دانلود تحقیق مکانیک

پیش‌درآمد

1- وظایف سیستم سوخت از قرار زیر می‌باشد:

تأمین سوخت موتور به منظور احتراق مناسب و کنترل جریان سوخت مورد نیاز جهت استارت، شتاب‌گیری و پایداری در هنگام حرکت.

بنابراین از یک یا چند پمپ سوخت استفاده می‌شود تا سوخت را به نازل‌های اسپری سوخت برسانند و می‌توانند سوخت را به سیستم سوخت‌پاش بپاشند.

از آن جا که میزان جریان سوخت متناسب با میزان هوای وارد شده به موتور می‌باشد و هم‌چنین برقرار کننده سرعت مناسب و فشار می‌باشد، کنترل‌کننده‌های این بخش به صورت کاملا اتوماتیک می‌باشند.

البته استثنایی که در این مورد وجود دارد مربوط به انتخاب قدرت موتور می‌باشد که توسط سوپاپ‌های غیرخودکار و یا اهرم‌های قدرت صورت می‌گیرد.

یک اهرم شیر مسدود کننده یا شیر (Cock) برای متوقف کردن موتور نیز به کار می‌رود.

البته در مواردی این دو مورد ترکیب شده و جهت عملکرد منفرد اهرم به کار می‌رود.

2- هم‌چنین لازم است که سیستم خودکار امنیتی وجود داشته باشد که دمای سوخت موتور، سیستم کمپرس و سیستم فشار را تحت کنترل خود قرار دهد.

3- توسط موتور سوق دهنده توربو، تغییرات در سرعت سوق دهنده و آهنگ آن حائز اهمیت است.

زیرا بر قدرت خروجی موتور تأثیر می‌گذارند.

هر چند معمول است که اهرم‌های سوپاپ و کنترل کننده‌های سوق‌دهنده را با هم در ارتباط می‌دانند و حداکثر میزان سرعت موتور توسط کنترل‌کننده سرعت سوق‌دهنده صورت می‌گیرد و سرعت بیش از حد نیز توسط یک عامل در سیستم سوخت کنترل می‌شود.

سیستم سوخت، کاربردهای دیگری نظیر خنک‌سازی روغن و کنترل هیدرولیک سیستم‌های کنترلی مختلف موتور را به عهده دارد.

به عنوان مثال بخش کنترل فشار جریان هوا.

کنترل غیرخودکار و خودکار

کنترل میزان قدرت سوخت توسط محدودسازی میزان سوخت پاشیده شده در محفظه احتراق صورت می‌گیرد.

زمانی که نیروی بیشتری نیاز باشد سوپاپ باز می‌شود و فشار نسبت به نازل‌های سوخت زیاد می‌شود زیرا جریان سوخت زیاد می‌شود و باعث افزایش دمای سوخت می‌شود و هم‌چنین باعث شتاب‌دهی به گاز داخل توربین می‌شود که نتیجتا منجر به سرعت بالای موتور و تطابق بهتر میان سوخت و هوای وارد شده می‌شود و متعاقبا باعث افزایش قدرت در موتور می‌شود.

- این روابط میان جریان هوا و میزان سوخت در موتور با تغیرات دمای هوا و ارتفاع متغییر خواهد بود.

این متغییرها چگالی هوای وارد شده به موتور را تغییر می‌دهند و متعاقبا با تغییر چگالی، حجم هوای وارد شده به موتور نیز تغییر می‌کند.

برای بررسی بیشتر به نمودار 10-1 توجه کنید و برای بررسی تغییرات در سوخت به نمودار 10-2 توجه کنید.

این دو کمیت باید تغییر کنند در غیر این صورت باعث کمی یا زیادی سرعت استاندارد موتور خواهند شد.

- در زمان حرکت پیوسته، مجرای سوپاپ در حالت هم‌ترازی با مجرای فشار قرار می‌گیرد و در مقابل سوپاپ کنترل فشار و نیروی جهشی قرار می‌گیرد و پمپ فشار، تنظیم کننده فشار سوخت می‌باشد تا بتواند جریان سوخت ثابتی ارائه دهد.

- زمانی که سوپاپ باز است شیر کنترلی، فشار پایینی را می‌بندد (L.P) مجرای سوپاپ به سمت وضعیت انتخاب شده حرکت می‌کند تا زمانی که کانال (L.P) باز شود و فشار به حالت عادی باز گردد.

