سورین توربوماشین -  موتورهای جت از پیچیده‌ترین و حساس‌ترین سامانه‌های مهندسی در صنعت هوانوردی به شمار می‌آیند. این موتورها باید در شرایطی کار کنند که شامل دماهای بسیار بالا، فشارهای شدید، ارتعاشات دینامیکی، و تغییرات سریع بار حرارتی و مکانیکی است.

به همین دلیل، فرآیند تست و ارزیابی عملکرد آن‌ها از اهمیت حیاتی برخوردار است. هدف از تست موتور جت، اطمینان از ایمنی، کارایی، دوام، و انطباق با الزامات فنی و قانونی است.

این آزمایش‌ها شامل مجموعه‌ای از آزمون‌های چندرشته‌ای در حوزه‌های مکانیکی، حرارتی، آکوستیکی، دینامیکی، الکتریکی و محیطی هستند که به صورت یکپارچه داده‌برداری، تحلیل و تفسیر می‌شوند.

---

اهمیت تست موتور جت

تست موتور جت نه تنها تضمین‌کننده‌ی عملکرد مطلوب در شرایط عادی پرواز است، بلکه امکان پیش‌بینی و پیشگیری از خرابی‌ها و حوادث احتمالی را نیز فراهم می‌سازد.

در صورت عدم انجام آزمون‌های دقیق، حتی کوچک‌ترین نقص در طراحی یا مواد می‌تواند منجر به بروز خرابی‌های پرهزینه یا خطرات جانی شود.

داده‌های حاصل از تست‌های استاندارد، مبنای تحلیل‌های مهمی مانند:

• دوام حرارتی و مکانیکی اجزا
• بهره‌وری سوخت و بازده انرژی
• کاهش صدا و آلاینده‌ها
• پیش‌بینی عمر باقی‌مانده اجزا

را فراهم می‌کند.

---

الزامات حیاتی در تست موتور جت

برای انجام تست‌های دقیق موتور جت، چند قابلیت فنی کلیدی باید در سامانه‌های داده‌برداری و ابزار اندازه‌گیری وجود داشته باشد:

داده‌برداری هم‌زمان (Synchronous Acquisition)

ثبت داده‌ها از صدها حسگر به‌صورت هم‌زمان برای تحلیل‌های چنددامنه‌ای ضروری است.

تحلیل مرتبه‌ای و طیفی (Order and Frequency Analysis)

جهت شناسایی رفتار دینامیکی و ارتعاشی اجزا در دورهای بالا.

نمایش و تحلیل بلادرنگ (Real-time Analysis)

امکان پایش آنی پارامترهای بحرانی نظیر دما، فشار، جریان سوخت و ارتعاش، به‌ویژه در آزمون‌های عملکردی و ایمنی.

اندازه‌گیری توان الکتریکی

برای ارزیابی بازده سامانه‌های الکتریکی و هیبریدی موتورهای نسل جدید.

---

انواع تست‌های موتور جت

تست‌های موتور جت بسته به مرحله‌ی توسعه و هدف آزمون، در چند دسته‌ی اصلی طبقه‌بندی می‌شوند:

الف) تست عملکرد (Performance Testing)

در این آزمایش، پارامترهایی مانند نیروی پیشران، مصرف ویژه سوخت، بازده و پایداری کارکرد اندازه‌گیری می‌شوند. این تست معمولاً در شرایط کنترل‌شده و روی سکوی ثابت انجام می‌گیرد.

ب) تست محیطی (Environmental Testing)

این نوع آزمایش عملکرد موتور را در شرایط مختلف محیطی شبیه‌سازی می‌کند: از ارتفاع زیاد و دماهای بسیار پایین گرفته تا تماس با آب شور، گرد و غبار یا شرایط یخ‌زدگی.

پ) تست دوام و قابلیت اطمینان (Durability & Reliability Testing)

هدف، ارزیابی مقاومت موتور در برابر تنش‌ها، خستگی‌های چرخه‌ای و فرسایش در طول کارکردهای طولانی‌مدت است.

