چگونگی کاهش سرعت در هواپیما (قسمت 1 )

چگونگی کاهش سرعت در هواپیما (قسمت 1 )
​

[HR][/HR] وزن و سرعت فرود هواپیماهای غول پیکر امروزی بقدری بالاست که ترمز هیدرولیکی هواپیما به تنهایی توان متوقف کردن آن را در یک فاصله معین و کوتاه را ندارد پس بنابراین ما نیازمند ابزارهای دیگری هستیم تا بلکه بتوانیم مقداری از سرعت هواپیما را قبل از برخورد چرخ‏ها به زمین بکاهیم.

​

وزن و سرعت فرود هواپیماهای غول پیکر امروزی بقدری بالاست که ترمز هیدرولیکی هواپیما به تنهایی توان متوقف کردن آن را در یک فاصله معین و کوتاه را ندارد پس بنابراین ما نیازمند ابزارهای دیگری هستیم تا بلکه بتوانیم مقداری از سرعت هواپیما را قبل از برخورد چرخ‏ها به زمین بکاهیم. یک وسیله ساده و در عین حال مفید می‏تواند این باشد که ما جریان هوای خروجی از موتور را عکس نمائیم وقتی که ما این کار را انجام می‏دهیم علاوه براینکه ما مقداری از نیروی جلوبرندگی موتور را حذف کرده‏ایم در عین حال توانسته‏ایم مقداری شتاب در خلاف جهت سرعت به هواپیما بدهیم.

در اینجا دو روش کلی برای کاهش سرعـت نام برده می‏شود :

۱) Clamshell – type
۲) Bucket – type

که در نوع clam – shell type ما تنها از سیستم نیوماتیک برای کار استفاده می‏کنیم و در نوع bucket – type ما هم هیدرولیکی و هم نیوماتیکی عمل می‏کنیم. نحوه کار بسیار ساده است به گونه‎‏ای که توسط یک سیستم مکانیکی ساده یک منحرف کننده جریان هوا در برابر حفره شتاب دهنده قرار می‏گیرد و جهت آن را به صورت مضاعف برمی‏گرداند. حال باید اضافه کنم که درپوش بازگشت هوا پوسته موتور را شکل می‏دهد. و وقتی که باز می‏شود می‏توان باعث اختلال در جریاناتی هوایی گذرا از آن بشود.

حال می‏خواهیم به عنوان مثال سیستم کاهش سرعت یک هواپیمای مدرن مانند (A-۳۴۰) را با هم بررسی کنیم. در هواپیماهای قدیمی فرامین کنترل پروازی بوسیله سیم و میله صورت می‏گرفته در صورتی که در هواپیماهای غول پیکر امروزی چنین کاری محال است. زیرا به عنوان مثال ما چندین تن نیرو برای حرکت دادن شهپرها و ارابه فرود هواپیما نیاز داریم و در ضمن ما برای انتقال نیرو به چند صدمتر آنطرف‎‏تر نمی‏توانیم از سیم و میله استفاده نمائیم (بدلیل افزایش وزن و افت مکانیکی) به عنوان مثال هواپیمای Airbus-۳۴۰ نزدیک به ۸۰ متر طول دارد و ۷۵ متر span دارد که این امر تنها به کمک سیستم هیدرولیک مقدور می‏باشد.

● مدارهای هیدرولیکی:

هواپیما A-۳۴۰ به یک مخزن روغن که حاوی فشار ۴.۵ bar) یا (۶۵ psi است مجهز شده‏اند. یک پمپ که به موتور هواپیما متصل است این روغن را در یک فشار بسیار بالا نزدیک به ۲۹۷۵ psi) یا (۲۰۵ bar به گردش در می‏آورد. و با جریانی حدود ۱۷۵ lit/min به اجزای مختلف می‏فرستد و با فشار پائین‏تری به مخزن باز می‏گردد.
مسلماً در چنین هواپیمایی ما نمی‏توانیم تمام فعالیت‏های خود را به یک سیستم بسپاریم زیرا در صورت از دست دادن آن فاجعه به بار خواهد آمد. در واقع ۳ مدار هیدرولیکی مستقل که هر کدام مخزن و پمپ مخصوص به خود را دارند تعبیه شده است.

● Thrust Reverser

Thrust Reverser یک سیستم ترمزی است که در پوسته موتور قرار گرفته و شامل سه قسمت است:

۱) ورودی هوا

۲) فن و دستگاه تولید نیروی جلو برندگی

۳) Thrust Reverser

هواپیماهای مدرن که به موتور Turbo Fan مجهز هستند نیروی جلوبرندگی خود را از دو منبع می‏گیرند.

۱) گازهای داغی که از احتراق ناشی از سوخت حاصل می‏گردد.
۲) جریان هوای سردی که توسط Fan (فن) تولید می‎‏شود.

