طراحی و ساخت تست سل موتور توربوجت/توربوفن

هدف از آزمايش عملکرد، شناخت تمامي پارامترهاي اجزاي موتور در شرايط طراحي و خارج از طراحي موتور مي‌باشد.

تاریخ ویرایش: 14 خرداد ماه 1403

مقدمه

نیاز برای تست موتور از آنجا به وجود می‌آید که به یک یا چند مشخصه‌ی یک موتور مورد تحقیق نیاز می‌شود. نقش فرآیند اندازه‌گیری، انتقال این اطلاعات از موتور به کاربر است.

در هر فرآیند کاملی از طراحی و ساخت یک محصول از جمله یک موتور توربوجت/توربوفن، تست به عنوان یکی از بخش‌های اساسی فرآیند توسعه محصول شناخته می‌شود. اصولاً پس از ساخته شدن یک موتور و همچنین پس از تعمیر اساسی آن، موتور را در محیطی به نام تست سل  تحت یک فرآیندِ از پیش تعریف‌شده و با استفاده از یک سری تجهیزات ویژه مورد آزمایش قرار می‌دهند تا از عملکرد مناسب آن اطمینان یابند.

طراحی و ساخت تست سل موتور توربوجت/توربوفن

هدف از آزمایش عملکرد، شناخت تمامی پارامترهای اجزای موتور در شرایط طراحی و خارج از طراحی موتور می‌باشد. انجام موفق آزمایش‌ها و گردآوری اطلاعات درست و سپس پردازش و تحلیل آن‌ها، می‌تواند در مراحل طراحی، بهینه‌سازی، عیب‌یابی این گونه موتورها بسیار مفید و موثر می‌باشد. در واقع داده‌های آزمایش مطمئن‌ترین بازخورد برای گروه‌های طراحی می‌باشد.

طراحی و ساخت تست سل موتور توربوجت/توربوفن

امروزه حتی با توسعه دانش محاسباتی و شبیه‌سازی‌های عددی و توانایی غیر قابل انکار آن در شبیه‌سازی شرایط واقعی با حداقل هزینه، هنوز هم در مراحل مختلف جهت کسب اطمینان از صحت عملکرد موتور، تست در شرایط گوناگون کاری و واقعی صورت می‌گیرد. آزمایش بعد از ساخت هر وسیله، یکی از راه‌های ارزیابی انطباق وسیله ساخته شده با مشخصات فنی است که در ابتدای فرآیند توسعه مورد نظر قرار داشته است.

انجام تست‌های موتور بسیار گران است، به گونه‌ای که تست سل‌های واقعی، دارای تأسیسات بسیار پیچیده و پرهزینه هستند. به همین خاطر است که معمولاً کاربران و سازندگان موتور دارای چنین تست سل‌هایی هستند.

تست موتور جت

امروزه اهمیت فرآیند تست موتور در بدست آوردن عملکرد و راندمان موتور سبب شده است که تست سل‌ها  تبدیل به یک جزء جدایی‌ناپذیر در صنعت موتورسازی در دنیا بشوند.

انواع تست سل

به طور کلی دو نوع تست سل وجود دارد. تست سل باز و تست سل بسته. در تست سل‌های باز موتور در فضای باز روی پایه‌ی تراست نصب شده و فرآیند تست بر روی آن انجام می‌شود. در تست سل بسته، بستر تست درون یک فضای بسته جای می‌گیرد و آزمایش بر روی موتور درون یک فضای محصور صورت می‌گیرد.

نمونه‌ای از تست سل بسته موتور جت با ورودی عمودی و خروجی عمودی
نمونه‌ای از تست سل بسته موتور جت با ورودی عمودی و خروجی عمودی

هزینه‌ی ساخت تست سل‌های باز در مقایسه با تست سل‌های بسته پایین‌تر بوده و اندازه‌گیری تراست در این نوع تست سل‌ها نیز دقیق‌تر صورت می‌گیرد. البته شرایط آب و هوایی حاکم بر محیط تست، بسیار بر روی نتایج تست به ویژه اندازه‌گیری تراست تأثیرگذار است.

تست سل‌های باز در کنار محاسن خود، معایبی نیز دارند که باعث می‌گردد تنها در مواردی خاص مورد استفاده قرار گیرند. این معایب عبارت‌اند از:

  • ایجاد آلودگی صوتی توسط موتور در محیط پیرامون محل تست و عدم توانایی میرا کردن صدای تولید شده؛
  • تغییر شرایط آب و هوایی محیط تست ( به ویژه وزش باد) به طور مستقیم بر روی کارایی موتور در طی فرآیند تست که ممکن است چندین ساعت طول بکشد، تأثیر منفی گذارده و باعث می‌شود تا عملکرد موتور به دقت اندازه‌گیری نشود؛
  • امکان مکش اجسام خارجی به داخل موتور بالا بوده و حفاظت از موتور سخت می‌باشد؛
  • حفظ ایمنی محیط پیرامون محل تست و کنترل موتور در طی فرآیند تست مشکل است؛
  • مطلوبیت آن کمتر است.

