενα: Τη μείωση της διατομής της εισαγωγής και άρα τη μείωση της εισερχόμενης ποσότητας αέρα στον κινητήρα, με συνέπεια τη μείωση της ώσης του κινητήρα και την αύξηση της θερμοκρασίας εξαγωγής καυσαερίων. Ο σχηματισμός πάγου δε γίνεται με ομοιόμορφο τρόπο και συμμετρικά γύρω από την εισαγωγή προκαλώντας διαταραχή του αέρα μέσα στην εισαγωγή... που μπορεί να εξελιχθεί σε απώλεια στήριξης και καταστροφή του συμπιεστή... υπάρχει ο κίνδυνος αποκόλλησής του από την εισαγωγή και εισρόφησής του από το συμπιεστή, με επακόλουθες καταστροφικές συνέπειες.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο σχηματισμός πάγου στην εισαγωγή ενός αεριοστρόβιλου κινητήρα μπορεί να προκαλέσει τρία βασικά προβλήματα: πρώτον, μείωση της διατομής της εισαγωγής και άρα μείωση της ποσότητας αέρα που εισέρχεται στον κινητήρα, με αποτέλεσμα μείωση της ώσης του κινητήρα και ταυτόχρονη αύξηση της θερμοκρασίας εξαγωγής καυσαερίων· δεύτερον, ανομοιόμορφο και ασύμμετρο σχηματισμό πάγου γύρω από την εισαγωγή, που διαταράσσει τη ροή του αέρα και μπορεί να προκαλέσει αστάθεια της ροής στον συμπιεστή, εξελισσόμενη σε απώλεια στήριξης (stall) και καταστροφή του συμπιεστή· και τρίτον, κίνδυνο αποκόλλησης συσσωρευμένου πάγου από την εισαγωγή και εισρόφησής του από τον συμπιεστή, με καταστροφικές συνέπειες για τον κινητήρα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• 3 προβλήματα: μείωση ώσης/αύξηση θερμοκρασίας καυσαερίων, αστάθεια ροής/stall συμπιεστή, αποκόλληση-εισρόφηση πάγου

Φιλοσοφία anti-icing και de-icing συστημάτων

Ερώτηση: Ποια είναι η φιλοσοφία λειτουργίας των συστημάτων αντιπάγωσης και ποια των συστημάτων αποπάγωσης;

Απάντηση:

• §3.9. «Τα συστήματα αντιπαγοποίησης (anti-icing)... ενεργοποιούνται όταν υπάρχουν ενδείξεις χαμηλής θερμοκρασίας και αυξημένης υγρασίας και δεν επιτρέπουν το σχηματισμό πάγου, κρατώντας αυξημένη τη θερμοκρασία των μερών του κινητήρα που είναι επιρρεπή σε παγοποίηση. Τα συστήματα αποπαγοποίησης (de-icing), αυτά δηλαδή που ενεργοποιούνται αφού έχει σχηματιστεί ο πάγος, για τη διάλυσή του.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα συστήματα αντιπαγοποίησης (anti-icing) λειτουργούν προληπτικά: ενεργοποιούνται όταν υπάρχουν ενδείξεις χαμηλής θερμοκρασίας και αυξημένης υγρασίας, δηλαδή πριν σχηματιστεί καθόλου πάγος, και δεν επιτρέπουν τον σχηματισμό του, κρατώντας αυξημένη τη θερμοκρασία στα σημεία του κινητήρα που είναι επιρρεπή σε παγοποίηση. Αντίθετα, τα συστήματα αποπαγοποίησης (de-icing) λειτουργούν διορθωτικά: ενεργοποιούνται αφού έχει ήδη σχηματιστεί ο πάγος, με σκοπό τη διάλυσή του· χρησιμοποιούνται κυρίως σε ελικοστρόβιλους κινητήρες, στην εισαγωγή και στη ρίζα του έλικά τους, με ηλεκτρικά θερμαντικά στοιχεία.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Anti-icing = πρόληψη πριν σχηματιστεί πάγος· de-icing = διάλυση πάγου αφού έχει ήδη σχηματιστεί

Συνέπεια παγοποίησης εισαγωγής — πολλαπλής επιλογής

Ερώτηση: Ο σχηματισμός πάγου στην εισαγωγή ενός αεριοστρόβιλου κινητήρα μπορεί να προκαλέσει: Α) Την αύξηση της ώσης του κινητήρα. Β) Τη μείωση της θερμοκρασίας εξαγωγής καυσαερίων. Γ) Τη μείωση της ώσης του κινητήρα. Δ) Την αύξηση της ποσότητας λιπαντικού στη δεξαμενή του κινητήρα.

Απάντηση:

• §3.9. «Τη μείωση της διατομής της εισαγωγής και άρα τη μείωση της εισερχόμενης ποσότητας αέρα στον κινητήρα, με συνέπεια τη μείωση της ώσης του κινητήρα και την αύξηση της θερμοκρασίας εξαγωγής καυσαερίων.»