هنگامی که هواپیما می‏نشیند جریان هوای متحرک مانند یک آبشار هوایی از کنار پوسته مرکزی باز می‏گردد و باعث کاهش سرعت می‏شود (مانند شکل) در همان هنگام بالچه‏ها در مقابل جریان هوای پائین می‏آیند و با پائین آمدن خود در مقابل پوسته موتور قرار می‏گیرد جریان هوای بازگشت داده شده از موتور و همچنین جریان بالچه باعث کاهش سرعت و در نتیجه بهتر ترمز کردن هواپیما خواهد شد.

● بررسی مکانیزم:

سیستم هیدرولیکی که کارخانه (messier – bugatti) برای هواپیمای A-۳۴۰ تدارک دیده شامل شش actuator و دو up lock است. تا هنگامیکه هواپیما در حال پرواز است بخش کاهش سرعت قفل است و دو Pin که هر کدام در دو طرف پوسته موتور قرار دارند بوسیله دو Up lock نگه داشته می‏شوند وقتی خلیان Reveser را فعال می‏نماید سیستم هیدرولیک روغن را تحت فشار به جک عمل کننده می‏فرستد و به پیستونهایی که پوسته متحرک را حرکت می‏دهد نیرو وارد می‏کند. وقتی سیستم ترمزی هواپیما وظیفه خود را انجام داد Pin خیلی سریع بسته می‏شود و کلاهک آن مجدداً قفل می‏شود. این روند ممکن است آسان به نظر برسد ولی این سیستم ملزم به روند و عملیات ریز و ظریف و فن‏آوری هوشمند است.

● یک سیستم ایمنی بسیار مهم و حیاتی:

البته این سیستم در حین پرواز نباید عمل کند پس بنابراین ما باید راهی پیدا کنیم که در صورت اشتباه از این شش بخش هیدرولیکی چهار بخش آن دارای قفل داخلی است که برای باز کردن آن باید دستورات صحیح از دو رایانه مستقل دریافت کند که وظیفه این رایانه‏ها این است که از فرودگاه اطمینان حاصل می‏کند. بنابراین اگر خلبان اشتباهاً در حین پرواز آن را فعال کرد سیستم فوق عمل نخواهد کرد.

این سیستم یک سیستم مطمئن و عالی با احتمال خطای ¬۱۱در ۰۰۰/۰۰۰/۱ است. برای هماهنگ بودن فعالیت ترمزی با مجبوریم که تنها از یک مدار هیدرولیکی استفاده کنیم زیرا در غیر اینصورت هواپیما نمی‏تواند در یک خط صاف ترمز کند.

● کارکرد استثنایی:

نزدیک به ۳۶۵ تن نیرو نیاز است تا اینکه هواپیمایی با سرعت ۳۰۰ بتواند ترمز کند. ترمزهای اضطراری (RTO) هر کدام تا ۸ تن نیرو را تحمل خواهند کرد که این مقدار نزدیک به ۳/۱ تن برای هر actuator خواهد بود. پیستون پشت مخزن مجبور است تا ۷۰ سانتی‏متر را در ۲ ثانیه طی کند. بطور کلی تمام جک‏های عمل کننده باید مثل هم کار کنند تا هواپیما در یک خط باقی بماند آنها حداکثر ۲ میلی‏متر در ۷۰ سانتی متر اختلاف پیدا می‏کنند.
ایروسنتر

 

پاسخ : چگونگی کاهش سرعت در هواپیما (قسمت 1 )

چگونگی کاهش سرعت در هواپیما (قسمت 2 ) [HR][/HR]

پیشرفتهای بوجود آمده در تکنولوژی مواد، روشهای طراحی و آزمون‌های بعد از ساخت موجب گردیده که در کیفیت و کارائی ترمزهای هواپیماهای جت امروزی بطور چشمگیری بهبود حاصل شود و بدون اینکه فضای بیشتری را اشغال کند دارای اوزون کمتری نسبت به ترمزهای قدیمی باشد. بکارگیری مواد مرکب و فلزاتی که نسبت استحکام به وزن آنها بالاست و نیز استفاده از تحلیل‌های پیچیدة کامپیوتری از جمله عوامل کلیدی این پیشرفتها بحساب می‌آید. بهبود کیفی در کارائی ترمزها در آینده با استفاده از مواد پیشرفته عایق‌دار یا دافع گرما، سازه‌های کامپوزیتی، سیستم‌های کامل کنندة متناوب و سیستم کنترل گرمائی پیشرفته صورت خواهد گرفت.
سیستم‌های ترمز هواپیمای امروزی از انواع اولیه که در آن برای بحرکت آوردن هواپیما بر روی باند از چرخهای اتومبیل و برای کند کردن سرعت آن از پایه‌های کمک‌دار دم هواپیما استفاده می‌شد، بمراتب پیشی گرفته است. چرخها و ترمزهای جدید به هم وابسته‌اند و در ساخت آنها از روش‌های پیشرفتة مهندسی استفاده شده و نمونه‌های چندگانه‌‌ای از پیشرفت تکنولوژی مواد را به نمایش درآورده است.

