Λύσεις — Ενότητα 3.13: Λειτουργία των Κινητήρων Αντίδρασης (σελ. 367-369) – ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ ΑΕΡΟΣΚΑΦΩΝ ΙΙ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Ενότητα 3.13: Λειτουργία των Κινητήρων Αντίδρασης

Λύσεις στις 5 ερωτήσεις της ενότητας 3.13: περιοχές λειτουργίας πολιτικών και στρατιωτικών κινητήρων αντίδρασης, χρήση μετακαυστήρα πάνω από τη στρατιωτική ώση, ρόλος των καμπυλών ρύθμισης ώσης, ενέργειες πληρώματος σε έκτακτη ανάγκη από κινητήρα και ανάγκη βραδείας λειτουργίας πριν τη διακοπή για ψύξη του θερμού τμήματος.

Περιοχές λειτουργίας πολιτικών κινητήρων και διάκριση από στρατιωτικούς

Ερώτηση: Αναφέρατε τις περιοχές λειτουργίας των πολιτικών κινητήρων. Για ποιο λόγο υπάρχει διάκριση μεταξύ των περιοχών λειτουργίας των πολιτικών κινητήρων σε σχέση με τους στρατιωτικούς;

Απάντηση:

• §3.13.1.1. «Οι περιοχές λειτουργίας (engine ratings) των κινητήρων πολιτικής αεροπορίας είναι οι παρακάτω: Λειτουργία «ξηρής» ώσης απογείωσης – Take off thrust (Dry)... Λειτουργία «υγρής» ώσης απογείωσης – Take off trust (Wet)... Λειτουργία μέγιστης συνεχούς ώσης (Maximum continuous)... Λειτουργία κανονικής ώσης ανόδου (Normal rated)... Λειτουργία μέγιστης ώσης πλεύσης (Maximum cruise)... Βραδεία λειτουργία (Ιdle)...»
• §3.13.1. «Οι περιοχές λειτουργίας δεν είναι ίδιες για τους πολιτικούς και τους στρατιωτικούς κινητήρες λόγω των διαφορετικών απαιτήσεων που έχουν οι χρήστες των κινητήρων αυτών. Από έναν στρατιωτικό κινητήρα απαιτείται η μέγιστη απόδοση ισχύος σε ελάχιστο χρονικό διάστημα καθώς και η δυνατότητα μεγάλων διακυμάνσεων της ώσης όπως για παράδειγμα σε μια αερομαχία. Από έναν πολιτικό κινητήρα απαιτείται η μέγιστη αξιοπιστία και μεγάλο χρονικό διάστημα μεταξύ διαδοχικών επισκευών.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι περιοχές λειτουργίας (engine ratings) των πολιτικών κινητήρων είναι έξι: η λειτουργία «ξηρής» ώσης απογείωσης (Dry, χωρίς ψεκασμό νερού), η λειτουργία «υγρής» ώσης απογείωσης (Wet, με σύστημα ψεκασμού νερού), η λειτουργία μέγιστης συνεχούς ώσης (Maximum continuous, μόνο σε έκτακτη ανάγκη), η λειτουργία κανονικής ώσης ανόδου (Normal rated), η λειτουργία μέγιστης ώσης πλεύσης (Maximum cruise) και η βραδεία λειτουργία (Idle). Η διάκριση των περιοχών λειτουργίας μεταξύ πολιτικών και στρατιωτικών κινητήρων οφείλεται στις διαφορετικές απαιτήσεις χρήσης: ο στρατιωτικός κινητήρας πρέπει να αποδίδει τη μέγιστη δυνατή ισχύ στο ελάχιστο χρονικό διάστημα και να επιτρέπει μεγάλες διακυμάνσεις ώσης (π.χ. σε αερομαχία), ενώ ο πολιτικός κινητήρας πρέπει να προσφέρει τη μέγιστη αξιοπιστία και το μεγαλύτερο δυνατό χρονικό διάστημα μεταξύ διαδοχικών επισκευών, γεγονός που επιβάλλει πιο συντηρητική χρήση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• 6 περιοχές πολιτικών κινητήρων: Dry, Wet, Maximum continuous, Normal rated, Maximum cruise, Idle· διάκριση από στρατιωτικούς λόγω διαφορετικών απαιτήσεων απόδοσης/αξιοπιστίας

