مقدمه ای بر علوم هوافضا

ترجمه و تدوين : فرزاد رنجبر

چكيده

هدف اصلی از مقاله چاشني راكت سوخت جامد پايه نيترات، ارائه اصول نظری بهبود عملكرد موتورهای راکتی سوخت جامد است. قابلیت اطمینان و عملکرد یک موتور راکتی سوخت کامپوزیت جامد تا اندازه ای به طراحی و ساخت چاشنی های الکتریکی وابسته است. پتاسیم کلرات یا آمونیم پرکلرات بدلیل نقطه ی پایین و ارزش گرمایی بالا با سوخت های گرمایی اغلب به عنوان اکسنده در ترکیب چاشنی استفاده می شود. در هر صورت ترکیب یک چاشنی بر پایه پتاسیم کلرات میتواند به ضربه، اصطکاک و تحریک گرمایی حساس باشد و همچنین میتواند خطرهای مهمی را در هنگام ساخت و استفاده دارا شود.

بنابراين 2 نوع متفاوت از چاشني در اين مقاله بررسي مي شوند:

1-    چاشني Hot Flash متناسب براي خرج هاي متداول پتاسيم نيترات – شكر

2-    چاشني Mac Fire متناسب براي خرج هاي كامپوزيتي و خرج هايي كه خواص مشابهي دارند

دانلود مقاله در ادامه مطلب

به نام خداونـد جان و خــرد

امام صــادق (ع): (( عالمی که برای آموختن دانش مذهبی، در صورتی که مردم به علم او محتاجند، مزد بخواهد سزاوار است خداوند او را در آتش دوزخ افکند )) ؛ نصایح صفحه 11

پس از مدت درازی که سایت بروز نشد و در پی انتشار یا بهتر بگویم کپی غیرمجاز مقالات تالیفی سایت توسط برخی هم میهنان سخت کوش، برآن شدیم تا صفحه را بروز کنیم ولیکن به روش مقاله ای و از این پس نیز روال ارائه مطالب علمی چنین خواهد بود تا دست این هم میهنان از این عمل سخیف کوتاه گردد.

چكيــده

زمانيكه چگونگي تعيين بازدهي يک توربين مشخص نباشد، اعداد ارائه شده براي بازدهي يک توربين مبهم خواهد بود. به خصوص در يک توربين با خنک کاري زياد، اين امر کاملا صادق است، بطوريکه ممکن است بازدهي براي سيستم مشابه بعنوان مثال 88% يا 91% عنوان شود. در صنعت موتورهاي هوايي، سيستم هاي سازماندهي بازدهي مختلف و متفاوتي استفاده مي شود. از آنجائيکه تقريبا هميشه تعريف و انجام پروژه هر موتور جديدي، با مشارکت دو يا چند شرکت انجام مي شود، درک سيستم هاي سازماندهي مختلف امري ضروري است. طراحان توربين و متخصصين عملکرد نبايد مقدار بازدهي يک توربين خنک کاري شده را بدون تعيين دقيق اساس و روش بررسي و قدرت کنترل، بيان کنند.
در اين مقاله ، شيوه هاي عموما رايج سازماندهي عملکرد توربين مقايسه و بررسي شده است. مزايا و معايب روش هاي بررسي مختلف مورد بحث قرار گرفته و روابط بين مشخصات و تعاريف براي يک توربين يک مرحله اي با مقدار هاي مختلفي از هواي خنک کننده، نشان داده شده است. بعلاوه، اشاره به اين مطلب خالي از لطف نيست که شبيه سازي نمونه يک توربين يک مرحله اي خنک کاري شده به استفاده از دماي خروجي استاتور معادل (SOTeqv) احتياج دارد که متفاوت با دماي خروجي استاتور (SOT) در حالت عادي باشد.
واژه هاي كليدي: توربين گاز - عملکرد - شبيه سازي - بازدهي توربين – توربین – خنک کاری توربین – ميكرو جت– مینی جت - توربوجت

دانـــلود کامــل مقالــه

به نام خدایی که سر منشاء تمام علم هستی است؛

سیاوش : میخواستم بدانم که موتورهای میکروجت که سبک هستند و به صرفه ,آیا در هلیکوپترها هم به کار میروند؟ اندازه و وزن آنها چقدر است و از کجا میشود آنها را تهیه کرد؟
آیا میتوانیم برای هلیکوپتری که به اندازه ی یک موتور سیکلت است، میکروجت بکار ببریم برای موتورش؟ در اینصورت حداقل اندازه ی پره ها(باله ها)(قطر) و حداقل ابعاد و وزن میکروجت , برای بلند کردن 90_100 کیلوگرم , چقدر است؟ اگر بخواهیم از 2 میکروجت برای بلند کردن استفاده کنیم چطور؟(تا ارتفاع حداقل 3_4_5 متری)

پاسخ :
بله، هم اکنون در بسیاری از بالگردهای پیشرفته مدل از میکروجت استفاده می شود و این مسئله بدلیل نسبت تراست به وزن بالای این موتورهاست. میکروجت ها از وزن 400 گرم تا 10 کیلوگرم وزن و 40 تا 400 نیوتن تراست را در بر میگیرند. برای تهیه این موتورها میتوانید به آدرس پایین مراجعه کنید:
شهرک غرب، بلوار فرحزادی، روبروی میلاد نور، ساختمان تجاری شهرک غرب، طبقه اول، فروشگاه تهران هابی
در رده میکروجت ها این کار ممکن است اما تمام فاکتورهایی که اشاره کردید نیاز به محاسبات خیلی دقیقی دارند و نمیتوان به سادگی آنرا بیان کرد. برای اینکار میتوانید چند کتاب طراحی بالگرد مطالعه کنید.
نهایتا امکان عمود بلند کردن وزنی کمتر از 80 کیلوگرم با دو میکروجت 400 نیوتنی را خواهید داشت.

امین : 1- مزیتهای سیستم پیشرانش scramjet نسبت به سیستم های دیگر چیست؟
2- در شاتل فضایی کدام نوع سیستم پیشرانش به کار می رود؟
3- چه عاملی باعث می شود که موتورهای جت تا سقف پروازی مشخصی ارتفاع بگیرند؟

پاسخ:
1- سیستم های پیشرانشی اسکرمجت در واقع موتورهایی باقابلیت احتراق در سرعت فراصوتی (Supersonic) هستند که امکان تولید تراست بسیار بالا، در سرعت های ماوراصوتی (Hypersonic) و با بازدهی بسیار بالایی را فراهم می کنند. محدوده سرعت کاری آنها بین 3 تا 8 ماخ است و میتوانند وسایل پرنده را به سرعت 8 ماخ یا تقریبا 8000 کیلومتر در ساعت برسانند و بطور تقریبی، سرعت خروجی نازل این موتورها بالای 12 ماخ است. این در حالی است که رمجت ها در سرعتهای بالای 4ماخ بسیار کم بازده شده و در سرعت های بالای 5ماخ اصلا قابلیت کار ندارد. سقف سرعت کارکردی موتورهای توربوجت نیز نهایتا به 3 ماخ میرسد.
2- سیستم پیشرانش شاتل، راکت سوخت مایعی است با نسبت دبی متغییر بالا.
3- عاملی که در کارکرد موتورهای جت در ارتفاع تاثیر مستقیم دارد، دبی جریان هوای ورودی آن است که با تغییر دانسیته هوا تغییر میکند و به دلیل تاثیر شدید در بازدهی و عملکرد یک عامل محدود کننده تلقی میشود.

حمید صالحی : 1-  یک موتور پالس جت با تراست 800 گرم هواپیمای مدلی به وزن 25 کیلوگرم را با چه سرعتی(ماکزیمم) میتواند به پرواز در بیاورد؟
2-  یک موتور توربوجت با تراست 75 نیوتن چه سرعتی به هواپیمای فوق میدهد؟

پاسخ:
1- این مسئله کاملا بدیهی است که هیچ موتوری با تراست 800 گرم توانایی تولید نیروی پیشران یک هواپیمای 25 کیلوگرمی را ندارد.
2- سرعت هواپیمای شما به میزان نیروی Drag هواپیمای شما وابسته است و این فاکتور کنترل بخش اعظم سرعت بیشینه را در برگرفته است. عامل دیگری که تعیین کننده سرعت ماکسیمم است سرعت جریان خروجی موتور شماست، یا بطور ساده تر مقدار تراست موتور نصب شده در سرعت های مختلف.

علی: آيا براي سوخت موتور پالس جت بدون دريچه ميتوان از سوختهاي مايع هم استفاده نمود و اگر ميشود چه نوع سوخت مايعي؟

پاسخ:
پالس جت ها امکان کار با گستره وسیعی از انواع سوخت ها را دارند که از آنها میتواند به انواع گازها، نفت سفید، بنزین، گازوئیل و پارافین اشاره کرد.

مجتبی: این موتور را از کجا تهیه کردید یا اگر خودتان ساختید تیتانیوم از کجا آوردید؟
پاسخ:
موتوری که مشاهده کردید یکی از پروژه های گروه تحقیقاتی پیشرانش است که هم اکنون در مراحل بهینه سازی است. در ساخت آن نیازی به تیتانیوم نبوده و استفاده هم نشده است. در پایین صفحه، مواد بکار رفته در ساخت انواع میکروجت ها بطور مختصر لیست شده اند.

تست موتور مینی جت سیمرغ در تصویر پایین نشان داده شده است.

مهدی: مدتی هست که به دنبال یک نقشه کامل برای ساخت یک موتور جت میگردم ، در مدتی که برای پیدا کردن نقشه ساخت جستجو میکردم متوجه شدم که شما این موتور را ساختید و نقشه های آن را هم دارید .
ممنون میشوم اگر من را هم در این موارد راهنمایی و کمک کنید .
چطور میتوانم به این نقشه ها دسترسی پیدا کنم؟
پاسخ:
این مسئله مسرت بخش است که دوستانی مانند شما پیگیر چنین کارهایی هستند. من و دوستان نزدیکم در گروه تحقیقاتی پیشرانش از تمام کسانی که بطور جدی کار طراحی، ساخت و راه اندازی سیستم های پیشرانشی را دنبال کنند، استقبال کرده و از هر کمکی که در توان داشته باشیم دریغ نخواهیم کرد. در فایل زیر مجموعه نقشه های آماده یک میکروجت قرار داده شده که 75 نیوتن تراست دارد و پسورد آن lvshn است. تنها یک نکته قابل توجه در این قسمت وجود دارد که اشاره به آن ضروری است و آن پیگیری کار توسط افرادیست که بالای 18 سال مسن هستند و توصیه ما به بقیه بالا بردن معلومات در این حوزه است. این نکته را پس از دریافت پیغام های بسیاری از طرف نوجوانان عزیز مبنی بر ساخت موتور، درج کردم.
http://propulsion.persiangig.com/document/MJ_Plans_01.zip

میلاد : آلیاژ ها را هم توضیحاتی بدهید ممنون میشوم.
پاسخ:
آلیاژ های مورد استفاده در موتورهای میکروجت را به صورت خلاصه لیست میکنم:
کمپرسور: آلیاژ آلومینیم Mg
مجرای ورود و تونل شفت: آلومینیوم آلیاژی
دیفیوزر: آلومینیوم 2024 یا آلیاژی سخت
شفت: EN24T، استیل ابزاری
محفظه احتراق: استیل 316 یا 304، اینکونل 600
NGV: استیل 316، اینکونل 600
توربین: آلیاژ کرم نیکل اینکونل 713
نازل: استیل 316 یا 304

محمد جعفر: میخواستم یک هاور کرافت کوچک(15 در 25 سانتیمتر) رادیو کنترل درست کنم.من میخواهم سبک و کالا الکترونیکی باشد.
فقط درباره فن و دامن (skirt) اون مشکل دارم.
1-  پرّه ی فن(فنی که دامن را باد می‌کند) باید نوع خاصی باشد؟ فکر می‌کنم اگر فن ساده باشد باد از داخل دامن به بالا پس می‌زند.
2-  دامن باید از چه جنسی باشد؟
3-  دامن را چطوری عایق کنم که باد از محل اتصال بیرون نزند؟ چسب و منگنه خوب است؟
4- زیر هاور کرافت چطور است؟ دامن کاملا باز بوده؟
پاسخ :
1- نه الزاما، هر چند انتخاب صحیح برای سیستم فن و شناوری داکت فن بوده اما در ابعاد کاری شما حتی یک ملخ مناسب جوابگوی نیروی شناوری شما خواهد بود اما ساخت یک داکت هم اندازه ملخ ضروری است تا افت فشار در محفظه زیرین رخ ندهد.
2- جنس بالشتک معمولا از پارچه های بادگیر و یا شمعی است. از نایلون هم می توانید استفاده کنید اما نایلون زود پاره خواهد شد.
3- برای اتصال بالشتک پارچه ای به هاورکرافت از چسب حرارتی استفاده کنید
4- در ساده ترین حالت زیر هاورکرافت کاملا خالیست و هیچ پایه، اتصال یا چیز دیگری وجود ندارد.

بهنام: سوال من در مورد فواصل بین قطعات است . آیا از تناسب و فرمول خواصی پیروی میکنند؟ و آیا شما میتونید این تناسبات رو در اختیار من قرار بدهید؟
اگر اشتباه نکنم منظور شما درز قطعات گردان است که در واقع میشود فاصله بین لبه ی روتور و بدنه پوشاننده خود. از نظر تئوری این فاصله که گپ نیز نامیده میشود باید تا جایی که ممکن است کم باشد اما به دلیل تغییر ابعاد در دورهای چرخشی بالا و ارتعاش و نابالانسی نسبی معمولا این گپ را بر حسب درصدی از اندازه خود قطعه روتور، در نظر گرفته و اعمال میکنند. در موتورهای میکروجت این درصد 0.005 قطر روتور است. مثلا برای یک توربین با قطر 66 mm احتصاب این درصد فاصله گپ 0.33 mm را به ما میدهد که در واقع بازدهی روتور به این مقدار وابسته است.

---

در این تصویر اجزاء و قطعات موتور مینی جت سیمرغ به نمایش درآمده اند.

با سلام
پست بعدی پاسخ به سوالات شما

تست گرم موتور مینی جت سیمرغ

تکمیل و اتمام سکوی تست موتورهای میکروجت/مینی جت
آماده برای نصب سیستم داده برداری

قبلا از نظرات شما سپاسگذارم

با آرزوی توفیق و کامیابی برای مخاطبین این سایت که همواره بنده را از نظرات مثبت و منفی خود بهره مند کرده اند و تعدادی نیز افتخار آشنایی و همکاری نزدیک را به این حقیر دادند که بسیار امر پسندیده ای بود.
نظر به اینکه پروژه های صنعتی موجود برای پیگیری و اجراء به همکاران بیشتری برای اتمام احتیاج دارند از تمام علاقمندانی که در زمینه های آیرودینامیک، نرم افزارهای Catia، Solid work، Fluent یا هر نرم افزار تحلیل سیالاتی و مکانیکی؛ و تراشکاری و ساخت دقیق تخصص دارند دعوت به عمل می آید تا با همکاری در اجرای این پروژه ها سهیم شوند.

پروژه های آتی گروه شامل موارد زیر است:
1- طراحی، ساخت و راه اندازی موتور توربوجت در کلاس 70 کیلو تراست
2- اجرای طرح هواپیمای انتحاری و همچنین هدف با موتور پالس جت
3- طراحی و ساخت پهپاد عمود پرواز با موتور مینی جت
4- ساخت و راه اندازی تونل باد 0.7 ماخ
5- راه اندازی کامل یک سایت پیشرانش با امکانات سطح پیشرفته اتاق پاک

در انتهای صفحه گزارش فعالیت های امسال قرار داده شده است.

---

گـزارش موردي فعالیـت هاي گروه تحقيقـاتي پيشرانـش از سال 87از ابتداي سال 87 فعاليت گروه همزمان بر روي چند پروژه متمركز شده تا موانع رسيدن به اهداف تعيين شده گروه رفع گردد و نيل به اهداف سرعت بگيرد.

پـروژه های انجام شده :
1- موتور ميكروجت فجـر
2- موتور مينی جت سيمـرغ 4 (UAV)
3- دستگاه بالانسر روتور (+100,000 RPM)
4- موتور پالـس جت ساندرچاين (هواپيماي هـدف)
5- طراحی و ساخت سکوی تست استاندارد موتورهای جت
6- سيستم داده برداري كامپيوتري موتورهاي ميكرو و مینی جت

شرح مـوردي10 فـروردین 87 -  آغاز پروژه ساخت میکروجت فجر با کلاس تراستی 5Kg
15 اردیبهشـت 87 -  بررسی و امکانسنجی ساخت مینی جت سیمـرغ 4 در اصفهان
30 اردیبهشت 87 - ساخت توربین میکروجت فجر بطور دست ساز
15 مـرداد 87 -  ساخت پالس جت نانسی استور (لری کوتریل)
10 مهـر 87 -  اتمام ساخت مجموعه شفت و تونل شفت فجر
22 آذر 87 - راه اندازی سیستم جرقه زنی پالس جت

10 دی 87 -  بررسی مشکلات کاری پالس جت نانسی استور
13 اسفنـد 87 -  ماشین کاری آزمایشی تیغه های توربین میکروجت فجر با دستگاه CNC
20 فـروردین 88 -  اتمام مجموعه NGV و نازل میکروجت فجر
28 فـروردین 88 - برش، سوراخ کاری، خم کاری و جوش محفظه احتراق مینی جت سیمرغ 4
15 اردیبهشـت 88 - ساخت و راه اندازی موتور پالس جت AFWE
18 اردیبهشت 88 - رقابت موتور پالس جت راه اندازی شده در مسابقات امیرکبیر و کسب مقام برتر
این موتور اولین و تنها موتور میکروجت شرکت کننده در چنین مسابقاتی بود و تست موتور با صدای بسیار بلندی که داشت تمام فضای مسابقه اعم از شرکت کنندگان، داوران، ناظرین و خبرنگاران را جلب خود کرده بود.

21 اردیبهشت 88 - ساخت کامل دیفیوزر و مجرای ورود سیمرغ 4
1 خـرداد 88 - اتمام ماشینکاری CNC قسمت دیفیوزر میکروجت فجر
8 خـرداد 88 - ماشینکاری و سنگ زنی شفت و تونل شفت مینی جت سیمرغ 4
17 خرداد 88 - ساخت مجرای ورود میکروجت میکروتوربین با قالب گیری از انحنای کمپرسور مرکزگریز
28 خرداد 88 - ورق کاری کیس بیرونی و محفظه احتراق میکروجت فجر به همراه لوله های انتقال سوخت، انژکتور و تبخیر کننده های سوخت
5 تیـر 88 - آغاز پروژه ساخت پالس جت ساندرچاین با کلاس تراستی  25Kg
6 تیـر 88 - ماشینکاری و برش 2 قطعه داخلی و بیرونی NGV مینی جت سیمرغ 4
10 تیـر 88 - برشکاری و رول کاری ورق های پالس جت ساندرچاین
13 تیـر 88 - اتمام ساخت تیغه های NGV ، جوش و اسمبل نهایی آن در مینی جت سیمرغ 4
18 تیـر 88 - جوشکاری و اسمبل محفظه احتراق و کیس، اصلاح سازی مجرای ورود، تونل شفت و دیفیوزر میکروجت فجر
21 تیـر 88 - اصلاح سازی وزنی NGV و تدوین روند ساخت تبخیر کننده های مینی جت سیمرغ 4
30 تیـر 88 - جلسه گروه تحقیقاتی پیشرانش که طی آن برنامه زمانی 9 ماهه، برای اهداف گروه تعیین گردید.
3 مـرداد 88 - اتمام اسمبل و جوشکاری پالس جت ساندرچاین
8 مـرداد 88 - ساخت استند موقت برای تست اولیه زمینی جهت ثبات پایداری پالس جت ساندرچاین
13 مـرداد 88 - ساخت انژکتور سوخت مایع-گاز پالس جت ساندرچاین
17 مـرداد 88 - لوله روغن کاری، دریچه های آب بندی شده پنوماتیکی برای خروجی و ورودی های میکروجت فجر

21 مـرداد 88 - اتمام كار طراحي و شبيه سازي سيستم الكترونيكي داده برداري مرحله اول شامل راه اندازي Load cell و سيستم A/D و داده برداري و كنترل كامپيوتري
26 مرداد 88- ساخت كيس، مهره شمع و اتمام ساخت تبخير كننده هاي سوخت مینی جت سیمرغ 4
30 مـرداد 88- اسمبل موقت ميكروجت سيمرغ 4
5 شهريور 88- ساخت بستهاي آب بندي سوخت و روغن و هواي ميكروجت فجر
7 شهریور 88- راه اندازی بخش الکترونیکی بالانسر روتور
15 شهریور تا 11 مهر- طراحی سکوی تست استاندارد موتورهای میکرو و مینی جت
21 شهریور 88- ساخت قطعات مکانیکی بالانسر و اسمبل نهایی آن
16 مهر 88- اسمبل انژکتور گاز پالس جت ساندرچاین
23 مهر 88- راه اندازی واحد داده برداری سیستم های مبتنی بر فشار و دما
12 آبان 88- نصب انژکتور و لوله انتقال سوخت مایع و گاز روی محفظه احتراق میکروجت فجر
15 آبان 88- بررسی مشکلات هم محوری تونل شفت و NGV میکروجت فجر
13 آذر 88- شروع ساخت سکوی تست، اتمام استند زیرین

كنترل موتور جت و نشان دهنده های آن
تدوین : اعضای گروه تحقیقاتی پیشرانش– انجمن علمی هوافضا– دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات

مقدمه

در این مقاله, پس از بررسی سیستم روغنکاری موتورهای جت در شماره پیشین, به معرفی سیستم کنترل موتور جت پرداخته و قسمت های مختلف آنرا بررسی خواهیم نمود. كنترل موتور جت معمولاً با استفاده از یك اهرم كنترل كننده و مشاهده و چك كردن نشان دهنده های مخصوصی كه در روی صفحه نشاندهنده ها مقابل خلبان نصب شده اند، انجام می گیرد. كار این اهرم كه آن را اهرم كنترل (Control Lever)، اهرم قدرت (Power Lever) و یا دسته گاز (Throttle Lever) می نامند، انتخاب جریان سوخت و دور موتور است، تا نیروی جلو برنده مناسبی توسط موتور تولید شود.
در موتور جت ملخدار این اهرم به واحد كنترل ملخ متصل بوده و علاوه بر كنترل سیستم سوخت، بر روی این واحد اثر گذارده و ملخ را نیز كنترل می كند.
سیستم سوخت مجهز به یك شیر مسدود كننده (Shut-Off Cock) است كه در موقع روشن كردن موتور باید راه سوخت را باز و در زمان خاموش كردن، جریان سوخت را مسدود نماید، این شیر ممكن است دارای یك اهرم جداگانه بوده و یا متصل به دسته گاز باشد.

كارآیی یك موتور و نحوه كار كردن سیستم های موجود در آن توسط نشان دهنده هایی مشخص می شود. اگر چه بر حسب هواپیما و موتور آن سیستم ها و نشان دهنده های مربوط به آن فرق می كند، ولی معمولاً مهمترین نشان دهنده هایی كه به منظور كنترل موتور جت توربین دار استفاده می شود عبارتند از :

1- نشان دهنده نیروی جلوبرنده (Thrust Meter)
این نشان دهنده ممكن است اندازه گیرنده فشار گازهای خروجی از لوله اگزوز بوده و یا اینكه تعیین كننده نسبت فشار گازها در لوله اگزوز به فشار هوای ورودی موتور باشد. هنگامیكه از نشان دهنده نوع اول استفاده می شود لازم است تغییرات فشار هوای ورودی را در نظر گرفته و بر اساس آن اصلاحیه ای انجام گیرد.
نوع دوم به نشان دهنده نسبت فشار موتور (Pressure Ratio Engine) یا (E.P.R) معروف است. برای تعیین فشار گازها در لوله اگزوز و همچنین فشار هوای ورودی به كمپرسور، از لوله های پیتو (Pitot Tubes) استفاده می شود. این لوله ها فشار موجود در این نقاط را حس كرده و مستقیماً به نشان دهنده منتقل می كنند و یا اینكه توسط انتقال دهنده فشار، بصورت یك جریان الكتریكی به نشان دهنده می فرستند. هرگاه نشان دهنده از نوع اول، یعنی تعیین كننده فشار گازها در لوله اگزوز باشد، می توان گفت كه یك فشارسنج بوده و صفحه مدرج آن بر حسب پوند بر اینچ مربع (PSI) یا اینچ جیوه درجه بندی شده است.

2- تركمتر (Torque meter)
این نشان دهنده قدرت موتورهای جت ملخ دار را تعیین می كند. نیروی پیچشی موتور (Engine Torque) كه در موقع چرخش ملخ تولید می شود، متناسب است با قدرت تولیدی موتور كه توسط محور آن، ملخ می چرخد. این نیروی پیچشی كه توسط دنده های كاهنده دور (Reduction Gear) حس می شود، به این نشان دهنده منتقل شده و بدین ترتیب قدرت موتور مشخص می شود. سیستم تركمتر علاوه بر نشان دادن قدرت موتور، در صورتی كه اشكالی برای موتور پیش آید، می تواند بطور اتوماتیك سیستم فدركن ملخ (Feathering System) را بكار اندازد. در بعضی موارد این سیستم به طور اتوماتیك با سیستم تزریق آب (Water Injection System) همكاری می كند، به طوری كه برحسب قدرت موتور مقدار مایع خنك كننده را تعیین می نماید.

3- نشان دهنده دور موتور(Engine Speed Indicator)
برای نشان دادن دور موتور، از یك ژنراتور كوچك استفاده می شود كه با موتور درگیر بوده و با آن می چرخد. در اثر چرخش محور این ژنراتور، جریان برقی تولید می شود (متناسب با دور) كه با انتقال به یك نشان دهنده می توان دور موتور را تعیین نمود. این نشان دهنده، دور حقیقی موتور در دقیقه (RPM) یا درصد ماكزیمم دور را مشخص می كند.

4- نشان دهنده درجه حرارت گازهای توربین (T.G.T Gage)
در موقع كار كردن یك موتور، دانستن درجه حرارت گازهای خروجی از توربین ضروری می باشد. بعلت بیش از حد داغ بودن گازهای ورودی به توربین و متفاوت بودن نحوه افت درجه حرارت گازها در حین عبور از آن، معمولاً درجه حرارت گازهای خروجی توربین را اندازه می گیرند.
این نشان دهنده كه به طور اختصار(T.G.T Gage) نامیده می شود، ممكن است با اسامی دیگری از قبیل نشان دهنده درجه حرارت گازهای اگزوز (E.G.T) و نشان دهنده حرارت لوله اگزوز (J.P.T) یا ( Jet Pipe Temperature) نیز معرفی شود. برای نشان دادن درجه حرارت گازها از تعدادی ترموكوپل استفاده می شود، كه در مسیر جریان گازها قرار می دهند. میله(probe) هر ترموكوپل شامل دو وایر از جنس های متفاوت بوده كه معمولاً از آلیاژ نیكل- كرم و نیكل- آلومینیوم است. این میله و وایرهای داخل آن تحت تأثیر حرارت قرار گرفته و به صورت یك جریان الكتریكی به نشان دهنده منتقل می گردد. این نشان دهنده بر حسب درجه سانتیگراد حرارت را نشان می دهد.

چون در شرایط مختلف پروازی درجه حرارت هوای ورودی تغییر می كند، لذا علاوه بر قراردادن این ترموكوپل ها در محل عبور گازها در لوله اگزوز، درجه حرارت هوای ورودی نیز توسط ترموكوپل اندازه گیری می شود تا ضمن در نظر گرفتن هوای ورودی، حرارت گازها توسط نشان دهنده تعیین شود.

5- نشان دهنده حرارت و فشار روغن
درجه حرارت و فشار روغن به صورت الكتریكی به سوی نشان دهنده های مربوطه فرستاده می شود. نشان دهنده درجه حرارت روغن، مشخص كننده میزان خنكی روغن در موقع استفاده از آن در موتور بوده و بر حسب درجه سانتیگراد درجه-بندی شده است. نشان دهنده فشار روغن گویای مقدار روغن و فشار آن در سیستم روغن كاری می باشد كه بر حسب پوند بر اینچ مربع (PSI) درجه بندی شده است. در بعضی از نشان دهنده های فشار روغن، از رنگهای مختلف استفاده می شده وتوسط آنها فشار زیاد، نرمال و كم روغن مشخص می شود.

6- نشان دهنده های حرارت و فشار سوخت
این نشان دهنده ها مانند نشان دهنده های حرارت و فشار روغن به وسیله سیگنال های الكتریكی كار می كنند. نشان دهنده فشار سوخت، تعیین كننده فشار سوختی است كه در سیستم سوخت فشار كم تولید می شود. نشان دهنده حرارت سوخت، با مشخص كردن درجه حرارت سوخت در سیستم فشار كم گویای مناسب یا نامناسب بودن حرارت آن جهت سوختن در محفظه های احتراق است. این نشان دهنده نیز مانند نشان دهنده های حرارت و فشار روغن، حرارت را بر حسب سانتیگراد و فشار را بر حسب پوند بر اینچ مربع نشان می دهد.

7- نشان دهنده جریان و مصرف سوخت(Fuel Flow Meter)
گرچه ممكن است میزان مصرف سوخت برای یك پرواز معین در بین موتورهای مشابه به مقدار خیلی جزئی با هم تفاوت داشته باشد، جریان سوخت می تواند گویای طرز كار موتور و مقدار مصرف سوخت در پرواز باشد. معمولاً هر سیستم سوخت در قسمت فشار كم دارای انتقال دهنده جریان و مصرف سوخت و یك نشان دهنده است كه میزان مصرف سوخت را برحسب گالن، پوند یا كیلوگرم در ساعت نشان می دهد.

8- لرزه نگار(Vibration Indicator)
موتور توربوجت معمولاً دارای لرزش خیلی كمی است، به طوری كه هر تغییر لرزش به خاطر بد كاركردن موتور بدون استفاده از یك نشان دهنده محسوس نیست. بنابراین خیلی از موتورها مجهز به لرزه نگار هستند كه به طور دائم میزان لرزندگی موتور را كنترل كرده و مشخص می كند. لرزه نگار یك نشان دهنده الكتریكی است كه توسط یك انتقال دهنده لرزش، كه در روی موتور نصب شده است و یك آمپلی فایر، سیگنال ها را دریافت كرده و نشان می دهد.

9- سیستم های اعلام خطر (Warning Systems)
علاوه بر سیستم اعلام خطر آتش، موتورهای جت مجهز به سیستم های دیگری هستند كه به صورت سمعی یا بصری اعلام خطر می كنند. این سیستم ها ممكن است به خاطر كم شدن فشار روغن و فشار سوخت، كم شدن درجه حرارت، لرزش یا بیش از حد داغ شدن قطعات موتور اعلام خطر كنند.
این كار توسط به كار افتادن زنگ، بوق و چراغ خطر انجام می شود و به خلبان هشدار می دهد كه به نشان دهنده های وسط صفحه نشان دهنده ها توجه كند.

روشن كردن موتور جت(Jet Engine Starting)
قبل از بكار انداختن یك موتور جت رعایت نكات ایمنی زیر الزامیست :
مجرای ورودی هوا در موتورهای جت، حجم بسیار زیادی از هوا را به داخل خود می كشد، در اثر این كار جریانی با سرعت زیاد نزدیك دهانه ورودی ایجاد شده و در فاصله معینی از جلوی موتور، این جریان هوا سبب از جاكندن و مكش مواد خارجی، قطعات، وسایل و یا حتی بدن انسان به داخل موتور می گردد. برای جلوگیری از این حوادث باید تا شعاع معینی در جلوی هواپیما از قرار دادن مواد و قطعاتی كه به جایی متصل نیستند خودداری گردد.
قبل از روشن كردن موتور برای اطمینان از عدم وجود مواد و اشیای خارجی، داخل مجرای ورودی موتور باید بازدید شود. در موقع كار كردن موتور چون درجه حرارت گازهای خروجی از آن خیلی زیاد است تا فاصله معینی در عقب هواپیما این گازها قادر به سوزاندن و یا حتی ذوب كردن اشیائی است كه در آن فاصله به صورت اتفاقی قرار دارند. بنابراین بایستی منطقه عقب هواپیما را از وجود هر چیزی كه در اثر این حرارت آسیب می بیند پاك نگه داشت. موتورهای جت تولید صدای زیادی می-كنند كه قادر به ایجاد كری موقت یا حتی دائم می شود. افرادی كه با این موتورها كار می كنند باید از گوشی های مخصوص محافظ گوش استفاده كنند. موتورهای جت مجهز به سیستم های احتراق با توان الكتریكی بالا هستند، بنابراین تماس با این سیستم-ها و شمع های موتور جت سبب برق گرفتگی می شود. پس از خاموش كردن موتور درصورتی كه تا آن زمان سیستم احتراق در حال كاركردن بوده باشد، قبل از تماس، باید از تخلیه خازن های موجود اطمینان داشت.
روشن كردن موتور جت احتیاج به یك سری كارهای معین دارد كه به شرح زیر است:
ابتدا موتور باید با دور مشخصی بچرخد به طوری كه كمپرسور آن بتواند هوای كافی مكیده و به داخل آن انتقال دهد. قبل از ورود سوخت به محفظه احتراق، باید سیستم احتراق به كار افتد. سوخت توسط اهرم قدرت كنترل می گردد. بالاخره، استارتر بایستی با موتور درگیر باشد تا زمانیكه موتور به دور خودكفایی برسد.
در اینجا به طور نمونه ترتیب روشن كردن یك موتور توربوجت بیان می گردد :
1- اهرم كنترل قدرت (دسته گاز) در وضعیت ((off یا بسته باشد.
2- سوئیچ اصلی باز یا در وضعیت (on) باشد.
3- شیر كنترل سوخت در وضعیت (on) یا(Normal) باشد.
4- سوئیچ پمپ كمكی سوخت (Fuel Booster Pump) در وضعیت (on) باشد.
5- سوئیچ استارتر در وضعیت(on)، در این حالت باید دور موتور و فشار روغن بالا رود كه با مشاهده نشان دهنده دور و نشان دهنده فشار روغن اطمینان كسب می كنیم كه این كار انجام می شود.
6- ما بین 10 تا 15 درصد دور، دسته گاز را تا وضعیت هرزگردی موتور جلو می بریم.
7- با مشاهده نشان دهنده های فشار یا جریان سوخت و درجه حرارت گازهای لوله اگزوز دقت كنیم كه از حدود در نظر گرفته شده برای آنها تجاوز نكنیم.

