MENU

M - T

MEC, Main Engine Control (Hajtómű tüzelőanyag vezérlő rendszere)

Az MEC a hajtómű vezérlő rendszerének az "agyközpontja", számtalan feladatot lát el a hajtómű beindításától, a hajtómű leállításáig. Ki kell nyitni a hajtómű baloldali külső burkolatát, ahhoz, hogy megtekinthessük. Ránézésre egy "doboz" és szabályozása csak gyári körülmények között lehetséges.

Vezérlését a pilóták csak a gázkar üzemmődjának a beállításával tudják szabályozni, egyéb lehetőségük nincsen. 

Egyébként rendkívül bonyolult berendezése a hajtóműnek és szűmtalan sok bemenő jelt dolgoz fel, hogy aztán megint számtalan sok jelt adjon a hajtómű számára. A PMC (Power Management Control) -vel közösen dolgozzák fel a hajtómű be- és kimenő jeleit, de ennek működésével a megfelelő fejezetben foglalkozom. 

 Példaként és a működésének a megértése érdekében egy  CFM56-3 típusú hajtóműnél szeretném bemutatni, röviden, annak működését (Boeing 737-800 típusú repülőgép).

Hol található?

 

A hajtómű bal oldalán található az MEC

 

CFM56-3 hajtómű tüzelőanyag vezérlő rendszere, vázlatosan, az ábrán középen a, MEC

 

 

Elvi működése, de csak az alapok

 

A fenti ábrára ha rátekintünk, egy kis mértékű zűrzavart fedezünk fel, gondolom én, persze nem mindenkinél, de nem kell megijedni senkinek, mert valójában az ábra nagyon jól ábrázolja, összesűrítve és egyszerűen a MEC működését. Megpróbálom egyszerűen de érthetően elmagyarázni az MEC alap működését és most nem ám valami kis egyszerű kütyüt kell elképzelni, hanem valójában, ez a hajtómű „agyközpontja” és ennek következtében a repülőgépnek is. Ez az a berendezés a repülőgépen, amely a hajtóművek beindításától (amikor már kényelmesen ülünk a székünkben) és a célállomás megérkezésekor a hajtóművek leállításáig (amikor már türelmetlenek vagyunk, mert olyan sok időbe telik a kiszállítás), üzemel és fenntartja a hajtóművek stabil működését. Csodálatos mérnöki munka az MEC, hiszen számtalan paramétert kell feldolgoznia és talán még többel a hajtóművet szabályozni. Mik ezek a paraméterek?

Az MEC a következő paramétereket dolgozza fel:

Bemenő paraméterek, mely paramétereket a hajtóműtől, a pilótáktól a gázkarokon keresztül és a PMC-től (ennek működésével az anyagom abc szerinti részében foglakozom) kap a berendezés:

  • N2  Core Speed, nagynyomású kompresszor fordulatszáma
  • PS12 → Fan Inlet Static Pressure, a ventilátor fokozat belépő statikus nyomása (ventilátor fokozat, az a lapátsor, amit szabad szemmel is látunk, ha például külső állóhelyről indul repülőgépünk és mindig forog, mert a szél áram forgatja, autó rotáció szaknyelven és ezt a lapátsort látjuk)
  • T25 or CIT HP Compresszor Inlet Temperature (a nagynyomású kompresszorba belépő levegő hőmérséklete)
  • CDP or PS3 → HP Compresszor Discharge Static Pressure, nagynyomású kompresszorból kilépő levegő statikus nyomása
  • CBP HP Compresszor Bleed Pressure, nagynyomású kompresszorból a megcsapolt levegő nyomása
  • T2 Fan Inlet Temperature, a ventilátor fokozatba belépő levegő hőmérséklete
  • PLA Power Lever Angle, a pilótakabinban a pilóták által beállított gázkar állás
  • TMC Torque Motor Current, a PMC-től kapott nyomaték jel

Kimenő „jelek”, paraméterek, melyek a végrehajtó parancsokat biztosítják a hajtómű optimális teljesítménye érdekében, minden üzemmódon, tehát ezzel valójában vezérlik a hajtóművet:

  • VBV Variable Bleed Valves, ez az egység több szelepből áll és hagyományosan pompázs szelepeknek nevezzük őket. A hajtómű működésében alapvető fontosságú
  • VSV Variable Stator Vanes, ezek több fokozat lapátsorai, melyeket állítani lehet, a hajtómű üzemmódjainak függvényében. Ennek a rendszernek az alapvető fontossága itt sem kérdéses
  • TC2 Turbine Clearance, 9th Stage, a nagynyomású kompresszor 9-ik fokozatától, a turbinához elvezetett hűtőlevegő szabályozása a hajtómű fordulatszáma fv.-ben
  • TC1 → Turbina Clearance, 5th Stage, a nagynyomású kompresszor 5-ik fokozatától, a turbinához elvezetett hűtőlevegő szabályozása a hajtómű fordulatszáma fv.-ben
  • TC3 Turbina Clearance, Timer Actuation, vezérlő jel a „TCCV Timer” számára, mely vezérlő szelep szabályozza, hogy melyik fokozattól történik a levegő elvezetése, az 5-ik vagy a 9-ik- fokozattól
  • WF Fuel Flow, a hajtóműbe bejutó üzemanyag mennyiségét szabályozza

 

A fent felsorolt feladatok összetettsége is bizonyítja, hogy mekkora jelentőséggel bír a MEC a hajtómű működésében. A pilótáknak semmilyen feladatuk nincs a berendezéssel kapcsolatban, csupán a gázkarok tologatása. Persze miért is lenne, hiszen van egyéb ezernyi feladatuk amit meg kell oldaniuk, mondjuk egy összetett hajtómű probléma helyzet kapcsán is.   