تست استند موتور جت

به طور کلّی، عمده‌ترین عاملی که استفاده از تست سل باز را محدود می‌کند، بستگی شدید نتایج تست موتور در این نوع تست سل به شرایط محیطی حاکم بر محیط تست سل از جمله میزان و جهت وزش باد، میزان رطوبت محیط و بارش‌های محلّی می‌باشد و همین عامل باعث می‌شود تا نتایج تست موتور قابل اطمینان نبوده و قابلیت تکراپذیری نداشته باشد و نتایج تست موتور بی‌اعتبار گردند.

در نتیجه، تست موتور را، جز در مواردی خاص، معمولاً در تست سل‌های بسته انجام می‌دهند. در تست سل‌های بسته، تست موتور در محیطی کاملاً بسته و محصور انجام می‌گیرد.

یکی از برجسته‌ترین ویژگی‌های این نوع تست سل‌ها در مقایسه با تست سل‌های باز، فراهم نمودن شرایطی جهت تست موتور در حالتی پایدار، ایمن و تکرارپذیر می‌باشد. بدین منظور، این نوع تست سل‌ به عنوان رایج‌ترین نوع تست سل به شمار می‌رود.

تست سل باز موتور جت
تست سل باز موتور جت
تست سل بسته موتور جت
تست سل بسته موتور جت

فرآیندهای تست موتور

از آغاز فرآيند طراحی و ساخت اوليه‌‌ی موتور جت تا مرحله‌‌ی پايانی، که توليد انبوه و نصب آن روی هواپيما می‌باشد، فرآيند تست موتور گام به گام توسط سازندگان موتور انجام می‌گيرد.

به طور کلّی، چند نوع دسته‌‌بندی در رابطه با تست‌‌های انجام گرفته بر روي موتورهای جت وجود دارد. در دسته‌‌بندی نخست، تست‌‌های انجام گرفته بر روی موتورهای جت را می‌توان به دو بخش زير تقسيم کرد:

  • تست‌‌های مخرب
  • تست‌‌های غير مخرب

در دسته‌‌بندی ديگر، اين تست‌‌ها را می‌توان به دو بخش زير تقسيم کرد:

  • تست ماژول یا اجزاي موتور (ورودی، کمپرسور، محفظه احتراق، توربین و نازل)
  • تست کل موتور
تست سل بسته موتور توربوفن
تست سل بسته موتور توربوفن

در تست کل موتور نيز می‌توان آزمايش‌‌ها را به سه دسته‌‌ی زير بخش کرد:

  • تست‌‌هاي مربوط به مرحله‌‌ی طراحی موتور (تست‌های ابتدایی، تست‌های گواهي پذيرش (تأييدی)، تست‌های توانايی ، تست‌های رفع عيب)
  • تست‌‌های مربوط به مرحله‌‌ي مونتاژ و تعميرات موتور (تست اوليه، تست عملکرد، تست گذرا، تست عمر، تست‌های متفرقه)
  • تست‌های پيش از پرواز

قابلیت‌های تست سل

برجسته‌ترين قابليت تست سل، آزمايش موتور و ارزيابي عملكرد آن از طريق اندازه‌گیری پارامترهای عملكردی موتور است. پارامترهای اصلی كه معمولاً در طی تست های عملكردی موتور در تست سل اندازه‌گیری مي‌شوند عبارت‌اند از:

  • تراست موتور
  • مصرف سوخت ويژه‌ی موتور
  • دور موتور
  • دبي جريان هوای ورودی و خروجی موتور
  • فشار، دما و دبی سوخت موتور
  • فشارها و دماهای جريان هوا در بخش‌های گوناگون موتور
  • دما و فشار محيط تست سل
  • دبی جريان هوای ورودي محيط تست سل
  • ارتعاشات موتور
تست موتور جت

جمع‌بندی

انجام تست‌های موتور بسيار گران است، به گونه‌ای که تست سل‌های واقعی، داراي تأسيسات بسيار پيچيده و پرهزينه هستند. به همين خاطر است که معمولاً کاربران و سازندگان موتور داراي چنين تست سل‌هایی هستند.

امروزه اهميت فرآيند تست موتور در به دست آوردن عملکرد و راندمان موتور سبب شده است که تست سل‌ها تبديل به يک جزء جدایی‌ناپذير در صنعت موتورسازی در دنيا شوند.

سورین توربوماشین
سورین توربوماشین