ت) تست آکوستیکی (Acoustic Testing)

با اندازه‌گیری شدت و فرکانس صدا، سطح نویز موتور بررسی شده و راهکارهایی برای کاهش آلودگی صوتی ارائه می‌شود.

ث) تست ارتعاش و سازه‌ای (Vibration & Structural Testing)

رفتار دینامیکی اجزا مانند پره‌ها، محور و پوسته در برابر ارتعاش و نیروهای گریز از مرکز اندازه‌گیری و تحلیل می‌شود.

ج) تست‌های ایمنی و گواهی‌نامه‌ای (Certification & Safety Testing)

برای رعایت الزامات نهادهای نظارتی (مانند EASA و FAA)، آزمایش‌هایی مانند برخورد پرنده، مهار پره‌ها و شکست کنترل‌شده‌ی اجزا انجام می‌شود.

---

انواع تأسیسات تست موتور جت

تجهیزات و محیط آزمایش نقش مهمی در کیفیت داده‌ها و ایمنی تست دارند. مهم‌ترین انواع تأسیسات عبارتند از:

سلول‌های تست زمینی (Ground Test Cells)

اتاقک‌های ثابت و عایق‌شده که موتور در آن نصب و با تجهیزات اندازه‌گیری کنترل می‌شود.

اتاق‌های شبیه‌ساز ارتفاع (Altitude Chambers)

این اتاق‌ها فشار و دمای محیط پرواز را بازسازی کرده و عملکرد موتور در ارتفاع‌های بالا را می‌سنجند.

سایت‌های آزمایش در فضای باز (Open-air Test Sites)

برای آزمون‌های صدا، آلایندگی و اثرات محیطی در شرایط واقعی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

---

پارامترهای اندازه‌گیری در تست موتور جت

الف) پارامترهای محیطی

• فشار و دما (با ترانسدیوسر و ترموکوپل)
• شرایط یخ‌زدگی (با سامانه‌های تزریق آب و حسگرهای دما)
• شرایط ارتفاع (با بارومتر و فشارسنج دقیق)

ب) پارامترهای سازه‌ای و ارتعاشی

• ارتعاشات (با شتاب‌سنج‌ها)
• تنش و کرنش (با کرنش‌سنج‌های مقاومتی)
• دینامیک پره‌ها (با حسگرهای لیزری بدون تماس)

پ) پارامترهای صوتی

• شدت صدا و توزیع فرکانسی (با آرایه میکروفون و تحلیل طیفی)

ت) پارامترهای حرارتی

• دمای گاز خروجی (EGT)
• دمای اجزای بحرانی مانند کمپرسور و یاتاقان‌ها

ث) پارامترهای دینامیک سیالات

• نرخ جریان هوا (با لوله پیتو و فلومتر)
• نسبت فشار در کمپرسور و توربین
• نرخ جریان سوخت

ج) پارامترهای ایمنی عملیاتی

• تشخیص سرج و استال
• آزمون مهار پره‌ها در شکست ساختاری

---

فناوری داده‌برداری و تحلیل داده‌ها

تست موتور جت مستلزم ثبت هم‌زمان داده‌ها از صدها حسگر در حوزه‌های مختلف است.

سامانه‌های داده‌برداری مدرن دارای ویژگی‌هایی مانند:

• پشتیبانی از ورودی‌های چندفیزیکی (Multi-physics): دما، فشار، صوت، ارتعاش، جریان، و آلاینده‌ها.
• قابلیت مقیاس‌پذیری و ماژولار بودن: افزودن یا حذف کانال‌های اندازه‌گیری بدون تغییر در ساختار کلی.
• ریزنگری یا تفکیک‌پذیری بالا (تا ۲۴ بیت): برای ثبت دقیق تغییرات کوچک در سیگنال‌ها.
• نرخ نمونه‌برداری بالا (تا محدوده‌ی MHz): برای تحلیل دقیق ارتعاشات و صدا در فرکانس‌های بالا.
• تحلیل بلادرنگ و پس‌پردازش خودکار: جهت تسریع در تصمیم‌گیری و بهینه‌سازی طراحی.

