Λύσεις — Ενότητα 2.3: Εισαγωγή Αέρα (σελ. 376) – ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ ΑΕΡΟΣΚΑΦΩΝ Ι Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Ενότητα 2.3: Εισαγωγή Αέρα

Πέντε ερωτήσεις για την ενότητα 2.3 (Εισαγωγή Αέρα): τον ρόλο του αεραγωγού εισαγωγής, την ανάκτηση πίεσης (ram recovery), τον τρόπο ομαλοποίησης της ροής με οδηγά πτερύγια (IGV/VGV) πριν το συμπιεστή, τα είδη των αεραγωγών εισαγωγής (τμήμα ατράκτου, διαιρετή, υποηχητική, υπερηχητική, μεταβλητής διατομής, ελικοστρόβιλων) και τη χρησιμότητα της βαλβίδας bleed valve στο αντιπαγωτικό σύστημα της εισαγωγής αέρα.

Ρόλος του αεραγωγού εισαγωγής

Ερώτηση: Ποιος είναι ο ρόλος του αεραγωγού εισαγωγής στη λειτουργία του αεριοστρόβιλου κινητήρα;

Απάντηση:

• §2.3.1. «Σκοπός του αεραγωγού είναι να κατευθύνει το ρεύμα του εισερχόμενου αέρα προς το συμπιεστή με τις λιγότερες δυνατές απώλειες, λόγω τριβών και στροβιλισμών, και με ομοιόμορφη ροή. Ο σκοπός αυτός πρέπει να επιτυγχάνεται σε όλες τις ταχύτητες και καταστάσεις πτήσης.»

Σύνοψη: Ο αεραγωγός εισαγωγής (air inlet duct) έχει ρόλο να κατευθύνει το ρεύμα του εισερχόμενου αέρα προς το συμπιεστή του αεριοστρόβιλου κινητήρα με τις λιγότερες δυνατές απώλειες, λόγω τριβών και στροβιλισμών, και με ομοιόμορφη ροή. Αυτό πρέπει να επιτυγχάνεται σε όλες τις ταχύτητες και τις καταστάσεις πτήσης του αεροσκάφους. Επιπλέον, στο τελευταίο τμήμα του, ακριβώς πριν το συμπιεστή, ο αεραγωγός επιβραδύνει τη ροή ώστε να αυξηθεί η στατική της πίεση (ανάκτηση πίεσης).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κατευθύνει τον αέρα στο συμπιεστή με ελάχιστες απώλειες και ομοιόμορφη ροή, σε όλες τις καταστάσεις πτήσης

Η ανάκτηση πίεσης (ram recovery)

Ερώτηση: Τι είναι η ανάκτηση πίεσης;

Απάντηση:

• §2.3.1. «Στο τελευταίο τμήμα του αεραγωγού, ακριβώς μπροστά από το συμπιεστή, η ροή πρέπει να επιβραδυνθεί ώστε να αυξηθεί η στατική της πίεση. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται ανάκτηση πίεσης (ram recovery). Για το λόγο αυτό, η διατομή του αεραγωγού αυξάνεται κατά μήκος του τμήματος αυτού.»

Σύνοψη: Ανάκτηση πίεσης (ram recovery) ονομάζεται το φαινόμενο κατά το οποίο, στο τελευταίο τμήμα του αεραγωγού εισαγωγής, ακριβώς μπροστά από το συμπιεστή, η ροή του αέρα επιβραδύνεται με αποτέλεσμα να αυξάνεται η στατική της πίεση. Για την επίτευξη αυτού του φαινομένου, η διατομή του αεραγωγού αυξάνεται κατά μήκος του τελευταίου αυτού τμήματος (μορφή διαχύτη).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Επιβράδυνση της ροής πριν το συμπιεστή με αύξηση της στατικής πίεσης, λόγω αυξανόμενης διατομής του αεραγωγού

Ομαλοποίηση ροής πριν το συμπιεστή

Ερώτηση: Με ποιο τρόπο ομαλοποιείται η ροή του αέρα πριν τη είσοδό του στο συμπιεστή;

Απάντηση:

• §2.3.1. «Σε ορισμένες εισαγωγές τοποθετούνται οδηγά πτερύγια (Inlet Guide Vanes - IGV) ώστε να ομαλοποιείται η ροή του εισερχόμενου ρεύματος αέρα πριν την είσοδό του στο συμπιεστή. Σε ορισμένες περιπτώσεις χρησιμοποιούνται πτερύγια μεταβλητής γεωμετρίας (Variable geometry Guide Vanes - VGV).»