Στρατιωτικός κινητήρας πάνω από τη «στρατιωτική» ώση

Ερώτηση: Είναι δυνατόν ένας στρατιωτικός κινητήρας να αναπτύξει μεγαλύτερη ώση από τη «στρατιωτική» και αν ναι με ποιον τρόπο;

Απάντηση:

• §3.13.1.2. «Λειτουργία μέγιστης ώσης (Maximum thrust) - Η περιοχή λειτουργίας μέγιστης ώσης στρατιωτικού κινητήρα αφορά κινητήρες που χρησιμοποιούν μετακαυστήρα για την αύξηση της ώσης τους. Η ώση αυτή επιτυγχάνεται τοποθετώντας το μοχλό ισχύος στην πλήρως εμπρόσθια θέση του, κατά την οποία ενεργοποιείται το σύστημα μετάκαυσης.» και «Λειτουργία στρατιωτικής ώσης (Military thrust) - Η στρατιωτική ώση ορίζεται ως η μέγιστη ώση που μπορεί να επιτευχθεί από τον κινητήρα χωρίς τη χρήση ψεκασμού νερού και μετάκαυσης (αν υπάρχουν).»

Σύνοψη: Ναι, είναι δυνατόν. Η στρατιωτική ώση (Military thrust) ορίζεται ως η μέγιστη ώση χωρίς χρήση ψεκασμού νερού και μετάκαυσης. Πάνω από αυτήν υπάρχει η λειτουργία μέγιστης ώσης (Maximum thrust), που αφορά κινητήρες με μετακαυστήρα (afterburner): τοποθετώντας τον μοχλό ισχύος στην πλήρως εμπρόσθια θέση ενεργοποιείται το σύστημα μετάκαυσης, το οποίο αναπτύσσει ώση μεγαλύτερη από τη στρατιωτική — με χρονικό όμως περιορισμό χρήσης, λόγω δομικής αντοχής και κατανάλωσης καυσίμου.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Ναι — με ενεργοποίηση μετακαυστήρα (afterburner) στη λειτουργία μέγιστης ώσης, πέρα από τη στρατιωτική ώση

Λόγος χρήσης καμπυλών ρύθμισης ώσης στους στροβιλοαντιδραστήρες

Ερώτηση: Ποιος είναι ο λόγος που χρησιμοποιούνται οι καμπύλες ρύθμισης ώσης στους στροβιλοαντιδραστήρες;

Απάντηση:

• §3.13.2.3. «Πριν την απογείωση, υπολογίζεται από το χειριστή η απαιτούμενη ώση, ανάλογα με τις ατμοσφαιρικές συνθήκες της ημέρας, σύμφωνα με την οποία θα ρυθμίζεται η θέση της μανέτας για την άνοδο (climb). Ο υπολογισμός αυτός γίνεται με τη βοήθεια κατάλληλων διαγραμμάτων του κατασκευαστή... με τα οποία ρυθμίζεται η απαιτούμενη ώση του κινητήρα βάσει του λόγου πίεσης του κινητήρα και της θερμοκρασίας εισαγωγής του κινητήρα.»

Σύνοψη: Οι καμπύλες ρύθμισης ώσης χρησιμοποιούνται για να υπολογίζεται από τον χειριστή η απαιτούμενη ώση του κινητήρα, ανάλογα με τις εκάστοτε ατμοσφαιρικές συνθήκες (κυρίως τη θερμοκρασία εισαγωγής), βάσει του λόγου πίεσης του κινητήρα. Με αυτόν τον τρόπο ρυθμίζεται σωστά η θέση της μανέτας ισχύος τόσο στη φάση της ανόδου (climb) όσο και στη φάση της πλεύσης (cruise), εξασφαλίζοντας τη βέλτιστη απόδοση του κινητήρα χωρίς υπέρβαση των επιτρεπόμενων ορίων. Σε σύγχρονα αεροσκάφη η ίδια διαδικασία γίνεται αυτόματα από τον υπολογιστή του σκάφους.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Καμπύλες ρύθμισης ώσης = υπολογισμός απαιτούμενης ώσης βάσει λόγου πίεσης κινητήρα και θερμοκρασίας εισαγωγής, ανά ατμοσφαιρικές συνθήκες

Ενέργειες πληρώματος σε έκτακτη ανάγκη από κινητήρα

Ερώτηση: Περιγράψτε τις ενέργειες που πρέπει να πραγματοποιήσει το πλήρωμα ενός αεροσκάφους σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης που οφείλεται σε συμβάν από κινητήρα.