خاموش كردن موتور (Engine Shutdown)
در موتورهای جت توربین دار كه قطعه معكوس كننده نیروی جلوبرنده هستند عقب كشیدن دسته گاز تا نقطه (off) جریان سوخت به موتور قطع شده و موتور خاموش می گردد. در موتورهایی كه مجهز به این قطعه هستند علاوه بر عقب كشیدن دسته گاز (تا وضعیت هرزگردی) به منظور قطع جریان سوخت به موتور، از اهرم مسدودكننده جریان سوخت (Fuel Shutoff Lever) استفاده شده و موتور خاموش می گردد. قبل از خاموش كردن، حتی الامكان بهتر است كه موتور خنك باشد. پس از قرار دادن دسته گاز و یا اهرم مسدود كننده سوخت در وضعیت (off)، پمپ كمكی سوخت هواپیما نیز باید در وضعیت (off) قرار گیرد.

قدردانی :
در پایان از اعضای محترم گروه تحقیقاتی پیشرانش, خانمها نفیسه کاظم زاده, حسنیه کر, طیبه بیسجردی و مریم مصباح الهدی که این مقالات حاصل تلاش آنهاست, کمال تشکر و قدردانی را داریم.

منابع:

- JET AIRCRAFT POWER SYSTEM, JACK CASAMASSA & BENT

- THE JET ENGINE, ROLLS ROYCE, 1996

- موتورهای هواپیما, حسین نوری

سوال : موتورهاي پالس جتي كه روي موشك هاي V1 ( بمب هاي پرنده ) در جنگ جهاني دوم نصب ميشد از نوع دريچه دار بود؟
آيا مي دانيد چه مدتي طول مي كشيد تا به اهداف خود برسند؟ آيا مشكلي درباره موتور براي آن ها بوجود آمده بود ؟
سوال : آيا امکان استفاده از موتورهاي پالس جت بدون دريچه براي هواپيماي مدل وجود دارد؟ در صورت استفاده چه نكاتي را بايد مد نظر قرار داد ؟
سوال : كدام يك از موتورهاي پالس جت ( دريچه دار يا بدون دريچه ) بازده بيشتري نسبت به سوخت مصرفي دارند و كدام يك به ازاي مقادير ثابت سوخت انرژي بيشتري توليد مي كنند ؟
كدام يك هواپيمايي با وزن حدودي 5 كيلوگرم را به سرعت بيشتري مي رساند؟ ساخت كدام يك راحت تر و كم هزينه تر است ؟
گفتيد كه " دریچه ها بطور میانگین تنها برای 30 دقیقه کار مداوم دوام می آورند " ، موتورهاي بدون دريچه براي چند دقيقه يا ساعت كار مداوم دوام مياورند؟ (آرش)

پاسخ : موتورهایی که بر روی هواپیماهای بدون سرنشین V1 نصب می شدند از نوع پالس جت دریچه دار آرگس بودند. موتور آرگس یکی از بهترین موتورهای پالس جت دریچه دار است که دارای بالاترین بازدهی در بین این موتور ها محسوب می شود که میتوان این بازدهی بالا را نتیجه طراحی خوب دریچه ها و تزریق کننده های سوخت آن دانست.
مدت رسیدن به اهداف در آنها به میزان سوختی که در هواپیما ذخیره شده بود بستگی داشت. در آن زمان چون هیچ دستگاهی برای کنترل و هدایت دقیق الکترونیکی وجود نداشت از ژیروسکوپ برای هدایت آنها استفاده می کردند و با تخمین مسافت، به میزان لازم مخزن سوخت را ذخیره می کردند تا بعد از رسیدن هواپیمای بمب به هدف، با اتمام سوخت هواپیما سقوط کند. مشکلات موتور تنها محدود به تداوم کار عملیاتی می شد که در محدوده ی 30 دقیقه بود که این زمان در مطلب پیشین ذکر شد.
بطور حتم این امکان وجود دارد که بتوانید از موتور پالس جت بدون دریچه در هواپیمای مدل استفاده کنید؛ تنها نکاتی هستند که باید رعایت شوند و در مطالب پیشین تا حدودی به آنها اشاره شد که از آنها می توان به درست سوار کردن موتور و نقاط اتصال مقاوم اشاره کرد. دو انتخاب برای موتور و دو انتخاب نیز برای قرار دادن موتور در هواپیما دارید که موتور دریچه دار و بدون دریچه انتخاب های موتور و قرار گیری موتور درون بدنه و یا بیرون بدنه نیز انتخاب های مکان قرارگیری موتور در هواپیماست. اما انتخاب بهتر استفاده از پالس جت بدون دریچه و قرار گیری آن در بیرون از بدنه ی هواپیماست. دلیل این انتخاب طول عمر و بیشتر راحتی ساخت پالس جت بدون دریچه و بدنه هواپیماست. پالس جت های بدون دریچه فقط لوله های توخالی هستند که در اندازه و شکل خاصی بریده شده و با جوش به یکدیگر متصل شده اند و تنها سختی که در ساخت آنها وجود دارد قسمت های مخروطی شکلی است که قسمت های اصلی را تشکیل می دهند. همچنین جاسازی موتور در بیرون از هواپیما باعث می شود که نیاز به استفاده از سپر حرارتی و تعبیه کانال های خنک کاری بدنه و موتور در داخل بدنه از بین برود و کار خنک سازی موتور نیز بهتر انجام شود. همچنین از دیگر نکات قابل توجه در این انتخاب رعایت فاصله موتور از بدنه و استفاده از پایه ها به همراه اتصال عایق حرارت، برای جلوگیری از سوختن بدنه است و مخزن سوخت نیز باید در جایی از هواپیما قرار بگیرد که با روند کمتر شدن سوخت مرکز سقل و در نتیجه تعادل و کنترل هواپیما حفظ شود که بطور نمونه میتوان به مکان های روی مرکز سقل و دو مخزن در فاصله ی متقارن و برابر از مرکز سقل بعنوان مکان مطلوب نگاه کرد.

بازدهی موتورهای پالس جت دریچه دار و بدون دریچه تقریبا یکسان هستند با این اختلاف که محفظه احتراق بدون دریچه بدلیل عدم وجود عاملی در برابر جریان، دارای احتراق منظم و بهتری است.
در مورد سوال پنجم شما باید گفت که از نظر سرعت هر دو یکی هستند و عمده تفاوت هایی که این دو نوع موتور داشتند در مطالب قبلی ذکر شده و در مورد دشواری و هزینه ساخت نیز تا حدودی در بالا توضیح داده شد و اضافه بر مطالب بالا متذکر این مساله می شوم که برای ساخت پالس جت دریچه دار به دستگاه تراش نیاز خواهید داشت و تهیه ورق مخصوص دریچه و برش آن کار آسانی نخواهد بود، اما برای ساخت نوع بدون دریچه تنها مسئله خم کاری مطرح است و نیازی به دستگاه تراش نخواهد بود. در نتیجه هزینه ساخت پالس جت دریچه دار به مراتب بیشتر از نوع بدون دریچه است.
تداوم کاری پالس جت های فاقد دریچه به نوع سوخت مورد استفاده و بیشتر به جنس ورق های بکار رفته در ساخت موتور و به همان اندازه ضخامت ورق ها وابسته است. جنس مورد استفاده باید تا حد امکان توان تحمل حرارت بالایی را داشته باشد که بطور نمونه میتوان به استیل 316 و 310 و در سطوح بالاتر سوپر آلیاژهای کروم- نیکل و کربن اشاره کرد. با در نظر گرفتن جنس بدنه موتور و ضخامت مورد استفاده و نیز نوع و میزان خنک کاری آن تداوم کاری یک پالس جت بدون دریچه می تواند از 1 ساعت تا ده ها ساعت، طیف بیشتری از زمان کاری را در بر بگیرد. البته خنک کاری بدنه نیز یک عامل برای افزایش زمان کاری موتور است که بسته به شیوه و طراحی سهم قابل توجهی در تعیین این زمان دارد اما باید بدانید با توجه به مصرف بالای این موتورها، کل زمان کاری آنها در پرواز از چند دقیقه (3 الی 10) تجاوز نمی کند و با محدودیت وزن در هواپیماها، امکان تعبیه ی میزان سوخت بیشتری در آنها وجود ندارد.

سوال : موتوری که از سوخت گاز استفاده میکند با توجه به وجود فشار زیاد در محفظه احتراق چگونه گاز می تواند بر آن فشارغلبه کند و وارد محفظه ی احتراق شود چون فشارش کمتر از محفظه احتراق است؟
 سوال دوم : آیا می شود باک سوخت را تا نیمه از نفت سفید پر کرد و بقیه ی فضای خالی را با تلمبه خیلی پر فشار کرد و از خروجی آن بعنوان سوخت پر فشار استفاده کرد؟ آیا این کار به علت وجود اکسیژن کافی و سوخت و الکترسیته ساکن در محفظه احتراق خطرناک نیست؟ (حسین)
پاسخ : چنانچه در موتوری که از سوخت گاز یا مایع استفاده می کند، فشار سوخت ورودی از فشار موجود در محفظه ی احتراق کمتر باشد امکان ورود سوخت به آن ناممکن است. اما این مشکل به سهولت بر طرف شده است؛ مساحت سطح مقطع لوله تزریق کننده سوخت بسیار کم بوده و با یک پمپ کوچک و نسبتا قوی، کل فشار در لوله های تزریق کننده با اختلاف زیادی بیشتر از فشار محفظه خواهد شد. توجه به نکته خالی از لطف نیست که انژکتور، سوخت را در داخل لوله ی بزرگتری که کار تبخیر سوخت، اختلاط آن با هوا و ایجاد چرخش جریان محفظه احتراق را انجام میدهد، تزریق می کند و بخش اعظم فشار در درون آن، دینامیکی بوده و غلبه بر فشار ایستای آن با فشار استاتیک کم سوخت امری بدیهی است. (به مقاله ی فنی محاسبات مبتدی 1 در بخش مقالات رجوع شود)
استفاده از چنین باکی با رعایت حداکثر فشار قابل قبول برای لوله های انتقال و تزریق کننده، اگر چه برای چندین ثانیه یا نامتجاوز از 2 دقیقه شاید ممکن باشد اما بعد از این فاصله موتور در اثر نرسیدن سوخت دچار واماندگی خواهد شد. استفاده از چنین باکی علاوه بر وجود ریسک و خطر، به علت محدودیت ها ناکارآمد است. این نوع مخزن تنها برای سوخت گاز استفاده می شود که خصوصیات خاص خود را دارد و برای سوخت مایع قابل اجرا نیست.

سوال : آیا برای سوخت رسانی در محفظه احتراق میکروجت می شود از یک لوله با قطر کوچک استفاده کرد؟ چرا؟ و انژکتور چیست چه شکلی و چطوری ساخته می شود؟ (محمد رضایی)
پاسخ : لوله های سوخت رسان یا همان انژکتور (تزریق کننده) در موتورهای میکروجت ساخته شده از لوله های بسیار کم قطر می باشد که کار تزریق سوخت را بسیار مناسب و با درصد اختلاط بالا انجام می دهند. تصویر بالا گویا ترین پاسخ به شماست.
 
سوال : 1) موتورهای توربوفن مدل را چند محوره درست می کنند؟
2) ساخت توربوفن مدل متفاوت از ساخت موتور جت مدل معمولی است؟ اگر جواب مثبت است، این تفاوت در چه حدی است؟
3) چرا در موتورهای توربوفن واقعی ،توربین های انتهای موتور یکی پس از دیگری به تدریج بزرگتر می شوند؟
4) در موتورهای 2 محوره، وجود 2 محور چه کاربرد و لزومی دارد در حالی که فن جلویی، توربین مجزا ندارد؟
5) استال کردن کمپرسور را نیز توضیح بدهید. (سید علی الوداعی)
پاسخ : موتورهای توربوفن مدل را میتوان به دو دسته تقسیم کرد. 1- موتورهای کلاس میکروتوربوفن که ابعاد کوچکی دارند، تک محوره بوده و ضریب گذردهی پایینی دارند. 2- موتورهای کلاس مینی توربوفن که دارای ابعاد بزرگتری نسبت به میکروجت ها و دارای 2 محور به همراه کمپرسور محوری بوده و ضریب گذر دهی بسیار بیشتری دارند(1: 5).
با توجه به کمپرسور محوری، فن، محور دوم و توربین دوم کار طراحی و همچنین ساخت، به نسبت بسیار زیادی دشوارتر و هزینه بر خواهد بود. عموما کاربرد این کلاس از موتورها در هواپیماهای سرنشین دار و UAV یا Drone ها می باشد.

ساخت و راه اندازی یک موتور توربوفن مدل بسته به کلاس آن، میتواند بسیار دشوارتر از ساخت یک میکروجت باشد. بررسی مسائل ساخت مقوله ای است که به امکانات موجود و دسترس پذیری بستگی دارد و با توجه به آن باید مسائل ساختی بررسی شود. با توجه به امکان سنجی ساخت و راه اندازی میکروجت در ایران، مشکلات ساختی توربوفن مدل را میتوان بیشتر مربوط به ساخت کمپرسور (در صورت محوری بودن)، فن، دیفیوزر و توربین (ها) دانست. البته این مشکلات با وجود CNC فرز دارای محور روتور قابل حل بوده و با لحاظ این مورد شاخص اصلی در امکان سنجی ساخت، اعتبار هزینه شده می باشد.
مسئله بزرگتر شدن تدریجی توربین ها با پیشروی به سمت نازل و انتهای موتور، خصوصیتی است که در همه موتورهای توربین گازی برقرار است. قانون کلی این پدیده از روابط معادلات ( آیسنتراپیک) برنولی، به روشنی تفهیم می شود. در حالت کلی مسیل جریان از انتهای محفظه احتراق و اولین توربین به بعد واگرا شده و هدف از این واگرایی تبدیل فشار بالا به سرعت بالاست تا جایی که فشار در انتها هم سطح با جریانات آزاد می شود. در موتورهای توربوجت، هدف تولید تراست با استفاده از جریان خروجی موتور و نازل است در حالی که در موتورهای توربوفن تا جای ممکن (محدوده کارآمد) انرژی جریان خروجی گرفته شده و تولید تراست با فن انجام می شود که اینکار بازدهی را به میزان بالایی افزایش می دهد. در همین راستا تعداد توربین های موجود در انتهای موتورهای توربوفن معمولا بیشتر بوده و با توجه به واگرا بودن جریان (توربین اول به بعد)، توربین ها نیز بتابع آن بتدریج بزرگتر می شوند.
بهتر است به سوال 5 شما قبل از سوال 4 جواب بدهم.

استال کمپرسور
این مشخصه از گذشته هم با نام "سرژ" یا موج بلند و هم با نام "استال" یا واماندگی خوانده می شد اما زمانی که واکنش مربوط به کل موتور است، سرژ واژه مناسبتری است. اصطلاح استال برای عملی که در هر تیغه ی کمپرسور بصورت مجزا اتفاق می افتد، بکار می رود .  سرژ کمپرسور یا همان استال کمپرسور  پدیده ایست که درک آن دشوار است زیرا معمولا بعلت ترکیب پیچیده ای از عوامل ایجاد می شود. دلیل اصلی استال کمپرسور نسبتا ساده است، هر تیغه در یک کمپرسور محوری همانند یک بال کوچک هواپیماست و زمانیکه با زاویه های حمله ی بالاتری روبرو می شوند درست مثل استال هواپیما، دچار استال (واماندگی) خواهند شد. سرژ را می توان نتیجه ی یک شرایط جریان ناپایدار در درون کمپرسور تعریف کرد. خلبان یا کاربر موتور هیچ ابزاری برای فهمیدن اینکه یک تیغه یا تعداد بیشتری دچار استال شده اند، ندارد و باید تا زمانی که سرژ موتور رخ دهد صبر کند تا آنرا بفهمد. شرایط ناپایدار هوا اغلب از توده و انباشته شدن هوا در مرحله ی انتهایی کمپرسور ایجاد می شود. سرژ ممکن است تا حد کافی برای ایجاد صدای بلند و تیز و ارتعاش موتور، اتفاق بیافتد. در بیشتر موارد، این شرایط، مدت کوتاهی طول می کشد و  همچنین خود به خود برطرف می شود یا می تواند با کاهش دادن دریچه میزان سوخت بطور آهسته یا کاهش قدرت تا حد ایده آل بر طرف گردد و دوباره موتور را آهسته به سطح انرژی مطلوب بازگرداند. در بین دیگر موارد ، برای کمینه کردن گرایش کمپرسور به سرژ، کمپرسور می تواند در طول شرایط کاری معینی با کاستن نسبت فشار میان کمپرسور برای هر جریان داده شده ای، خالی شود. یکی از این شیوه ها با جریان ساختن هوا از قسمت میانی یا نزدیک به انتهای کمپرسور (از داخل به بیرون) انجام می شود. در موتور های دو محوره، هوا معمولا از بین دو مرحله فشار قوی و ضعیف کمپرسور به بیرون جریان پیدا میکند. درگاههای خروج جریان روی کمپرسور قرار گرفتند و به دریچه های خودکار یکطرفه مجهز هستند که معمولا در محدوده ی خاصی از دور موتور (RPM) عمل می کنند. بسیاری از موتورهای پیشرفته امروزی دارای سیستم استاتورهای متغییر در تعدادی از مراحل اولیه ی کمپرسور هستند که به آنها امکان تغییر زاویه ی حمله ی روتور کمپرسور را میدهد. با این امکان زاویه ی حمله برای جریانات مختلف تنظیم شده و از خفگی جریان در همان مرحله کمپرسور جلوگیری بعمل می آید که در واقع باعث عدم مواجه با سرژ می شود. همانطور که قبلا نیز ذکر شده این استاتورها امکان بسیاری از مزایا را برای موتورهای توربین گازی به ارمغان آورده و امکان تغییر سریع RPM نیز یکی از این موارد است.

اگر به خصوصیات موتورهایی که دارای 2 محور هستند خوب دقت کنید می بینید که این موتورها علاوه بر قدرت بالایی که دارند، دارای نسبت تراکم بسیار بالایی در کمپرسور و توربین هستند. عاملی که موجب استفاده از 2 محور بجای یک محور شده در واقع اصل بهینه سازی عملکرد است. تمام موتورهای 2 محوره را می توان تک محوره کرد اما قدرت و عملکرد آنها به نصف تنزل پیدا خواهد کرد. استفاده از تعداد مراحل زیاد کمپرسور نیازمند این است که طراحی و ساختمان مراحل پایانی کاملا متفاوت با مراحل آغازین باشد و از طرف دیگر میتوان آنرا به مراتب بهینه سازی کرد اگر محور مراحل پایانی کمپرسور را جدا از بقیه، با سرعت و قدرت بیشتری بگردش در آورد و نیروی لازم برای آنرا از مراحل ابتدایی توربین که دارای قدرت و سرعت بیشتری هستند، تامین نمود. غالبا فن جلوی کمپرسور در موتورهای 2 محوره به کمپرسور فشار ضعیف (مراحل ابتدایی) متصل است و با توجه به اینکه در تمام موارد نسبت گذردهی این فن پایین است لذا نیازی به نیروی مجزا برای گردش ندارد و همراه بودن آن با مراحل ابتدایی کمپرسور موجب افزایش بازدهی می شود اما در موتورهای 3 محوره، فن که دارای ضریب گذردهی بالاست محور مجزا داشته و یک یا تعدادی از مراحل توربین را به خود اختصاص می دهد.

سوال : دوستمان آقای "امید" گفتند گازی که از محفظه ی احتراق خارج می شود در هر مرحله انرژی از دست می دهد. پس آیا می شود با افزایش تعداد توربین ها در یک موتور توربوشفت، بازدهی را به بالاترین حد برسانیم؟ (محمد)
پاسخ : تعداد توربین ها را تا حدی میتوان زیاد کرد. افزایش بیشتر توربین باعث افت عملکرد و بازدهی موتور می شود مگر در صورتی که توربین های اضافی بعدی را بر روی محور دیگری سوار کرد و ژنراتور دیگری به آن متصل کرد. در ضمن بهتر است برای افزایش بازدهی موتور تا بالاترین حد ممکن طراحی موجود را که شامل تقریبا تمام قسمت هاست، اصلاح کرد.

سوال : لطفا توضيح دهيد كه در پالس جتی که نقشه آنرا روی صفحه قرار دادید، سيستم سوخت رساني و جرقه زني بايد چگونه باشد؟ آيا بايد از پمپ براي سوخت استفاده كرد؟ آيا جريان سوخت بايد پيوسته باشد؟ (مهرداد)
پاسخ : در مورد سوخت رسانی گفته شد که هر دو از گاز پروپان استفاده می کنند، پالس جت دریچه دار که در خود دارای تزریق کننده می باشد و در بدون دریچه نیز می توان از لوله برنجی نازک (2 میلیمتر قطر درونی انژکتور) در دریچه های ورودی استفاده کرد. سوخت گاز نیازی به پمپ ندارد و جریان سوخت در تمام موتورهای جت پیوسته است. بعلاوه در مورد سیستم جرقه زنی قبلا اطلاعات لازمه داده شده و بحث کلی آن به آینده موکول می شود چرا که هنوز سیستم مطلوبی برای تشریح انتخاب نشده است.

سوال : جنس یک پالس جت چه چیزی است؟ و سوخت آن چیست ؟ محاسبه قدرت یک موتور پالس جت چگونه انجام می پذیرد؟ (محسن)
پاسخ : انتخاب آلیاژ مناسب برای پالس جت عاملی است که به محدودیت دسترسی بستگی دارد و بطور منطقی هر آلیاژی که قابلیت تحمل و تداوم کاری را در دماهای بالا داشته باشد بهترین گزینه است. یکی از این آلیاژها استیل 316 است که هم در میکروجت ها و هم در پالس جت ها استفاده می شود. درباره سوخت توضیحاتی که لازم بود داده شد.
اگر منظور شما اندازه گیری تراست پالس جت می باشد میتوانید با یک نیروسنج براحتی آن را اندازه گیری کنید اما اگر منظور شما محاسبه ی تراست  Off-Design موتور است بهتر اینست که در مقاله ای مجزا بررسی شود.

سوال : چگونه میتوانم یک کمپرسور گریز از مرکز بسازم یا بخرم وقتی با تراشکار صحبت کردم مرا نا امید کرد وگفت ساخت آن بسیار مشکل و تغریبا غیر ممکن است؟ (حسین)
پاسخ : ساخت کمپرسور مرکز گریز دشوار نیست اما زمانی که میتوان بهترین شکل آنرا بصورت آماده تهیه کرد ساخت آن کار غیر معقولی خواهد بود. درباره ی خرید کمپرسور نیز قبلا راهنماییهای لازم انجام شده است. بهتر است به بخش پاسخ به سوالات سری بزنید و برای یافتن بیشتر جوابهای خود تمام مطالب آن بخش را مطالعه کنید.

سوال : میخواستم بدانم که موتورهای میکروجت که سبک هستند و به صرفه ,آیا در هلیکوپترها هم به کار میروند؟ اندازه و وزن آنها؟ از کجا میتوان آنها را تهیه کرد؟ فرض کنید هلیکوپتر مدلی یک ابعادی داشته باشد, آیا میشود متناسب با ابعادمان، میکروجت داشته باشیم؟ (سیاوش)
پاسخ : موتورهای میکروجت با توجه به قابلیت ها و مشخصات بارزی که دارند محدوده ی وسیعی از کاربردهای گوناگون را در بر می گیرد و آنها علاوه بر هواپیما در بالگرد، هاورکرفت، قایقها و کشتی های تندرو و هر نوع وسیله ای که نیاز به پاشش سیال (جت) و یا موتوری پر قدرت با وزن و حجم کمتر دارد، بطور گسترده و بعنوان بهترین انتخاب یا انتخاب برتر مورد استفاده قرار می گیرند. در این فایل اطلاعات کلی تعداد 110 موتور میکرو و مینی جت قرار داده شده که اطلاعات شامل قطر، طول، وزن و تراست موتورها قابل استخراج می باشد.

سوال : آيا براي سوخت موتور پالس جت بدون دريچه ميتوان از سوختهاي مايع هم استفاده نمود و اگر ميشود چه نوع سوخت مايعي؟ (علی)
پاسخ : امکان استفاده از سوخت های مایع نفت سفید + بنزین به همراه کمی اکسید پروپیلن (C3H6O) برای موتورهای پالس جت وجود دارد اما باید این نکته مورد توجه قرار بگیرد که مصرف موتورهای پالس جت بالاست. (250 تا 500 سی سی در دقیقه)

سوال : میخواستم یک موتور توربوفن کوچک بسازم درساخت توربین و بالانس آن مشکلی ندارم. سوال من از شما درباره ی خنک کردن آن است واینکه آیا می شود برای یاتاقان بندی آن از بوش های گرافیتی استفاده کرد؟ درضمن روغن کاری آن را بوسیله ی طرحی که از خودم دادم و جواب داده استفاده میکنم . همه ی عملیات تراشکاری آن را با دستگاه خودم انجام می دهم . (حمید)
پاسخ : خنک کاری هر قسمت شیوه ی خاص خود را دارد. مهم ترین خنک کاری مربوط به محفظه ی احتراق است که در آن باید علاوه بر بدنه محفظه، جریان محترق میانی محفظه احتراق خنک تر شود و شرایط دمای بحرانی توربین را کمینه کرده، جریانی یکسان با دمای مطلوب را به NGV برساند. برای خنک کاری توربین استفاده از 2 الی 4% جریان مقدار مناسبی است که بهمراه روغن- سوخت بازیافتی تا حدی به کنترل دمای توربین کمک میکند. خنک کاری کلی بیرینگ ها با استفاده از روغن انجام می شود که برای حداکثر اطمینان از روغن کاری و خنک سازی جهت جلوگیری از سوختن بیرینگ ها، استفاده از روغن و پمپ مناسب امری ضروری است. برای سیستم بیرینگ استفاده از یاتاقان بکلی مرسوم نبوده و دلیل اصلی آن افزایش وزن کلی موتور است. استفاده از بلبرینگ های هایبریدی و حدالامکان ساچمه سرامیکی بسیار مناسب تر بوده و از توان عملیاتی بالایی نیز برخوردار هستند.

---

در آخر هم از جناب دارا تشکر می کنم که اطلاعاتی در مورد کویل سیستم جرقه در اختیار خوانندگان قرار دادند. متاسفانه ایشان هیچ پیوندی برای تبادل بیشتر اطلاعات در اختیار قرار ندادند و چنانچه ارتباطی با سایت داشته باشند درخواست میگردد تا برای تبادل اطلاعات با اینجانب تماس بگیرند.

مقاله زیر نوشته مهندس سعید شادروانان است و در مجله موتور چاپ شده است.

---

چكیده
در سال‌های اخیر، توانمندیهای پرنده های كوچك (mini aerial vehicles) و میكروپرنده‌ها (MAV's) به منظور انجام عملیات شناسایی، اكتشاف و تجسس در كنار هواپیماهای بدون سرنشین (UAV)، بسیار مشهود بوده است. انتخاب تركیب مناسبی از سیستم پیشرانش (موتور و ملخ)، یكی از مهمترین مراحل تعیین كننده در طراحی این وسایل پرنده میباشد. در این مقاله به مطالعه و بررسی سیستم اندازه‌گیری و محاسبه كارآیی بخش پیشرانش میكروپرنده‌ها پرداخته خواهد شد. همچنین آزمایشات تجربی مختلف در راستای محاسبه نیروی تراست و توان تولیدی در این وسایل پرنده شرح داده میشود. نتایج حاصل از آزمایشات تجربی با داده‌های شركت سازنده مقایسه شده و از این طریق، صحت روند آزمایشات بررسی میگردد. بررسی سیستم‌های اندازه‌گیری و انجام آزمایشات تجربی، موجب بهینه شدن روند طراحی ملخ‌ها و انتخاب مناسب موتور با توجه به پارامترهای انجام مأموریت وسیله پرنده خواهد شد.

كلمات كلیدی : میكروپرنده، مشخصه‌های سیستم پیشرانش، آزمایشات تونل باد، بهینه‌سازی ملخ.

مقدمه
اخیراً، طراحی، پیشرفت و گسترش پرنده‌های كوچك بدون سرنشین توجه بسیاری از متخصصین را به خود جلب نموده است. دهانه بال این وسایل پرنده بین 0.3 تا 2.5 متر (1 تا 8 فوت) و محدوده وزنی آنها بین 1 تا 10 كیلوگرم میباشد. آنها قادرند محموله‌ای با وزن بیش از یك كیلوگرم را در شرایط مختلف حمل كنند. با چنین توانایی، آنها توانایی حمل محموله‌هایی نظیر دوربین‌های هوایی، سنسورهای شیمیایی و زیست محیطی، مواد منفجره، سیستم جمع‌آوری اطلاعات و ... را دارند.
حدود 60 درصد وزن كل پرنده‌های كوچك را سیستم پیشرانش آنها تشكیل میدهد و این در حالی است كه سهم وزنی محموله، سیستم‌های كنترل و سازه روی هم 40 درصد از وزن كل میباشد. نتایج حاصل از آنالیز حساسیت در مورد برخی میكروپرنده‌ها نشان میدهد كه در مقابل افزایش نیروی پسای هواپیما به میزان 0.01 نیوتن (1 گرم)، مداومت پروازی هواپیما به میزان 180 ثانیه كاهش مییابد. همچنین افزایش یك گرم به جرم هواپیما، 3 ثانیه مدت زمان مداومت پروازی را كاهش میدهد. لذا، اندازه و وزن سیستم پیشرانش در كارآیی پروازی وسیله پرنده نقش بسزایی را ایفا میكند. استفاده از ملخ به عنوان تأمین كننده نیروی تراست، برای پرنده‌های كوچك و میكروپرنده‌ها مناسبترین گزینه میباشد. با توجه به سطح تكنولوژی كنونی، موتورهای احتراق داخلی كوچك و موتورهای الكتریكی به عنوان مولد قدرت در پرنده‌های كوچك استفاده میشوند. مناسبترین سوخت مورد استفاده در موتورهای احتراق داخلی، سوخت‌های پایه متانول میباشد و منبع ایجاد انرژی در موتورهای الكتریكی، انواع باتریها و سلول‌های خورشیدی به‌شمار میروند.

تئوری پیشرانش
سیستم پیشرانشی كه بالاترین راندمان كلی و حداقل وزن را با توجه به محدودیت‌های مأموریتی دارا باشد، به عنوان بهترین گزینه در وسایل هوایی، مطرح خواهد بود. راندمان كلی سیستم پیشرانش بصورت حاصل‌ضرب راندمان ملخ و راندمان منبع تولید توان، تعریف میگردد :

كه P_s توان محور موتور، J نسبت پیشروی، C_T ضریب نیروی تراست و C_p ضریب قدرت میباشند. برای محاسبه نسبت پیشروی داریم :

در موتورهای الكتریكی، راندمان از تقسیم توان تولیدی محور موتور به توان ورودی محاسبه میشود :

كارایی موتورهای احتراق داخلی با اندازه‌گیری مقدار مصرف ویژه سوخت (SFC) مشخص میگردد. مصرف ویژه سوخت به صورت وزن سوخت مصرف شده برای تولید یك واحد قدرت در واحد زمان تعریف میشود.

طراحی و پیشرفت آزمایشات تجربی
تست تونل باد میكروپرنده‌ها :
تونل بادی با ابعاد 1.25*1*1 متر در IIT Bombay به منظور انجام آزمایش‌های آیرودینامیكی و پیشرانشی طراحی و ساخته شده است. این تونل باد از نوع باز بوده و هوا در آن توسط دو موتور با توان 10 اسب بخار با دور 960 در دقیقه به جریان در میآید. موتورها توسط اتوترانسفورمر 440 ولت و 30 آمپری كنترل میشوند. این تونل برای انجام انواع آزمایشات روی میكروپرنده‌ها طراحی شده و در آن محدوده‌ی سرعت بین صفر تا 25 متر بر ثانیه میباشد كه این مقدار، محدوده‌ی عملیاتی میكروپرنده‌ها به‌شمار میرود. اتاقك آزمایش این تونل باد طوری طراحی شده كه میكروپرنده یا مدلی از آن با ابعاد 0.6*0.6 متر به راحتی جهت اندازه‌گیری بارهای آیرودینامیكی در آن نصب میشود. جهت آزمایش سیستم پیشرانش، سكوی اندازه‌گیری توان و نیروی تراست، به‌كمك پایه‌های مختلف، در درون تونل نصب شده‌اند.