---

آزمون‌های توان الکتریکی در موتورهای جت نسل جدید

در موتورهای جت مدرن که از سامانه‌های هیبریدی یا تمام‌الکتریکی بهره می‌برند، اندازه‌گیری توان الکتریکی اهمیت ویژه‌ای دارد.

پارامترهایی چون ولتاژ، جریان، توان، بازده و اعوجاج هارمونیکی برای ارزیابی عملکرد و سلامت سامانه‌های الکتریکی اندازه‌گیری می‌شوند.

تحلیل توزیع توان بین سامانه‌های پیشران، ژنراتورها و تجهیزات جانبی، دید جامعی از بازده انرژی و قابلیت اطمینان کلی موتور ارائه می‌دهد.

---

تحلیل داده‌ها و گزارش‌گیری

پس از جمع‌آوری داده‌ها، تحلیل‌های زیر انجام می‌شود:

• فیلتر و پاک‌سازی سیگنال‌ها برای حذف نویز محیطی
• تحلیل آماری و شناسایی الگوهای خرابی
• مدلسازی عملکرد موتور در شرایط گوناگون
• تولید گزارش‌های گرافیکی و عددی جهت ارائه به تیم طراحی و نهادهای نظارتی

---

جمع‌بندی

تست موتورهای جت، ترکیبی از علم مهندسی، فناوری اندازه‌گیری و تحلیل داده‌های پیچیده است.
بدون انجام این تست‌ها، امکان توسعه‌ی موتورهای ایمن، کارا و دوستدار محیط زیست وجود نخواهد داشت.
پیشرفت‌های اخیر در سامانه‌های داده‌برداری چنددامنه‌ای، تحلیل بلادرنگ و مدل‌سازی دیجیتال، مسیر جدیدی را برای بهینه‌سازی و گواهی‌سازی موتورهای نسل آینده گشوده است.

در این رابطه بخوانید: نقش و انواع تست در توسعه موتور توربوجت: از تست ماژول تا عملکرد کلی

---

پرسش‌های متداول

۱. چرا تست موتور جت حیاتی است؟

زیرا اطمینان از ایمنی و کارایی موتور، تنها از طریق داده‌های واقعی در شرایط عملیاتی ممکن است. تست، نقطه‌ی اتصال بین طراحی تئوری و عملکرد واقعی است.

۲. چه تفاوتی میان تست عملکرد و تست دوام وجود دارد؟

تست عملکرد روی پارامترهای لحظه‌ای مانند نیروی پیشران و مصرف سوخت تمرکز دارد، در حالی که تست دوام، پایداری موتور را در طول زمان و تحت چرخه‌های کاری تکراری ارزیابی می‌کند.

۳. تست برخورد پرنده چگونه انجام می‌شود؟

در این آزمایش، پرتابه‌هایی از جنس بافت حیوانی یا معادل مصنوعی به سمت پره‌های در حال چرخش پرتاب می‌شوند تا مقاومت و ایمنی سازه در برابر ضربه ارزیابی شود.

۴. نقش داده‌برداری چنددامنه‌ای چیست؟

این فناوری امکان هم‌زمان‌سازی اندازه‌گیری‌های حرارتی، مکانیکی، صوتی و الکتریکی را فراهم کرده و تحلیل جامع‌تری از رفتار موتور ارائه می‌دهد.

۵. مهم‌ترین چالش تست موتورهای نسل جدید چیست؟

هماهنگی بین داده‌های چندفیزیکی، حجم بالای داده‌ها، و نیاز به تحلیل بلادرنگ برای سیستم‌های هیبریدی و هوشمند، از اصلی‌ترین چالش‌ها محسوب می‌شوند.

منبع

---