Σύνοψη: Η ροή του αέρα ομαλοποιείται πριν την είσοδό του στο συμπιεστή με την τοποθέτηση οδηγών πτερυγίων (Inlet Guide Vanes - IGV) σε ορισμένες εισαγωγές. Σε ορισμένες περιπτώσεις χρησιμοποιούνται πτερύγια μεταβλητής γεωμετρίας (Variable geometry Guide Vanes - VGV), τα οποία προσαρμόζουν τη γωνία τους ανάλογα με τις συνθήκες λειτουργίας.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Με οδηγά πτερύγια IGV (ή VGV μεταβλητής γεωμετρίας) πριν την είσοδο στο συμπιεστή

Είδη αεραγωγών εισαγωγής

Ερώτηση: Αναφέρετε τα είδη των αεραγωγών εισαγωγής.

Απάντηση:

• §2.3.2. «οι αεραγωγοί εισαγωγής για τους αεριοστρόβιλους κινητήρες διακρίνονται στις ακόλουθες κατηγορίες: Αεραγωγός ως τμήμα της ατράκτου ... Διαιρετή εισαγωγή ... Υποηχητική εισαγωγή ... Υπερηχητική εισαγωγή ... Εισαγωγές μεταβλητής διατομής ... Αεραγωγοί ελικοστρόβιλων κινητήρων.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι αεραγωγοί εισαγωγής για τους αεριοστρόβιλους κινητήρες διακρίνονται στις εξής κατηγορίες: 1) Αεραγωγός ως τμήμα της ατράκτου του αεροσκάφους, στον ίδιο άξονα με τον κινητήρα. 2) Διαιρετή εισαγωγή, με δύο εισαγωγές στα πλευρά της ατράκτου ή στις ρίζες των πτερύγων που ενώνονται σε κοινή εισαγωγή. 3) Υποηχητική εισαγωγή, σε μορφή διαχύτη, που λειτουργεί σαν σωλήνας Βεντούρι. 4) Υπερηχητική εισαγωγή, σε μορφή συγκλίνοντος-αποκλίνοντος αγωγού, ορισμένες φορές με λαιμό μεταβλητής διατομής ή με διαμόρφωση που δημιουργεί πλάγια κύματα κρούσης. 5) Εισαγωγές μεταβλητής διατομής, κυρίως σε υπερηχητικά αλλά και σε ορισμένες υποηχητικές εφαρμογές. 6) Αεραγωγοί ελικοστρόβιλων κινητήρων, με ειδικό σχήμα λόγω της ύπαρξης του έλικα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Αεραγωγός τμήμα ατράκτου, διαιρετή, υποηχητική, υπερηχητική, μεταβλητής διατομής, ελικοστρόβιλων κινητήρων

Χρησιμότητα του bleed valve στην εισαγωγή αέρα

Ερώτηση: Σε τι χρησιμεύει η παροχή ποσότητας αέρα από ειδική βαλβίδα (bleed valve) σε διάφορα σημεία του αεραγωγού εισαγωγής;

Απάντηση:

• §2.3.4. «Ένα τέτοιο σύστημα, που εφαρμόζεται πολύ συχνά, χρησιμοποιεί ποσότητα αέρα από το συμπιεστή με τη βοήθεια της βαλβίδας αποτόνωσης ή αποφόρτωσης του συμπιεστή (bleed valve). Όταν αυτή ενεργοποιηθεί, ποσότητα θερμού αέρα από το συμπιεστή οδηγείται σε διάφορα σημεία του αεραγωγού εισαγωγής, εμποδίζοντας με τον τρόπο αυτό το σχηματισμό πάγου.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η παροχή θερμού αέρα από το συμπιεστή μέσω της βαλβίδας bleed valve χρησιμεύει ως αντιπαγωτικό (anti-icing) σύστημα του αεραγωγού εισαγωγής: όταν η βαλβίδα ενεργοποιηθεί, θερμός αέρας από το συμπιεστή οδηγείται σε διάφορα σημεία του αεραγωγού εισαγωγής, εμποδίζοντας έτσι το σχηματισμό πάγου, ο οποίος θα μπορούσε να διαταράξει τη ροή του αέρα και να μειώσει την απόδοση του κινητήρα, ή ακόμη και να προκαλέσει ζημιά στα πτερύγια του συμπιεστή αν αποσπαστούν κομμάτια πάγου. Μειονέκτημα της μεθόδου είναι ότι, όσο διαρκεί η λειτουργία της βαλβίδας, η απόδοση του κινητήρα μειώνεται.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Αντιπαγωτική λειτουργία (anti-icing): θερμός αέρας συμπιεστή εμποδίζει σχηματισμό πάγου στον αεραγωγό, με κόστος μειωμένης απόδοσης