​

اجزای اصلی بکار رفته در سیستم ترمز یک هواپیمای پیشرفتة امروزی بعنوان نمونه بقرار زیر است:

1-ترمزی که در آن سیستم هیدرولیکی با فشار زیاد استفاده شده، قطعات آن از مواد مرکب کربنی، تیتانیوم، فولاد با استحکام زیاد و آلومینیوم ساخته شده تا بتواند گرمای بسیار زیاد را جذب و سپس دفع کند.

2-استفاده از یک سیستم کنترل ترمز یکپارچه و کامپیوتری با بهره‌گیری از سنسورهای پیشرفته و تکنولوژی کنترل ارتباط سیستماتیک و عملکردهای خودآزما.

3- استفاده از چرخهائی که دارای شکل پیچیده‌ای بوده و از آلومینیوم با استحکام زیاد ساخته شده و دارای سپر حرارتی ایمنی بعد از خرابی باشد.

همچون سایر اجزای اصلی هواپیما، طراحی سیستم ترمز نیز با محدودیت‌ها و نیازهای ضد و نقیضی همراه است.
وزن کم، کارائی بالا، تعمیرات اندک، قابلیت اطمینان زیاد، دوام زیاد و هزینة کم ویژگیهایی است که سیستم ترمز باید تواماً بهمراه داشته باشد.
در ادامة این بحث بر طرحهای اصولی بکار رفته در ترمز هواپیمای امروزی مروری کوتاه نموده و بطور خلاصه به پیش‌بینی پیشرفتهای آینده نیز خواهیم پرداخت.
چرخ هواپیما و سیستم ترمز آن بصورت یکپارچه طراحی می‌شود، آنچنانکه منطبق با ویژگیهای یک هواپیمای مشخص و مورد نظر باشد. کارآئی چرخ و ترمز آن با استفاده از طراحی کامپیوتری، مدلسازی پیچیده و روش‌های شبیه‌سازی تحلیلی، در مرحله طراحی به حد مطلوب می‌رسد.
چرخ هواپیما از نوع دو تکه ساخته می‌شود تا سوار کردن «تایر» آسان باشد. و نیز دارای اندکی انحراف است تا فضای ترمز بیشتری را فراهم آورد. برای حفاظت چرخها در برابر گرمای حاصل از ترمز از پوشش‌های عایق استفاده می‌گردد. از طرف دیگر مکانیزمهای ایمنی از قبیل فیوزهای حرارتی و سوپاپهای اطمینان در آن بکار می‌رود.








سیستم ترمزها از دیسک ‌های ثابت و متحرک (چرخشی) چند لایه‌ای و اصطکاکی تشکیل یافته است . این دیسکهای اصطکاکی که قسمت اعظم گرما را بخود جذب می‌کند، بوسیله اجراء سازه‌ای چندی از قبیل پیستونهای عمل کنندة فشاری، پوستة تنظیم، قسمت انتقال گشتاور (که گشتاور را به ارابه فرود یا چرخ هواپیما منتقل می‌سازد) و یک صفحه ترمز ثابت (که بعنوان یک نگهدارندة سازه‌ای در جذب گرما عمل می‌کند) محصول گردیده است.
ترمز با فشار هیدرولیکی عمل می‌کند و انرژی جنبشی هواپیما را به گشتاور کندشونده‌ای بدل می‌سازد. سیستم کنترل ترمز ، خود سطوح فشار ترمز را تعدیل می‌کند تا کارآئی آنرا در متوقف ساختن هواپیما به حد دلخواه برساند. ضمناً یک سیستم «ضدسرخوردگی» در آن بکار رفته تا فاصله (یا زمان) متوقف ساختن هواپیما را به حداقل برساند، هدایت سمتی را برای آن تأمین نمایند و از ترکیدن لاستیک‌ها جلوگیری بعمل آورد.
علاوه بر آن یک مکانیزم ترمز خودکار که فرامین مربوط به علمکرد کار پیش ترمز و میزان کاهش سرعت را آماده می‌سازد، می‌تواند بخشی از سیستم کنترل ترمز هواپیما باشد. سنسورهای مربوط به سرعت چرخها، دستگاه پردازش علائم یا دستگاه مقایسه‌گر (کامپیوتری) و سوپاپهای تنظیم، جملگی از اجزای عمدة سیستم کنترل ترمز هواپیما بشمار می‌رود. تکامل چرخ هواپیما از انواع چرخهای پره‌دار اتومبیل آغاز شده، چرخهای ریخته‌گری آلومینیومی و منیزیمی را پشت سر گذاشته، و عموماً‌ از انواع چرخهای آلومینیومی دو تکه ساخته شده به روش آهنگری (فورج) استفاده می‌شود.
چشمگیرترین پیشرفت در طراحی چرخهای هواپیما، کاهش وزن و حجم و افزایش کارایی آن است
ایروسنتر
​

__________________