Σύνοψη: Σωστή απάντηση: Γ) Τη μείωση της ώσης του κινητήρα. Ο σχηματισμός πάγου μειώνει τη διατομή της εισαγωγής και άρα την ποσότητα αέρα που εισέρχεται στον κινητήρα, με αποτέλεσμα μείωση της ώσης — και όχι αύξηση (Α λάθος). Ταυτόχρονα προκαλεί αύξηση, όχι μείωση, της θερμοκρασίας εξαγωγής καυσαερίων (Β λάθος). Δεν έχει καμία σχέση με την ποσότητα λιπαντικού στη δεξαμενή (Δ λάθος).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Σωστό: Γ) μείωση ώσης — η παγοποίηση μειώνει τη διατομή εισαγωγής και αυξάνει τη θερμοκρασία καυσαερίων

Βασικά εξαρτήματα αντιπαγωτικού συστήματος με αέρα συμπιεστή

Ερώτηση: Περιγράψτε τα βασικά εξαρτήματα ενός τυπικού αντιπαγωτικού συστήματος αεριοστρόβιλου κινητήρα.

Απάντηση:

• §3.9.1. «Ένα τυπικό σύστημα αντιπαγοποίησης με αέρα περιλαμβάνει τα ακόλουθα εξαρτήματα: Έναν συλλέκτη (bleed air manifold) του αέρα που εξάγεται... Μια βαλβίδα ελέγχου ροής (control valve) η οποία ελέγχεται από τον ρυθμιστή ροής αέρα του συστήματος αντιπάγωσης... Ένα ρυθμιστή ροής του αέρα που παρέχει ο συμπιεστής (anti-icing air flow regulator). Αυτός ρυθμίζει τη θέση της βαλβίδας ελέγχου ροής ανάλογα με τη θερμοκρασία του αέρα εισαγωγής.»

Σύνοψη: Ένα τυπικό αντιπαγωτικό σύστημα με αέρα από τον συμπιεστή περιλαμβάνει τρία βασικά εξαρτήματα: τον συλλέκτη αέρα (bleed air manifold), ένα περίβλημα που καλύπτει τις οπές εξόδου του αέρα του συμπιεστή και στεγανοποιεί το περίβλημά του από διαρροές· τη βαλβίδα ελέγχου ροής (control valve), η οποία ελέγχεται από τον ρυθμιστή ροής αέρα και ρυθμίζει, ανάλογα με τη θέση της, την ποσότητα αέρα που εξάγεται από τον κινητήρα· και τον ρυθμιστή ροής αέρα (anti-icing air flow regulator), ο οποίος ρυθμίζει τη θέση της βαλβίδας ελέγχου ροής ανάλογα με τη θερμοκρασία του αέρα εισαγωγής, περιορίζοντας στο ελάχιστο την απώλεια ώσης (ή ισχύος) που προκαλεί η εξαγωγή αέρα από τον συμπιεστή.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• 3 εξαρτήματα: συλλέκτης αέρα, βαλβίδα ελέγχου ροής, ρυθμιστής ροής αέρα

Παγοποίηση φίλτρου καυσίμου σε μεγάλο ύψος — Σωστό ή Λάθος

Ερώτηση: Η ύπαρξη νερού στο κύκλωμα του καυσίμου μπορεί να προκαλέσει απόφραξη των φίλτρων καυσίμου όταν το αεροσκάφος πετάει σε μεγάλα ύψη. ΣΩΣΤΟ Q ΛΑΘΟΣ Q

Απάντηση:

• §3.9.3. «Στα συστήματα καυσίμου των αεριοστρόβιλων κινητήρων που χρησιμοποιούν φίλτρα πριν από την αντλία καυσίμου του κινητήρα παρατηρείται το φαινόμενο σχηματισμού πάγου στο πλέγμα του φίλτρου, όταν η θερμοκρασία του καυσίμου μέσα στις δεξαμενές πέσει σε πολύ χαμηλά επίπεδα, όπως σε πτήσεις μεγάλης διάρκειας σε μεγάλο ύψος.»

Σύνοψη: Η πρόταση είναι ΣΩΣΤΗ. Σε πτήσεις μεγάλης διάρκειας σε μεγάλο ύψος η θερμοκρασία του καυσίμου μέσα στις δεξαμενές πέφτει σε πολύ χαμηλά επίπεδα· τυχόν νερό που υπάρχει στο κύκλωμα του καυσίμου παγώνει και σχηματίζει πάγο στο πλέγμα του φίλτρου εισαγωγής καυσίμου, προκαλώντας απόφραξή του και πτώση πίεσης στην παροχή καυσίμου.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• ΣΩΣΤΟ — νερό στο καύσιμο παγώνει στο φίλτρο σε χαμηλή θερμοκρασία καυσίμου (μεγάλο ύψος/μεγάλη διάρκεια πτήσης)