Απάντηση:

• §3.13.2.7. «Στην περίπτωση εκδήλωσης πυρκαγιάς (φαινόμενο σπάνιο) θα πρέπει να τεθεί εκτός λειτουργίας το σύστημα ανάφλεξης και να διακοπεί η παροχή καυσίμου στον κινητήρα. Αν η φωτιά εκδηλωθεί στο έδαφος, εκτός από τις παραπάνω ενέργειες θα πρέπει επιπλέον να συνεχιστεί η περιστροφή του κινητήρα με τη βοηθητική μονάδα εκκίνησης μέχρι να καεί το υπολειπόμενο καύσιμο για την αποφυγή υπερθέρμανσης του κινητήρα.» και «Στην περίπτωση διακοπής της λειτουργίας χωρίς εμφανείς ενδείξεις αστοχίας συστήματος, ο κινητήρας μπορεί να επανεκκινηθεί σε οποιοδήποτε ύψος πτήσης βρίσκεται το αεροσκάφος.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι διαδικασίες έκτακτης ανάγκης αφορούν τρεις περιπτώσεις: διακοπή λειτουργίας του κινητήρα σε πτήση, εκδήλωση πυρκαγιάς και αστοχία ενός ή περισσότερων συστημάτων. Αν ο κινητήρας διακόψει τη λειτουργία του χωρίς εμφανείς ενδείξεις αστοχίας συστήματος, το πλήρωμα μπορεί να τον επανεκκινήσει σε οποιοδήποτε ύψος πτήσης βρίσκεται το αεροσκάφος. Σε (σπάνια) περίπτωση εκδήλωσης πυρκαγιάς, το πλήρωμα πρέπει να θέσει εκτός λειτουργίας το σύστημα ανάφλεξης και να διακόψει την παροχή καυσίμου στον κινητήρα. Αν η φωτιά εκδηλωθεί στο έδαφος, πέρα από τις παραπάνω ενέργειες, πρέπει να συνεχιστεί η περιστροφή του κινητήρα με τη βοηθητική μονάδα εκκίνησης μέχρι να καεί το υπολειπόμενο καύσιμο, ώστε να αποφευχθεί υπερθέρμανση του κινητήρα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Διακοπή χωρίς αστοχία → επανεκκίνηση σε οποιοδήποτε ύψος· πυρκαγιά → εκτός ανάφλεξη + διακοπή καυσίμου· στο έδαφος επιπλέον περιστροφή με βοηθητική μονάδα μέχρι να καεί το καύσιμο

Βραδεία λειτουργία πριν τη διακοπή για ψύξη — Σωστό ή Λάθος

Ερώτηση: Για κάποιους τύπους κινητήρων είναι απαραίτητο να λειτουργήσουν για ένα μικρό χρονικό διάστημα σε βραδεία λειτουργία για την ψύξη των μερών του θερμού τμήματός τους. ΣΩΣΤΟ Q ΛΑΘΟΣ Q

Απάντηση:

• §3.13.2.6. «Για κάποιους τύπους κινητήρων είναι απαραίτητο να λειτουργήσουν για ένα μικρό χρονικό διάστημα σε βραδεία λειτουργία για την ψύξη των μερών του θερμού τμήματός τους. Αυτό γίνεται για να αποφευχθεί η παροδική υπερθέρμανση των πτερυγίων των στροβίλων και των δίσκων με τη διακοπή του αέρα ψύξης κατά την επιβράδυνση του συμπιεστή.»

Σύνοψη: Η πρόταση είναι ΣΩΣΤΗ. Πράγματι, για ορισμένους τύπους κινητήρων είναι απαραίτητο να λειτουργήσουν για μικρό χρονικό διάστημα σε βραδεία λειτουργία πριν τη διακοπή τους, ώστε να ψυχθούν τα μέρη του θερμού τμήματός τους. Αν διακοπεί απότομα η λειτουργία, διακόπτεται και ο αέρας ψύξης κατά την επιβράδυνση του συμπιεστή, με αποτέλεσμα πιθανή παροδική υπερθέρμανση των πτερυγίων των στροβίλων και των δίσκων.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• ΣΩΣΤΟ — βραδεία λειτουργία πριν τη διακοπή αποτρέπει υπερθέρμανση πτερυγίων/δίσκων στροβίλου