نحوه اندازه‌گیری توان به صورت تجربی:
دستگاه اندازه‌گیری توان ، مجهز به سنسور اندازه‌گیری گشتاور، ملخ و محل نصب موتور در كنار سنسور میباشد. ملخ، موتور و سنسور توسط محور مركزی بهم متصلند و خود محور توسط چهار بیرینگ به میز آزمایش محكم شده است. كار ایجاد شده توسط موتور، موجب چرخیدن ملخ میشود و گشتاور حاصل از آن توسط سنسور اندازه‌گیری گشتاور، محاسبه میگردد. توان خروجی از محور موتور، حاصل این گشتاور و سرعت چرخشی ملخ میباشد ( ). افت توان ناشی از اصطكاك موجود در بیرینگ‌ها، با بكار انداختن موتور بدون بارگذاری (بدون ملخ)، و مشخص كردن افت موجود بر حسب دور موتور، محاسبه و اتخاذ میگردد. جعبه زیر موتور بایستی تا حد امكان كوچك باشد تا شرایط كاری ملخ را با مشكل مواجه نكند. به منظور اندازه‌گیری دور موتور، سنسور اندازه‌گیری دور در پشت ملخ تعبیه شده است كه با ارسال نور قرمز و دریافت آن با هر دور چرخیدن ملخ، دور موتور را در زمان مشخص، معلوم میكند.

دستگاه اندازه‌گیری نیروی تراست :
دستگاه اندازه‌گیری نیروی تراست، مجهز به نیروسنجی (load cell) متناسب با محدوده عملكرد ریزپرنده‌ها میباشد. موتور الكتریكی (DC)، به كمك دو گیره به سكوی آزمایش و نیروسنج متصل شده است. سمت دیگر نیروسنج به محل صلب و بدون حركتی محكم شده است. عملكرد نیروسنج همانند عملكرد تیر یك سر درگیر میباشد و نیروی تراست ایجاد شده توسط ملخ، در راستای عمود بر نیروسنج بصورت نیروی برشی، عمل كرده و مقدار آن توسط نیروسنج مشخص میگردد. دور موتور را به روش مشابه كه در بالا تشریح گردید، میتوان اندازه‌ گرفت. از آنجا كه این دستگاه اندازه‌گیری در درون تونل مخصوص نصب میشود تا نیروی تراست ایجاد شده توسط ملخ را در سرعت‌های مختلف جریان نشان دهد، لذا بایستی نیروی پسای حاصل از دستگاه را محاسبه نموده و در مقادر ثبت شده لحاظ كرد. در زیر شاهد تجهیزاتی هستید كه برای اندازه‌گیری پارامترهای مربوط به نیروی پیشران میكروپرنده‌ها مورد نیاز است :

میزان دقت و اعتبار آزمایشات تجربی :
جهت اطلاع از دقت دستگاه آزمایش تجربی، دستگاه اندازه‌گیری گشتاور و نیروی راست را با ملخ نوع 12x8APC به قطر 12 اینچ و گام 8، آزمایش شده است. نمودارهای 1 و 2 نتایج حاصل از آزمایشات تجربی و مقادیر موجود در مراجع را با هم مقایسه كرده‌اند. نتایج تجربی بیانگر حدود 10 درصد افت در دور 5000 در دقیقه، نسبت به مقادیر ذكر شده هستند و این افت ناشی از انواع اصطكاك‌ها و یكسان نبودن شرایط آزمایش میباشد. این نتایج، بیانگر صحت و قابل اعتماد بودن نتایج حاصل از دستگاه تست تجربی میباشد.

کاربردها :
انتخاب مناسبترین ملخ :
با مشخص شدن پارامترهای عمومی ملخ در روند طراحی وسیله پرنده، با ثابت نگه داشتن سرعت جریان در تونل و رساندن دور موتور از صفر به حداکثر مقدار خود برای ملخ‌های مختلف، میتوان با ثبت نتایج، مناسبترین ملخ را از بین ملخ‌های تست شده، انتخاب نمود. این عمل موجب بهینه شدن پارامترهایی است که مستقیماً با عملکرد ملخ در ارتباطند.

انتخاب مناسبترین موتور و تعیین پارامتر‌های آن :
انتخاب موتور برای ریزپرنده‌ها، به دو عامل تعیین کننده بازده موتور و نسبت وزن به توان موتور بستگی دارد. با در دست داشتن دستگاه اندازه‌گیری توان، میتوان در شرایط مختلف عملیاتی موتور، مقادیر پارامترهای فوق را محاسبه نمود. اطلاع کافی از پارامترهای مختلف موتور در شرایط مختلف، موجب انجام صحیح مأموریت وسیله پرنده و پیشگیری از بروز سوانح پیش‌بینی نشده خواهد شد.

تعیین پارامترهای مهم موتورهای احتراق داخلی :
با در اختیار داشتن دستگاه اندازه‌گیری نیروی تراست و توان موتورهای احتراق داخلی، میتوان مقدار مصرف سوخت ویژه را در دورهای مختلف موتور بدست آورد و این تحلیل موجب تعیین دور ایده‌آل موتور برای به حداقل رساندن مصرف سوخت میگردد. میزان مصرف سوخت به ملخ، موتور و نوع سوخت بستگی دارد. با ثابت نگه داشتن گاز و دور موتور، میتوان در مدت زمان مشخص، مقدار سوخت مصرفی را به راحتی اندازه‌گیری نمود.

نتیجه‌گیری :
بررسیهای گسترده در مورد عملکرد پرنده‌های بدون‌سرنشین و ریزپرنده‌ها، بیانگر اهمیت و نقش اساسی و تعیین کننده سیستم پیشرانش در انجام موفق مأموریت این وسایل پروازی است. اطلاعات دقیق و کافی از عملکرد سیستم پیشرانش و در دست داشتن وسایل اندازه‌گیری پارامترهای مرتبط با آن موجب پیشرفت در روند طراحی، ساخت و پرواز آنها خواهد بود. با در دست داشتن دستگاه‌های اندازه‌گیری تجربی، میتوان عملکرد موتور و ملخ را در شرایط مختلف بررسی نمود و با ثبت نتایج حاصل از آزمایشات، مقادیر بهینه شده پارامترهایی از قبیل دور ایده‌آل و حداکثر دور موتور، حداکثر نیروی تراست، مصرف سوخت ویژه، پارامترهای مؤثر در ملخ و ... را در تعریف کاربرد پرنده اعمال نمود.

 

دل در جهان مبند و به مستي سال کن
از فيض جام و قصه جمشيد کامگار

با سلام و تبریک سال جدید به بازدیدکنندگانی که هر از چند گاه از این صفحه دیدن می کنند و خاطر ما را با نظرات، پیشنهادات و سوالات خود آکنده و مزین می نمایند. آرزوی سلامت و توفیق تمام شما را در سال جدید دارم و امیدوارم در این سال تصمیمات مهم و قابل توجهی را مد نظر خود قرار داده و برنامه ای را طرح ریزی کنید که موفقیت شما را در رسیدن به این اهداف، تضمین نماید و با توجه به اهداف، دورنمایی از کل طول سال داشته باشید تا در پیشبرد آنها از آن استفاده کنید.
در این مقاله که به همت دوست گرامی مهندس سعید شادروانان گردآوری شده، مطالبی کلی از قسمت های مختلف موتورهای توربین گازی گنجانده شده است که بد نیست مطالعه شود. لازم به ذکر است که تمام قسمت های مقاله زیر در شماره های مختلف مجله موتور چاپ و منتشر شده است؛
اصول کاری موتورهای توربین گازی جت     حجم : 810 Kb
در پایان نیز به عرض می رسانم، سوالات بازدیدکنندگان گرد آوری شده تا در نزدیکترین فاصله پاسخ داده شوند. اگر نکته منفی در پاسخ به سوالات بود متشکر می شویم که آنرا گزارش دهید.

پاسخ به سوالات

---

سوال : طرز عمل کرد پالس جت بدونه دریچه و پدیده ی برگشت انفجار را کامل توضیح دهید.(امید رحیمی)
پاسخ : تصویر زیر یکی از طرح های امکان پذیر موتور پالس جت بدون دریچه را نشان میدهد که دارای یک محفظه احتراق و دو دریچه ی لوله ای با طول و قطر نامساوی است. دریچه ی سمت راست که بطرف عقب خم شده است مجرای ورود و دریچه بزرگتر که تا سمت چپ کشیده شده است لوله اگزوز است که در بعضی دیگر از پالس جت های بدون دریچه بصورت U شکل خم شده است، اما نکته مهم اینستکه انتهای هر دو مجرا در جهت یکسانی هستند.

زمانی که مخلوط سوخت و هوا در محفظه احتراق می سوزد بسیار سریع باعث تولید مقدار زیادی گاز گرم و برانگیخته میشود و این فرآیند آنقدر سریع اتفاق می افتد که به یک انفجار شباهت دارد. بلافاصله افزایش فشار درونی انفجار ابتدا گاز را در داخل فشرده و کمپرس میکند، سپس با قدرت آنرا به بیرون از محفظه احتراق می راند. دو جهش و خروج ناگهانی و قوی گازهای داغ منبسط شونده ایجاد شده اند؛ یکی بزرگ که از میان لوله اگزوز میدمد و دیگری کوچکتر که از میان مجرای ورود خارج می شود. در حین خروج از موتور، دو جریان جهنده یک پالس از تراست را اجرا می کنند و به موتور در جهت مخالف فشار وارد میکنند. همچنانکه گاز منبسط شده و محفظه احتراق خالی میشود، فشار داخل موتور افت میکند. به سبب اینرسی گاز جابجا شونده، این افت فشار برای لحظاتی حتی بعد از بازگشت فشار به مقدار اتمسفری ادامه میابد. انبساط تنها زمانی متوقف میشود که تکانه و شتاب حرکتی پالس گاز بطور کامل صرف و تمام شده باشد. در این لحظه یک خلاء نسبی در داخل موتور وجود دارد و فرآیند، خود وارونه میشود. حالا فشار اتمسفر از فشار داخل موتور بیشتر است و هوای تازه شروع به هجوم به داخل قسمت انتهایی دو مجرا میکند. در طرف مجرای ورود، هوا به سرعت از میان لوله ی کوتاه میگذرد. اما لوله ی اگزوز نسبتا درازتر است بطوریکه هوای ورودی آن قبل از اینکه موتور پر شده و فشار به اوج رسیده، زیاد نزدیک محفظه احتراق نشده است.

یکی از اصلی ترین دلایل طول اضافی و زیاد لوله اگزوز نگه داشتن مقداری کافی از گازهای داغ خروجی در داخل موتور در لحظه شروع مکش است. این گاز با انبساط بسیار رقیق شده است اما فشار بیرونی آنرا به داخل خواهد راند و چگالی آنرا مجددا افزایش خواهد داد. با بازگشت به محفظه احتراق این باقیمانده احتراق قبلی به شدت با مخلوط تازه هوا و سوخت که از طرف دیگر وارد شده است، مخلوط می شود. گرمای محفظه احتراق و قسمت های اصلی آزاد در گاز بازگشته باعث انفجار و احتراق خواهد شد و این فرآیند خود تکرار خواهد شد. شمعی که در تصویر نشان داده شده فقط برای استارت مورد نیاز است. چنانچه یکبار احتراق در موتور ایجاد شود، گاز داغ بازگشتی خود انفجاری ایجاد کرده و بعد از آن شمع غیر ضروری خواهد بود. در واقع اگر شمع روشن بماند میتواند مانع از کارکرد عادی موتور شود.
شرح بالا در مورد یک پالس کوتاه از این موتور است و این درحالی است که این سیکل بسیار کوتاه است. در یک پالس جت کوچک این پالس و ارتعاش بیش از 250 بار در یک ثانیه اتفاق می افتد. این سیکل شبیه سیکل پالس جت دریچه دار گلبرگی است با این تفاوت که در این موتورها فشار ناشی از انفجار دریچه را بسته و تنها راه لوله اگزوز برای خروج میماند. در موتورهای J شکل یا U شکل پالس جت بدون دریچه گاز از هر دو دریچه خارج می شود اما این مساله زیاد اهمیت ندارد چون دهانه هر دو دریچه به یک سمت است و اگر در یک سمت هم نباشد باز حائز اهمیت نیست، چون بعد از استارت شدن بخش اصلی خروج گازها از لوله اگزوز خواهد بود.

سوال: لطفا طریقه جوش آلومینیوم یا اصلا بهترین و با صرفه ترین جوش را برای میکروجت بگویید و اینکه چه امکاناتی لازم است؟
شما در قسمتی گفته اید روشن شدن موتور جت ممکن است تا 100 ثانیه طول بکشد، ما در این مدت چگونه عمل کنیم و شمع و استارت تا کی باید روشن باشد؟
در وبلاگ شما تصویر کامل شده یک مدار جرقه دیده می شود من مدارش را دارم فقط مشکل کویل کوچکش است شماره اش چند است؟ از کجا تهیه کنم؟ آیا میشود بجای آن چوک استفاده کنم، چوک چه رنگی است؟
اندازه محفظه احتراق را چگونه تخمین بزنیم و آیا میشود موتور جت کوچکی را با گاز شهری آزمایش کرد؟ (محمد رضایی)
پاسخ : در ساخت موتور میکروجت نوعا نیازی به استفاده از جوش آلومینیوم نیست. تنها شاید به جوش استیل و کاربید برای محفظه ی احتراق و انژکتور نیاز باشد. در اینصورت هم لازم نیست که طریقه جوش کردن را بدانید یا یاد بگیرید؛ چون اگر هدف ساختن باشد مراحل مختلف آن باید توسط صنعتکار مربوطه ساخته شود. ساختن قطعات و بخشهایی که باید بعد از ساخته شدن توسط دستگاههای ماشینکاری، با دقت و برای سرعت های بسیار زیاد بالانس شوند و غیره از مسائلی هستند که ما بجز مسائل بسیار ساده، بطور مستقیم در اجراء و عملی کردن آنها دستی نداریم و البته این تعریف برای کسی است که جزو افراد صنعتکار نمیباشد. چون افراد مذکور با در دست داشتن امکانات و مهارت کافی به سهولت میتوانند مراحل ساخت را خود پشت سر بگذارند.
روشن شدن یا همان start up موتور جت مرحله ای است که طی آن موتور پس از شروع استارت به شرحی که در قسمت استارت گفته شد، شفت دور گرفته و مخلوط سوخت و هوا در محفظه احتراق مشتعل شده و این روند که همراه با نیروی کمکی استارت است تا آنجا ادامه پیدا میکند که موتور به خودکفایی در تولید نیرو برسد و این زمان با توجه به گوناگونی نوع و اندازه موتور و استارت، ممکن است بین 15 تا 100 ثانیه متغییر باشد. استارت زدن هم میتواند توسط ECU و هم بصورت دستی انجام شود. در استارت دستی باید ابتدا جریان موتور الکتریکی استارت وصل شده، هنگامیکه دور موتور نزدیک به RPM 1000 شد (بعد از ~ 5 ثانیه) شیر سوخت گاز باز شده و بعد از آن (گذشت ~ 3 ثانیه) شمع جرقه بزند و مدار موتور الکتریکی استارت باید تا زمانی که دور موتور به مقدار حدااقل ممکن کارکرد خود برسد (نوعا تا RPM 10) وصل باشد. مدار سوخت مایع نیز زمانیکه دمای جریان خروجی محفظه احتراق به حد مطلوب گرمایی (نوعا 650 درجه سلسیوس) رسید باید جایگزین سوخت گاز شود.

در این فایل فشرده مدار چاپی و لیست موارد مورد نیاز برای یک سیستم جرقه قرار گرفته است که استفاده از این مدار برای موتورهای میکرو توصیه می شود.
در مورد محفظه احتراق قبلا در این قسمت بحث شده و نیاز دوباره ای در این مورد احساس نمی شود. بعضی از موتورهای میکروجت و پالس جت از سوخت گاز نیرو می گیرند و نیازی به سوخت مایع ندارند. بسته به نوع موتور امکان استفاده از گاز شهری یا گاز پروپان بعنوان سوخت برای موتور وجود دارد.

سوال : اگر ممكن است روغن كاري و سيستم هاي اتوماتيك میکروجت را بيان كنيد . همچنين در مورد اينكه چگونه مي توان از ورود شعله به داخل بلبرينگ و محفظه هاي روغن جلوگيري نمود. سوخت ميكرو جت ها معمولا از چه جنسي است آيا الكل و بنزين مي تواند مورد استفاده قرار بگيرد. (ایمان)
پاسخ : سیستم روغنکاری میکروجت بطور مختصر به این شرح است که در نوع متداول روغن کاری، روغن را با درصد خاصی مانند 2% با سوخت مخلوط کرده و بطور مطلوب استفاده میکنند. نقطه ی شروع مدار، مخزن سوخت است که سوخت- روغن از طریق لوله ی انتقال ابتدا از فیلتر عبور کرده و به پمپ می رسند و با پمپاژ از طریق همین لوله ها به داخل موتور انتقال میابند و در داخل موتور لوله ی واحد به دو مسیر لوله تقسیم می شود که مسیر مستقیم و اصلی مربوط به سوخت و تخصیص یافته به محفظه ی احتراق بوده و مسیر ضعیف و کم قطر به روغن کاری بلبرینگها اختصاص دارد. همین مسیر دوباره به دو مسیر دیگر تقسیم شده که یکی بلبرینگ جلویی و دیگری عقبی موتور را روغن کاری می کنند. این روغن پس از انجام کار در داخل تونل شفت تبخیر شده و در نهایت به جریان خروجی محفظه احتراق در ورودی توربین می پیوندد.
سیستم های اتوماتیک تنها زمانی در میکروجت وجود دارد که موتور دارای ECU بوده و پاره ای یا تمام کارهای مربوط به کارکرد موتور بر عهده ی ECU باشد. ECU در واقع واحد کنترل الکترونیکی موتور است که با دید کلی دارای سه بخش اصلی است؛

۱. داده های ورودی شامل داده های رسیده از گیرنده رادیوکنترل، RPM موتور، فشار جریان کمپرسور و درون موتور، دمای جریان خروجی، ولتاژ باطری، سطح سوخت باک
2. واحد محاسبه برای انجام محاسبات معین و برنامه ریزی شده و ایجاد دستورهای متناسب با وضعیت موتور
3. داده ها و درگاههای خروجی شامل سویچ استارت و مدار شمع، تنظیم دریچه سوخت مایع و گاز (تراتل)، تنظیم ولتاژ پمپ سوخت و لامپ اعلان هشدار برای فرود زودهنگام
در مورد انتقال حرارت به بلبرینگ و تونل شفت، ذکر این مسئله لازم است که طراحی و چیدمان قسمتهای مختلف درون موتور بگونه ای است که حرارت ناشی از احتراق به آنها صدمه ای وارد نمیکند یا مسیر رسیدن حرارت مخرب با جریان هوا یا روغن خنک کاری می شود. البته این توضیح درباره ی تمام موتورها صادق نیست و در موتورهایی که طراحی ناقصی دارند خسارات ناشی از حرارت کم نبوده و بیشتر نیز بصورت زمان دار است؛ مصداق این مسئله میتواند سوختن و خراب شدن بلبرینگ بعد از 10 دقیقه کار موتور باشد.
در مورد سوخت قبلا نیز بحث شده بود و مواردی که در دنباله نوشته شده نوع سوخت های مورد استفاده در میکروجت، عنوان شده در اینجا را تکمیل تر میکنند که عبارتند از : نفت سفید، گازوئیل، تینر، پارافین، پروپان و بنزین که از بین آنها پروپان بعلت ایجاد گرمای زیاد، به استثنای موتور JPX که سوختش پروپان است، بیشتر در هنگام استارت و دقایق اول کار موتور بعنوان سوخت استفاده می شود و رایج ترین و عمدتا بهترین سوخت همان نفت سفید است که هم ارزان قیمت و در دسترس بوده، هم زیاد فرار نبوده و ریسک شعله ور شدنش کمتر است. لازم است بدانید بیشتر موتورها با 2 یا 3 نوع از این سوخت ها سازگاری دارند و تاکنون استفاده از الکل بعنوان سوخت در هیچ موتور شناخته شده ای مرسوم نبوده است.

سوال : در بين موتورهاي پالس جت ، موتورهاي دريچه دار قوي تر هستند ، يا موتورهاي فاقد دريچه ، به چه دليلي ؟ (آرش)

پاسخ : این سوال خوبی است تا اختلاف و برتریهای این دو نوع پالس جت بر یکدیگر، روشن شود، اما واقعیت این است که موتورهای پالس جت بدون دریچه بر موتورهای دریچه دار برتری دارند. اولین دلیلش اینستکه دریچه های ضربه ای(موتور دریچه دار)، قابلیت اطمینان و طول عمر موتور را محدود می کنند. دریچه ها بطور میانگین تنها برای 30 دقیقه کار مداوم دوام می آورند. اگر فرض کنید که نقش آن در انتها به هر حال تخریب و انهدام خودش بود، این مشکل، نقص بزرگی نبود اما اکنون ممکن است شما یک هواپیمای پروازی داشته باشید که بهترین پرنده تان باشد یا حتی اینکه ممکن است بخواهید خودتان پرواز کنید. بنابراین محققا شما به موتوری با دوام بیشتر نیاز خواهید داشت. مسلما پیشرفت و توسعه، طراحی را در زمینه های زیادی را گسترش و ترقی داده است و عمر کاری آن را از چند دقیقه به چند ساعت کشانده و بسط داده است اما مشکل اساسی آن هنوز هم پابرجاست. در حقیقت این مشکل تقریبا حل نشدنی بنظر می رسد. در مورد بازدهی احتراق، آنها نباید زمانبندی خودشان را بر جریانات تحمیل کنند. این مسئله بسیار مهم است که چون فرایند احتراق فقط متناوب نیست لیکن گذشته از این مقداری هم نامنظم بوده و به بازخورد (جریان برگشتی)، وابستگی زیادی دارد. اگر ما بخواهیم از برهم زدن پیشرفت طبیعی نوسان پالس تا حد امکان اجتناب کنیم، دریچه ها باید تقریبا به طور آنی به تغییرات فشار واکنش نشان بدهند. برای اینکار دریچه ها باید تا حد امکان سبک و فرار باشند. در هر صورت، آنها در آن واحد مجبورند تنش و فشار مکانیکی زیادی(برای باز شدن، خم و برای بستن با شدت کوفته شدن ) را تحمل کنند و آنرا در دمای محیطی زیادی انجام بدهند. آنها باید بسیار بادوام و سخت باشند. اگر چیزی می بایست سبک باشد، اما در معرض استعمال بسیار بد و سنگینی قرار بگیرد، یا عمر کوتاهی را سپری میکند و یا دارای تکنولوژی نامتعارف و عجیبی است که اولی غیر عملی و دومی هزینه بر است.

سوال : 1- در مورد ساخت مینی اتومبیل با توربوشارژ نوشته بودید. آیا میتوان برای این کار از پیشرانش راکتی استفاده کرد؟ اگر طرحی دارید ارائه دهید.
2- اگر میشود به تفصیل درباره ساخت مینی اتومبیل با توربوشارژر، نوع سوخت، مدار الکتریکی و سیستم خنک کننده ی آن و سرعت تقریبی آن توضیح دهید.
3- چگونه میتوان یک توربوشارژ تهیه کرد؟
4- در مجموع از شما می خواستم اگر بشود یک پروژه ی ساخت مینی اتومبیل با توربوشارژر و پیشرانش راکتی در وبلاگ قرار دهید، حتی اگر به زبان انگلیسی بود. (علیرضا)

پاسخ : در موتور های راکتی سوخت جامد، کل مدت زمان کارکرد و احتراق مواد پیشران بسته به نوع مواد و مقدار آنها، در محدوده ی چند ثانیه (عموما کمتر از 3 ثانیه) است. در موتورهای سوخت مایع نیز طول زمان کارکرد از دقایق کمی تجاوز نمی کند. پس این عاقلانه نیست که از موتورهای راکتی بعنوان پیشران در یک مینی اتومبیل استفاده کرد. اما این امکان وجود دارد که از آن در مسیرهای مستقیم بعنوان بوستر و شتاب دهنده لحظه ای سرعت استفاده کرد و این کاربرد بیشتر مناسب ماشینهای مسابقه ای است.
ارائه و نحوه ی ساخت مینی اتومبیل از محدوده ی فعالیت های وبلاگ خارج است ولی ساخت آن زیاد سخت و پیچیده نبوده و برای هر شخصی این امکان وجود دارد که با کمی کسب اطلاعات از موارد قابل توجه مانند اصول شاسی، سیستم تعلیق فرمان، ترمز و کار با آنها موفق به ساخت یک مینی اتومبیل مناسب شود. انتخاب سیستم تولید و انتقال نیرو نیز در این مورد اختیاری است. نوع سوخت، مدارهای الکتریکی و سیستم خنک کننده و همچنین سرعت، وزن و تکانه وسیله، به واحد تولید قدرت یا همان موتور بستگی دارد. در مدارهای الکتریکی موتورهای پیستونی با سوخت بنزین از باطری، کویل، دلکو و دینام(در چند سیلندرها) و شمع ها استفاده می شود. در سیستم جرقه موتورهای میکروجت از یک مدار تقریبا ساده و کوچک همانند آنچه در بالا ضمیمه شده، برای تولید جرقه در سر شمع استفاده می شود. در موتورهای میکروجت که هواخنک محسوب میشوند از خود جریان موتور برای خنک کردن محفظه احتراق، NGV و توربین استفاده می شود و اینکار بطریق ساده با هدایت درصد خاصی از جریان به قسمت های قابل دسترسی انجام می شود. در موتورهایی که با توربوشارژر ساخته می شوند تراست قابل توجهی تولید نمی شود، چون اصول آن برای جذب حداکثر نیروی جریان عبوری از توربین طراحی شده و در واقع همانند سیکل یک توربوشفت می باشد و جریان خروجی توربین دارای تراست حداقل است. به همین دلیل چون از نیروی شفت استفاده نمی شود ساخت، روشن شدن و کارکرد آن بسیار راحت تر است. با توجه به موارد مذکور سرعت یک مینی اتومبیل با موتور جت توربوشارژری چندان بالا نیست. ولی متاسفانه یا خوشبختانه در ایران بر اساس قوانین، استفاده از این مینی اتومبیلها که دارای موتور هستند غیر مجاز و غیر قانونی بوده و در صورت جلب، فرد باید بهای گزافی پس بدهد.
برای تهیه توربوشارژر میتوانید به مغازه ها و گاراژهای موجود در ابتدای سه راه آذری، بطرف خیابان قزوین مراجعه کنید. آدرس دقیق را میتوانید از فروشگاههای موجود در آنجا بگیرید. قبلا در مورد خرید آن صحبت شده است. همچنانکه ذکر شد ارائه ی چنین پروژه هایی از حیطه ی فعالیت های وبلاگ خارج است. چنانچه طرح کاملی از سایر منابع در دسترس بود ارائه خواهد گردید.

سوال : آیا می توان از یک موتور جت به عنوان موتور برق برای چرخاندن مولد استفاده کرد و چون شما گفتید قدرت بیشتری دارد، پس میتواند یک دینام بزرگ را بچرخاند و برق لااقل یک خونه را بدهد؟ نظرتان را در مورد اینکار و مزیتهایش نسبت به موتورهای معمولی بگویید.

پاسخ : در بسیاری از نیروگاههای تولید برق از موتورهای توربین گازی که بطور کل توربوشفت هستند، جهت تولید برق مورد نیاز استفاده می شود. در تمامی موارد با چنین کاربردی یقینا از جعبه دنده های کاهنده سرعت- بالابرنده قدرت شفت، برای ایجاد خصوصیات مطلوب نیروی شفت مورد نیاز، استفاده می شود. در ضمن با جعبه دنده مناسب چرخاندن دینام بزرگ (تا حد پذیرش سرعت و قدرت شفت) مشکلی ندارد و میتواند برق یک منطقه را تامین کند. البته توان تولید برق برای هر موتوری محدود و معین است و به نسبت بزرگی موتور میتوان برق بیشتری تولید کرد. در زیر مشخصات دو موتور توربین گاز نیروگاه برق وجود دارد که از روی آنها هم میتوانید به میزان برق تولیدی نسبت به اندازه و هم اختلاف تولید برق بین دو موتور را ببینید. انجام اینکار گرچه تا حدی نیاز به کار مداوم دارد اما شدنیست و ایده ی خوبیست تا بتوان از یک میکروجت 1 کیلوگرمی برق مورد نیاز یک خانه را تامین نمود. مزیت اینکار در اینستکه میتوانید با هزینه ای برابر دستگاه مولد برقی بسازید که با وزن و حجم بسیار کم و صدای تقریبا کمتر و کم هنجارتر و مخصوصا عمر و تداوم کاری بالا و همچنین با سوخت ارزانتر و در دسترس، برق مورد نیازتان را تولید کند.

---

سوالات زیادی که بازدیدکنندگان پرسیده بودند محتوی این سه بند بوده که مشمول پاسخ قرار نگرفته اند :
1. سوالات تکراری و نادرست که پاسخ آنها در مطالب قبلی موجود است و با مراجعه به آنها میتوانند پاسخ را دریافت کنند؛
2. سوالاتی که مربوط به موضوع و حیطه ی فعالیت های وبلاگ نبوده و پاسخ آنها باید از سوی مراجع ذیربط صورت بگیرد؛
3. سوالات کلی که در آنها ارائه آموزش ساخت یا نقشه های مربوط به موتورهای میکروجت و پالس جت درخواست شده که البته این درخواستها بحق بوده و باید پاسخ مناسبی در این خصوص داده شود. قبلا نیز در وبلاگ در این خصوص نوشته شده بود اما اینبار تصمیم دارم تا اطلاعات خواسته شده را گرچه ناقص هستند در دسترسشان قرار دهم. نقشه های میکروجت در این فایل زیپ رمزدار با حجم ۱.۶ Mbذخیره شده اند. رمز فایل به ترتیب حروف انگلیسی بدون نقطه و فاصله: ال . وی . اس . ایچ . اِن ؛ اما از این پس درخصوص جزئیات و توربین یا کمپرسور آن تا تکمیل شدن کامل مقاله توضیحی داده نخواهد شد، واضح است که توربین یا کمپرسور این موتور مکررا سوال برانگیز است و این بدان جهت است که در این موتور توربین باید از کمپانی یا شرکت های سازنده آن خرید شود. کمپرسور آن نیز متعلق به نوعی توربوشارژر بوده که ظاهرا در ایران موجود نیست. در هر صورت متقاضی آن هستیم چنانچه کسی موفق شد کمپرسور آنرا بیابد اطلاعات و آدرس لازم را در این باره بدهد. لازم به ذکر است در مقاله میکروجت در حال تکمیل، موتور دیگری مد نظر بوده که قطعات اصلی آن قابل تهیه می باشند. از دو نوع پالس جت موجود نیز این دو نقشه با حجم ۰.۳ Mb در نظر گرفته شدند که در ساخت آنها هیچ مشکلی وجود ندارد و برای هر کسی امکان ساخت و استفاده از آنها وجود دارد. نقشه ها کاملا واضح هستند و در صورت عدم درک نقشه که بیشتر از طرف مبتدیان است، توضیح مشکلات کلی آنها به اتمام مقاله پالس جت موکول خواهد شد.

در ره عشق که از سيل بلا نيست گذر
کرده‌ام خاطر خود را به تمناي تو خوش

سلام بحضور گرم شما و صمیمیتی از جنس عشق که هرگز رنگ کهنگی نخواهد گرفت. ضمن تشکر از نظرات مفید شما خوانندگان، لازم است مسائلی را پیرامون مطالب وبلاگ و تاخیر در ارائه آنها به حضور برسانم. با توجه به کثرت درخواست در مورد یک موضوع خاص سعی می شود تهیه آن در اولویت اول قرار بگیرد و تاخیر در ارائه یک مطلب خاص یا بدلیل حجیم بودن و یا تست نشده بودن آن است. برای پاسخ دادن به سوالات نیز دو عامل مد نظر قرار می گیرد، یکی حد نصاب سوالات (10) است و دیگری حداقل فاصله زمانی بین دو نوبت پاسخ دهی (1 ماه) است. نظرات و پیامهای شما عزیزان را نیز هر 3 روز یک بار می خوانم. در صورتی که کار فوری داشته باشید می توانید به شماره : 989149547688+ پیام ارسال نمایید و نهایتا در همان روز پاسخ بگیرید؛ لطفا به جز موارد مهم و ضروری از تماس گرفتن خودداری کنید؛ خصوصا در ساعات اداری که به تماسها پاسخی داده نخواهد شد !