کاهش فشار سوخت بر روی سوپاپ‌ها توسط دیافراگم کنترل کننده فشار تعیین می‌شود یر کنترل به وضعیت حساسی خواهد رسید که مکانیزم پمپ‌ها را کنترل می‌کند که نتیجتا جریان سوخت به درستی برقرار خواهد شد.

- در زمان شتاب‌گیری اولیه، کنترل سوخت به همان صورت که در پاراگراف 19 ذکر شده، می‌باشد.

با این وجود، در حالتی که سوپاپ می‌خواهد به حالت پاراگراف 19 برسد موتور می‌تواند سوخت بیشتری را قبول کند.

در این زمان نیز سوپاپ باز شده و میزان سوخت بیشتری را در فشار بالا فراهم می‌کند که در این‌جا پمپ‌ها نقش محدود کننده دارند.

- در زمان کاهش شتاب، حرکت شیر کنترل دقیقا روی شیر سوپاپ عمل می‌کند.

حرکت شیر کنترل کانال‌های جریان را در شیرهای سوپاپ باز می‌کند.

سوپاپ کنترل فشار نیز شیر سوپاپ را به جلو رانده که سبب کاهش ورود سوخت به پاشنده‌های نازل می‌شود.

- تغییرات در فشار هوای وارد شده که خود نتیجه تغییرات ارتفاع و سرعت رو به جلو می‌باشد توسط کپسول‌هایی در بخش کنترل سوخت اندازه‌گیری می‌شود.

زمانی که ارتفاع افزایش پیدا کند وهوای کمتری وارد شود، کپسول‌های تهی شیر را باز کرده و باعث کاهش قدرت پمپ می‌شوند.

تا زمانی که جریان سوخت با جریان هوا متناسب گردد و البته حالت عکس مطلب بالا نیز صادق است.

تا زمانی که جریان سوخت با جریان هوا متناسب گردد و البته حالت عکس مطلب بالا نیز صادق است.

- محور کمپرسور H.P در مقیاس r.p.m توسط یک عامل هیدرومکانیک برای تعیین سرعت موتور استفاده می‌شود.

یک شیر گردان، سرعت موتور را تعیین کرده و فشار کنترل کننده برای محدودسازی قدرت پمپ و جلوگیری از زیاد شدن سرعت محور H.P به کار می‌رود.

- تا زمانی که محور H.P در حرکت است شیر گردان باز نگه داشته می‌شود اما هنگامی که سرعت موتور افزایش پیدا می‌کند بار گذارنده‌های سانتریفوژی شیر را در جهت بسته شدن دیافراگم جابه‌جا می‌کنند.

این عمل باعث کاهش جریان سوخت به جانب L.P شیر می‌شود.

- اگر دمای سوخت موتور بخواهد از حد معین تجاوز کند میزان جاری در محدود کننده سرعت L.P و کنترل‌کننده دما کاهش خواهد یافت که باعث باز شدن شیر می‌شود که فشار را از روی دیافراگم کم کند.

- برای جلوگیری از زیاد شدن سرعت کمپرسور L.P در موتورهای چند قرقره‌ای یک محور کنترل‌کننده L.P تعبیه شده است.

سیگنال‌های سرعت محور L.P و دمای ورودی به یک تقویت‌کننده فرستاده می‌شود و شیر می‌تواند جریان سوخت را همانند جریان دمای سوخت کنترل کند.

- سیستم مشروحه از نازل‌های پاشنده اصلی و شروع کننده استفاده می‌کند که تحت کنترل شیر مسدود کننده H.P قرار دارند.

2 عدد نازل شروع‌کننده.

- برای اطمینان از این که سوخت با فشار متناسب به نازل‌های می‌رسد؛ مخصوص در ارتفاعات، یک شیر پشتیبان وجود دارد که فشار را تنظیم می‌کند.

کنترل جریان - در واقع یک سیستم کنترل جریان بسیار کوچک‌تر از سیستم کنترل فشار است فشار پمپ وابسته به کارکرد موتور می‌باشد و این سیستم جهت تنظیم جریان سوخت در زمان‌هایی که سرعت موتور پایین است و فشار و جریان سوخت پایین است به کار می‌رود.

- سیستم‌های مختلف تنظیم جریان سوخت وجود دارد که شکل 7-10 مناسب‌ترین مدل برای انتقال و جریان مقادیر زیاد سوخت می‌باشد.

