|

آشنایی با معکوس کننده پیشرانش (Thrust Reverse)

هواپیماهای امروزی به ترمزهای بسیار کارآمدی مجهز هستند اما سرعت بالای فرود هواپیماها و همچنین وزن بالای این پرنده‌های آهنی طراحان را مجبور می‌کند تا از سیستم‌های جایگزین دیگری برای توقف هواپیماها هنگام نشستن روی باند استفاده کنند.

متداول ترین سیستم کمکی در این حوزه معکوس کننده نیروی پیشرانش است، به کمک این سیستم با معکوس کردن نیروی پیشران موتور از آن به عنوان نیرویی مقاوم برای کاهش سرعت و نگه داشتن هواپیما استفاده می شود .

موتورهای هواپیما

هواپیماها بسته به عملیاتی که انجام می‌دهند از موتورهای مختلفی استفاده می‌کنند، بطور کلی می‌توان موتورها را به دو دسته ملخی؛ که با نیروی چرخش ایجاد شده ملخ یا پروانه نیروی پیشران تولید می‌شود و توربین گازی که در آن از گردش محور توربین برای چرخاندن پره‌ها و ایجاد پیشران استفاده می‌شود، تقسیم کرد.

 

معکوس کننده پیشران

بسته به نوع و ساختار موتور، معکوس کننده متفاوتی برای آن استفاده می‌شود . این عناصر با تغییر جهت گازهای خروجی باعث کاهش شتاب هواپیما می‌شوند. هر چند که مناسب ترین جهت برای انجام این فرآیند چرخاندن کامل جهت رانش (به میزان 180 درجه) است، اما به دلایل ساختاری این امر امکان‌پذیر نیست و تنها تا زوایای حدود 45 درجه می توان گازهای خروجی را تغییر جهت داد.

هریک از موتورهای هوایی نیازمند ساختار ویژه‌ای برای معکوس کردن جهت نیروی پیشران هستند، در موتور های توربوجت از دو مکانیزم Clam Shell و Bucket استفاده می‌شود در حالی که در موتور های توربوفن از ساختار معکوس کننده جریان هوای کنارگذر بهره گیری می‌گردد، در موتورهای توربوپراب نیز مکانیزم تغییر زاویه گام ملخ برای این کار استفاده می‌شود.

 

Clam shell & Bucket

این عناصر در واقع موانع مشخصی هستند که در مسیر گازهای خروجی از نازل توربوجت قرار می گیرند تا جهت آن را تغییر دهند،Bucket  در اصل یک نازل همگرا - واگرا است که با فعال شدن مکانیزم معکوس کننده تراست، تغییر شکل داده و به یک مانع مورب برای تغییر جهت گازهای خروجی تبدیل می شود اماClam shell  یک بخش اضافی در انتهای موتور می‌باشد که در حالت عادی در کنار مسیر جریان قرار دارد اما با فعال کردن سیستم معکوس کننده تراست این اجزا در مسیر جریان قرار گرفته و جلوی آن را مسدود می‌کند و جریان هوا را وادار می‌کند تا از دریچه‌های مورب قسمت انتهایی بدنه عبور کند، که در نهایت به کاهش نیروی پیشران هواپیما می‌انجامد.

15-19

معکوس کردن جریان سطح

در موتورهای توربوفن به راحتی می توان با تغییر جهت جریان کنارگذر جهت نیروی تراست را تغییر داد چراکه در موتورهای توربوفن بیشتر نیروی پیشران از هوای کنارگذر موتور فراهم می‌شود. مکانیزم عمل معکوس کننده جریان هوای سرد به ساختارclam shell  شباهت دارد با این تفاوت که در اینجا تنها مسیر هوای کنارگذر توسط موانعی مسدود شده و از جداره موتور خارج می‌شود.

 

مکانیزم کنترل گام ملخ

این ساختار که در موتورهای توربوپراپ استفاده می‌شود، در واقع نیروی پیشران را معکوس نمی‌کند بلکه با افزایش نیروی اصطکاک به کاهش مسافت فرود هواپیما کمک می‌کند. در این سیستم گام ملخ تغییر داده می‌شود. تقریبا تمامی موتورهای مجهز به ملخ از این سیستم بهره می‌برند، در واقع این سیستم مانندBucket  قسمت اصلی موتور است که از آن در هنگام فرود به عنوان کاهنده سرعت استفاده می‌شود .

طراحی معکوس کننده‌ پیشران

نکته مهمی که در مورد طراحی معکوس کننده‌ها در نظر باید گرفت، نوع مواد مصرفی در ساخت آنهاست چراکه گاز داغ و پرسرعتی که به این قسمت‌ها برخورد می‌کند توانایی تخریب بالایی دارد که باید در محاسبات لحاظ گردد.

وجود معکوس کننده‌های پیشران نیازمند رعایت موارد ایمنی و بررسی تاثیر حضور این بخش‌ها روی ضرائب اطمینان طراحی است به همین دلیل در هواپیماهای کوچک استفاده از این سیستم منطقی به نظر نمی‌رسد چراکه موجب پیچیدگی طراحی و افزایش هزینه‌های نهایی می‌گردد. الزامی نیز برای نصب آنها روی پرنده‌های سبک نیز وجود ندارد.

در مقابل هواپیماهای بزرگ و سنگین به شدت نیازمند وجود این سامانه هستند چرا که موجب کاهش پیچیدگی و استهلاک ترمز و فرود بهتر روی باندهای مرطوب و لغزنده می‌گردد، در این موارد می‌توان گفت که صرف وقت در طراحی یک سامانه معکوس کننده پیشران در برابر پیچیدگی‌های ساخت یک سیستم ترمز نامتعارف بسیار مطلوب‌تر به نظر می‌رسد.

در موارد خاصی از ترکیب معکوس کننده‌ها برای موتورهای توربوفن استفاده می‌شود. بطوریکه که علاوه بر سامانه معکوس کننده جریان هوای کنارگذر از یک جفت Bucket نیز برای منحرف کردن جریان خروجی از محفطه احتراق استفاده می‌شود. در هواپیماهای تهاجمی که از موتور توربوجت استفاده می‌کنند و دارای پس سوز هستند معمولا به دلیل حضور سیستم نازل متغییر از سامانه معکوس کننده پیشران استفاده نمی‌شود .

نویسنده: ارسلان احمدی

ارسال نظر