---

آشنایی با هاورکرافت و سیستم رانش آن

گردآوری : مهندس سعید شادروانان
s_shadravanan@yahoo.com
عضو گروه تحقیقاتی پیشرانش- انجمن علمی هوافضا
دانشگاه آزاد اسلامی- واحد علوم و تحقیقات

مقدمه
با توجه به نقش زمان در فعالیت های روزمره بشر, به کارگیری وسایل نقلیه ای که علاوه بر تأمین ایمنی، مصرف حداقل سوخت و مواجهه با کمترین نیروهای مقاوم، امکان بیشترین صرفه جویی را در زمان جابه جایی برآورده سازند، ضروری به نظر می رسد. به کارگیری قوانین ساده فیزیکی برای تحقق چنین اهدافی منجر به شکل گیری وسایلی شد که امروزه از آن ها به وسایل نقلیه دوزیست یاد می کنند.

هاورکرافت، از دهه 1990 پا به عرصه وجود نهاده و با وجود مشکلات متعدد, توانسته جای خود را در زندگی بشر امروز باز کند.
قابلیت های فراوان این وسیله, نیاز به بکارگیری آن در عرصه های مختلف نظامی، تجاری، تفریحی، امدادی، مطالعاتی، تحقیقاتی و ... را به خوبی آشکار نموده است و از آنجایی که کشور ایران پتانسیل های فراوانی برای سرمایه گذاری در چنین فعالیت هایی دارد، بستر سازی برای پیوستن اینگونه وسایل به جرگه یگان حمل ونقل نه تنها مفید بلکه ضروری به نظر می رسد. علاوه بر اینکه توانایی این وسیله در حرکت بر روی سطوح مختلف امکان انجام مأموریت های ویژه ای را محقق می سازد که می توان از آن نه صرفاًً به عنوان یک وسیله نقلیه بلکه ابزاری در جهت تحقق بسیاری از نیازهای ضروری کشور در عرصه‌های مختلف، بهره برد.

هاورکرافت, شناوری دو منظوره (آبی- خاکی) است که به روش هوابرد و با استقرار روی بالشتکی از هوای فشرده به‌آسانی و با نیروی رانش نسبتاً کمی روی سطوح آبی و خاکی حرکت می‌کند. هوای ورودی به هاورکرافت, از طریق پروانه (fan) به زیر سازه و بالشتک‌ها منتقل شده و سبب خیزش (hovering) یا بلند شدن وسیله از روی سطح و استقرار آن بر روی توده‌ای از هوای تحت فشار می‌شود. بدین ترتیب در زمان حرکت نیروی مقاوم شناوری تا حد قابل توجهی کاهش می‌یابد و هاورکرافت با استفاده از سیستم رانش و ملخ هوایی به حرکت در می‌آید. در این شناورها به سبب جدایی سطح استقرار و بدنه شناور (وجود فاصله هوایی بین آنها), استفاده از سیستم‌های رانشی آبی (مثل واترجت) میسر نیست. معلق شدن هاورکرافت روی قشری از هوا این امکان را فراهم می‌کند که با نیروی کمی بتوان جهت حرکت آنرا تغییر داد. از طرفی این ویژگی, حساسیت هاورکرافت را در برابر نیروهای ناخواسته خارجی (نظیر بادهای جانبی و امواج) به شدت افزایش می‌دهد, از این رو سیستم‌های کنترلی خاصی برای این شناورها طراحی شده است که در سایر شناورهای دریایی وجود ندارد.

توانمندی های کلی هاورکرافت
هاورکرافت به سبب ویژگی های خاص طراحی، دارای توانمندی های ویژه ای در زمینه های مختلف است. به طور خلاصه، توانمندی های هاورکرافت‌های رده متوسط را می‌توان به شرح زیر برشمرد :
• انجام عملیات آمادی و پشتیبانی در رزم دریایی، به‌ویژه در مناطق باتلاقی، لجنزار، آبراه های ناشناخته، مناطق کم عمق و مرداب های پوشیده از گیاهان دریایی و نیزار؛
• انجام عملیات گشت ساحلی، مبارزه با قاچاقچیان و انجام عملیات تعقیب و گریز از نواحی کم عمق دریایی تا اغلب قسمت های نوار ساحلی؛
• انجام عملیات هیدروگرافی و بسترشناسی دریا، مطالعات علمی در مناطق ساحلی و فلات قاره و ایجاد آزمایشگاه سیار جهت امور مطالعاتی؛
• انجام عملیات باربری و مسافربری به جزایر کوچکی که عملاً امکان ساخت اسکله و بندرگاه در آنها توجیه اقتصادی نداشته و فاقد چنین تأسیساتی هستند؛
• انجام عملیات امداد رسانی در زمان وقوع حوادث غیرمترقبه, به‌ویژه سیل و آب گرفتگی, و کمک به مصدومین و مجروحین حادثه؛
• انجام عملیات زیست محیطی، جمع آوری لکه های نفتی در امتداد ساحل و جلوگیری از تخریب و آلودگی محیط زیست در مناطق کم عمق؛
• انجام عملیات گشتی با سرعت زیاد و جابه جایی فرماندهان و خدمه شناورهای دریایی و پوشش دادن نیازمندی های سازمان بنادر و کشتیرانی؛
• عملیات مین گذاری و مین روبی در سطح آبراه های بین المللی و تنگه های پر تردد و ... .

سیستم‌ها و متعلقات هاورکرافت
در یک نگرش ساده, هاورکرافت شامل سازه‌ای دریایی است که بوسیله یک سیستم بالابر از سطح زمین بلند شده و در نهایت توسط سیستم رانش به حرکت درمی‌آید. بطور کلی, سیستم‌های اساسی هاورکرافت به ساختارهای زیر دسته‌بندی می‌شوند:

• سازه : شامل اتاقک‌های آب‌بندی, نشیمن‌گاه موتور, تکیه‌گاه ملخ, نشیمن‌گاه سازه, بالک و مخازن شناوری؛
• سازه انعطاف‌پذیر : شامل بالشتک و اتصالات؛
• سیستم بالابری : شامل پروانه, کانال حلزونی و متعلقات؛
• سیستم رانش و جلوبری : شامل ملخ, داکت و تجهیزات جانبی؛
• سیستم کنترل سوخت و تعادل : شامل مخزن سوخت, پمپ, شیرهای یک‌طرفه و لوله‌های هیدرولیک؛
• سیستم‌های انتقال قدرت : شامل موتور, تجهیزات انتقال قدرت و متعلقات؛
• سیستم اطفای حریق : شامل مخزن کف, هشدار دهنده, خاموش کننده دستی و ... ؛
• سیستم تهویه مطبوع : شامل دمنده هوا, وسایل سرمایش و گرمایش؛
• سیستم‌های الکتریکی : شامل چراغ‌های ناوبری, روشنایی داخلی, سیم‌کشی, ژنراتور و ... ؛
• سیستم‌های اویونیکی : شامل رادار, GPS, سونار و ... ؛
• سیستم‌های مکانیکی : شامل مکانیزم لنگر, مکانیزم کشش و ... ؛
• تجهیزات نظامی : شامل سلاح, سیستم‌های جانبی و ... ؛
• تجهیزات اضطراری : شامل قایق نجات, جعبه کمک‌های اولیه.
در این مقاله, سیستم رانش و جلوبری با توجه به رسالت مجله موتور در جهت انتقال فناوری مربوط به سیستم‌های پیشرانشی, تشریح می‌گردد و جهت آشنایی با سایر متعلقات هاورکرافت, می‌توان به مراجع رجوع نمود.

سیستم رانش هاورکرافت
یکی از سیستم‌های اساسی هاورکرافت, سیستم رانش است. این سیستم که شامل ملخ یا فن می‌شود, می‌تواند به شکل‌های گوناگون نیروی رانش را برای شناور تأمین نماید. معمولاً در شناورهای بزرگ یا شناورهایی که در آنها بازدهی سیستم رانش از اهمیت برخوردار است, از ملخ دارای داکت (duct) استفاده می‌شود. در سیستم رانش هاورکرافت‌های نظامی, ملخ‌های آزاد (بدون داکت) استفاده بیشتری دارند, زیرا در این حالت ملخ قدرت لازم را تأمین می‌کند و از طرفی با حذف داکت, در وزن کل نیز صرفه‌جویی می‌شود. علاوه بر این, مسئله دیگری نظیر آسیب‌پذیری و دید راداری نیز حذف داکت را الزامی ساخته است. در شناورهای کوچک, که معمولاً با سرعت حداکثر 80 کیلومتر بر ساعت کار می‌کنند, می‌توان از پروانه ترکیبی استفاده نمود. منظور از پروانه ترکیبی حالتی است که حدود یک سوم نیروی پروانه برای خیزش و دو سوم آن برای رانش استفاده می‌شود. استفاده از ملخ دارای داکت در سیستم رانش, برای شناورهای مسافربری دارای موتورهای دیزلی, بسیار رایج است. به علت وجود ذرات گرد و خاک و سنگریزه‌های حاصل از عمل بالابری, ضرورت ایجاد تمهیدات اضافی برای حفاظت از لبه حمله پره‌های ملخ و پروانه ضروری است. با توجه به سرعت دورانی ملخ, ذرات آب نیز مانند سمباده عمل می‌کنند و در نتیجه استفاده از روکش در کل پره و خصوصاً لبه حمله ضروری است. قابل ذکر است که در شناورهای اولیه از ملخ‌های آلومینیومی استفاده می‌شد. اگرچه ملخ‌های مذکور کارآیی خوبی داشتند, اما از نظر سایش لبه حمله و مقاومت در برخورد با اجرام معلق آسیب‌پذیر بودند. تداوم حرکت در سواحل شنی و وجود نمک و ترشحات نمکی نیز سبب تشدید این سایش می‌شد.

عوامل مهم در انتخاب ملخ عبارتند از : سرعت دورانی, سرعت شناوری, قطر, زاویه گام, وتر یا پهنای پره, کارآیی, نیروی رانش و توان ورودی. هر یک از عوامل مذکور محدودیتی را در انتخاب ملخ اعمال می‌کنند. در عمل چهار عامل اصلی در انتخاب ملخ وجود دارد که عبارتند از توان ورودی به ملخ, سرعت شناوری, دور موتور و نیروی رانش لازم. بر همین اساس, در حال حاضر روش انتخاب ملخ به این صورت است که پس از انجام طراحی چیدمانی و محاسبات اولیه, بر اساس نیروهای پسای هیدرودینامیکی و حداکثر سرعت, مقدار نیروی رانش تعیین می‌شود. از دیگر سو, توان ورودی به ملخ با توجه به محدودیت‌های موتور مشخص می‌شود و محدودیت قطر نیز با نظر سرطراح به کارخانجات سازنده اعلام می‌شود تا نمودار مشخصه ملخ تهیه و ارسال شود و به همراه تعیین قیمت, انتخاب نهایی صورت گیرد. البته این اولین گام در انتخاب هندسه یک ملخ است و در مرحله بعد جنس ملخ, نوع تنظیم, روکش‌های ضدسایش, عمر مفید, مقاومت در برابر خوردگی, نحوه اتصال و تغییر گام آن مطرح می‌شود. اغلب به علت وجود عدم قطعیت در ثابت نگه‌داشتن همه عوامل انتخاب ملخ به‌صورت مقایسه‌ای انجام می‌شود.

تجهیزات جانبی ملخ و سیستم رانش برای کنترل هاورکرافت
استفاده از تجهیزات کنترلی رانش, به عنوان عاملی مهم در کنترل راستای حرکت شناور حائز اهمیت است. در برخی از مدل‌های هاورکرافت, با استفاده از داکت‌های گردان, جهت حرکت هاورکرافت تغییر می‌کند. این سیستم دارای قابلیت مانور بسیار بوده و تنها عیب آن سنگین شدن پایه‌های تقویتی و توان مصرفی موتور است. بهره‌گیری از این سیستم در هاورکرافت‌های سنگین نظامی موجب برتری مانور و رزم دریایی شده و به توانایی‌های عملیاتی شناور می‌افزاید. سیستم کنترل گام ملخ و تغییر نیروی رانش نیز جزو تجهیزات کنترلی سیستم رانش محسوب می‌شوند. در این سیستم با استفاده از تغییر گام ملخ سرعت شناور کنترل می‌شود و در وضعیت گام صفر, سرعت به صفر کاهش می‌یابد. استفاده از ملخ دارای گام متغیر یکی از کارآمدترین شیوه‌های کنترل حرکت هاورکرافت است. در گام صفر, ملخ نیروی رانشی تولید نمی‌کند و هاورکرافت در ایستایی کامل است. با افزایش گام, نیروی رانشی تولید شده افزایش می‌یابد, به نحوی که در حداکثر گام, نیروی رانش به بیشترین میزان خود می‌رسد. سیستم کنترل گام ملخ که به روش‌های برقی یا هیدرولیک عمل تغییر گام را انجام می‌دهد, یکی از مهم‌ترین سیستم‌های کنترلی هاورکرافت به‌شمار می‌رود.

یکی دیگر از سیستم‌های کنترل هاورکرافت, بکارگیری بخشی از جریان هوای پروانه است. در این روش با هدایت جریان هوای پروانه و خروج آن از ناحیه دماغه, سبب تغییر جهت هاورکرافت و گردش‌های موضعی آن می‌شود. به علت محدودیت‌های ساختاری و ظرفیت موتور, نمی‌توان از این سیستم در بسیاری از طرح‌های هاورکرافت استفاده نمود.

حضور هاورکرافت در ایران
مطالعه تاریخچه حضور هاورکرافت در ایران و نیز بررسی موقعیت جغرافیایی کشور، در درک نیاز ایران به حضور چنین وسایلی در ناوگان حمل و نقل کشوری مؤثر است. بنابراین در ادامه به شرح مختصری از نحوه ورود این وسیله به ایران و نقش آن در جنگ تحمیلی می پردازیم. در خلال سال های 1968-1975 نیروی دریایی ایران اقدام به خرید 8 فروند هاورکرافت SR.N6 و 6 فروند هاورکرافت BH-7 نمود.

کشور ایران جزو معدود کشورهایی است که در همان سال های اولیه تولید هاورکرافت نظامی به این تکنولوژی شناورها دست یافت، و با داشتن بزرگترین ناوگان هاورکرافت در سطح منطقه، به تقویت نقش نظامی خود در منطقه پرداخت. ایران با داشتن مرز آبی در حاشیه شمالی خلیج فارس و با تملک بیشترین تعداد جزایر در محدوده آب های منطقه و با توجه به جغرافیای منطقه به وسایلی نیازدارد که بتواند به کمک آن ها در کمترین زمان و در هر منطقه از نوار ساحلی مرزی و محدوده جزایر ایرانی، به انجام عملیات نظامی و به ویژه جابه جایی نیرو بپردازد. بنابراین امنیت در خلیج فارس مهم ترین موضوع مورد توجه تولید کنندگان نفت منطقه و بزرگترین مصرف کنندگان نفت جهان است. پس نقش هاورکرافت در تأمین توازن دفاعی کشور حائز اهمیت بسیار است. در جریان جنگ ایران و عراق، در غیاب کارشناسان خارجی، استفاده مناسب از هاورکرافت در حمله‌های رزمندگان ایران در جبهه های جنوبی و به ویژه در جریان انتقال نیرو از مناطق هور و حوضچه های آبی جنوبی عراق، بسیار کارآمد بود و همین امر یکی از عوامل مهم پیروزی در نواحی باتلاقی، و مردابی جنوب عراق به حساب می آید.

سوتیترها :
1. در یک نگرش ساده, هاورکرافت شامل سازه‌ای دریایی است که بوسیله یک سیستم بالابر از سطح زمین بلند شده و در نهایت توسط سیستم رانش به حرکت درمی‌آید.
2. با توجه به سرعت دورانی ملخ, ذرات آب نیز مانند سمباده عمل می‌کنند و در نتیجه استفاده از روکش در کل پره و خصوصاً لبه حمله ضروری است.
3. سیستم کنترل گام ملخ که به روش‌های برقی یا هیدرولیک عمل تغییر گام را انجام می‌دهد, یکی از مهم‌ترین سیستم‌های کنترلی هاورکرافت به‌شمار می‌رود.
4. مطالعه تاریخچه حضور هاورکرافت در ایران و نیز بررسی موقعیت جغرافیایی کشور، در درک نیاز ایران به حضور چنین وسایلی در ناوگان حمل و نقل کشوری مؤثر است.
5. کشور ایران جزو معدود کشورهایی است که در همان سال های اولیه تولید هاورکرافت نظامی به این تکنولوژی شناورها دست یافت، و با داشتن بزرگترین ناوگان هاورکرافت در سطح منطقه، به تقویت نقش نظامی خود در منطقه پرداخت.

پاسخ به سوالات

---

سوال : من می خواستم بدانم که آیا می شود یک موتور پالس جت را درون بدنه یک هواپیما مثلا ماکت مقیاس 8/1 اف- 5 جا داد؟ (سید محمد جعفر طبیب)
پاسخ: بله، با کمی دقت در جاسازی موتور این امکان فراهم می شود که بتوانیم از یک یا چند موتور پالس جت برای تامین نیروی پیشران هواپیما استفاده کنیم. همانطور که در مدل های پایینی مشاهده می کنید می توان با استفاده از یک یا چند لایه سپر حرارتی که تعداد لایه ها به نوع آن بستگی دارد و یا با استفاده از بدنه فلزی از موتورهای پالس جت بطور مطلوب در هواپیما استفاده کرد.

سوال : می خواستم بدانم در رشته ی هواوفضا چقدر در مورد فضا و نجوم بحث میشود تا برای رسیدن به هدفم در این رشته تحصیل کنم. (نفیسه)
پاسخ: هوافضا رشته ایست که اختصاص به گرایش هایی همچون آیرودینامیک، پیشرانه ها، مکانیک پرواز و سازه های هوافضایی دارد و تقریبا هیچ فصل مشترکی بین این شاخه و شاخه ی نجوم وجود ندارد، پس تصور اشتباهی در این مورد باعث عدم موفقیت شما خواهد شد.

سوال: به نظر شما اگر برای راه اندازی رم جتها از کپسول گاز اکسیژن مایع استفاده شود رم جت درجا کار میکند؟ در حقیقت گاز اکسیژن فشار بالا را تامین میکند و با حرکت راکت گاز کم شده و در نهایت قطع شود ؟
در ضمن آیا میشود از قانون مخروط ونتوری برای مکش سوخت استفاده کرد و دیگر پمپ سوخت نداشته باشیم؟
آیا میشود به جای یک موتور بزرگ از چند موتور توربو استفاده کرد؟(محسن)
پاسخ: این ایده ی شما بارها مطرح شده که از یک عامل خارجی برای راه اندازی رمجت استفاده شود ولی اگرچه راهی که شما بیان کردید قابل اجراست ولی مقرون به صرفه و عاقلانه نیست. برای عملی کردن این کار باید تعداد کافی انژکتور اکسیژن درون محفظه ی احتراق جای داد و بعد از استارت و رسیدن به سرعت اولیه مورد نیاز، تزریق انژکتور اکسیژن قطع شود. ولی اجرای چنین پروژه ای بسیار بسیار دشوار است. اگر قصد بر انجام این کار باشد مطمئنا انتخاب یک راکت و رمجت در کنار هم بسیار عاقلانه تر از اجرای چنین پروژه ایست. اگر هم در موتور توربو رمجت J58 چنین طرحی پیاده شده باشد، برای استفاده ی ثانیه ای و گریز فوری می باشد.

در مورد سوال دوم شما باید عرض کنم که استفاده از ونتوری برای مکش سوخت به غیر از پالس جت دریچه دار و پرشرجت در هیچکدام از موتورهای جت عملی نیست و این سیستم حتی برای موتورهای پیستونی یک سیستم منسوخ محسوب می شود.
در مورد استفاده از چند موتور توربو به جای یک موتور بزرگ هم باید متذکر این مسئله شوم که در هواپیماها گرچه باعث کوچکتر شدن سطح مقطع میشود اما چند اشکال اساسی را بدنبال دارد که از آن دست میتوان به افزایش وزن ویژه موتور(ها)، بالارفتن هزینه ی تعمیر و نگهداری و ... اشاره کرد که دلیلی بر ناکارآمدی این شیوه است، اما مزیت بسیار خوب کمی مساحت سطح مقطع هواپیما را بدنبال دارد.

سوال : می خواستم به من بگویید برای ایجاد تعادل در هواپیما برای حرکت در مسیر مستقیم از چه قطعه ای استفاده می شود ؟ (صدف)
پاسخ: برای این منظور مجموعه ای از سطوح فرمان حرکت وجود دارند که تعادل در حرکت یا تغییر مسیر را برای ما مهیا می کنند. در حالت کلی سه محور در حرکت هواپیما وجود دارند که در تصویر پایین مشخص شده اند.

همانطور که دیده می شود هواپیما با سطوح فرمان aileron چپ و راست، حول محور X و با Elevator حول محور Y و با Rudder حول محور Z گردش میکند. در هواپیماها برای پیمودن مسیری خاص و یا ایجاد و حفظ تعادل حرکتی از ژیروسکوپ استفاده میشود. در واقع ما به وسیله ی سنسورها وضعیت و موقعیت را بررسی کرده و با سطوح فرمان، تغییرات لازم را برای رسیدن به وضعیت مطلوب اجرا میکنیم.

سوال : موتورهای جت توانایی وارد کردن فشار در جهت 180 درجه خروجی اگزوز را هم دارند؟ تا آنجا که من میدانم هواپیماها روی چرخهاشان نیروی محرکه ای با موتوری غیر از جت وارد نمیکنند، پس چطور قادر هستند روی باند یا رمپ دنده عقب هم بروند؟ (فریبا)
پاسخ: بعضی از موتورهای جت که دارای تیغه های (فن یا ملخ) متحرک با قابلیت تنظیم زاویه هستند، تراست را تا 180 درجه معکوس میکنند که از آنها میتوان موتورهای توربو پراپ و پراپ فن را مثال زد، اما بیشتر تراست برگردان ها تراست را با زاویه ی منفرجه ای منحرف میکنند تا با پسای ایجاد شده از سرعت حرکت هواپیما بکاهند. در مورد حرکت رو به عقب بعضی از هواپیماهای نشسته که تراست برگردان ندارند نیز لازم به توضیح است که این هواپیماها که اغلب مسافربری هستند از موتور DC در چرخ هایشان استفاده میکنند که در هر دو جهت کار میکنند.

سوال: آیا سوخت گاز به استارت نیاز ندارد لطفا بیشتر توضیح دهید (محمد رضایی)
پاسخ: در موتورهای توربینی که از گاز یا بعنوان سوخت و یا از آن فقط برای استارت و گرم شدن موتور استفاده میکنند، به یک استارتر مناسب برای راه اندازی نیاز است. این استارتر هم می تواند یک موتور الکتریکی باشد، هم هوای فشرده و کنترل شده ی یک کپسول یا مخزن هوای کمپرس شده. سوخت گاز در هنگام استارت تنها به گرم شدن و بالا رفتن دمای محفظه ی احتراق و نازل سوخت مایع کمک میکند و شرایط تبخیر و استفاده از سوخت مایع را فراهم میکند؛ پس گاز به تنهایی قادر به استارت موتور نیست.

سوال: من یک پالس جت بدون دریچه ساخته ام در مورد سوخت رسانی به آن دچار مشکل شده ام . سوخت مصرفی من گاز پروپان است. مشکل من اینست که نمیدانم انژکتور در مورد گازها چگونه است لطفا راهنمایی کنید که از کجا میتوان انژکتور تهیه کرد و ایا امکان دارد خود فرد آن را بسازد و چگونه ...متشکرم. (داریوش)
پاسخ: دوست عزیز بیشتر پالس جت های امروزی از سوخت گاز استفاده می کنند و تقریبا در همه ی موارد انژکتور ساخته می شود. انژکتور پالس جت های بدون دریچه، شکل پیچیده و یا خاصی ندارد و تنها یک لوله ی معمولی با قطر مناسب خودش است. این لوله ی کم قطر را معمولا می توانید از بین یکی از لوله های استانداردی که آماده هستند انتخاب کنید. مکان قرار گیری انژکتور هم به طرح و طراحی موتور شما وابسته است. بطور مثال من مکان قرار گیری انژکتور را در نقشه های زیر مشخص کردم که در اولین تصویر سه نقطه مناسب که به طراحی و بسامد تشدیدی موتور بستگی دارد را مشاهده می کنید. اما معمولا نقطه ی III بهترین مکان برای ورود سوخت به محفظه ی احتراق است.

در شکل پایین نیز که سوخت از مقابل مجرای ورود به موتور تزریق می شود نکاتی برای مکان انژکتور وجود دارد که باز به طراحی موتور وابسته است. بطور نمونه در مورد پایین، بهترین مکان انژکتور فاصله ی بین ابتدای مجرای ورود و نقطه ی انتهای قوس مجرای ورود است. مسئله ی دیگر اینستکه مخزن سوخت و خط انتقال آن در فاصله و محدوده ای از موتور نباشند که حرارت باعث احتراق و صدمه دیدن آنها و در نتیجه وقوع حادثه ای بشود و این مسئله برای من بیشتر حائز اهمیت است.

سوال : هواپیماهای مدل را از چه جنس هایی می توان ساخت؟ (دیانوش)
پاسخ: هواپیماهای مدل معمولا از جنس های چوبی یا کامپوزیت ساخته می شود و گروهی که ساده تر هستند از جنس فوم و گروهی هم بدنه ی نیمه فلزی دارند. نمونه های کامپوزیتی دارای قیمت خیلی بالا و ساخت دشوارتری هستند و برای کارهای متوسط و معمولی استفاده از چوب بهترین گزینه است. حتما توجه دارید، مسئله ی انتخاب سازه به طرح و شرایط و خصوصیات کلی هواپیمای شما وابسته است.

در انتها لازم است متذکر این مسئله شوم که خیلی از بازدیدکنندگان سوالاتی پرسیدند که جواب آنها قبلا داده شده یا در متن نوشته های قبلی وجود دارد و به همین دلیل پاسخ مجدد به آنها کار درستی نیست. پس خواهش میکنم اگر سوال خاصی دارید لطفا مطالب قبلی را مطالعه بفرمایید چنانچه نتوانستید پاسخی برای سوال خود بیابید آنرا در صفحه اول وبلاگ مطرح کنید. البته به این مسئله هم اشراف دارید که پاسخ به سوالات کلی مانند نحوه ی طراحی موتور یا هواپیما در غالب پاسخ به سوالات و نیز پاسخ به سوالاتی که موضوعیتی با وبلاگ ندارند ممکن نیست. برای پاسخ به سوالات شما من و دوستان همکارم در دانشگاه ها و وزارت دفاع در خدمت شما عزیزان هستیم.

تغییرات دما و فشار در موتور های توربین گازی

---

در این مطلب چگونگی تغییر دما و فشار در موتور توربوجت بررسی میشود. فشار و دما به اینصورت کدبندی رنگ شده که آبی نشان دهنده کمترین فشار و دما و سفید نشان دهنده بیشترین فشار و دما است. همانطورکه در تصویر کامپیوتری پایین مشاهده میکنید هوا از قسمت جلو وارد مجرای ورود میشود. در انتهای مجرای ورود هوا وارد کمپرسور میشود و کمپرسور مانند سطرهای زیادی از ایرفویل رفتار میکند که هر سطر مقدار کمی افزایش را در فشار تولید میکند. از آنجایی که کمپرسور بر روی جریان کار انجام میدهد، افزایش فشار همراه با افزایش در دماست. در خروجی کمپرسور، هوا دارای فشار بسیار بالاتری نسبت به جریانات آزاد است. در محفظه ی احتراق، مقدار کمی از سوخت با هوا ترکیب شده و در فشار تقریبا ثابتی میسوزد. پس واضح است که دمای جریان در محفظه ی احتراق به نهایت میرسد. در انتهای محفظه ی احتراق، گازهای خروجی از میان توربین عبور میکنند و انرژی جریان توسط توربین برای چرخاندن کمپرسور، جذب میشود که این انرژی از طریق شفت مرکزی انتقال پیدا میکند.

در طی این فرآیند مقداری از فشار جریان خروجی از بین میرود و دما کاهش میابد، اما دما و فشار ورودی نازل هنوز بیشتر از دما و فشار جریانات آزاد است. در اینجا نازل، فشار و دمای بالا را مبدل به سرعت بالا میکند و به این جهت که سرعت خروجی بیشتر از سرعت جریانات آزاد است، بنابر تعریف معادله ی تراست، تراست تولید میشود. نسبت فشار موتور (EPR)، نسبت کل فشار در میان موتور و نسبت دمای موتور (ETR)، نسبت کل دما در میان موتور تعریف شده است. با توجه به شماره های مکانی، EPR، نسبت کل فشار نازل pt8 به کل فشار ابتدای کمپرسور pt2 و ETR، نسبت کل دمای نازل Tt8 به کل دمای ابتدای کمپرسور Tt2 میباشد:

میتوان EPR و ETR را به آسانی در یک موتور در حال کار اندازه گیری کرد و آنرا به خلبان یا کسی که موتور را آزمایش میکند نشان داد. به همین جهت، نسبت بر حسب شرایط جریانات آزاد تعریف نشده است. اتلافات کل فشار در مجرای ورود شامل EPR نمی شود اما اگر ما EPR، اتلافات مجرای ورود و متناظرا نسبت دمای موتور (ETR) را بدانیم، میتوانیم به آسانی تراست را با استفاده از اطلاعات عملکرد نازل و معادله ی تراست محاسبه کنیم. بطور ساده EPR، حاصل نسبت فشار میان کل اجزاء موتور و ETR، حاصل نسبت دمای میان کل اجزاء موتور میباشد.

نسبت فشار موتور = نسبت فشار کمپرسور × نسبت فشار محفظه احتراق × نسبت فشار توربین × نسبت فشار نازل

نسبت دمای موتور = نسبت دمای کمپرسور × نسبت دمای محفظه احتراق × نسبت دمای توربین × نسبت دمای نازل

ما میتوانیم در طراحی یک موتور معین، نسبت فشار و دمای هر جزء را همانطوریکه در بخش ترمودینامیک اجزاء در مقاله ی فنی محاسبات مبتدی 1 گفته شد، تعیین کنیم.

پاسخ به سوالات شما

---

عید است و آخر گل و یاران در انتظار
ساقی به روی شاه ببین ماه و می بیار
دل برگرفته بودم از ایام گل ولی
کاری بکرد همت پاکان روزه دار

---

سوال پرسیده شده (حمید): بیرینگ همان بلبیرینگ مغناطیسی است؟
پاسخ : بیرینگ در اصطلاح فنی و مهندسی به سیستمی که قطعات گردان سوار بر آن است و وظیفه ی پوشش و نگهداری وزن قطعات گردان را عهده دار است، میگویند و باید روغن کاری شوند. بلبیرینگها و رولبیرینگها نوعی بیرینگ هستند که در آنها واسطه، ساچمه و استوانه های تو پر هستند. بیرینگ مغناطیسی هم نوعی بیرینگ است که در آن قطعات گردان بر خلاف بلبیرینگ و رولبیرینگ هیچگونه تماسی با خود بیرینگ ندارند و شفت یا محور بر روی هوا (معلق) میچرخد. این نوع بیرینگ نوع پیشرفته ای است که اصطکاک در آن صفر است و نیازی هم به روغنکاری ندارد و برای سیستم های حرارتی گزینه ی خوبی است. البته سوالهایی نیز در مورد قیمت و توربوشارژر پرسیده بودید که فعلا به آنها جواب نمیدهم.

سوال پرسیده شده : آیا امکان تحصیل در رشته ی هواوفضا، برای خانم ها وجود دارد؟
پاسخ : این سوالی بود که خیلی از خانم ها پرسیده بودند و ما هم در جواب گفتیم که امکان تحصیل در این رشته بطور حتم برای خانم ها وجود دارد.

سوال پرسیده شده (ایمان): آیا می توان از یک موتور  dcجانسن که تا حدود 24 ولت را تحمل می کند و وزنی حدود 100 گرم دارد برای هواپیمای مدل(منظورم همان گلایدر موتوردار است)استفاده کرد؟
و همچنین سوالی دیگر که آیا تا به حال از موتور جت به عنوان موتور اصلی هلکوپتر استفاده شده است؟
پاسخ : امکان استفاده از چنین موتوری به هواپیمای شما وابسته است و معمولا برای هواپیما یک موتور انتخاب میکنند نه برای یک موتور، یک هواپیما. ولی به هر حال شما میتوانید با مطالعات آماری در این زمینه ابعاد کلی یک هواپیمای مناسب را پیدا کنید. البته ابتدا باید میزان تراست تولیدی موتورتان را با یک ملخ خوب و مناسب اندازه گیره کنید (با یک ترازوی دقیق).
در ضمن امروزه در بیشتر بالگردهای متوسط و بزرگ (بخصوص نظامی) از موتورهای توربین گازی به عنوان موتور اصلی استفاده میشود.