در این سیستم زمانی که جریان کمی وجود داشته باشد دقیقا خواص یک جریان بزرگ و قوی را خواهد داشت.

- نوع دیگری از شیرهای ریختنی وجود دارد که به شیرهای جنبشی (سینتیک) نیز مشهورند و در این سیستم به کار می‌روند.

این شیرها از دو جت تشکیل می‌شوند یکی مربوط به پمپ فشار و دیگری به پمپ Servo و یک صفحه جدا کننده.

زمانی که صفحه پایین می‌آید و بین جت‌ها قرار می‌گیرد میزان فشار کم شده و فشار Servo زیاد می‌شود و زمانی که موتور در حالت آرام کار می‌کند، صفحه در وضعیت وسط قرار می‌گیرد.

- تمامی بخش‌های کنترل کننده به غیر از عامل سرعت موتور از یک بخش کنترل ترکیبی استفاده می‌کنند.

بخش‌های اصلی بخش کنترل شامل حس‌گرهای ارتفاع (A.S.U) بخش کنترل شتاب (A.C.U) پیستون و شیر کمپرس‌کننده می‌شود.

- در حرکت آهسته پمپ سوخت با یک مقدار مشخصی از A.S.U کار می‌کند.

شیر ریختنی توسط حالتی متعادل نگه داشته می‌شود این حالت نسبت به تغییرات فشار بسیار حساس بود.

- دیافراگم شیر در زمان تعادل باز نگه داشته می‌شود و به سوخت اجازه می‌دهد که از A.S.U عبور کند که این بدان معناست که فشار محدود کننده با فشار پیستون برابر است بنابراین یک جریان ثابت از سوخت جاری می‌شود.

- زمانی که پیستون به آرامی باز می‌شود اختلاف فشار در اطراف شیر پیستونی و محدود کننده جریان سوخت باعث بسته شدن شیر ریختنی A.S.U می‌شود و میزان فشار Servo را افزایش می‌دهد.

اختلاف فشار اطراف شیر پیستونی باعث تشدید اختلاف در سر محدودکننده‌ها می‌شود جریان ثابت می‌شود و تعادل نیروها در A.S.U شیر ریختنی را در حالت کنترل‌گر قرار می‌دهد.

- میزان اختلاف هوای وارد شده به وسیله یک کپسول در A.S.U تعیین می‌شود.

اگر فشار کم شود این کپسول حجیم شده و باعث کاهش جریان پمپ می‌شود تا زمانی که جریان سوخت با جریان هوا برابر شود و حالت عکس این جریان نیز برقرار است.

- در هنگام شتاب‌گیری سریع هر گونه افت فشار در پیستون‌ها توسط A.S.U حس شده و شیر ریختنی را می‌بندد.

چنین افزایش سوختی می‌تواند گرمای زیادی تولید کند.

بنابراین لازم است که بر روی شتاب کنترل لازم را داشته باشیم.

- افزایش اولیه و سریع سوخت باعث ایجاد اختلاف فشار در اطراف پیستون اندازه‌گیر می‌شود و توسط دیافراگم از بخش کاهنده فشار حس می‌شود.

شیر ریختنی را باز کرده و باعث برقراری فشار مناسب می‌شود.

- مقدار سوخت که زیاد می‌شود باعث شتاب موتور می‌شود و اندازه‌گیر پیستون اجازه ورود حداکثر سوخت مجاز را می‌دهد که این کار توسط سیستم A.S.U انجام می‌شود که تحت کنترل یک شیر ریختنی قرار دارد و توسط یک کپسول حساس به فشار عمل می‌کند.

- زمانی که فشار کمپرسور شروع به زیاد شدن کند کپسول فشرده می‌شود تا شیر ریختنی را باز کند و فشار را از سر پیستون کم کند و باعث افزایش فضای عبور سوخت می‌گردد.

کنترل نسبت فشار - کنترل درجه فشار یک سیستم مکانیکی است که شباهت زیادی به سیستم کنترل ترکیبی شتاب و سرعت دارد.

اما از درجه کمپرسور H.P نسبت به فشار هوای وارده به عنوان پارامتر اصلی کنترل استفاده می‌کند و نیازی به عامل اصلی برای کنترل حداکثر r.p.m ندارد.

مکانیزم کنترل‌کننده در یک بخش متمرکز شده که معمولا به آن بخش تثبیت کننده جریان سوخت اطلاق می‌شود (F.F.R) یک پمپ دنده ای و یک پمپ خروجی برای کنترل فشار به کار می‌رود.

