مقدمه

در صنایع پیشرفته و مراکز تحقیقاتی، آزمایش یکی از ابزارهای اساسی برای شناخت دقیق پدیده‌های فیزیکی، اعتبارسنجی نظریه‌های طراحی و ارزیابی عملکرد محصول نهایی است. به‌ویژه در طراحی و توسعه موتورهای توربوجت، تست به‌عنوان یکی از ارکان اصلی فرآیند طراحی شناخته می‌شود. حتی با وجود پیشرفت شبیه‌سازی‌های عددی (CFD)، همچنان تست فیزیکی آخرین و قطعی‌ترین مرحله برای اطمینان از صحت عملکرد واقعی موتور است.

فرآیند توسعه یک موتور از نیازسنجی آغاز می‌شود و با طراحی مفهومی، طراحی جزئیات، ساخت نمونه اولیه، و انجام آزمون‌های متعدد ادامه می‌یابد. این چرخه ساخت و آزمون تا رسیدن به طراحی نهایی و تولید نمونه مهندسی ادامه دارد و در نهایت، صحت عملکرد محصول با آزمون‌های جامع بررسی می‌شود.

در این رابطه بخوانید: طراحی و ساخت تست سل موتور توربوجت/توربوفن

۱. انواع تست در توسعه موتور توربوجت

تست‌های مخرب و غیرمخرب

تست‌های مخرب با هدف استخراج حداکثر اطلاعات ممکن از عملکرد موتور انجام می‌شوند، حتی اگر منجر به تخریب یا عدم استفاده مجدد از موتور شوند. در این روش، تغییراتی مانند سوراخ‌کاری بدنه و نصب حسگرها انجام می‌شود. در مقابل، تست‌های غیرمخرب بدون دست‌کاری ساختاری انجام می‌شوند و در صورت همکاری مؤثر طراحان با تیم تست، می‌توان از همان ابتدا قابلیت‌های لازم برای این تست‌ها را در طراحی پیش‌بینی کرد.

تست‌های ماژولار

در این روش، هر ماژول از موتور (مانند ورودی، کمپرسور، محفظه احتراق، توربین و نازل) به‌صورت جداگانه تست می‌شود. این رویکرد به شناسایی دقیق‌تر عملکرد هر بخش کمک می‌کند.

• ورودی

ورودی موتور باید جریان یکنواخت و با حداقل افت فشار را به کمپرسور برساند. در تست، پارامترهایی نظیر فشار استاتیک، یکنواختی جریان، و افت فشار اندازه‌گیری می‌شود.

• کمپرسور

با استفاده از شبیه‌سازها و الکتروموتورهای دور متغیر، عملکرد کمپرسور بررسی می‌شود. اطلاعاتی مانند توزیع فشار، نسبت فشار و راندمان برای تحلیل دقیق استخراج می‌گردد.

• محفظه احتراق

هدف از این تست، سنجش راندمان احتراق، پایداری شعله در شرایط مختلف، نرخ تبخیر و اختلاط، و آلاینده‌های تولیدی است. محدوده احتراق پایدار نیز با بررسی حدود غنی و فقیر سوخت مشخص می‌شود.

• توربین و نازل

در تست توربین، دمای ورودی، خفگی در پره‌ها و راندمان بررسی می‌شود. نازل نیز از نظر افت فشار، دما، ضریب سرعت و تراست مورد آزمایش قرار می‌گیرد.

تست کامل موتور

برخلاف تست‌های ماژولار، تست کامل موتور با هدف بررسی عملکرد کل سیستم و تعامل ماژول‌ها با یکدیگر انجام می‌شود. این تست‌ها شامل موارد زیر است:

• تست گواهی‌ پذیرش

بررسی ساده‌ای برای اطمینان از عملکرد پایه‌ای موتور است؛ شامل اندازه‌گیری پارامترهایی چون دور، فشار، دما، تراست و مصرف سوخت.

• تست عملکرد کامل

در این تست، با نصب پراب‌ها و سنسورها، عملکرد موتور تحت شرایط کاری واقعی بررسی می‌شود. سوالاتی مانند میزان نزدیکی موتور به شرایط طراحی، راندمان ماژول‌ها و تأثیرات محیطی بررسی می‌گردد.

• تست روشن‌کردن

بررسی می‌شود که آیا موتور پس از استارت اولیه می‌تواند بدون کمک خارجی روشن بماند یا خیر. روش‌هایی مانند هندل زدن یا استفاده از آسیاب بادی برای این منظور استفاده می‌شوند.

• تست سازه

در این نوع تست، مقاومت سازه‌ای موتور در برابر شرایط بحرانی بررسی می‌شود. آزمایش‌هایی نظیر پرتاب پرنده، شکست پره و پاشش نمک برای ارزیابی مقاومت مکانیکی موتور انجام می‌شود.

جمع‌بندی

تست در توسعه موتور توربوجت، نه‌تنها مرحله‌ای ضروری برای تأیید عملکرد نهایی، بلکه ابزاری مهم برای اصلاح طراحی، افزایش راندمان و کاهش خطرات است. موفقیت در طراحی یک موتور پیچیده، بدون آزمون‌های سیستماتیک و هدفمند ممکن نیست. به‌کارگیری ترکیبی از تست‌های مخرب، غیرمخرب، ماژولار و کامل، بنیانی برای توسعه مطمئن، پایدار و قابل اتکا در سامانه‌های پیشرانش هوایی خواهد بود.