سوال پرسیده شده (آرش): درباره ی فرق بین RPV و UAV توضیح بدید .
پاسخ : یک RPV هواپیمای بدون سرنشینی است که تنها با استفاده از رادیو کنترل و امواج رادیویی کنترل و هدایت میشود و یک UAV، هواپیمای کوچک بدون سرنشینی است که میتواند با کنترل از راه دور از طریق سامانه ی GPS و کنترل رایانه ای با ماهواره، هدایت و خلبانی شود یا بطور خودکار از طریق یک طرح پرواز از پیش برنامه ریزی شده یا با سیستمهای بسیار پیشرفته ی حرکتی خودکار، پرواز کند. میتوان گفت UAV ها نوع تکامل یافته ی RPV ها هستند و دارای کاربرد های بسیار بیشتر و قدرت و عملکرد بسیار بالاتری نسبت به RPV ها هستند.

سوال پرسیده شده (مجید جباری): می خواستم ببینم شما برای محاسبات از کدام کتاب ها استفاده می کنید؟
برای محاسبات اصلی و ریز طراحی هواپیما از یک مجموعه ی 7 جلدی مرجع نوشته ی پروفسور جان روسکام استفاده میکنم و برای محاسبات طراحی موتور از کتاب دکتر جک متینگلی استفاده میکنم که بیشتر طراحی ترمودینامیکی را مورد بررسی قرار داده است. البته با در نظر گرفتن مراحل طراحی از کتابهای دیگری نیز استفاده میکنم که شامل کتب آیرودینامیک، طراحی مکانیکی و سازه ها میشود.

آقا احسان هم نظرات زیادی دادند، ضمن تشکر در جواب به اینکه چرا از عبارت هواوفضا به جای هوافضا استفاده میکنم باید عرض کنم که این شاخه از علم در زبان فارسی و در کاربرد های مکتوبی که داشته بصورت "هواوفضا" بکار برده شده و به همین دلیل ما هم از همین شکل استفاده کردیم گرچه در لفظ هوافضاست.
در مورد این هم که گفتید 90% طراحی هایی که توسط جوانان (ایرانی) انجام میشود به مرحله ی اجرا نمیرسد یا بعد از اجرا شدن تفاوت زیادی با خود طرح دارد، موافقم. متاسفانه بسیار شاهد این مسئله بودم و از نظر من این مشکلات چند ریشه دارند که یکی از آنها ناقص و کلی نبودن طراحی است. طراحی باید شامل تمام مراحل کار از جمله هزینه و مرحله ی اجرا و رفع مشکلات اجرا با تدوین الگوریتم صحیح و جامعی برای طراحی باشد. بطور مثال در طراحی یک موتور توربین گازی باید مراحل زیادی را طی کرد که از این مراحل میتوان به : احتیاجات و اختصاص ها => طراحی ترمودینامیکی => طراحی آیرودینامیکی => طراحی مکانیکی => ساخت نمونه ی اولیه و آزمایش => بازگشت به مرحله ی 2 در صورت مغایرت یا نقص و الی آخر، که اگر از یک مرحله ی کوچک چشم پوشی کنیم کل پروژه منتج به شکست میشود. البته من تعدادی پروژه داشته ام ولی هرگز در مورد آنها مطلبی انتشار نکردم و تا آنها را تمام نکنم نیز انتشار نخواهم کرد.
در مورد خنک کاری محفظه ی احتراق و سایر قسمت ها هم حتما نوشته هایی خواهم داشت.
باز هم تشکر میکنم جهت نظراتی که دادید.

سوال پرسیده شده (داود): از شما می خواهم منابع مفید برای طراحی وساخت یک پهپاد را معرفی کنید، مخصوصا در زمینه آیرودینامیک وطراحی بدنه؛
کتابهای بسیاری برای طراحی وجود دارند و شما باید بسته به میزان علم خودتان، کتب مناسب را مطالعه کنید.
برای سطوح پایین و متوسط، کتاب طراحی هواپیما نوشته ی مهندس محمد هاشم صدرایی مناسب بنظر میرسد ولی این کتاب کلی و جامع نیست. برای سطوح متوسط به بالا کتب زیادی وجود دارد ولی از کتابهایی که در ایران قابل تهیه هستند میتوان به موارد زیر اشاره کرد :
Design and Development of Aircraft Systems
Mechanics of Aircraft Structures 2e
 Stability and Control of Aircraft Systems
Aircraft Control and Simulation 2e
Design of Aircraft

سوال پرسیده شده (ایمان): من نقشه موتور پالس جت را مطالعه کردم ولی تا جزئیات آن را با توضیحات واضح خودتان بیان نکنید فکر نمی کنم چیزی از آن بفهمم؛
همانطور که گفته شد مطالب مربوط به طراحی و ساخت پالس جت تا کنون ناقص است و در آینده نزدیک تکمیل خواهد شد ولی چنانچه سوالی راجع به جزئیات داشته باشید میتوانید بپرسید.

مروری بر اولین دوره مسابقات طراحی و ساخت هواپیمای بدون سرنشین

گزارش از : مهندس سعید شادروانان

هر جا که امکان بکارگیری نیروی انسانی بدلایل مختلف وجود نداشته باشد و یا مقرون به صرفه نباشد، وسایل هدایت پذیر زمینی، دریایی و هوایی می‌توانند جایگزین شوند و با پیشرفت علم و تکنولوژی هر روز عملیات پیچیده‌تری را انجام دهند. به چند نمونه از کاربردهای پرنده‌های هدایت‌پذیر از دور (پهپاد) توجه کنید: شناسایی (عکسبرداری، ارسال تصویر), گشت, فریب, عملیات انتحاری و رزمی, هدف پدافند, هدف‌یابی, مرزبانی, رله مخابراتی, دیده‌بانی و هدایت آتش توپخانه, کشف مین, جنگنده‌های تاکتیکی, ارزیابی خسارت منطقه نبرد, کنترل ترافیک, سمپاشی, ورزشی و تفریحی, کشف و ارزیابی منابع و معادن, مطالعات زمین شناسی و ... .
پهپادها با توجه به مأموریتی که برای آنها در نظر گرفته می‌شود، از شکل و ترکیبی خاص با محموله ویژه‌ای برخوردار هستند. البته این تنوع شکل و اندازه، به میزان تنوع مأموریت نمی‌باشد و معمولاً چند نوع از این پرنده ها، به صورت بال ثابت یا بالگردان با موتور پیستونی یا جت ساخته می شوند و مأموریت‌های مختلف، با تغییر محموله، به اجرا در می‌آید.

اهداف و ساختار مسابقه :
پژوهشکده شهید رضایی وابسته به دانشگاه صنعتی شریف با همکاری اساتید دانشکده هوافضا، به منظور گسترش علوم وابسته به طراحی و ساخت وسایل پرنده، برای اولین بار یک دوره از مسابقات طراحی و ساخت هواپیمای بدون سرنشین, را برگزار کرد. هدف از این مسابقه، کشف استعداد های خلاق دانشجویان و گسترش و توسعه فرایند ارتباط با صنایع هوایی کشور بیان گردیده است.
مسابقه طراحی و ساخت هواپیمای بدون سرنشین یک مسابقه ملی و منطقه ای است, مشابه مسابقات علمی و تکنولوژیک رایج در دنیا همانند X-PRIZE و Formula-1 , که در نظر است با حمایت های مسئولین، همه ساله برگزارگردد. هدف از این مسابقه تحریک جامعه علمی و مهندسی دانشجویی کشور در خلق و یا به کارگیری صحیح زمینه های زیر است:
1. شکل و ساختارهای وسایل پرنده؛
2. بکارگیری مواد و روش های ساخت؛
3. بکارگیری موتورهای کوچک؛
4. پیاده سازی و یا ابداع روش های هدایت؛
5. پیاده سازی سیستم های کنترل.
این مسابقه هرساله و در سه مرحله برگزار می‌گردد که در هر مرحله شرکت کنندگان از دیدگاه های فوق و از نظر قدرت پیاده سازی و بکارگیری سیستم های شناخته شده و یا ابداعات جدید مورد ارزیابی قرار می‌گیرند. به لحاظ طبیعت اجرایی مسابقه، کلیه موارد فوق منحصراً در زمینه هواپیماهای کوچک خواهد بود.
کلیه تیم های شرکت کننده باید مرحله‌ی یک مسابقه را که مربوط به طراحی مفهومی (Conceptual Design) است به انجام برسانند. در انتهای زمان مقرر شده برای این مرحله، تیم‌هایی که مایل به ادامه شرکت در مسابقه نباشند، می توانند از مسابقه خارج شوند. زمان هر تیم برای تکمیل مرحله 1 مسابقه، تا پایان اردیبهشت 1385 بوده است. کلیه تیم‌های شرکت‌کننده در مرحله 1 صرف نظر از مقامی که در مرحله‌ی مذکور کسب می‌نمایند، می‌توانند مسابقه را در مرحله 2 ادامه دهند. این مرحله مربوط است به ساخت نمونه‌ی غیرپروازی (Non-flying Prototype), که توانایی ساخت و دقت در جزییات طرح و تطابق آن‌را با نقشه‌های مرحله‌ی طراحی مفهومی مدنظر دارد. زمان هر تیم برای تکمیل مرحله 2 مسابقه 90 روز بود. کلیه تیم‌های شرکت کننده در مرحله 2 صرف نظر از مقامی که در مرحله مزبور کسب نمودند، میتوانند مسابقه را در مرحله 3 ادامه دهند. این مرحله مربوط است به مرحله ساخت نمونه پروازی Flying Prototype و علاوه بر توانایی ساخت نمونه اصلی و دقت در جزییات توانایی‌های عملیات در شرایط واقعی را مد نظر دارد. زمان هر تیم برای تکمیل مرحله 3 مسابقه 120 روز است.

نتایج مراحل اول و دوم مسابقه :
در دو مرحله قبل, تیم‌های شهبال 1 از دانشگاه صنعتی شریف, تیم پرستو از دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات, تیم آزاد از انجمن علمی هوافضای دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات, تیم آریا از دانشگاه صنعتی اصفهان, تیم زنیت از دانشگاه امیرکبیر و تیم شهبال با همکاری صنعت قدس حائز رتبه‌های برتر شدند.

هواپیمای آریا-دانشگاه صنعتی اصفهان                     هواپیمای پرستو-دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات

هواپیمای آزاد-انجمن علمی هوافضا                                   هواپیمای زنیت-دانشگاه امیرکبیر

هواپیمای شهبال ۱-با همکاری صنعت هوایی قدس                 تیم شهبال-دانشگاه صنعتی شریف

برگزاری اولین دوره مسابقات, از منظر موتور :
انتخاب, خرید, نصب و جایگذاری موتور در هواپیماهای بدون سرنشین از جمله مواردی است که نیازمند صرف زمان, هزینه و دقت بالایی از جانب طراحان و سازندگان هواپیما است. در اولین دوره مسابقات پرواز هواپیمای بدون سرنشین, نوع موتور, از سوی کمیته برگزاری, موتور پیستونی با سوخت شیمیایی و یا الکتریکی انتخاب شده است. تقریباً تمامی موتورهای مورد نظر تیم‌های شرکت‌کننده از نوع پیستونی دو سیلندر با سوخت بنزین, الکل و یا سوخت‌های ترکیبی است. این موتورها به کمک ملخ مناسب خود, وظیفه راندن هواپیما به جلو را برعهده دارند. در تصویر زیر نمونه‌ای از این موتورها نمایان است :

تحلیل کارآیی این موتورها مشابه موتورهای احتراق داخلی می‌باشد. موتور هواپیماهای بدون‌سرنشین به دلیل ابعاد هندسی کوچک, معمولاً نیاز به ماشینکاری‌های پیشرفته و دقیق داشته و این امر موجب شده تا سازندگان این وسایل معدود باشند.
در نمایشگاهی که در روزهای 25 و 26 مهرماه سال جاری در دانشگاه صنعتی شریف دایر شد, در کنار نمونه‌های غیرپروازی تیم‌های شرکت کننده در مسابقه, حضور سایر شرکت‌ها و مراکز هوافضایی باعث جذاب‌تر شدن محیط نمایشگاه شده بود. در میان این مراکز, انجمن هوافضای ایران, مجموعه هواپیماسازان آماتور ایران, شرکت پرآور پارس, تهران هابی, انجمن کامپوزیت ایران, محصولات صنایع هوایی قدس, مجله پرواز و انجمن علمی هوافضای دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات حضور فعال داشتند. شایان به ذکر است که انجمن علمی هوافضای دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات, علاوه بر شرکت در این دوره از مسابقات و کسب مقام چهارمی در آن, با ارائه بورشورهایی به معرفی انجمن علمی هوافضا و محورهای فعالیت آن و هواپیمای "آزاد" پرداخت. حضور اعضای فعال این انجمن و همکاران مجله موتور و به نمایش گذاشتن سری کامل مجله موتور در این غرفه, از جمله نکات مورد توجه نمایشگاه بود.
مجموعه هواپیماسازان آماتور ایران به مدیریت آقای نیک‌رو رضایی با ارائه خدمات هوایی و هواپیماسازی متنوع, از جمله مراکزی بود که بیشترین بازدید‌کننده را داشت. از دلایل این امر, به نمایش گذاشتن نمونه‌هایی از موتور میکروتوربوجت و پالس‌جت و ارائه توضیحات کافی در مورد آنها بود. در تصاویر زیر غرفه مربوط به این مجموعه نمایان است :

آقای رضایی درحال پاسخ به سوالات بازدید کنندگان                  نمای برش خورده از موتور مایکروجت نمایشگاه

به منظور شناساندن استعداد و توانمندی های دانشجویان مهندسی هوافضای دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات به سایر مراکز صنعتی و دانشگاهی و همچنین ورود به مهمترین عرصه رقابت طراحی و ساخت هواپیمای بدون سرنشین در ایران, اعضای انجمن علمی هوافضا با همکاری دانشجویان, فارغ التحصیلان, اساتید و خلبانان با تجربه تصمیم به شرکت در این مسابقات گرفت. از جمله نکات قابل توجه هواپیمای آزاد, تحلیل و طراحی سازه‌ای و سازه‌دار بودن این هواپیما, دقت بسیار بالای اجزای کامپوزیتی (بدنه, دم, سطوح کنترل و ...), صد در صد دست‌ساز بودن, اجرای دقت تلرانس‌های نقشه‌های ساخت, تحلیل‌های نرم‌افزاری (انسیس, کتیا, فلوئنت و ...), تهیه قالب‌های ساخت, قابلیت مونتاژ بسیار ساده و حمل آسان, هزینه ساخت متوسط و ... می‌باشد. تصاویر زیر گویای فعالیت‌های این انجمن و ارتباط آنان با ماهنامه فنی و علمی موتور می‌باشد :

تعدادی از طراحان و سازندگان هواپیمای آزاد نمایش مجله ی علمی و فنی موتور در کنار هواپیما

بازدید مقامات مسئول از غرفه ی انجمن علمی هوافضا

بازدید استید دانشگاه از غرفه ی انجمن علمی هوافضا

ماشین های بخار : اولین اتومبیل ها
(چاپ شده در مجله ی موتور)
گردآوری و ترجمه : طیبه بیسجردی
عضو گروه تحقیقاتی پیشرانش- انجمن علمی هوافضا

مقدمه
موتور بخار یک موتور احتراق خارجی است که از انرژی گرمایی موجود در بخار آب استفاده کرده و آن را به کار مکانیکی تبدیل مي کند. موتور بخار به عنوان موتور اصلی پمپ ها و لکوموتیو ها, کشتی های بخار و تراکتور استفاده مي شد و دلیل اصلی انقلاب صنعتی بود. توربین های بخار گونه ای از همان موتور بخار, همچنان به صورت گسترده به عنوان ژنراتور الکتریسیته مورد استفاده دارند اما مدل های قدیمی تر تقریباً به طور کامل با موتورهای درون سوز و موتورهای الکتریکی جایگزین شده اند. یک موتور بخار به قسمت جوشش نیازمند است تا آب را به جوش آورده و تولید بخار کند. گسترش بخار آب باعث اعمال نیرو به پیستون یا پره ي توربین مي شود که حرکت آن موجب چرخیدن چرخ ها یا حرکت سایر اجزاء مي گردد. یکی از محسنات موتور بخار این است که هر نوع منبع حرارتی مي تواند در قسمت جوشش برای تولید بخار استفاده شود ولی مورد بسیار معمول, آتشی است که توسط چوب, ذغال یا سوخت و گرمای تولیدی در رآکتور هسته ای است.
اولین اتومبیل ها؛ ماشین های بخار:
در سال 1769 کاپیتان نیکولاس جوزف کاگنات که یک افسر فرانسوی بود اولین اتومبیل را ساخت که البته برای حمل و نقل اجزای توپخانه بود. اتومبیل بخار کاگنات یک سه چرخه بود که مي توانست چهار اسلحه حمل کند. بیشترین سرعتش به 3.2 کیلومتر بر ساعت میرسید و باید هر 20 دقیقه توقف مي کرد تا بخار جدید تولید کند. در 1825 سر گولد زوری گورنی اولین گاری بدون اسب را که به واسطه نیروی بخار کار مي کرد, اختراع کرد.
این موفقیت بزرگی نبود اما گام بزرگی برای درک نحوه ي استفاده از بخار به عنوان نیروی مستقل بود. ماشین گورنی بیشتر به کالسکه شبیه بود که شش چرخ داشت که چهار چرخ آن وزن ماشین را تحمل میکردند و دو چرخ جلو به جای اسب استفاده مي شدند و برای چرخیدن کالسکه بخار مورد استفاده قرار مي گرفت.

سر گورنی بعدها موتور خود را طراحی دوباره کرد که تغییر مسیرش توسط موتور بود و به عنوان پسای گورنی نامیده مي شد. در 1829 این اتومبیل از لندن تا بث را طی کرد گرچه در این اولین سفر اتومبیل, با درشکه ي پست بریستول تصادف کرد و بعدها مورد حمله ي راه زنان قرار گرفت و مجبور بود تحت حفاظت طی طریق کند. میانگین سرعت در سفرهای بین شهری 15 متر در ساعت بود و به عنوان اولین سفر طولانی انجام شده توسط یک ماشین مکانیکی دانسته شد. در سال 1806 موتور بخار گورنی در سیستم راکت جورج و رابرت استفاده شد که به سرعت 30 متر در ساعت نیز رسید که در آن زمان رکورد خوبی به حساب میآمد, در همان سال استفنسون که از کار گورنی خبر نداشت لکوموتیو بخار را ساخت که قبلاً توسط گورنی طراحی شده بود ولی در آن زمان به نام استفنسون ثبت اختراع شد و تلاش های گورنی برای ثابت کردن ادعای خود بی نتیجه بود. دلیل اصلی شهرت گورنی بیشتر بابت "نور آهک "وی بود, او سیستمی از هیدروژن و اکسیژن طراحی کرد که در آن حرارت بالا به یکباره توسط سوختن این دو عنصر تولید مي شد. او این عملیات را روی ماده های متفاوت امتحان کرد و دریافت که نور خیره کننده ایجاد شده توسط آهک از همه بیشتر است. این نور, به نور آهک معروف شد و از فاصله 95 مایلی نیز قابل مشاهده بود. نور آهک مصارف زیادی در تئاتر پیدا کرد ولی شهرت گورنی مدیون استفاده از نور آهک در فانوس های دریایی بود.

در زیر متنی است از قول گورنی در مورد طراحی اش:
"تلاش من در زمینه موتورهای لکوموتیو و ابزار مرتبط با آن شامل یک ترتیب مرکزی و شناسایی قسمت های مهم لکوموتيوهای فشار بالا موتور بخار بود که این قسمت ها را به هم مربوط مي ساخت و برای درشکه ها و کالسکه های مسافرتی مناسب مي کرد, به همین دلیل برای سوق دادن آن به سوی حرکت در جاده های معمولی و بدون استفاده از اسب با سرعت مناسب که برای مسافران نیز مناسب باشد, آزمایش های زیادی انجام داده ام که در انتها به ترکیب موتور لکوموتیو با اتاق درشکه منجر شد که قابلیت تطابق خود با مسیرهای طولانی در جاده های موجود با حمل بار و مسافر را دارا بود. با این توصیف رقابت برای ساخت و توسعه موتورهای لکوموتیو ممکن است به ساخت مدل های کارآمدتر برای مسافران و مناسب تر برای جاده ها منتهی شود. تلاش قبلی افراد برای دستیابی به این مهم بی نتیجه مانده است ولی من موفق شدم به اصل تولید و چگونگی رسیدن به هدف مورد نظر دست یابم. "
نیکو لاس جوزف کاگنات (25 سپتامبر 1725-2 اکتبر 1804) مخترع فرانسوی بود که به عنوان اولین سازنده ي اتومبیل شناخته شده است.کاگنات متولد وید لورین بود, او به عنوان مهندس ارتش فعالیت خود را آغاز کرد و تجربه های خود را از کار کردن با مدل های موتور بخار در ماشین های ارتشی به دست آورد که برای حمل و نقل توپ های نظامی به کار برده مي شد.کاگنات اولین کسی بود که استفاده از نیروی بخار برای جلو عقب بردن پیستون را پیشنهاد داد, که در سال 1769 بر روی واگن بخار مورد استفاده قرار گرفت.

سال بعد وی مدل پیشرفته تری از آن را عرضه کرد, گفته مي شود ماشین وی قابلیت کشش 4 تن و حرکت با سرعت 4 کیلومتر در ساعت را داشت, این ماشین سنگین دارای دو چرخ در قسمت عقبی و یکی در جلو بود که به موتور بخار وصل و قابل کنترل بود, در سال 1771 اتومبیل وی با دیوار تصادف کرد که این تصادف اولین تصادف یک ماشین شناخته شد. بعدها در سال 1772 پادشاه لوئیس برای کاگنات مبلغی در حدود 600 فرانس در سال برای اختراعاتش در نظر گرفت. در انقلاب فرانسه کاگنات مجبور به ترک فرانسه و زندگی فقیرانه در بروکسل شد, گرچه بعدها دوباره به دعوت ناپلئون بنا پارت به فرانسه باز گشت و همان جا دار فانی را وداع گفت.

اتومبیلی که ما می شناسیم در یک روز و توسط یک نفر ساخته نشد این تاریخ از اتومبیل ها نشان دهنده ي انقلابی است که در صنعت و مکانیک روی داد :
• اتومبیل کاگنات توسط یک مهندس فرانسوی پیشرفته تر شد, onesipher pecqueur, که برای موتورش تعویض دنده تعریف کرد.
• در 1789 ثبت اختراع امریکا برای وسیله نقلیه ی زمینی با قدرت بخار به نام الیور ایوانز صورت گرفت.
• در 1801 ریچارد ترویسیک اولین اتومبیل بخار را در انگلستان ساخت.
• 1820 تا 1840 اوج استفاده از وسیله نقلیه های بخار در انگلستان بود.
• ساخت تراکتور های بخار توسط چارلز دیتز مسافران را بین پاریس و بوردکس انتقال مي داد.
• بین سالهای 1860 تا 1880 شمار بسیاری از اتومبیل های بخار توسط مخترعین گوناگون از جمله هریسون دایر, جوزف دیکسون, رافوس پورتر و ویلیام تی جیمز ساخته شد.
• امدئی بولی اتومبیل پیشرفته ای با موتور بخار در سالهای 1873 تا 1883 ساخت که در آن از سیستمهای جلو بندی موتور, محور مرکزی, چرخش چرخ ها در حالت عمودی محور استفاده کرد و قسمت جوشش را در سمت عقب, پشت قسمت مسافران قرار داد.
• در 1871 دکتر جی دبلیو کارهارت پروفسور فیزیک در دانشگاه وینکونسین و کمپانی جی آی کیس با هم اتومبیل بخاری ساختند که مسابقه 200 مایلی را برد.

((عید غدیر خم بزرگترین عید امت من است))
پیامبر اکرم (ص)
عید سعید غدیر خم بر شما مبارک باد
روزی که دستور اعلام جانشینی ولایت و ولی حق تعالی از سوی عرش کبریایی صادر گردید و به پیامبر اکرم ابلاغ شد که علارغم خطرهای موجود حجت بر مردم تمام شود.
دوستان لطفا سوالات خود را تا ۱۰ بهمن ماه مطرح کنید تا پاسخ بگیرید. بعدا شاید امکان پاسخ دادن وجود نداشته باشد. سوالاتی که تا کنون مطرح شده اند گردآوری شده تا در یک پست روی صفحه قرار بگیرند.

---

معرفی توربوشارژر و کاربردهای آن

سعید شادروانان، مصطفی خلیلی
اعضای گروه تحقیقاتی پیشرانش- انجمن علمی هوافضا
دانشگاه آزاد اسلامی- واحد علوم و تحقیقات

مقدمه
در این مقاله به معرفی توربوشارژر و بررسی اصول عملکرد آن در موتورهای دیزلی و هواپیما پرداخته خواهد شد. درک صحیح عملکرد توربوشارژرها مستلزم شناخت طرز کار موتورهای چهار زمانه می باشد. لذا ابتدا بطور خلاصه عملکرد موتورهای دیزلی را ارائه کرده و کاربرد توربوشارژر را بررسی می نماییم.

معرفی توربوشارژرها و نحوه عملکرد آنها
استفاده از توربوشارژرها یکی از مؤثرترین راه های افزایش بازده در موتورهای توربین گازی می باشد. به منظور درک صحیح از نحوه عملکرد توربوشارژرها می بایستی ابتدا طرز کار موتور اتومبیل های مدرن را بررسی کنیم. این موتورها با نام مرسوم چهار زمانه شناخته شده و در هر چرخه کاری، پیستون چهار مرحله را طی می کند. زمانی که پیستون پائین می آید، در یک لحظه هوا از طریق دریچه ای به داخل سیلندر وارد می شوند و وقتی که پیستون برمی گردد، دریچه ها (سوپاپ) بسته شده و هوای درون محفظه احتراق با بالا آمدن پیستون متراکم می گردد. زمانی که پیستون به بالای سیلندر می رسد، با جرقه ی شمع، مخلوط هوا و سوخت مشتعل می شود.

در صورتی که دبی ورودی به داخل سیلندر افزایش یابد و هوای فشرده تری وارد آن شود، احتراق و انفجار قوی تر و نیرومندتر خواهد بود. برای این منظور توربوشارژرها وارد سیکل کاری می شوند.

توربوشارژرها بین سالهای 1909 تا 1911 توسط آلفرد.ج.بوچی توسعه یافتند. در طول جنگ جهانی اول برای نخستین بار از توربوشارژرها در هواپیما استفاده شد که موتور آنها طبق اصول موتورهای اتومبیل کار می کرد. مشکل اصلی در هواپیما زمانی بود که هواپیما در ارتفاع زیاد با هوای رقیق تر برخورد می کرد و دبی هوای ورودی به موتور کاهش می یافت، با نصب توربوشارژرها این مشکل حل شد. توربوشارژرها جهت مکش هوا به داخل موتور از کمپرسور استفاده می کنند و کمپرسور شرایط مناسبی را جهت انجام فرایند احتراق فراهم می کند. معمولاً گازهای خروجی از موتور به اتمسفر رانده می شود، اما موتورهایی که از توربوشارژر استفاده می کنند، گازهای خروجی به طرف توربین هدایت شده و باعث گردش توربین می شود. توربین بوسیله شفت به کمپرسور متصل است و گردش آن باعث گردش کمپرسور می گردد.

در شرایط معمولی فشار هوا در سطح دریا Psi ۱۴/۷ می باشد و توربوشارژری که هوا را با فشار Psi 8 پمپ می کند باعث افزایش 54 درصدی هوای ورودی می شود.
طراحی و ساخت توربوشارژرها روندی پیچیده دارد. برای مثال، می دانیم که فشار مستقیماً با درجه حرارت عمل می کند. به طوری که هر چه فشار بیشتر شود حرارت نیز بیشتر خواهد شد. هوا توسط یک خنک کننده داخلی Intercooler چگالیده تر می شود. به این معنی که درصد مولکول های بیشتری در همان حجم از هوا وجود خواهد داشت. از آنجائی که توربوشارژر فشار هوا را تقریباً دو برابر می کند موجب دو برابر شدن درجه حرارت می شود. یکی از راه حل ها استفاده از خنک کننده داخلی می باشد که اساساً یک رادیاتور است. هوای متراکم شده که از توربوشارژر خارج می شود از میان لوله ای که توسط هوای مکیده شده موتور خنک شده، عبور می کند.
مشکل دیگری که توربوشارژرها با آن مواجه اند، واماندگی می باشد. این مشکل زمان کار توربوشارژر و هنگامی که دسته گاز فشرده شود اتفاق می افتد. توربین دارای وزن است و لذا در مقابل تغییر در حرکت از خود مقاومت نشان می دهد. پره کوچکتر توربین با اینرسی کمتر شاید مشکل را حل کند ولی مساحت کوچک پره توربین باعث می شود توربین در سرعت های پایین نچرخد. اگر چه پره های توربین بزرگتر تمایلی به توقف یک مرتبه ندارند اما در آنها مشکل وزن و اینرسی همچنان وجود دارد.
در اغلب موارد به منظور جلوگیری از پدیده واماندگی از توربوشارژرهای دو زنجیره ای استفاده می شود، که یک توربوشارژر کوچکتر جلوی توربوشارژر بزرگتر کار می کند. توربوشارژر کوچک، سرعتهای کمتر را پوشش می دهد و توربوشارژر بزرگ سرعت های بیشتر را.
راه دیگر غلبه بر این مشکل استفاده از توربین های با پره سرامیکی است که وزن کمتری دارند. لذا می توان توربین های بزرگتری را به کار گرفت طوری که در سرعت های بالا مقاوم باشند و در سرعتهای پایین مشکل واماندگی نداشته باشند.

اصطکاک از دیگر مشکلات توربوشارژر است. شفت رابط قسمتهای دوار بایستی روغنکاری شوند و روغنکاری نیز مشکلات خاص خودش را از قبیل نوع روغن، حجم و زمان روغن کاری و درجه حرارت قابل قبول دارا است. می توان به جای روغن از بلبرینگ (Ball bearing) استفاده کرد. آنها طوری ساخته می شوند که در برابر درجه حرارتهای بالا مشکلی نداشته باشند. این یاتاقان ها آزادانه می چرخند و اصطکاک روی شفت را از بین می برند. اما هزینه آنها زیاد است و در سیستمهای با راندمان بالا مورد استفاده قرار می گیرند.
موضوع مهم دیگر در توربوشارژرها مسئله تراکم است و اگر تراکم در هنگام ورود هوا به داخل محفظه احتراق از حد مطلوب بیشتر باشد باعث بالا رفتن فشار شده و ممکن است موتور از کار بیفتد.

استفاده از توربوشارژر در موتورهای توربین گازی
استفاده از توربوشارژرها یكی از مؤثرترین راه های راه اندازی توربین های گازی آزمایشگاهی می باشد. از آنجا كه طراحی پره های توربین و كمپرسور و نحوه ساخت آنها فرایندی بسیار پیچیده و پرهزینه است، لذا تعداد بسیار محدودی از كشورهای صنعتی دنیا قادر به ساخت آنها می باشند. به همین خاطر مناسبترین گزینه ای كه بتوان آنرا جایگزین كمپرسور و توربین در موتورهای توربین گازی نمود، توربوشارژرها می باشند. توربین گاز ساخته شده با توربوشارژر، همه مشخصه های معمولی توربین گاز را نشان می دهد و بستر مناسبی جهت انجام آزمایش و كسب تجربه در عملكرد موتورهای توربین گاز و توربوجت میباشد. توربین گازهای اولیه كه با استفاده از توربوشارژر ساخته شدند، عملكرد مناسبی نداشتند ولی امروزه با بهبود روند طراحی قسمت های مختلف سیكل كاری آنها، عملكردی قابل قبول و مشابه توربین گازهای معمولی دارند. توربوشارژر از یك كمپرسور با صفحه ای آلومنیومی تشكیل می شود كه با یك توربین ستاره ای (رادیال ) كوپل می شود. بخش های دوار توربوشارژر جهت جلوگیری از ارتعاشات و قرار گرفتن در فركانس تشدید ( رزونانس ) بایستی كاملاً در تعادل دینامیكی باشند.

آشنایی با گروه تحقیقاتی پیشرانش
انجمن علمی هوافضا- دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات

سعید شادروانان s_shadravanan@yahoo.com
عضو گروه تحقیقاتی پیشرانش- انجمن علمی هوافضا

گروه تحقیقاتی پیشرانش انجمن علمی هوافضا در تیر ماه سال 1383 به عنوان یک تیم طراحی مهندسی با هدف توسعه دانش فنی در زمینه فناوری موتور و پیشرانش، فعالیت خود را با برخورداری از دانش، تجربه و انگیزه متخصصان، اساتید و دانشجویان این رشته آغاز نمود.
از پروژه ها و محورهای فعالیت این گروه می توان به موارد ذیل اشاره نمود :

• طراحی، ساخت و راه اندازی نمونه آزمایشگاهی موتور توربوجت
جهت دست یافتن به فناوری موتور و پیشرانش که مهمترین قسمت هر طرح هوافضایی را تشکیل می دهد و به منظور تأمین حداقل تجهیزات آزمایشگاه پیشرانش رشته هوافضا در واحد علوم و تحقیقات، در نخستین گام، گروه تحقیقاتی پیشرانش انجمن علمی هوافضا، با برخورداری از دانش و تجربه متخصصان این رشته و حمایت مسئولین انجمن، تصمیم به طراحی و ساخت نمونه آزمایشگاهی از موتورهای توربوجت گرفته است. پروپزال این طرح شهریور ماه 1383 به معاونت پژوهشی ارائه و در حال حاضر با دریافت ردیف بودجه، پس از اتمام مراحل طراحی، وارد مرحله تجهیز وسایل، خرید قطعات و نصب و راه اندازی شده است. در طرح پژوهشی حاضر سعی شده تا با استفاده از توربین هوا و دود توربوشارژر موتورهای دیزل که در انواع مختلف در بازار داخلی وجود دارد و هزینه خرید آن به مراتب کمتر از ساخت و خرید توربین و یا کمپرسور هواپیما می باشد، یک دستگاه موتور توربوجت آزمایشگاهی، طراحی و ساخته شود.