- F.F.R از طریق دنده‌ها از موتور مشتق می‌شود و دو شیر گردان دارد یکی استوانه اندازه‌گیر متغییر نامیده می‌شود و یک مجرای مثلثی دارد که به عنوان اندازه‌گیری متغییر عمل می‌کند (V.M.O) و دیگری به عنوان کاهنده و کنترل کننده فشار نامیده می‌شود.

این دو شیر کار تنظیم سوخت به نازل‌ها را انجام می‌دهد.

- زمانی که پیستون به آرامی باز می‌شود، مجرای کنترل کننده افزایش می‌یابد هر چند به فشار این امکان را می‌دهد که شیرها را در جهت بسته‌شان جابه‌جا کند (شتاب متوقف می‌شود) فشار اتاق کپسول‌های F.F.R افزایش پیدا می‌کند و کپسول‌ها استوانه‌های اندازه‌گیر را جابه‌جا می‌کند تا فضای V.M.O را افزایش دهند.

تأثیر باز کردن V.M.O این است که اختلاف فشار را می‌کاهد که خود توسط عامل فشار حس می‌شود و می‌تواند منافذ و مجرای کنترل‌گر را باز کند.

- در هنگام شتاب‌گیری سریع، درجه زیاد آن توسط شتاب‌گیر کاسته می‌شود (به طور مکانیکی) که دراصل میزان فشار شیرهای کنترلی را تغییر می‌دهد.

عمل مشابهی جهت جلوگیری از قطع شدن جریان سوخت در هنگام کم شدن شتاب صورت می‌گیرد.

- زمانی که به نقطه شتابگیری می‌کنیم روزنه کنترلی پیستون افزایش می‌یابد.

فشار کاهش یافته به کپسول‌ها این امکان را می‌دهد که با متوقف‌گرهای شتاب برخورد کند F.F.R و این کپسول‌ها فضای V.M.O را کاهش دهند.

- این سیستم سوخت مانند سیستم کنترل سرعت و شتاب، هیچ شیر کمپرسوری ندارد که جریان را از پمپ سوخت به دو دسته اصلی و ابتدایی تقسیم کند.

کنترل الکترونیکی موتور همان طور که در پاراگراف 8 گفته شد، بعضی از موتورها از سیستمی الکترونیکی استفاده می‌کنند تا عملکرد موتور را کنترل کنند.

یکی از فاکتورهای مهم کنترل موتور دمای گاز خروجی و سرعت محورهاست.

سیستم‌های کنترل‌کننده ناظر ممکن است عملکرد محدودتری داشته باشند اما اساسا با استفاده از اطلاعات به دست آمده از هواپیما سیستم قادر به تنظیم قدرت به صورت مؤثرتری خواهد بود.

سیستم کنترل کامل (F.A.F.C) همانند سیستم F.A.D.E.C کنترل کامل موتور را بر عهده دارد اما هیچ کنترل متغییری روی مطابقت جریان هوای کمپرسور ندارد.

تقویت‌کننده‌های کنترل دما و سرعت تقویت‌کننده‌های کنترل دما و سرعت، اطلاعات خود را از دماسنج‌های E.G.T می‌گیرند و در بعضی موارد از محورهای L.P می‌گیرند اگر یکی از یا یا E.G.T از حد خود تجاوز کند خروجی تقویت کننده تغییر کرده و اتصال الکتریکی شیری را برقرار می‌سازد و البته می‌تواند یک محدود کننده متغییر را نیز راه‌اندازی کند.

کنترل نظارتی موتور کنترل نظارتی موتور (E.S.C) عمل نظارت را با مرتب کردن و برنامه‌ریزی سوخت توسط یک عامل جریان سوخت F.F.G انجام می‌دهد برای مطابقت قدرت محاسبه شده موتور با قدرت واقعی که موتور ایجاد می‌کند سیستم E.S.C یک حالت ناظری ایجاد کرده که همراه محدودسازی توسط یک سیگنال خروجی کنترل کننده عمل می‌کند و بر نیروی گشتاور اعمال می‌شود و در F.F.G می‌باشد.

به منظور به انجام رساندن عمل نظارت، سیستم E.S.C ورودی‌های زاویه پیستون را اندازه گرفته، ورودی‌های موتور و درجه فشار موتور E.P.R