در این طرح از فن هوای توربوشارژر به عنوان کمپرسور و از پره دود به عنوان توربین موتور توربوجت استفاده می شود. با طراحی و ساخت محفظه احتراق مناسب و سیستم سوخت رسانی، روغنکاری و خنک کاری لازم، می توان این نمونه آزمایشی موتور توربوجت را در آزمایشگاه ترمودینامیک و انتقال حرارت و با توجه به پذیرش دانشجو در گرایشهای مختلف رشته هوافضا، در آزمایشگاه پیشرانش و احتراق مورد استفاده قرار داد. در صورتی که این طرح پارامترهای مورد نظر را برآورده کند، می توان آنرا با بهینه سازی و انجام آزمایشات و بدست آوردن کارایی مناسب، به عنوان موتور پیشران در هواپیماهای RPV و در کاربردهای مهندسی که در آنها در فضای کم به کار شفت نیاز است، به عنوان توربین گاز استفاده کرد. با توجه به تحقیقات به عمل آمده، تا کنون در دانشگاه های داخل کشور طرح تحقیقاتی مشابهی در زمینه ساخت موتورهای آزمایشگاهی توربین گاز و توربوجت صورت نپذیرفته و تنها در مقالات یا پایان نامه ها اشاره ای به روند طراحی آنها شده است. البته ساخت اینگونه موتورها در گرو داشتن دانش، تکنولوژی و امکانات و آزمایشگاه های پیشرفته ای است که تنها در اختیار تعداد بسیار محدودی از کشورها می باشد.

• شبیه سازی عددی و تجربی میکرو لوله حرارتی
کنترل گرمایی اجزای یک سیستم الکترونیکی و نگه داشتن دمای آنها در حد معمول و قابل تحمل، یکی از مهمترین عوامل بقا و عدم افت کارآیی این سیستم ها می باشد. از این رو به دلیل حساسیت این دستگاه ها، بکارگیری مبدلهای حرارتی درآنها ضروری بوده و دانشمندان همواره در صدد طراحی و ساخت مبدل هایی با ابعاد کوچک، کارآیی مناسب، وزن کم، ضریب هدایت حرارتی بالا و هزینه ساخت و نگهداری مناسب می باشند. لذا امروزه شاهد گسترش کاربرد لوله های حرارتی در ابعاد کوچکتر (میکرو لوله های حرارتی) در صنایع الکترونیک و هوافضا بوده و نیاز به فراگیری دانش طراحی و ساخت این مبدل ها در دنیای صنعتی امروز برای هر جامعه ای ضروری به نظر می رسد.

در این طرح پژوهشی، گروه تحقیقاتی پیشرانش تصمیم بر طراحی، تحلیل و ساخت نمونه ای از میکرو لوله حرارتی را دارد.

• انجام مطالعات امکان سنجی جهت طراحی و ساخت هواپیمای هدف با موتور پالس جت
امروزه بسیاری از اصول اولیه عملکرد موتور پالس جت مشخص شده، اما کماکان تحقیقات و تستهای تجربی مهندسان برای درک دقیق جزئیات ادامه دارد. این موتور از خاصیت احتراق نوبتی استفاده کرده و بر خلاف موتور رم جت در حالت سکون هم می توان آن را روشن کرد.

پالس جت به شکل یک لوله آیرودینامیکی مخصوصی است شبیه موتورهای رم جت با این تفاوت که چون فشار تولیدی داخلی آن خیلی زیاد است از ساختمان مستحکمی برخوردار می باشد. در دهانه ورودی آن دریچه هایی وجود دارد که توسط فنرهایی باز نگه داشته می شوند. موقعی که این دریچه ها باز است مقداری هوا به داخل موتور کشیده می شود. با اضافه کردن سوخت به آن و محترق کردن مخلوط توسط شمع، فشار گازهای تولید شده در محفظه احتراق بالا رفته و این عمل سبب بسته شدن دریچه ها می گردد و گازها به ناچار از طریق مجرای عقب موتور به خارج فرستاده شده و عکس العمل این کار نیروی پیشران تولید می کند.

• انجام مطالعات امکان سنجی جهت طراحی و ساخت موتور مینی توربوجت در ایران
موتورهای جت به عنوان مهمترین محرکه های مدرن امروز در بسیاری از بخشهای صنعتی و پروازی و نیروهای مسلح ارتش جمهوری اسلامی ایران مورد استفاده قرار گرفته و مجهز شدن به دانش طراحی و اطلاعات ساخت اینگونه موتورها برای مهندسین هوافضا و مکانیک بیشک امکان خودکفایی در اینگونه ماشینها را فراهم می نماید.

با توجه به نیاز مبرم کشور ما، ایران، به استفاده از موتور در صنایع مختلف، لازم است افراد با استعداد و علاقمند این مملکت اقدام به طراحی وساخت قطعات موتور نموده و به دنبال آن موفق به ساخت یک موتور کامل گردند. می توان با افزودن دانش فنی افراد علاقمند و آشنا نمودن آنها به قطعات و طرز کار موتورهای جت، راه گشای این مشتاقان در جهت رسیدن به خودکفایی واقعی صنعتی شد. در این راستا هم اکنون این پروژه از جمله مهمترین اهداف بلند مدت گروه تحقیقاتی پیشرانش می باشد.

دیگر فعالیت های انجمن علمی هوافضا :
• برگزاری بازدیدهای علمی، کلاس های آموزشی و جذب همکاری متخصصین
• ارائه مشاوره در تهیه و تدوین پایان نامه و پروژه های کلاسی
• ارائه مقالات علمی و ارسال به مجله های معتبر داخلی
• برگزاری دوره های آموزشی ساخت هواپیمای مدل و برگزاری مسابقات پرواز هواپیما
• برگزاری نمایشگاه از دستاوردهای اعضای انجمن علمی هوافضا
• برگزاری دوره های آموزشی نرم افزارهای تخصصی (CATIA و FLUENT و ...)
• تحقیق در زمینه ریزپرنده ها (طراحی و ساخت اولین ریزپرنده در ایران یکی از طرح های پژوهشی مصوب انجمن علمی هوافضا می باشد)
• فعالیت های گروه نجوم (برگزاری کلاسهای آموزشی، رصد، سمینارهای تخصصی و ...)

آدرس دفتر انجمن علمی هوافضا : انتهای بزرگراه اشرفی اصفهانی، به سمت حصارک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، ساختمان علوم انسانی 1، طبقه چهارم جنوبی، دفتر انجمن علمی هوافضا- تلفن : 44809801 الی 4 داخلی 361
E-mail : Anjoman_Havafaza@yahoo.com

---

بالاخره مطالب زیادی از انجمن علمی هوافضا به دست من رسید و از این به بعد تا ۱۸ بهمن هر هفته یک مطلب روی صفحه قرار میگیرد. بعد از این تاریخ هم دقیقا نمیدانم که وبلاگ را چه موقع به روز خواهم کرد و شاید تابستان این اتفاق بیفتد.

کدورت از دل حافظ ببرد، صحبت دوست                صفای همت پاکان و پاکدینان بین

---

پاسخ به سوالات شما

سوال پرسیده شده (سالار، امین و ...) : لطفا چند نمونه از ترکیب سوخت و اکسنده در موتور های راکتی سوخت جامد را که برای من قابل تهیه باشند ارائه دهید.

پاسخ : خیلی از دوستان از طریق ایمیل یا در نظرات، این سوال را پرسیدند که باید عرض کنم چنانچه دستورالعمل خاصی برای ساخت یا استفاده از یک نوع راکت نمی دانید یا در اختیار ندارید باید توجه کنید که، کار با راکتها بسیار خطرناک است و در صورتی که موتور راکت درست یا بطور واضح تر اصولی طراحی نشده باشد امکان انفجار آن بسیار زیاد است. از طرف دیگر برای هر نوع سوخت و اکسنده، دبی(نسبت جرم جریان) خاصی از هر کدام نیاز بوده و هر کدام با نسبت خاصی از 100 درصد با یکدیگر مخلوط میشوند و باید از نظر استوکیومتری دارای نسبت درستی باشند. یک نوع سوخت و اکسنده ی مناسب و متداول برای راکت های مدل، پتاسیم نیترات و دکستروز (گلوکز راست گرد) بی آب است که با نسبت 65 درصد پتاسیم نیترات و 35 درصد دکستروز مواد پیشران را تشکیل میدهند. پتاسیم نیترات با مواد دیگری نیز مانند سوکروز (قند یا شکر) و فروکتوز، با نسبت های دیگری تشکیل یک مخلوط پیشران را میدهد. به هر حال من در این مورد زیاد توضیح نمیدهم و این موضوع را موکول میکنم به آینده. بعلاوه باید عرض کنم که اینجانب هیچ مسئولیتی در قبال سهل انگاری و حوادث ناشی از آن را به عهده نمی گیرم.

سوال پرسیده شده (مزدک) : 1- حجم محفظه احتراق با توجه به قطر (ايكس) كمپرسور گريز از مركزحدودا چند ليتر بايد باشد؟
2- همان طور كه گفتيد برای اين كه شفت در محفظه ی احتراق annular صدمه نبيند دور آن یک لوله ميكشند، آيا مجاری و سوراخ های (ورود) هوا به محفظه ی احتراق اين لوله هم شامل آن ميشود؟ در صورتی كه اين طور باشد و ما سوراخ ها را ايجاد نكنيم ولی در عوض به سوراخ های محفظه احتراق بيفزاييم، آیا مشكلی پيش مياید؟
3- چرا در زمان احتراق گازهای پر فشار از سوراخهای اطراف محفظه به خارج نفوظ نمی كنند؟ درست است كه علت آن پر فشار بودن هوای كمپرس شده است ولی آيا گازهای خروجی به اندازه آن فشار ندارند، در حالی كه فشار گاز به تمام جهت هاست؟
4- موتورهای دست سازی كه با قطعات یک توربوشارژر متوسط ساخته ميشوند، حدودا چند اسب بخار گشتاور توليد می کنند؟
یک پیشنهاد هم راجع به قسمت پس سوز موتورها داشتم، البته نميدانم كه عملی هست يا نه و فكر ميكنم باعث افزايش تراست و قدرت موتور شود و اين كه ما بيايیم يک فيدبک از خروجی مثلا 50% گازهای گرم خروجی را به ورودی موتور تزريق كنيم به نظرم بايد تاثير داشته باشد و هم مصرف سوخت کم شود؟
پاسخ : 1- حجم محفظه ی احتراق تابع قطر یا اندازه ی کمپرسور نیست بلکه طراحی کلی محفظه ی احتراق نیازمند مراحل خاص طراحی خود است که شامل :
فرآیند احتراق
اشتعال
پایداری احتراق
مقیاس گذاری طولی
نسبت کل فشار سیستم احتراق
دیفیوزر سیستم احتراق
سوخت ها
اجزای اصلی محفظه ی احتراق
توزیع جریان هوا
پارامترهای عملکرد
و دیگر مواردی که از حیطه ی اطلاعات من خارج است و برای تمامی این موارد روابط ریاضی خاصی وجود دارد و ذکر آنها در اینجا ممکن نیست. در آینده مبحث کامل طراحی محفظه ی احتراق را که حاصل فعالیت دو ماهه ی من است، در بخش PDF قرار خواهم داد. این گزارش فعلا در انحصار گروه تحقیقاتی پیشرانش است و اجازه ی انتشار ندارد.

2- من اصلا قصد نداشتم که شما را به اشتباه بیندازم و اگر دقت کنید میبینید که من آن نوشته ها را برای تفهیم مطلب در پاسخ به سوال دادم و در اصل به این صورت است که محفظه ی احتراق  شامل دو لوله که یکی قطورتر از دیگری است و دارای سوراخهایی هستند میباشد و در تمام موتورها یک لوله یا لایه ی دیگر که کم قطر تر از همه و ضخامت آن به شفت نزدیک است، وجود دارد که بخاطر روغنکاری و(/ یا) خنک کاری و بیرینگ شفت را محصور کرده است. در مورد اینکه میخواهید سوراخ های لوله ی کوچک تر را حذف کنید و به لوله ی بزرگتر اضافه کنید، باید عرض کنم که از چند نظر با مشکل رو برو میشوید : اول اینکه خنک کاری لوله ی کوچک با مشکل روبرو میشود و به این سادگی ها نیز قابل حل نیست. مسئله دوم که مهمتر است مسئله ی احتراق کامل، پایدار و منظم است که در این مورد با مشکل روبروست و حل این مسئله بسیار مشکل است که در آن لوله ی بزرگتر باید به شکل شبکه ای در بیاید.
3- در پاسخ به این سوال باید گفت که فضای درونی محفظه ی احتراق به چند دسته تقسیم میشود به ترتیب : A- ناحیه ی اولیه که جریان هوا بسیار کند است و در آن هوا با سوخت مخلوط شده میسوزد، B- ناحیه ی تداخل که جریان تداخل کننده در آن احتراق را کامل می کند و سوخت سوزانده نشده را می سوزاند و جریان شتاب میگیرد و C- در قسمت انتهایی محفظه ی احتراق ناحیه ی رقیق سازی است که هوای رقیق سازی برای پایین آوردن دمای بسیار بالای جریان احتراق وارد میشود. علاوه بر اینها درصدی از کل جریان به عنوان هوای خنک کننده ی کل قسمت های محفظه ی احتراق استفاده میشود. در زمان استارت کمپرسور با یک واسطه به کار می افتد و جریانی با خصوصیات مطلوب دما، فشار و ... را فراهم کرده و به محفظه ی احتراق میفرستد. در این هنگام یک طرف محفظه ی احتراق که به توربین ختم میشود و خروجی است دارای فشار محیطی بسیار کمتری نسبت به داخل محفظه ی احتراق است. در حالت استارت، گازها به سرعت از توربین گذشته و خارج میشوند و در حالت کارکرد عادی نیز به همین صورت است که فشار محیطی قسمت توربین کمتر از داخل محفظه ی احتراق و نیز کمتر از فشار هوایی که کمپرسور میفرستد می باشد. به دلیل این محدودیت از طرف کمپرسور و اختلاف زیاد فشار بین گازهای محترق و جریان آزاد بیرونی، جریان به سمت جریانات آزاد بیرونی که از طریق عبور از توربین ممکن میشود، حرکت میکند.

4- موتورهای دست سازی که با قطعات توربوشارژر ساخته میشوند هم از نظر اندازه با هم اختلاف زیادی دارند و هم از نظر طراحی. اگر طراحی آنها پیشرفته باشد، گشتاور بیشتر و اگر اندازه ی بزرگتری نیز داشته باشند گشتاور بیشتری تولید میکنند و عکس این مطلب نیز صادق است. در حال حاضر کار با این توربوجت ها همانطور که قبلا نیز گفته شد بیشتر برای آزمایش است و اگر کاربردی هم داشته باشد از تراست آن استفاده میشود. متاسفانه اطلاعاتی از گشتاور محور توربوشارژر در اختیار ندارم و لازم است بدانید که استفاده از شفت توربوشارژر کار بسیار مشکلی است که تنها از توان کسانی بر می آید که علاوه بر تبحر بسیار در زمینه ی طراحی و ساخت، تجربه ی بالایی نیز در این کارها داشته باشند.
در مورد پیشنهاد شما هم باید عرض کنم که وارد کردن مقدار مشخصی از خروجی موتور به قسمت انتهای کمپرسور در بسیاری از موتورها کاربرد دارد و یک سیکل معین است که عملکرد کل را بالا می آورد و بررسی انواع سیکل ها را به همراه نمودار های دقیق در سال بعد برایتان آماده میکنم چون بحث بسیار مهمی است و دید کلی کارکرد موتور را بر حسب قدرت، عملکرد و بازدهی میدهد.

سوال پرسیده شده (عارف) : آیا ایران توانایی ساخت موتورهای جت را دارد؟ تا چه حد عالی یا کم؟
پاسخ : در مورد توانایی ایران در ساخت موتور جت باید گفت که ایران توانایی کامل ساخت موتورهای جت را دارد و هم اکنون نیز تعدادی شرکت سازنده مانند سمت به این کار اشتغال دارند. در مورد ساخت اجزاء باید گفت که امکان ساخت تمام قطعات حتی توربین در ایران وجود دارد ولی متاسفانه از نیروی کار استفاده نمی کنند یعنی افراد بسیاری در ایران وجود دارند که میتوانند موتورهایی با قدرت و بازدهی بسیار زیاد طراحی کنند ولی حمایتی وجود ندارد و بودجه ای برای این کار اختصاص داده نمیشود. در مورد کیفیت کار هم میتوان گفت که کیفیت بیشترشان در سطح نا مطلوبی است ولی شرکت هایی که موتورهای توربین گازی کاملا خارجی را وارد یا مونتاژ میکنند کیفیت بالایی دارند ولی عرض میکنم که هیچ موتور کاملا داخلی نداریم و تقریبا همه ی موتورها طراحی خارج هستند و در ایران با مهندسی معکوس همان طراحی ها دوباره طراحی میشوند و تفاوتشان در کارکرد این است که نمونه ی ایرانی دارای عملکرد و بازدهی و مدت کارکرد پایینتر است. البته ما در گروه تحقیقاتی پیشرانش قصد داریم تا موتورهای توربوجت کاملا ایرانی را وارد عرصه کنیم و این کار تا کنون با طراحی یک میکروجت کاملا ایرانی پیش میرود. تصویر پایین نمونه یک موتور خارجی است که در سمت با مهندسی معکوس ساخته شده است.

سوال پرسیده شده (آرش) : 1- به نظر شما یک موتور پیستونی ( ملخی ) که بتواند یک هواپیمای مدل را با وزنی حدود 2 الی 3 کیلوگرم از زمین بلند کند و به پرواز در بیاورد، چه مشخصاتی باید داشته باشد؟ منظورم همان rpm و گشتاور آن است و آیا از موتورهای موجود در بازار که اغلب کاربرد کشاورزی دارند و یا موتور، موتور سیکلت های کوچک (mini) می توان استفاده کرد؟
2- سوال دیگر در مورد ایلران هواپیمای مدل اینکه وقتی می خواهیم که اهرم را که یک سرش به سروو وصل شده ، وصل کنیم به سکان ایلرن ، یکی از اهرم ها را در یک ایلرن از روی سکان وصل می کنیم و در ایلران بال دیگر از زیر سکان وصل می کنیم تا با چرخش سرووها ایلران ها به صورت معکوس عمل کنند، درست است؟
3- و در مورد ایلران های مدل های کوچک که هر دو از یک سروو استفاده می کنند اگر عکسی دارید در وبلاگ بگذارید، چون با عکس موضوع بهتر تفهیم میشود و اگر عکس ندارید توضیحی بدهید تا با مکانیزمش آشنا بشویم.
4- حروف lbs که در مشخصات موتورهای جت می نویسند چیست؟
پاسخ : 1- اگر بخواهید که دقیق حساب کنید باید تمام مشخصات هواپیما را داشته باشید و بعد با محاسبات مربوط به ملخ، نوعی ملخ مناسب اندازه را پیدا کرده و موتوری با مشخصات بدست آمده تهیه کنید ولی بطور کلی اگر یک موتور (پیستونی با ملخ) با تراست 2 الی 4 کیلو گرم و با وزن کم پیدا کنید میتوانید کارتان را حل کنید. برای این کار باید تعدادی موتور را به همراه ملخ آزمایش کنید و بهتر است این کار را روی هواپیمایتان انجام دهید. این کار را برای تمام کسانی که قصد چنین کاری را دارند پیشنهاد میکنم چون محاسبه ی دقیق و اندازه گیری برای همه ممکن نیست و بیان کردن مسائل rpm و گشتاور و ... مربوط به موتور مناسب نیز شاید کمی برای همه گنگ باشد. در مورد موتورهای مختلف موجود در بازار نیز باید گفت که نمیتوان از همه ی آنها استفاده کرد و از میان این موتورها تنها تعداد کمی از آنها شرایط مناسب را دارا هستند ولی در کل اگر هواپیمایتان کوچک است میتوانید از موتور الکتریکی cdrom کامپیوتر استفاده کنید و اگر کارتان بزرگتر و دقیق تر است از موتورهای پیستونی مخصوص آن استفاده کنید چون همه ی شرایط را دارا هستند و قابل تهیه از فروشگاههای هواپیمای مدل هستند و در انتها هم باید بگویم که از مشخصات موتورهای موتور سیکلت های کوچک اطلاعی ندارم ولی به نظر می رسد این موتورها خیلی بزرگ و سنگین باشند.
2 و 3- در مورد ایلران های هواپیماهای نسبتا بزرگ و متوسط که از دو سرو یا بیشتر استفاده میکنند باید گفت که اهرم ایلران در هر دو طرف بال از طرف پایین (و به ندرت از بالا) به سکان وصل میشوند و تنها تفاوتشان در مکان بستن اهرم روی سرو است و این کار منافاتی با عمل معکوس سکان در دو طرف ندارد و با جاسازی درست سرو و اتصال درست اهرم آن حل میشود.
در هواپیماهای کوچکی که از یک سرو استفاده میکنند همانند شکل زیر یک سرو در داخل بدنه ی مرکزی هواپیما قرار دارد و دو اهرم به دو طرف آن بسته شده اند و این اهرم ها که حرکتی در عکس جهت یکدیگر دارند از طریق یک بازوی متحرک به میله ی سکان ایلران متصل میشوند.

4- lbs (پوند) در واقع یک یکای وزن در سیستم انگلیسی است که برابر با 16 اونس و نیز برابر 0.454 کیلوگرم است و این مشخصه در موتورهای جت بیان کننده ی میزان تراست است که مقدار آن برابر وزنی است که آن موتور میتواند در سطح دریا بطور عمودی در خلاف جهت جاذبه بطور ساکن نگه دارد یا برابر مقدار وزنی است که منهای وزن خود در ترازو نشان میدهد و از همین طریق میتوان نیروی آن را بر حسب نیوتن بیان کرد.

سوال پرسیده شده (امین) : در مورد خنک کردن موتور جت سوالی داشتم که چطور روغن را به موتور تزریق کنم؟
پاسخ : در موتورهای میکروجت تنها میزان کمی از خنک کاری توسط روغن انجام میشود و با روغن تنها شفت و بیرینگ ها خنک کاری میشوند و برای این منظور روغن از طریق یک پمپ به داخل تونل شفت و بیرینگ ها هدایت میشود. نوع این پمپ همانطور که قبلا نیز گفته شده می تواند به چند صورت باشد ولی برای کارهای آزمایشی و دست ساز معمولا از پمپ آب پاش ماشین استفاده میشود.

بیرینگ های مغناطیسی (چاپ شده در مجله ی پیشگامان صنعت)

---

بیرینگ ها در هر دستگاهی که دارای اجزای گردنده هستند جهت تثبیت موقعیت و کنترل و نگهداری بار قسمت متحرک، مورد استفاده قرار میگیرند و بسته به کاربرد دارای گونه های مختلفی هستند. نسل جدیدی از این بیرینگ ها که در موتورهای توربین گازی هواپیماهای آینده مورد استفاده قرار خواهند گرفت بیرینگ های مغناطیسی هستند. بیرینگ های مغناطیسی حرکت یک متحرک را بدون تماس فیزیکی ممکن میکنند. اصول کارکرد بیرینگهای مغناطیسی بر اساس این است که یک آهنربای الکتریکی، یک جسم فرومغناطیسی را جذب میکند (تصویر 1).

یک جسم فرومغناطیس گردنده (Rotor) میتواند به این صورت، در یک میدان مغناطیسی که توسط آهنربای الکتریکی ثابت (Stator) بیرینگ ایجاد شده، همانند یک تکیه گاه نگهداری شود.
از آنجایی که گرایش طبیعی قسمت ثابت، تا وقتی که قسمت گردنده ارتباط ایجاد کند، جذب قسمت گردنده است، بعضی از رفتارهای کنترلی جهت انطباق میدان مغناطیسی و نگهداری قسمت گردنده در موقعیت مطلوب، لازم هستند. نوع بسیار رایجی از کنترل شامل بازخورد موقعیت شفت است. سپس این اطلاعات توسط سیستم کنترل جهت تعدیل و میزان میدان مغناطیسی از طریق تقویت کننده های قدرت، مورد استفاده قرار میگیرد تا موقعیت مطلوب قسمت گردنده حتی تحت شرایط تغییر بار و فشار شفت، حفظ شود.

یک سیستم بیرینگ مغناطیسی فعال (شکل 2) شامل فعال کننده های بیرینگ آهنربای الکتریکی، سنسورهای موقعیت، یک سیستم کنترل و تقویت کننده های قدرت است. فعال کننده های بیرینگ و سنسورها در درون دستگاه واقع شده اند در حالیکه سیستم کنترل و تقویت کننده ها بطور کلی در خارج از دستگاه قرار دارند.

بیرینگ های شعاعی
یک نوع سیستم شامل دو بیرینگ شعاعی و یک بیرینگ تراست یا محوری میباشد. هر بیرینگ شعاعی یک قسمت ثابت و یک سیستم سنسور نصب شده در بالای قسمت گردنده ی فرومغناطیس سوار بر شفت، دارد. قسمت گردنده شامل یک دسته از حلقه های ورقی سوار بر یک سیلندر است که روی شفت می نشیند. ورق ها جهت کاهش اتلافات جریان گردشی و افزایش واکنش بیرینگ استفاده میشوند. قسمت ثابت از یک دسته حلقه های ورقی با قطب هایی در دیواره ی داخلی تشکیل شده است. سیم پیچ ها در اطراف هر قطب پیچانده شده اند تا بیرینگ به چهار ربع قسمت شود. سیم پیچ هایی که در هر ربع به ترتیب پیچانده شده اند، باعث میشوند تا هر قطب مانند یک آهنربای مغناطیسی عمل کند. بطور نمونه در دستگاههای افقی، ربع ها در 45 درجه از راس عمودی، ردیف شده اند. بر خلاف ربع ها، تشکیل یک محور و بنابراین هر بیرینگ شعاعی، میتواند با دو برش بیان شود. یک دسته از سنسورها که موقعیت شفت را اندازه گیری میکنند به گونه ای نصب شده اند که تا جای ممکن به بیرینگ
نزدیک باشند.

بیرینگ های محوری
در سیستم های صنعتی، بیرینگ تراست یا محوری شامل دو قسمت ثابت در دو طرف یک قسمت متحرک است. قسمت های ثابت هر دو از فولاد سخت یا از قطعات فولاد سخت با شکاف های شعاعی در بین قطعات پر شده با ورقه ها جهت افزایش واکنش بیرینگ، تشکیل شده است. قسمت های ثابت محوری همچنین یک یا دو شکاف جانبی در داخل صفحه دارند و با سیم پیچ ها پر میشوند. با یک قسمت ثابت نصب شده در هر طرف قسمت متحرک، بیرینگ محوری میتواند نیروهای محوری را در هر دو جهت خنثی کند.
سیستم کنترل از سیگنالهای سنسورهای موقعیت جهت تعیین موقعیت شفت استفاده میکند. این سیگنال با یک مرجع جهت تعیین خطا در موقعیت، سنجیده و مقایسه میشود. بعد از تصحیح مناسب، این سیگنال به تقویت کننده های قدرت فرستاده میشود تا خروجی حاضر به بیرینگ را کنترل کند.

سیستم کنترل
سیستم کنترل اجازه ی کنترل جریان در بیرینگ با استفاده از اطلاعات بازخور در موقعیت شفت را میدهد که حلقه ی بسته ی بازخور کنترل نامیده میشود و در شفت جهت حفظ موقعیت پایدار، اهمیت بالایی دارد. به زبان ساده تر سیستم کنترل، جریان بالای بیرینگ را زمانی که شفت بالاتر از موقعیت مرکزی قرار دارد، کاهش میدهد و زمانی که شفت پایین تر از موقعیت مرکزی باشد، آن جریان را افزایش میدهد. بطور نمونه کنترل بیرینگ مغناطیسی به روش تک ورودی - تک خروجی (SISO) اجرا شده است. به این معنی که اطلاعات موقعیت از یک سنسور تنها سبب کنترل تغییر جریان در محور متناظر میشود. سیستم های کنترل همچنین میتوانند بصورت چند ورودی و چند خروجی (MIMO) نیز باشند. سیستم MIMO زمانی که مراحل بالاتری از کنترل نیاز است یا زمانی که قطع و اتصال قابل توجهی بین محورها مورد انتظار است، بکار میرود. اجزای سیستم کنترل شامل یک سنسور موقعیت به همراه الکترونیک، یک کنترل کننده و تقویت کننده ها میشود. این اجزاء در دنباله ی مطلب تشریح شده اند.

سنسورها
سنسورها اطلاعات راجع به موقعیت شفت را بصورت یک ولتاژ الکتریکی به کنترل کننده می رسانند. سنسورها معمولا طوری تنظیم شده اند تا هنگامی که شفت در موقعیت مطلوب است، سنسور ولتاژ صفر تولید می کند. هنگامیکه شفت از این موقعیت مطلوب بطرف بالا برود، یک ولتاژ مثبت و هنگامیکه بطرف پایین برود یک ولتاژ منفی تولید میشود.

کنترل کننده
وظیفه ی کنترل کننده دریافت سیگنال ولتاژ از سنسورهای موقعیت، پردازش این اطلاعات و فرستادن درخواستهای جریان به تقویت کننده است. کنترل کننده شامل فیلترهای ضد فرکانس های مخرب، مبدل های آنالوگ به دیجیتال، یک پردازنده ی سیگنال دیجیتال و ژنراتورهای تلفیق پهنای پالس می شود. ولتاژ گرفته شده از سنسورهای موقعیت از میان فیلترهای ضد فرکانس های مخرب گذرانده شده تا اختلال فرکانس بالای سیگنال حذف شود. بعد از حذف جزئیات فرکانس بالا، سیگنال موقعیت توسط مبدل آنالوگ به دیجیتال نمونه برداری میشود. سپس اطلاعات دیجیتال از میان یک فیلتر توسط یک پردازنده ی سیگنال دیجیتال، گذرانده می شود. این اطلاعات به ژنراتورهای تلفیق پهنای پالس که موج شکل PWM ارسالی به تقویت کننده ها را تولید می کند، فرستاده میشود.

تقویت کننده ها
هر محور بیرینگ یک جفت تقویت کننده برای فراهم کردن جریان کویل های بیرینگ و یک نیروی جاذبه جهت اصلاح موقعیت گردنده در طول همان محور، دارد. تقویت کننده به واقع سویچ های فرکانس بالایی هستند که در یک بسامد بالا روشن و خاموش میشوند.

پاسخ به سوالات

---

سوال پرسیده شده: (آرش) اگر امکان دارد کمی بیشتر درباره ی یک پالس جت قوی یا موتور موشکی (سوخت مایع) قوی ( جزئیات قطعات و نحوه تهیه یا ساخت قطعات ) توضیح بدهید.
پاسخ : هم اکنون در حال تهیه ی مقاله ای جامع در مورد طراحی و ساخت موتورهای پالس جت هستم که بدلیل حجم زیاد مطلب که حدود 40 تا 50 صفحه میباشد کمی طول می کشد و تا کنون نصف آن آماده شده است. در این مقاله طراحی انواع موتورهای پالس جت دریچه دار بررسی شده و دید باز و خوبی به خوانندگان میدهد. در مورد موتورهای راکتی فعلا مقاله ای کامل که در مورد طراحی باشد در برنامه ی کاری ندارم و وقتم کامل پر است ولی در مورد موتورهای راکتی سوخت جامد مدل احتمالا مطلبی خواهم داشت. مسئله ی مهمی که لازم میدانم به عرض برسانم اینست که موتورهای راکتی سوخت مایع خیلی بیشتر از آنچه فکرش را بکنید خطرناک هستند و اصلا شوخی بردار نیستند؛ لازمه ی کار با آنها در اختیار داشتن امکانات و تکنولوژی بالا و مهمتر دانش کافی نسبت به کارکرد و اجرای آنهاست.
سوال پرسیده شده : (محمد) می خواستم بپرسم که برای فعالیت در کارهای فضایی کدام رشته بهتر است و شما کدام رشته را پیشنهاد می کنید که پر طرفدار هم باشد. ببخشید می شود مرا در ساختمان هواپیماهای ملخی راهنمایی کنید.
پاسخ : دوست عزیز در ایران هنوز رشته ای که بطور کل در مورد فضا و فضانوردی باشد وجود ندارد و انتظار هم نمیرود که تا چند دهه این امکان فراهم شود، چون نیازمند بودجه ای بسیار سنگین است و لازم است بدانید علومی که مربوط به این شاخه میشوند طیف وسیعی از علوم هستند که تعدادی از آنها در ایران وجود دارند. رشته ی هوافضا با گرایشهای اصلی آیرودینامیک، پیشرانه ها، مکانیک پرواز و سازه های هوافضایی در ایران نزدیکترین رشته به علوم فضایی است. هر سوالی نیز در مورد هواپیماهای ملخی داشته باشید بپرسید تا جواب را بنویسم.
سوال پرسیده شده : (ابوالفضل) میخواستم بدانم میشود از ترکیب موتور جت و توربوشارژر موتور جدیدی ساخت؟ من میخواهم آن را روی موتور سیکلت سوار کنم.
پاسخ : همانطوریکه در سوالات بعدی پاسخ داده شده با توربوشارژر میتوان یک نمونه ی آزمایشی و آموزشی موتور جت ساخت که بتوان با آن سیکل موتورهای جت را بررسی و تحلیل کرد ولی در موارد بسیاری از توربوشارژر به عنوان یک دستگاه پیشران در موتور یا دوچرخه یا یک مینی اتومبیل، استفاده شده است. با تهیه و ساخت چنین پیشرانی میتوانید آنرا روی موتور نصب کرده و استفاده کنید ولی به زحمتی که خواهید کشید نمی ارزد. مشکلات زیاد این کار از قبیل صدای بسیار ناهنجار و آزار دهنده، وزن بالا و هزینه و وقت بالا باعث شده تا چنین کاربردهایی کمتر شود. بعلاوه تراستی که با این پیشران خواهید داشت بسیار کم خواهد بود و با موتورهای دو زمانه ی مخصوص موتور اصلا برابری نمی کند.
 

سوال پرسیده شده : (رضوان) من درگیر انتخاب رشته هستم و به کارهای تحقیقاتی علاقمندم، اما نمی دانم بازار کار و امکان دنبال کردن کارهای تحقیقاتی در رشته ی هوافضا در ایران تا چه حد به ایده آل های رشته نزدیک است. در صورت امکان اینجانب را راهنمایی کنید.
پاسخ : در مورد دیر پاسخ دادن به این سوال جهت انتخاب رشته پوزش می طلبم. کارهای تحقیقاتی در زمینه ی هوافضا بسیار وسیع است اما در ایران از آن استقبال چندانی نمی شود و محقق باید خودش تمام امکانات را فراهم کند. در دانشگاه برای پروژه ی تحصیلی با شرایط خاص و درصد موفقیت بالا و با تایید اساتید میتوانید اعتباری متوسط بگیرید ولی بسیاری از امکانات طراحی و آزمایش مانند تونل باد و کارگاه تراشکاری و بسیاری از حساسه ها که اصول کار را تشکیل میدهند در اختیار ندارید. خوشبختانه با تلاشی که دوست گرامیم آقای مهندس سعید شادروانان برای تشکیل گروه تحقیقات پیشرانش داشته اند در تیر ماه سال 1383 این گروه تشکیل شد و هم اکنون نیز با مدیریت ایشان فعالیتی وسیع در زمینه ی طراحی و ساخت موتورهای جت دارد.
سوال پرسیده شده : (آرش) برای ساخت یک موتور پالس جت از نوع دریچه متحرک dynajet از چه قطعات آماده ای که در بازار موجود هستند، می شود استفاده کرد و کدام ها را باید ساخت و اگر میشود یک هزینه تقریبی برای ساخت یک پالس جت که بتواند یک هواپیمای مدل را با وزنی در حدود 12 کیلوگرم به پرواز در بیاورد، در وبلاگ بنویسید.
پاسخ : برای ساخت یک پالس جت با بازدهی خوب نمیتوانید از قطعات آماده استفاده کنید و باید همه ی قطعات ساخته شوند. در کل اگر قصد استفاده از پالس جت را برای هواپیمایتان دارید باید هواپیما را با در نظر گرفتن موتور بسازید و چندین راه برای این کار وجود دارد. هواپیمایی که دارای وزن 12 کیلوگرم باشد باید هواپیمای خیلی بزرگی باشد که نیاز به چند موتور بزرگ دارد، در غیر اینصورت وزن هواپیمای شما غیر استاندارد است و باید موتورهای خیلی بزرگی روی آن نصب شود. در مورد طراحی و ساخت پالس جت همانطور که گفته شد مقاله ای جامع در حال تکمیل است. قیمت ساخت یک پالس جت با ابعادی معمولی چیزی در حدود 30 تا 70 هزار تومان است که این مقدار نیز بستگی به نحوه و کیفیت و دقت کار دارد و در صورتی که آشنا داشته باشید میتوانید قیمت را خیلی پایین تر هم بیاورید. بطور نمونه دوستانی مانند آقا مهدی (بهروز) که تا حدودی در کارهای ساخت و تولید هستند در صورت تمایل میتوانند قطعات را ارزانتر برای شما بسازند و مطلبی که باید بگویم اینست که بسیاری از تراشکارها عادت دارند که زیاد تر پول بگیرند و قیمت ها را در بعضی موارد مانند یک شفت بسیار ساده ی میکروجت به مقدار نجومی برسانند. سخن آخر در مورد قیمت ساخت پالس جت اینست که در صورتی که کمی فعالیت کنید و بتوانید قسمت لوله و محفظه ی احتراق پالس جت را خودتان بسازید قیمت ساخت سایر قطعات یک پالس جت معمولی بیشتر از 25 هزار تومان نمی شود.
سوال پرسیده شده : می خواستم طرز درست کردن یک موتور جت در حد هواپیماهای مدل برای انجام یک کار تحقیقاتی را برایم توضیح بدهید چون کل ماکت را که از روی طرح جنگنده ی اف-22 که با تلاش شبانه روزی و به مدت یکسال رویش کار کردم و بدنه را که از نظر محاسبات علمی ساخت هیچ اشکالی ندارد، ساختم و تنها چیزی را که ندارد یک موتور جت کوچک است.
پاسخ : همانطوریکه همه ی خوانندگان میدانند قرار بود در این تابستان مقاله ی کامل آموزش ساخت میکروجت روی صفحه قرار بگیرد ولی با مشکلاتی که به جهت خود طرح توربین و ساخت توربین پیش آمد تا مدتی عقب افتاده تا مشکلات آن حل و بررسی شوند. هم اکنون با همکاری گروه تحقیقاتی پیشرانش بر روی این مسئله کار میکنیم تا مشکل طراحی توربین حل شود. این کار نیازمند وقت کافی و هزینه ای بالاست که گروه هزینه را نیز به عهده گرفته است. البته در بسیاری از موارد خرید با صرفه تر از ساختن است ولی در کل قولی که داده ام پا برجاست و دیر یا زود مقاله روی صفحه قرار خواهد گرفت.
سوال پرسیده شده : (امین) در مورد fuel injector در موتورهای رم جت توضیح دهید.
پاسخ : در موتورهای رم جت بدلیل گوناگونی محفظه ی احتراق ،هر کدام دارای نوعی تزریق کننده هستند و طراحی و تحلیل و بررسی تزریق کننده ها بطور کامل فراتر از اطلاعات من است ولی در مورد نحوه ی کارکرد تزریق کننده ای مانند شکل زیر باید گفت که پاشش سوخت به دلیل تکانه و پسای قطرات ریز سوخت، باعث مکش هوا میشود. در هر حال این فرآیند یک ناحیه ی فشار پایین را در داخل مخروطی پاشش ایجاد میکند که باعث میشود جریان پایین دست (ما قبل) نازل همگرا شود. این ناحیه ی فشار پایین توسط جریان محوری بالا دست (بعد از) فرآورده های احتراق و ممانعت از همگرایی در محفظه ی احتراق خنثی میشود.

خوب است بدانید در یک نازل پودر کننده ی فشاری ساده ی سوخت ، دبی سوخت (نسبت جرم جریان سوخت) متناسب با جذر فشار تغییر میکند و از این طریق میزان قدرت و دور موتور تغییر پیدا میکند.
سوال پرسیده شده : (احمد فیزیک) میشود ابعاد ساخت قطعات یک موتور پالس جت را به طور کل 1.5 یا 2 برابر کرد و ساخت؟ آیا موتور روشن میشود؟
پاسخ : امکان این کار بطور حتم وجود دارد و شما میتوانید همان نقشه هایی را که برایتان ارسال کردم تغییر ابعاد بدهید و البته فراموش نکنید که زاویه ها ثابت هستند ولی قوس هایی که برای آنها شعاع تعیین شده است نیز متناسب با بقیه تغییر میکنند. در ضمن با بزرگتر کردن و یا کوچکتر کردن ابعاد، با یک ضریب خاص، قدرت موتور شما متناسب با آن ضریب تغییر نمیکند بلکه پیرو مسائل دیگری است.
سوال پرسیده شده : (آرش) می خواستم ببینم توربوشارژر هایی را که در وبلاگ درباره ی آنها نوشته بودی به همان قیمتی که گفته بودی در حدود 30 هزار تومان خریدی؟ و اینکه میتوانی از همان مدل توربوشارژر kkk-k26 یکی بگیری و برایم بفرستی؟!
پاسخ : قرار نبود آن مدلهایی که معرفی شدند با آن قیمت خریداری شوند ولی در مورد خرید آنها هم اکنون مشکلی نیست و میشود به راحتی آنها را خریداری کرد. من در اواخر تابستان سال پیش یک توربوشارژر برای راه اندازی یک موتور آزمایشی خریدم  که کمپرسور آن صدمه ی اساسی دیده بود و قابل استفاده نبود. تصویر پایین متعلق به کل اجزای توربوشارژر بنده است.

در مورد توضیحاتی که در مورد این موتورهای دست ساز خواسته بودید توضیحی مختصر و ساده از نحوه ی این کار مینویسم. در مورد نحوه ی کارکرد باید گفت که توربوشارژر دارای یک کمپرسور مرکز گریز است که نقش کمپرسور و دارای یک توربین شعاعی است که نقش توربین را در موتور جت اجرا میکنند. خرطومی که در شکل مشاهده میکنید نقش دیفیوزر را اجرا میکند و در بعضی مدلها پره های دیفیوزر نیز درون آن هستند در حالی که در داخل بیشتر آنها هیچ پره ای وجود ندارد. خرطومی دیگر نقش NGV یا همان کنترل کننده های جریان محفظه ی احتراق را اجرا میکنند. در این توربوشارژرها تقریبا تمام قطعات اصلی حاضر هستند و تنها نیاز به طراحی یک محفظه ی احتراق دارند. تصویر زیر نحوه ی اتصال محفظه ی احتراق به توربوشارژر را نشان میدهد.

در تصویر پایین درون یک محفظه ی احتراق را که در توربوشارژر استفاده میشود به همراه خود توربوشارژر، نشان داده شده است. هوای خروجی کمپرسور که همان لوله ی خروجی خرطومی است با یک لوله به دیواره ی بیرونی محفظه ی احتراق متصل شده است. نوع محفظه ی احتراقی که میتواند استفاده شود لوله ای یا همان can است که قبلا معرفی شده است و بررسی های عملکرد احتراق نشان میدهد که بهتر است جریان مستقیم به توربین برخورد کند و خروجی محفظه ی احتراق بصورت مستقیم به خرطومی که توربین را می پوشاند متصل شود.

از آنجایی که تمام قطعات اصلی یک موتور جت در توربوشارژر موجود است تنها کار دشواری که می ماند طراحی محفظه ی احتراق است که نیازهای خاصی دارد و باید مطابق با توربین و کمپرسور و بطور کلی با در نظر گرفتن ورودی و خروجی طراحی شود. سایر سیستم های فرعی نیز باید متناسب با توربوشارژر در موتور مورد استفاده قرار بگیرند. قابل توجه است که در این نوع موتورها پس سوز نیز قابل استفاده است ولی همانطور که در پاسخ به آقا ابوالفضل ذکر شد این موتور دست ساز تراست قابل توجهی ندارد و امروزه در تعدادی از دانشگاههای دنیا از آن برای آزمایش، بررسی و تحلیل سیکل و عملکرد موتورهای جت استفاده میشود. تصویر زیر یک موتور و مینی اتومبیل دست ساخته است که با مهارت و ذوق یک انسان ساخته شده است و در کانال Discovery science نیز به نمایش در آمده است.

سوال پرسیده شده : (امین) چگونه یک شمع میتواند در یک محفظه ی احتراق سوختی را که در همه ی جهات در هوایی که با سرعت زیادی در حرکت است روشن کند و تمامی سوخت آتش بگیرد، آیا از شمع خاصی استفاده می شود، توضیح دهید.
سوال دوم : آیا در محفظه ی احتراق شمع سریع کار می کند یا جور دیگری است، توضیح دهید.
سوال سوم : آیا برای جاری شدن سوخت در سوخت پاشها باید سوخت را درون سوخت پاشها پمپ کرد؟
پاسخ : تعبیری که شما از محفظه ی احتراق دارید درست نیست. در قسمت ابتدایی محفظه ی احتراق جریان سرعت چندانی ندارد و طراحی ایجاب میکند که جریان در قسمت ابتدایی حرکتی بسیار کند و یا خلاف جهت جریان اصلی داشته باشد تا سوخت و هوا در ناحیه ی اولیه ی بخوبی با هم مخلوط شوند و شمع همانطور که قبلا نیز گفته شده در قسمت ابتدایی قرار دارد و در مکانی که سوخت و هوا بخوبی مخلوط شده اند جرقه میزند ولی لازم است بدانید که قدرت و شدت جرقه ی این شمع ها بسیار بیشتر از جرقه ی بکار رفته در یک موتور پیستونی است.

برای وارد کردن سوخت به درون محفظه ی احتراق موتورهای توربینی سوخت باید به تزریق کننده ها پمپ شود و همانطوریکه در مورد تزریق کننده در بالا توضیح داده شد، فشار و دبی سوخت باید میزان درستی باشد که با طراحی مشخص شده و محدوده ای که مجاز شناخته شده را نیز شامل میشود.

نازل های ایروسپایک

---

در سال 1996، ناسا خود را متعهد ساخت تا یک وسیله ی جدید انقلابی، یعنی X-33 را ایجاد کند. جهت موفقیت، این وسیله نیاز به پیشرفهای قابل توجهی در تکنولوژی پرتاب موشک داشت. نیرو و توانایی موتورهای راکتی ایروسپایک در وفق دادن شرایط کاری مختلف است که سبب افزایش عملکرد مطلوب طراحی میشود، چون یک نازل همگرا- واگرای متغیر در این طراحی مانند یک نازل زنگوله ای بررسی شده است. بعد از سال1950زمانی که مزایای این نازل داشت شناخته می شد، به دلیل فقدان اطلاعات تست پروازی و ملاحظه ی ریسک بالای استفاده از یک طراحی آزمایش نشده، هیچ وقت در یک راکت مورد استفاده قرار نگرفت. البته این ناکارایی به زودی بر طرف خواهد شد و اجازه خواهد داد تا انرژی پتانسیل موتورهای ایروسپایک نمایان شود.

با تصمیم ناسا بر لغو کردن X-33 بعد از اتمام قراردادش با لاکهید مارتین در مارس 2001، نه تنها آینده ی موتورهای ایروسپایک، بلکه آینده ی تمام طرحهای تک مرحله ای تا مدور نامشخص خواهد بود. به هر حال اگرچه X-33 هیچ وقت پرواز نکرد ولی تحقیق هدایت شده توسط ناسا و بخش پیشران راکت بوئینگ جهت گسترش عملکرد کافی موتورهای ایروسپایک و قابلیت اعتماد استفاده در یک وسیله ی پرنده واقعی، نمیتواند دست کم گرفته شود.
زمانی که برتری های مختلف ایروسپایک پیشتر نمایان شده بود، توجه به مشارکت در گزینش ایروسپایک به عنوان پیشرانش اولیه X-33 مسئله ی مهمی است.

برتری ها
نازل کوچکتر : یک اسپایک کوتاه شده، میتواند بسیار کوچکتر از یک نوع نازل زنگوله ای با عملکرد یکسانی باشد. بعلاوه یک اسپایک میتواند کارایی بیشتری نسبت به طولش داشته باشد.

عملکرد فوق الاده : جبران ارتفاع ممکن است سبب عملکرد بیشتری شود.
ریسک کمتر واماندگی : موتور ایروسپایک از یک سیکل ساده ی ژنراتور گاز با فشار محفظه ای کمتری از موتورهای راکتی معمولی استفاده میکند که ریسک انفجار را کاهش میدهد. اگرچه فشارهای کم محفظه باعث کاهش عملکرد است، ضریب انبساط بالای ایروسپایک این ناکارایی را بر طرف میکند.
پسای کمتر وسیله : نازل ایروسپایک قسمتی از انتهای وسیله را پر کرده که سبب کاهش نوعی پسا بنام پسای انتهایی یا پسآیند میشود.

کنترل بردار تراست : از آنجایی محفظه های احتراق میتوانند بطور مجزا کنترل شوند، وسیله می تواند با استفاده از این کنترل تراست مانوری باشد. این نوع کنترل باعث میشود تا نیاز به وسایل کنترل کننده و محرک سنگینی که در تغییر بردار تراست در نازل های متغییر استفاده میشود، بر طرف شود.

وزن کمتر وسیله : اگرچه این نازل متمایل به سنگینی بیشتر از نازلهای زنگوله ای است ولی این نازل با سهیم شدن در بسیاری از عناصر ساختمانی کل وزن وسیله را کاهش میدهد.

اشکالات
خنک کاری : قسمت مخروطی مرکزی این نازل میزان گرمای خیلی بیشتری نسبت به یک نازل زنگوله ای متحمل میشود. این مشکل میتواند با کوتاه شدن (بریدن) مخروط مانند، جهت کاهش مساحت سطح برخورد با جریان و گذراندن سوخت سرد و خنک کننده از میان مخروط مانند، بر طرف شود.

ساخت : نازلهای ایروسپایک دارای پیچیدگی و دشواری ساخت بیشتری از نازل های زنگوله ای هستند. به همین دلیل گران قیمت تر هستند.
آزمایش پروازی : هیچ نازل ایروسپایکی در یک راکت بکار نرفته است. در نتیجه آزمایش طرح های پروازی کوتاه افزایش یافته است.

پاسخ به سوالات شما

---

سوال پرسیده شده (پدرام) : برای تهیه یک مدل تامکت قابل پرواز از چه موتوری باید استفاده کنم؟
قیمت ساخت چنین هواپیمایی که من میخواهم چقدر تمام می شود؟
در مورد موتور مدل تامکت شما دو راه دارید. اول اینکه میتوانید از یک یا دو موتور توربوجت استفاده کنید، یا اگر برایتان ممکن نبود میتوانید از یک یا دو موتور پیستونی به همراه دو فن استفاده کنید. در حالت کلی قیمت ساخت یک مدل میتواند بسیار متغییر و گوناگون باشد که همه چیز به انتخاب ها و نیازهای شما وابسته است. مثلا شما میتوانید برای رادیوکنترل از یک رادیوکنترل 50 هزار تومانی استفاده کنید یا از یک رادیو کنترل 500 هزار تومانی ، که اختلاف قیمت بین این دو نوع 450 هزار تومان است و سایر اجزای مدل نیز اینچنین هستند. پس نمیتوان برای یک مدل که خواست ها و نیازهای آن مشخص نیست، قیمت تعیین کرد.
سوال پرسیده شده (بهروز) : سیستم جرقه و همچنین روغنکاری در موتورهای کوچک چگونه کار می کنند؟
سیستم روغنکاری در مقاله ای بطور کامل مورد بررسی قرار خواهد گرفت. عملکرد سیستم جرقه ساده است و نحوه ی ساخت مدارات لازم و... تقریبا ساده و برای هر کسی ممکن است. سیستم روغنکاری یک مایکروجت به چند صورت میتواند باشد؛ در بعضی از مایکروجت ها سوخت و روغن بصورت ترکیبی در یک مسیر پمپاژ شده و این جریان ابتدا به بلبرینگ ها جهت روغن کاری میرسد و بعد به داخل محفظه ی احتراق هدایت شده و میسوزد. در بعضی از مایکروجت ها نیز فقط روغن در یک مسیر بلبرینگ ها را روغنکاری کرده و بعد از طریق یک لوله ی برگشت دهنده به مخزن روغن برمیگردد. برای پمپ نیز میتوان از پمپ های کوچکی که مخصوص این کار هستند یا پمپ آب پاش خودروها استفاده کرد.
سوال پرسیده شده (آرش) :
1- لطفا درباره نحوه نصب servo motor ها بر روی بالهای هواپیما به منظور کنترل آنها توضیح بدهید.
2- من در ماهنامه صنایع هوایی مطلبی درباره ژیروسکوپ به منظور حفظ تعادل وسائل پرنده هوائی و وسائل نقلیه دریائی بوسیله چرخش زاویه ای حول یک محور و تولید اینرسی خواندم و حالا سوال من این است که اگر ما بر روی بالهای هواپیمای خود دو وزنه را با گیره های قابل کنترل وصل کرده و پس از بلند شدن هواپیما یکی از وزنه ها را رها کنیم مسلما تعادل هواپیما به هم میخورد. به نظر شما در یک هواپیمای مدل این مشکل را چگونه میتوان رفع کرد؟ بهترین مثال یک هواپیمای جنگنده است که پس از پرتاب یک یا چند موشک از روی یک بال دوباره تعادل خود را حفظ میکند و به طرف بال سنگین تر کج نمیشود.

بطور کل برای نصب سروو روی هواپیمای مدل باید آنرا روی قسمتی از اسکلت و در جای مناسب خود که به نوع طرح بستگی دارد بست. معمولا برای سرووهای aileron روی بال اصلی هواپیما بین دو ریب یا همان سطح مقطع های بریده شده دو اتصال باریک قرار میدهند و بعد سروو را روی این اتصال ها می بندند. مانند آنچه در شکل زیر دیده میشود. برای نصب سروو های elevator و rudder نیز به همین طریق در داخل بدنه قسمتی مناسب را آماده کرده و بعد آنها را به میله های مربوط به گردش متصل میکنیم.
در حالت کلی هر جسمی با هر خصوصیاتی که دارای وزن باشد، یک یا تعدادی مرکز ثقل دارد که بیشترین تاثیرات نیروی ثقل یا سنگینی در این نقطه است. هر وسیله ی پرنده مانند هواپیما نیز دارای مرکز ثقل است که در هواپیما مرکز ثقل محور چرخش هواپیما و یکی از عوامل موثر برای حفظ تعادل است. هر یک از فرامین حرکتی یک هواپیما از طریق ایجاد چرخش حول مرکز ثقل اجرا میشوند و پایداری و تعادل حرکتی نیز در گرو مرکز ثقل است. در کلیه ی هواپیماهای قابل پرواز و نیز جنگنده ها تعادل حول محور Roll یا محور طولی هواپیما با درستی aileron ها برقرار است. واضح است برای چرخش هواپیما حول این محور وضعیت aileron ها تغییر کرده و هواپیما را به میزانی که مورد نیاز است حول محور طولی میچرخانند. در واقع استدلال چگونگی ایجاد این چرخش به نیروهای آیرودینامیکی برمیگردد. جهت تعادل هواپیما حول محور طولی میزان نیروی برآی یک طرف بال باید با طرف دیگر برابر باشد و در حالت کلی تر میزان نیروی وزن در هر دو بال باید برابر باشد. زیادی برآ را میتوان کمی وزن و کمی آنرا میتوان زیادی وزن در بال ها در نظر گرفت. در کلیه ی هواپیماها هنگامی که تعادل وزن در دو طرف بال ها از طریق انتقال، یا کاهش و یا افزایش وزن به هم میخورد، جهت حفظ تعادل، نیروی برآ را متناسب با مقدار لازمه در یک یا هر دو طرف بال ها از طریق کنترل aileron ها تغییر میدهند. به این معنا که برای حفظ تعادل زمانیکه وزن در یک طرف بال کاهش پیدا میکند aileron در همان طرف به سمت پایین متمایل شده و با تولید برآی بیشتر کمبود وزن را جبران میکند و aileron در طرف دیگر به سمت بالا متمایل شده و نیروی برآی تولیدی را کاهش و در نتیجه نیروی وزن را در آنطرف بال افزایش میدهد و برای حفظ این تعادل aileron ها در همان حالت می مانند. در کلیه ی هواپیماهای پیشرفته مقدار متمایل شدن aileron که باید متناسب با مقدار لازم باشد، از طریق کامپیوتر یا بطور روشنتر توسط یک ریزپردازنده صورت میگیرد که سنسورهای آن هم میتوانند ژیروسکوپ باشند و هم میتوانند آلات ارتفاع سنج دقیقتری باشند. در یک هواپیمای جنگی نیز این طور عمل می شود. موشکهایی که بر روی آنها نصب شده اند از قبل مشخص شده و هواپیما نیز متناسب با آنهاست. در این هواپیماها میزان خاصی از دستور aileron ها متناسب با وزن یک موشک، از قبل مشخص و برنامه ریزی شده و پس از جدا شدن موشک از هواپیما کامپیوتر این مقدار تعیین شده را اجرا میکند تا هواپیما به تعادل برسد.

در یک هواپیمای مدل میتوان این مشکل را از طریق چند راه حل کرد. یک آنکه میزان وزنه مشخص باشد و با استفاده از یک سرووی مخصوص که قابلیت تنظیم مقدار چرخش و پایداری را دارا بوده و یک کانال جدا برای آن استفاده شود. راه دیگر استفاده از همان سرووی قابل تنظیم و پایدار و استفاده از یک دکمه ی رادیویی در کنترل است که میتوان درحین پرواز به مقدار دلخواه و برای هر وزنی آنرا تنظیم کرد. لازم به ذکر است که در سرووهای معمولی بعد از اجرای یک دستور سروو به حالت قبل باز میگردد. در کل بکارگیری این امر در یک هواپیمای مدل کار نسبتا سختی است و مقدار دو کانال یا بیشتر از رادیوکنترل را اشغال میکند.
سوال پرسیده شده (علی): 1- لطفا در مورد قسمتهای مختلف هلیکوپتر مدل نیز توضیح دهید.
2- از کجا می توان قطعات مدل از جمله موتور را تهیه کرد.
من اطلاعاتی کامل در مورد  بالگرد ها ندارم ولی اگر سوالی داشته باشید میتوانم جواب بدهم. برای تهیه وسایل مدل میتوانید به نمایشگاه هوایی، روبروی پارک ارم، فروشگاه اوج پرواز در داخل مراجعه کنید. در این فروشگاه انواع بالگرد ها وجود دارند.

---

پیشرانش راکتی

---

در هر سیستم پیشرانشی، یک سیال موثر توسط سیستم شتاب می گیرد و واکنش این شتاب ایجاد نیرویی در سیستم است. یکی دیگر از سیستم های پیشرانش، موتورهای راکتی هستند که بیشترین کاربرد آنها در موشکهاست. یک نتیجه ی کلی معادله ی تراست نشان میدهد که مقدار تراست تولید شده به جرم جریان میانی و سرعت گازهای خروجی موتور بستگی دارد.
در طول جنگ جهانی دوم و بعد از آن تعدادی هواپیمای موتور راکتی جهت کاوش در سرعت های بسیار بالا ساخته شدند. X-1A که جهت شکست دیوار صوتی به کار رفت و X-15 هواپیماهایی قدرت گرفته از پیشرانش راکتی بودند. در یک موتور راکتی، سوخت و منبع اکسیژن که اکسنده نامیده میشود، بصورت مخلوط شده در یک محفظه ی احتراق میسوزند. احتراق گازهای داغی تولید میکند که از میان یک نازل جهت شتاب به جریان و تولید تراست میگذرد. در یک راکت گاز شتاب گرفته یا سیال کاری، خروجی داغ تولید شده در حین احتراق است. این سیال کاری با آنچه در یک هواپیمای جت (موتور توربینی) یا ملخلی است تفاوت دارد. موتورهای توربینی یا ملخ ران از هوای اتمسفر به عنوان سیال کاری استفاده میکنند. اما راکتها از احتراق گازهای اگزوز استفاده میکنند. در فضای خارج از جو زمین هیچ هوا یا اتمسفری وجود ندارد به همین دلیل توربینها و ملخ ها در این فضا کار نمیکنند. این دلیل توضیح میدهد که چرا راکتها میتوانند در فضا (خارج از جو) کار کنند ولی توربینها و ملخ ها نمیتوانند.
در حالت کلی راکتها به دو دسته ی اصلی تقسیم میشوند: راکتهای سوخت جامد و راکتهای سوخت مایع.
راکتهای سوخت مایع
در یک راکت سوخت مایع، سوخت یا همان اکسید شونده و اکسنده که ذخیره شده هستند به داخل محفظه ی احتراق پمپ میشوند و در آنجا ترکیب شده و می سوزند. نحوه ی محاسبه ی تراست راکتها که در زیر آمده است هر دو نوع راکت را در بر میگیرد. در یک راکت سوخت مایع، عاملهای محرکه، سوخت و اکسنده ، بصورت مایع و جداگانه از هم نگهداری میشوند و بعد به داخل محفظه ی احتراق پمپ میشوند.

در یک راکت سوخت مایع شما میتوانید تراست را با قطع جریان عاملهای محرکه قطع یا کم و زیاد کنید ولی در یک راکت سوخت جامد، برای این کار شما مجبورید که یا موتور را از بین ببرید یا آنرا خراب کنید. راکتهای سوخت مایع به دلیل پمپ ها و مخزنهای عاملهای محرکه، پیچیده تر و سنگین تر و گرانتر هستند و عاملهای محرکه فقط قبل از اجرا یا استفاده روی راکت کار گذاشته میشوند، در حالیکه کاربرد و استفاده ی یک راکت سوخت جامد خیلی راحت تر است و عاملهای محرکه ی آن میتوانند سالها قبل از استفاده و اجرا هم در راکت قرار بگیرند.
قابل توجه است، جزئیات چگونگی مخلوط شدن و سوختن سوخت و اکسنده، بدون خاموشی شعله، بسیار پیچیده است و محاسبه و تحلیل آن کار یک دانشمند است.

راکتهای سوخت جامد
در یک راکت سوخت جامد، عاملهای محرکه بصورت مخلوط شده با یکدیگر در یک سیلندر مقاوم بسته قرار گرفتند که یک سوراخ در آن وجود دارد. در شرایط دمایی عادی یا پایین تر، عاملهای محرکه نسوخته و با یکدیگر واکنش نمیدهند. اما به محض اینکه جرقه یا حرارتی مناسب به آنها برسد، آنها با یکدیگر ترکیب شده و میسوزند و در این راکتها اگر احتراق شروع شود تمام عاملهای محرکه سوخته و مصرف خواهند شد.
این راکتها در پرتابه های هوا به هوا و هوا به زمین، راکتهای مدل و به عنوان کمک کننده در پرتابه های ماهواره مورد استفاده قرار میگیرد.
یک جبهه ی شعله، ایجاد شده ی احتراق مخلوط است. احتراق مقدار زیادی گازهای خروجی را در فشار و دمایی بالا تولید میکند. مقدار گازهای خروجی تولید شده به مساحت جبهه ی شعله بستگی دارد و طراحان موتور از مجموعه ی اشکال مختلف سوراخ ها برای کنترل تغییر در تراست در یک موتور خاص استفاده میکنند. گازهای داغ خروجی از میان یک نازل میگذرند که به جریان شتاب میدهد. در این هنگام طبق قانون سوم حرکت نیوتن، تراست تولید میشود.
مقدار تراست تولیدی یک راکت به طرح نازل بستگی دارد. کوچکترین مساحت سطح مقطح نازل گلوگاه نازل نامیده میشود. جریان داغ خروجی در گلوگاه خفه و انسداد میشود، که در نتیجه عدد ماخ در گلوگاه برابر 1 میشود و نسبت جرم جریان یعنی m دات با مساحت گلوگاه معلوم میشود. نسبت مساحت از گلوگاه تا خروجی یعنی Ae، سرعت خروجی Ve و فشار خروجی pe را تعیین میکند. در بعضی از طرح ها فشار خروجی فقط با فشار گازهای آزاد برابر است. بنابراین ما باید از نوع بلندتری از معادله ی تراست تعمیم یافته، جهت توصیف تراست سیستم استفاده کنیم. اگر فشار گازهای آزاد را باp0 نشان دهیم آنگاه معادله ی تراست F خواهد بود:

توجه کنید که در معادله ی تراست، بخاطر عدم تاثیر گذاری هوا در وسیله ی محرک، جرم معین شده ی گازهای آزاد و سرعت گازهای آزاد وجود ندارند. از آنجایی که اکسنده بطور مخلوط در عاملهای محرکه قرار گرفته است، راکتهای سوخت جامد میتوانند در شرایط خلاء  تراست تولید کنند. معادله بالا برای هر دو نوع راکت صدق میکند و علاوه بر آنها یک پارامتر بازدهی نیز وجود دارد که محرک آنی ویژه نامیده میشود و به میزان بالایی آنالیز و تحلیل عملکرد موتورهای راکتی را ساده میکند.

پیشرانش Ram jet

---

در اوایل دوره ی 1900 میلادی، بعضی از نظرات اولیه درباره ی رمجت ابتدا در اروپا بوجود آمد. رمجت یکی از انواع پیشرانشهای مطلوب جهت پروازهای فراصوتی است. در یک رمجت فشار بالا توسط شکست نیروی هوای بیرونی به داخل محفظه ی احتراق با استفاده از سرعت رو به جلوی وسیله تولید میشود. هوای بیرونی که به درون سیستم پیشرانش آورده میشود به سیال کاری مبدل میشود؛ تقریبا مشابه توربوجت. در یک توربوجت فشار بالای محفظه ی احتراق توسط کمپرسور تولید میشود، اما در رمجت کمپرسوری وجود ندارد. به همین دلیل رمجت ها سبک تر و ساده تر از یک توربوجت هستند. رمجت ها تنها زمانی تراست تولید میکنند که وسیله در حرکت بوده باشد. رمجت ها زمانی که ساکن و ایستا باشند نمیتوانند تراست تولید کنند. از آنجایی که رمجت ها نمی توانند تراست ایستا ایجاد کنند، سیستم پیشرانش دیگری باید تا سرعتی که رمجت شروع به تولید تراست میکند، به وسیله شتاب دهد.

احتراقی که در یک رمجت تولید تراست میکند، زمانی که سرعت در محفظه ی احتراق مادون صوت است رخ میدهد. برای وسایلی که با سرعت فراصوتی حرکت میکنند، سرعت هوای ورودی موتور باید توسط مجرای ورود به زیر صوت کاهش پیدا کند. موج های ارتعاشی ایجاد شده در مجرای ورود باعث کاهش و افت عملکرد برای سیستم پیشرانش میشود. در سرعت های بالای 5 ماخ عملکرد پیشرانش رمجت بسیار نامطلوب و کم بازده است. این مشکل توسط رمجت احتراق فراصوتی یا همان اسکرمجت با اجرای احتراق فراصوتی در محفظه ی احتراق حل شده است.

در تصویر بالا که نمای داخلی یک رمجت را نشان میدهد، در قسمت جلوی موتور سمت چپ، مجرای را مشاهده میکنید که هوای بیرون را به داخل هدایت میکند. در قسمت خروجی مجرای ورود، هوا در فشار خیلی بالاتری از شرایط گازهای آزاد قرار دارد. درست بعد از مجرای ورود سوخت جهت احتراق تزریق و مخلوط می شود. شعله ی حاصل شده توسط حلقه های نگهدارنده ی شعله پایدار میشوند. این قسمت بسیار مشابه قسمت نگهدارنده ی  شعله ی پس سوز موتور هواپیماهای جنگنده است. سپس خروجی داغ از میان نازل که دارای شکلی شتاب دهنده به جریان و تولید کننده ی تراست، است میگذرد.
برای تحلیل عملکرد رمجت، مهندسین، شماره گذاری در طرح برای قسمت های مختلف انتخاب کرده اند. شماره گذاری رمجت مشابه شماره گذاری موتورهای توربینی است اما رمجت دارای کمپرسور و توربین نیست. به همین دلیل برخی از شماره ها در آن حذف شدند.
لازم به ذکر است که امکان طراحی و ساخت رمجت بطور دست ساز وجود دارد.

افتتاح بخش مقالات محاسباتی

---

با سلام به خوانندگان و همراهان این سایت در این مدت کوتاه، که چندان فعالیت متمرکز و تخصصی نداشتیم. هدف من از ایجاد این دامنه و قرار دادن مطالب درآن گسترش و همچنین پر کردن خلاء محسوس نیاز به چنین مطالبی بود.
شاید این نوشته ها آخرین نوشته ی به ثبت رسیده ی این سایت می شد. با اینکه تصمیم داشتم بخاطر مشغله ی زیاد تحصیلی و کاری، نوشتن را رها کنم ولی باز مشاهده کردم که نه بخاطر نام یا شهرت یا پول و... بلکه فقط به خاطر اینکه باید تا حدی که در توانم باشد، به افرادی که نیازمند مطالب فارسی هستند کمک کنم، ادامه میدهم. نوشته های به ثبت رسیده ی این سایت تا کنون فقط شامل مطالب ابتدایی و مبتدی بوده که در آن به توضیح نحوه ی کارکرد و اصول قسمتهای اصلی یک سیستم پرداخته است. قصد دارم تا از این پس علاوه بر مطالب عمومی، به مباحث محاسباتی و تحلیلی اجزاء بپردازم تا بتوانم تا حدی به کسانی که میخواهند به درجات بالاتری از این علم برسند، کمکی کرده باشم. در هر حال اگر مطالب از سطح کیفی و علمی خوبی برخوردار نبوده، ما را ببخشید. در بخش PDF، مجموعه ای از مطالب محاسباتی هر چند وقت یک بار، در قالب PDF قرار خواهد گرفت، که میتوانید از آنجا آنها را دانلود کنید.
آموزشهای آینده شامل موارد زیر خواهد بود :
ساخت کامل یک میکروجت به همراه نحوه ی ماشینکاری قطعات
ساخت کامل یک پالس جت
ساخت کامل یک موتور راکتی
ساخت کامل یک پرشرجت (احتمالی)

---

محاسبات مبتدی 1

فایل ویژه ی دانلود:
Beginner Computation 1
حجم : 658 kb
لینک دیگر در صورتی که نتوانستید دانلود کنید:
لینک اصلاح شده

جهت دانلود کافی است بر روی لینک کلیک راست کرده و گزینه ی Save Target As را انتخاب کنید.
برای راحتی کار بهتر است از یک نرم افزار مانند Download Accelerator استفاده کنید.

سیکل کاری و انواع موتورهای توربین گازی جت

---

بیشتر هواپیماهای مدرن امروزی جهت تولید نیروی تراست لازم برای حرکت، از موتورهای توربین گازی استفاده میکنند.
اصطلاح "Gas Turbine" به عنوان یک واژه ی عمومی برای انواع موتورهای توربینی مورد استفاده قرار میگیرد و در محدوده ی موتورهای جت شامل: توربوجت، توربوفن، توربوپراپ، توربوشفت و کلیه موتورهای توربینی که با مکانیزم جت کار میکنند میشود. از سایر سیستم های پیشرانشی که با شتاب سیال، تراست تولید میکنند ولی توربینی نیستند میتوان به: رمجت، اسکرمجت، پالس جت، پرشرجت، واترجت و موتورهای راکتی اشاره کرد که هر کدام با مکانیزم و اصولی جدا کار میکنند و ساختمانی متفاوت از یکدیگر دارند.

موتورهای توربینی گونه های مختلفی دارند و با وجود اینکه هر یک از آنها متفاوت از دیگری است اما دارای قسمتهای مشترکی هستند. همه ی موتورهای توربینی دارای یک مجرای ورود هوا، یک کمپرسور یا متراکم کننده، یک بخش احتراق، یک توربین و یک مجرای خروجی هستند. همه ی این موتورها با یک اصول اساسی کار میکنند ولی هر کدام از آنها دارای مزایا و اشکالات مجزایی هستند. در بالا شکل بسیار ساده ای از یک موتور توربین گازی مشاهده میشود. همه موتورهای توربینی جت با این قاعده کار میکنند :هوا به داخل لوله مانندی کشیده و فشرده شده، با سوخت مخلوط و سوخته شده با سرعت بالایی خارج میشود.
کلید ساختن یک موتور جتی که کار کند در فشرده سازی هوای ورودی آن است. چنانچه کمپرس صورت نگیرد، مخلوط هوا و سوخت قادر نخواهد بود هیچ ازدیاد حجم و تراستی تولید کند. بیشتر جت ها دارای کمپرسوری هستند شامل پره های گردنده و در قسمتی که کمپرس صورت میگیرد حرکت هوا جهت ایجاد فشار زیاد، کند میشود. این هوای کمپرس شده به داخل محفظه ای که در آن احتراق صورت میگیرد رانده شده و با سوخت مخلوط شده و سوزانده میشود. در حین اینکه گازهای پرفشار در حال خارج شدن هستند از میان توربینی شامل پره های قوس دار زیادی میگذرند. در اینجا گازهای خروجی پره های توربین را به حرکت در می آورند و این توربین نیز از طریق یک شفت (محور) به کمپرسور در قسمت جلوی موتور متصل است و باعث گرداندن پره های کمپرسور میشود. به این طریق گازهای خروجی محفظه ی احتراق، توربین را و توربین نیز کمپرسور را گردانده تا هوای بیشتری گرفته و فشرده شود و موتور به سیکل کاری خود ادامه دهد. کارکرد موتورهای توربینی مداوم است یعنی بدون وقفه کار میکنند و هیچ وقفه ای ندارند.

---

انواع موتورهای جت توربینی

توربوجت
توربوجت اولین و ساده ترین شکل از یک موتور جت جهت تولید تراست است. همانطوری که در تصویر شماتیک آن دیده می شود دارای کمپرسور، محفظه ی احتراق، توربین و سایر قسمت های استاندارد یک موتور توربین گازی میباشد. تفاوت بارزی که بین یک توربوجت و یک موتور توربین گازی ساده وجود دارد در کمپرسور توربوجت است که دارای ضریب تراکم بسیار بالاتری نسبت به یک توربین گاز ساده است. تفاوت اساسی دیگر در توربین آن است که در توربوجت توربین تنها به کمپرسور متصل است و تنها میزان بسیار کمی از قدرت همان توربین جهت سایر موارد فرعی مانند پمپ ها استفاده میشود و در توربوجت پر انرژی بودن گازهای خروجی یک موضوع بسیار مهم و قابل توجه است، در حالی که در یک موتور توربین گازی به غیر از توربینی که به کمپرسور متصل است توربین دیگری نیز جدا از آن در قسمت خروجی محفظه ی احتراق قرار دارد که در واقع به شفت خروجی موتور متصل است و جهت استفاده در مواردی از قبیل تولید برق و سایر موارد مشابه مورد استفاده قرار میگیرد. نکته ی قابل توجهی که در مورد موتورهای توربین گازی وجود دارد این است که از گازهای خروجی آنها هیچ استفاده ای نمیشود به همین جهت سعی میشود که تمام حرارت و انرژی قابل استفاده ی گازهای محترق قبل از خروج جهت بازدهی بیشتر گرفته شود.

نسبت سوخت به هوا در یک توربوجت خیلی کم است. طبق خبرگذاری ناسا، بطور میانگین در یک توبوجت مقدار 100 pounds  هوا در ثانیه با 2 pounds  سوخت در ثانیه ترکیب میشود ولی این نسبت در هر موتوری متفاوت است.

توربوفن
بسیاری از هواپیماهای مسافربری مدرن از موتور های توربوفن استفاده میکنند بخاطر اینکه آنها بازده بیشتری نسبت به سوخت دارند. اگر میزان مصرف سوخت یک توربوجت با تورفن و میزان تراست تولیدی آنها را مقایسه کنید میبینید که توربوفن با همان میزان مصرف سوخت، مقدار تراست خیلی بیشتری تولید میکند. یک موتور توربوفن شکل تغییریافته و پیشرفته ی یک موتور توربین گازی ساده است. همانند سایر موتورهای جت، توربوفن هم دارای هسته ی موتوری توربوجت است. در یک توربوفن مرکز موتور توسط یک لایه شامل یک فن در جلو و توربین اضافی درکنار آن احاطه شده است. فن و توربین فن از تعداد زیادی تیغه همانند کمپرسور و توربین هسته تشکیل شده اند که به یک شفت اضافی متصل اند. شفتی که به فن متصل است از وسط هسته ی شفت مرکزی عبور میکند و به این صورت اگر موتور دارای سه شفت باشد، فن جلویی به درونی ترین شفت و آن نیز به آخرین طبقه ی توربین در انتهای موتور (مرکز) متصل است.

توبوفن ها به دو دسته شامل توربوفن با نسبت گذرگاهی پایین و با نسبت گذرگاهی بالا تقسیم میشوند. دسته ی اول نسبتا کوچکتر هستند و مقداری بیشتر از یک توربوجت، تراست تولید میکنند ولی توربوفن با نسبت گذرگاهی بالا، تراست خیلی بیشتری تولید میکنند و نسبت به سوخت کارآمد تر هستند و صدای کمتری تولید میکنند. اصلی ترین هدف و وظیفه ی فن راندن مقدار زیادی هوا از میان گذرگاه خارجی است که از اطراف هسته ی موتور می گذرد. با اینکه در این گذرگاه جانبی جریان هوا با سرعت خیلی کمتری جریان میابد، ولی حجم بالایی از هوا با این فن شتاب و سرعت میگیرند و این فن، به غیر از تراستی که هسته ی توربوجت دارد،  تراست مهم و عمده ای را بدون سوزاندن هیچ سوخت اضافی تولید میکند. بدینگونه توربوفن نسبت به توربوجت استفاده ی بیشتری از سوخت میکند، در نتیجه بازده آن بیشتر از توربوجت است. در حقیقت موتورهای توربوفن با نسبت گذرگاهی بالا در بازدهی تقریبا با توربوپراپ برابر هستند. به علاوه، هوای کم سرعت باعث لایه گذاری صدای مرکز موتور میشود و موتور را کم صدا تر میکند. فن به دلیل اینکه در میان داکت یا مجرای ورودی قرار گرفته است و از تعداد زیادی پره تشکیل شده است میتواند بطور کارآمد با سرعتی بیشتر از یک ملخ ساده کار کند. به همین دلیل توربوفن ها در نقل و انتقالات پر سرعت به کار میروند ولی ملخ دارها در نقل و انتقالات سرعت پایین بکار میروند. تعداد زیادی از هواپیماهای جنگنده از موتورهای توربوفن با نسبت گذرگاهی پایین مجهز شده به پس سوز استفاده میکنند. آنها میتوانند بطور کارآمد به گشت زنی بپردازند و در جنگهای هوایی نیز، تراست خیلی بالایی دارند.

توربوپراپ
بسیاری از هواپیماهای ترابری و پر مصرف کوچک از پیشرانش توربوپراپ استفاده میکنند. موتورهای توربوپراپ از هسته ی یک موتور توربین گازی برای گرداندن ملخ استفاده میکنند. موتورهای ملخ دار با حرکت دادن حجم بالایی از هوا و تغییر کمی در سرعت آن، تراست تولید میکنند. این پیشرانشها بسیار کارآمد هستند و از هر نوع نیروی محرکه ای (موتور) برای به گردش در آوردن ملخ میتوانند استفاده کنند.
در پیشرانش توربوپراپ دو قسمت اصلی و برجسته وجود دارند؛ یکی موتور و دیگری ملخ یا پروانه. هسته ی موتور در این نوع پیشرانش بسیار مشابه یک توربوجت ساده است، با این تفاوت که به جای رانش قوی گازهای خروجی به بیرون برای تولید تراست، بیشتر انرژی گازهای خروجی صرف گرداندن توربین میشود. این قسمت در بیشتر موتورها شامل چند طبقه از توربینهای کاملا مجزا است که نیروی آنها از طریق یک شفت دیگر به جعبه دنده و بعد به ملخ انتقال میابد. سرعت گازهای اگزوز در یک توربوپراپ پایین است و تراست کمی تولید میکند، چون بیشتر انرژی گازهای اگزوز صرف به گردش در آوردن توربین میشود. بطور میانگین در یک توربوپراپ، تراست تولیدی توسط هسته ی جت حدود 15% است درحالی که تراست تولیدی توسط ملخ آن مقدار باقیمانده یعنی 85% است.

در تصور توربوفن و توبوپراپ مشابه یکدیگرند، اما توربوفن دقیقا خاصیت یک جت را داراست به این معنا که برای تولید تراست از گازهای خروجی استفاده میکند و همچنانکه در شکل مشاهده میشود یک داکت یا مجرا دارد و قسمت فن دارای نازل نیز میباشد، ولی توربوپراپ فقط از موتور جت استفاده میکند و تولید عمده ی، تراست توسط ملخ انجام میشود. توربوپراپ از بازدهی بالاتری ازسوخت نسبت به توربوفن برخوردار است اما به هر حال صدا و ارتعاش تولیدی توسط ملخ توربوپراپ یک اشکال عمده است و از طرفی توربوپراپ به سرعت ساب سونیک محدود شده است.

توربوشفت
توبوشفت گونه ای از موتورهای جت است که تقریبا تمام بالگرد هایی که امروزه ساخته میشوند، از آن نیرو میگیرند. همانطور که در تصویر مشاهده میشود توربوشفت از بسیاری قسمتهای توربوجت استفاده میکند. یک تفاوت
اساسی بین توربوشفت و سایر موتورهایی که در بالا معرفی شدند این است که توربین تنها به کمپرسور متصل نیست. البته همانند توربوپراپ در اکثر موتورهای توربوشفت چند طبقه از توربینهای مجزا از کمپرسور، وجود دارند که انرژی آنها از طریق شفتی مجزا به جعبه دنده جهت تغییر به گشتاور مناسب انتقال میابد و بعد مورد استفاده قرار میگیرد. بطور نمونه تیغه های روتور بالگرد را میچرخاند. از طرفی بالگردها در ارتفاعی بسیار پایین تر از هواپیماها جایی که گرد وخاک، ماسه و دیگر آشغالهای ریز به راحتی میتوانند به داخل موتور مکیده شوند، کار میکنند. جهت برطرف کردن این مشکل، بیشتر موتورهای توربوشفت به یک دستگاه تجزیه ی ذره ها که جریان ورودی را صاف کرده و قبل از رسیدن آن به کمپرسور، گرد و خاک را بیرون میریزد، مجهزند.

پاسخ به سوالات

---

به درخواست یکی از خوانندگان به نام آقای مجید جباری که با ارائه ی مشخصات هواپیمای مدل خود درخواست موتور مناسب کرده بودند موتوری مناسب برایشان معرفی کردم که البته فقط خاص هواپیمای خودشان است و راه کار ارائه شده جنبه ی عمومی ندارد. روش تخمین قدرت وانتخاب موتور به همراه محاسبات با داشتن پارامترهای ملزومه در پستی جداگانه به محضرتان خواهد رسید.
مشخصات هواپیما به شرح زیر میباشد:
1- دارای وزن 6.150 گرم
2- مساحت خالص بال: 2500سانتی متر مربع
3- مساحت ناخالص بال: 2600سانتی متر مربع
4- دارای ایرفول معمولی
5- طول: 90سانتی متر
6- زاویه ی نصب بال: 3درجه
7- زاویه ی کلی هواپیما: 2درجه
8- قطر بدنه ی هواپیما: 10الی15 سانتی متر

پاسخ: خیلی کوتاه و مختصر به معرفی موتوری مناسب برای این هواپیما می پردازم. طبق محاسبات بنده با مساحت بال 2500 سانتیمتر مربع، در سطح دریا، جهت بلند شدن، هواپیما باید دارای سرعتی معادل 40 کیلومتر بر ساعت بوده و جهت پرواز نیز باید میزان سرعت بالاتر از این مقدار باشد و برای این منظور با در نظر گرفتن ضریب اصطکاک سطح و نیروی پسای هواپیما به موتوری با قدرت تراستی برابر 60 نیوتن معادل 13/5 پوند نیاز است. اگر قصد استفاده از موتور توربینی در هواپیمای خود دارید، میتوانید دستور ساخت آنرا تابستان امسال از همین وبلاگ بگیرید. موتور مذکور تراستی بیشتر از آنچه لازم دارید فراهم میکند. آمار ذکر شده در مورد موتور مناسب، بدلیل کامل نبودن اطلاعات مورد نیاز از قبیل ارتفاع یا چگالی هوای پروازی، ایرفویل مورد استفاده و تمامی اطلاعات مورد نیاز جهت محاسبه ی ضریب برآ، به طور حدودی میباشد.
آقا محمود پرسیده است "لطفا چگونگی انتقال سوخت از باک (نوع باک) و انتقال آن تا نازلها را شرح داده و شمع قابل استفاده در میکروجت اندازه اش چقدر است ودر کجای محفظه احتراق نصب می شود؟"
پاسخ: انتقال سوخت از باک تا تزریق کننده ها در صورت مایع بودن سوخت بوسیله ی یک پمپ از باک به دریچه ی کنترل مقدار سوخت و از آنجا به داخل محفظه ی احتراق انتقال میابد و انتقال آن نیز تا نزدیکی موتور بوسیله ی لوله ها پلاستیکی معمولی است و از نزدیکی بدنه به بعد از طریق لوله ها فلزی (اغلب برنجی) صورت میگیرد. نوع باک سوخت مورد استفاده در میکروجت هم برای سوخت مایع از یک باک پلاستیکی ساده و سبک و برای سوخت گاز هم از یک کپسول کوچک استفاده میشود.

شمع قابل استفاده در یک میکروجت بسیار کوچک است و اگر در شکلها دیده باشید در قسمت میانی محفظه ی احتراق و مقابل سوخت پاشها بطور عمود بر محور طولی موتور قرار میگیرد، دقیقا مانند آنچه در شکل دیده میشود.

آقا آرش چند سوال پرسیدند به این صورت که :
1. با توجه به این که قطعات و لوازم مورد استفاده در هواپیمای مدل از چوب بالسا(به دلیل وزن کم آن) ساخته می شوند و همانطور که میدانی این چوب را فقط در تهران میشود پیدا کرد پیشنهادت در مورد دیگر لوازم قابل استفاده در ساخت مدل چیست؟
پاسخ: انتخاب سازه های بدنه ی هواپیمای مدل با توجه به مقیاس کاری و قدرت موتور صورت میگیرد. اگر منظور شما مدل های توربینی میباشد باید عرض کنم با در نظر گرفتن مساحت بالها و قدرت موتور و وزن کل، موتور تا حد معینی میتواند به افزایش نیروی برآی بالها کمک کند و اگر وزن کل مدل شما از حد معینی که با محاسبات مشخص میشود بیشتر شود هواپیمای شما به هیچ وجه از روی زمین بلند نخواهد شد و همه میدانیم که جنس سازه های یک هواپیما بسیار مهم است و از هر سازه ای نمیتوان در آن استفاده کرد. البته در مدل های توربینی میتوان قسمتهایی از بدنه مانند کل سطح رویی و یا قسمتهایی از اسکلت را از فلزهای سبک مانند آلومینیوم ساخت. در انتها اینکه اگر به هیچ صورت نمیتوانید چوب بالسا تهیه کنید مجبورید از سایر چوبهای سبک استفاده کنید و موتور پر قدرتی را بر روی آن سوار کنید.

 2.در هواپیمای مورد نظر تو برای آموزش ساخت آیا موتور در داخل بدنه جای می گیرد و برای آن مجرا در نظر گرفته میشود با مثل مسافربری ها در خارج از بدنه قرار گرفته و به آن متصل میشود؟
پاسخ: هنوز طرح و نتیجه ی کلی هواپیمای مدل مشخص نشده است ولی به احتمال 99% موتور را درون بدنه قرار خواهم داد و بر روی جایگاه خودش خواهم نشاند. در ضمن مدل هایی که مورد بررسی قرار گرفته و آموزش داده خواهند شد شامل انواع هواپیماها خواهند شد و تعداد آنها به آن صورت کم نیست ولی در برهه ی زمانی زیادی مورد بررسی قرار خواهند گرفت و به این صورت نیست که همه در یک مدت کوتاه محیا شوند.
3. رادیو کنترل مورد استفاده چند کاناله بوده و چند هرتز است و آیا از رادیو کنترل های آماده ای که در مغازه های الکترونیک است استفاده خواهی کرد یا برای آن هم نقشه مدار داری و میخواهی خودت بسازی؟

پاسخ: با توجه به اینکه نمونه ی مدل، توربینی و سرعت بالا و دوربرد میباشد، به رادیوکنترلی دوربرد و مجهز به صفحه نمایش احتیاج دارد. البته در صورتی که موتور ECU داشته باشد به صفحه نمایش احتیاجی نخواهد بود و تعداد کانالها نیز بسته به طرح مدل پنج یا شش خواهد بود. در مورد آموزش ساخت رادیو کنترل قولی نمیدهم ولی سعی میکنم با همکاری یکی از دوستان که در این زمینه فعالیت دارد، نقشه ها و دستور ساخت آنرا نیز تهیه نمایم. در غیر این صورت باید از بازار بصورت آماده تهیه شوند.
آقای فرشاد سوال کردند که:"میشه یکم راجع به انتخاب نوع توربوشارژری که میخریم توضیح بدین؟"

پاسخ: توربوشارژری که به کمپرسور آن جهت استفاده در میکروجت احتیاج است توربوشارژر مدل KKK5326 2018 یا مدل KKK5326 2019 میباشد.

شرحی مختصر از پس سوز

---

برای حرکت یک هواپیما به جلو یک نیروی جلوبرنده بنام "تراست" که من بارها ازاین نام استفاده کردم باید توسط یک پیشران تولید شود. بیشتر هواپیماهای جنگنده ی مدرن از یک پس سوز در موتور خود(چه توربوجت و چه توربوفن با ضریب گذرگاهی پایین ) استفاده میکنند. اما در این پست میخواهم که مسائل اولیه ی مربوط به توربوجتهای پس سوز دار را بنویسم.

طبق قانون طبیعت، هواپیماهای جنگنده برای پرواز در سرعتی بالاتر از سرعت صوت (supersonic)، مجبورند به یک نیروی drag یا همان نیروی پسا که در جهت مخالف حرکت است، غلبه کنند. در طول کل پرواز از ابتدا تا انتها پای این نیرو در کار است ولی در سرعت صوت این نیرو تغییرهایی دارد. در سرعت صوت این نیرو با شتابی افزایش پیدا کرده و مانع از افزایش بیشتر سرعت هواپیما میشود. پس برای غلبه بر این نیرو به نیروی تراست بیشتری احتیاج است. یک راه ساده برای بالابردن تراست به میزان قابل توجه، اضافه کردن یک پس سوز به هسته ی توربوجت است. در یک توربوجت اساسا مقداری از انرژی گازهای محترق و خروجی برای چرخاندن توربین یا توربینها مورد استفاده قرار میگیرد. در واقع پس سوز برای بالا بردن نیروی تراست تولیدی، از طریق تزریق سوخت به این گازهای محترق استفاده میکند. در شکل بنیادی توربوجت پس سوزدار شما متوجه خواهید شد که بخش نازل کمی طویل شده و حلقه هایی از نگه دارنده ی شعله با رنگ نارنجی را در کنار نازل خواهید دید. در پس سوزها وقتی بخش پس سوز روشن است، سوخت اضافی از میان حلقه ها به گازهای محترق اگزوز تزریق میشود. سوخت میسوزد و با افزایش حرارت و انبساط، تراست بیشتری را تولید مینماید ولی این سوخت با بازدهی که سوخت در محفظه ی احتراق میسوزد، نمیسوزد. شما تراست بیشتری با یک پس سوز خواهید داشت ولی مقدار خیلی بیشتری سوخت خواهید سوزاند. نکته ی دیگر اینکه هنگامیکه پس سوز خاموش است کارایی موتور، به همان میزان کارایی ثابت توربوجت است. در تصویر زیر نمونه ی یک پس سوز دست ساز را میبینید که سوخت پاش و حلقه ی نگه دارنده ی شعله به وضوح دیده میشود. 

گازهایی که به قسمت پس سوز میرسند هنوز مقدار زیادی اکسیژن مصرف نشده دارند. بطور میانگین چیزی در حدود 25 درصد از اکسیژن هوای مورد استفاده ی موتور، در محفظه ی احتراق به مصرف میرسد. پس اگر به مقدار اکسیژن باقیمانده (تقریبا 75 درصد) مقداری سوخت اضافه شود توانایی احتراق آنرا را دارد که نتیجه ی آن بالاتر رفتن حرارت و افزایش سرعت گازهای اگزوز و در نهایت افزایش تراست خواهد بود. بیشتر پس سوزها در حدود 50 درصد نیروی تراست را، افزایش میدهند. قابل توجه است، پس سوز فقط در مدت زمان محدودی قابل استفاده است چون هیچ فلزی توان تحمل دماهای بسیار بالا را ندارد. به همین خاطر فقط در زمان برخاستن هواپیما از زمین یا در هنگام گذر از دیوار صوتی یا در هنگام صعود به بالا با زاویه ی زیاد و یا سایر حالت های ویژه مورد استفاده قرار میگیرد. البته میتوان این مدت محدود را افزایش داد و حتی آنرا دائمی کرد. برای این منظور میتوان با یک خنک کاری ویژه ی مداوم یا گاه به گاه آنرا متعادل نگاه داشت. یک راه برای افزایش زمان استفاده از پس سوز این است که دیواره ی انتهایی موتور را دو جداره کنیم و یک انشعاب از هوای کمپرس شده را که از خنک کننده (دستگاهی است برای جذب گرمای هوا به میزان بالا) عبور کرده، از آن میگذرانیم که باعث کاهش پیشرفت حرارت دیواره ی موتور به میزان زیادی میشود و در نهایت این هوا به گازهای داخلی و داغ ملحق میشود. امروزه در بیشتر موتورهای توربوجت مختص جنگنده ها این فناوری وجود دارد. راه دیگر استفاده از گازهای خنک کننده ی قوی است که به میزان خیلی خیلی زیادی دمای موتور را کاهش میدهند، اما به هر حال این روش و روشهای دیگر معایب زیادی دارند و گذشته از معایب هزینه ی بسیار بالایی نیز دارند.

---

مطالب بیشتر و تخصصی در مورد پس سوز در مقاله ای دیگر ارائه خواهد شد.
با در نظر گرفتن فرصت بسیار کم در مورد رسیدگی به وبلاگ، پاسخ به سوالات شما در پست بعدی خواهد بود.

مجله ی آنلاین هوانوردی

---

از اینکه این نوشته ها اولین پست در سال ۱۳۸۵ است، پیشاپیش سال نو را خدمت تمام دوستان و خوانندگان تبریک عرض میکنم و امیدوارم سالی پر برکت و بهتر از پیش داشته باشند.
در پی اقدام بسیار خوب و برجسته ی دوست گرامی آرمان سید احمدی و با تلاش گروهی از نویسندگان و فعالان علم هوا و فضا نخستین شماره ی مجله ی آنلاین هوانوردی در اول فروردین 1385منتشر شد. این مجله گامی بزرگ در این عرصه خواهد بود و انتشار آن بسیار موثر و کارا خواهد بود و امیدوارم که من و همه ی دوستان نویسنده توانسته باشیم گامی در این عرصه برداشته و بر پیشرفت آن افزوده باشیم. امید است مطالب و مقالات روز به روز علمی تر و تخصصی تر شوند.

---

فایل PDF مجله جهان هوانوردی
با حجم 4.24 مگابایت٬ داونلود کنید.
توجه کنید که برای استفاده از این مجله به برنامه Acrobat Reader 6.0 نیازمندید.
برای دانلود کافی است که بر روی این لینک کلیک کنید.

---

تصویر زیر متعلق به جلد اولین شماره از این مجله است.

در ادامه توجه شما را به پیام سردبیر مجله آقای آرمان سید احمدی که بیشتر از همه برای محیا کردن مجله زحمت کشیده اند جلب میکنم.

---

درخت غنچه برآورد و بلبلان مستند               جهان جوان شد و یاران به عیش بنشستند
شادباش ما را برای تولد دوباره زمین و هر چه در آن است پذیرا باشید. باشد که با قلبی صاف و چشمانی بیناتر و دستانی پرتر به استقبال بهاری تازه برویم و در جهت پربار کردن درخت زندگی گام برداریم. همزمان با میلاد بهار میلاد دیگری را به تماشا می نشینیم که آرزومندیم فصل تازه ای در ترویج علم هوانوردی باشد. امیدواریم که با انتشار این مجله، بتوانیم دین خود را نسبت به جامعه علمی هوانوردی ادا کرده و افق تازه ای در این علم پیچیده و گران قیمت بگشاییم. مجله آنلاین جهان هوانوردی به انتشار نخستین مجله اینترنتی در رابطه با علوم هواپیمایی و هوانوردی به زبان فارسی مفتخر است. این مجله ماحصل کار و تلاش جمعی از نویسندگان، پژوهشگران و محققان علم هوانوردیست که بدین گونه در اختیار شما خوانندگان عزیز قرار می گیرد. این مجله با هدف ترویج، تبلیغ و اعتلای فرهنگی علم هوانوردی در جامعه اینترنتی ایرانی منتشر گشته و در راه تحقق اهداف خویش یاری خالصانه شما خوانندگان گرامی را می طلبد. ما راه را آغاز کرده و دریچه را گشوده ایم، این شمایید که باید با یاری و حمایت هایتان ما را به ادامه راه امیدوار کنید تا بتوانیم در هر دوره، با دستی پرتر و مطالبی پر بار تر این مجله را در اختیار شما قرار دهیم. لازم است این نکته را متذکر شویم که ممکن است در ابتدای کار با مشکلات، کمی ها و کاستی هایی هم در این مجله روبرو شوید، اما ان شاالله به لطف خداوند و همت شما خوانندگان گرامی، به تدریج این نکات ضعف به نقاط قوت تبدیل خواهند گشت. هر آنچه در توانمان بود به عرصه انجام رساندیم و حاصل آن است که حال پیش روی شماست. آرزومندیم که این نشریه به عنوان نخستین فعالیت مقبول نظر قرار گیرد. منتظر نظرات، پیشنهادات و انتقادات شما هستیم.

---

توجه موکد:
انتظاری که من از تمام عزیزان وبلاگ نویس دارم این است که در معرفی این مجله کوتاهی نکنند و لینک مستقیم دانلود یا لینک وبلاگ را در صفحه ی خودشان قرار دهند چون این مجله متعلق به تمام علاقمندان این رشته است و کوتاهی در آن جایز نیست.
ببخشید از این که این مطلب را دیر بروز کردم.