 

Hogyan jut el az üzemanyag e „csodaszer”-hez, de csak röviden

A repülőgépek és most a polgári utasszállító repülőgépeket értem ez alatt, ahol az üzemanyag a repülőgép szárny tartályainak a betápláló szivattyúitól (Boost Pumps), a hajtómű fő betápláló szivattyújához (Main Fuel Pump) kerül. Egyébként erre a hajtómű betápláló szivattyúra (Main Fuel Pump) van felépítve az MEC.

Innen az üzemanyag a hajtómű üzemanyag adagoló rendszerébe, kerül, mely a következő fő egységekből áll: a már említett fő betápláló szivattyúból (Main Fuel Pump), szivattyú szűrőiből (Filters), üzemanyag fűtőből (Servo Fuel Heater), az üzemanyag/olaj hőcserélőből (Fuel/Oil Heat Exhanger, a hajtómű vezérlő rendszerből (MEC), az üzemanyag elosztó kollektorból (fuel manifold) és az üzemanyag fúvókákból (fuel nozzles).

MEC ebben a sorban, egy hidro mechanikus egység, mely tüzelőanyagot használ a működéséhez és olyan berendezés, mely figyeli a tüzelőanyag nyomást, alacsony áramlási feltételek mellett a szervo rendszerének működéséhez. A hajtómű nagynyomású kompresszorának a fordulatszámát szabályozza, a gázkar és az üzemanyag korlátok keretei között.

 

MEC, rendszer feladatai a következők:

Speed Governing System

Fuel Limiting System

Idling System

VBV

VSV

HPTCCV

  • Speed Governing system (Hajtómű fordulatszámának a szabályozása):

 

 

 

  • Fuel limiting system (Üzemanyag mennyiségének a szabályozása)

 

A hajtómű különböző fordulatszámainál (jellemző fordulatszámoknál), a MEC szabályozó rendszere, megváltoztatja a hajtóműbe áramló üzemanyag áramlást a gyors üzemmód változtatások során, például:

 

 

 

 

A rendszer a T2.5 (Nagynyomású kompresszorba belépő hőmérséklet, PS3 (Nagynyomású kompresszor kilépő statikus nyomása), N2(Nagynyomású kompresszor fordulatszáma) és a CBP (Nagynyomású kompresszorból megcsapolt levegő nyomása) alapján, tehát ezen paraméterek fv.-ben változik a hajtómű mindenkori gyorsulás, lassulás vagy az indítás.

 

 

  • Idling system (Alapjárati, alapgáz rendszer), mely lehet:

Az egyiket úgy nevezik, hogy High Idle (megnövelt alapgáz), ezt az üzemmódot akkor használják, amikor a jégtelenítő rendszer be van kapcsolva, vagy ha repülés közben a fékszárnyak 15ᵒ-nál nagyobb mértékben vannak kibocsátva.

A másikat Low Idle (csökkentett alapgáz)-nak hívják és két alkalmazása létezik, az egyik a Ground Idle, amely üzemmódot a pilóták guruláskor használják, mialatt csökken a zaj, az üzemanyag fogyasztás és optimálisan kell fékezni. A másik a Flight Idle üzemmód, melyet a csökkentett üzemanyag fogyasztás miatt alkalmazzák.

 

 

  • VBV System, Variable Bleed Valve Sytem, (Pompázs szelepek)

Egy üzemanyaggal meghajtott motor vezérli a 12 db szelepet, körben a hajtómű burkolata mentén. A szelepek nyitását, zárását hidraulikus nyomás működteti. A motor meghajtásához az üzemanyag nyomást a MEC biztosítja.

Körben, hajlékony kábelekkel csatlakoznak egymáshoz a szelepek.

 

 

 

A 12 db pompázs szelep, a hajtómű palástján

 

A hajtóművön átáramló levegő optimális mennyiségének a beállításánál van jelentősége, mert példáúl a hajtómű indításakor sok a levegő, ekkor nyitva vannak, egy bizonyos fordulaszámig, majd a fordulatszám növelésekor, így példáúl repüléskor zárva vannak, hiszen ekkor minden "csepp" levegőre szükség van. 

 

 

  • VSV system, (Variable Stator Vane), a nagynyomású kompresszor bevezető terelő lapáttsor és a és a kompresszor N³ 1,2 és 3 fokozatának álló lapátsorainak az állítása

Mindezen feladatot a MEC végzi, a nagynyomású kompresszoron átáramló levegő mennyiség fv.-ben.

Az állítható lapátokat mechanikusan vezérlik. Visszacsatolást a MEC dolgozza fel. A vezérlésnek nagy jelentősége van a hajtómű működésében, mert mint a pompázs szelepeknél, ebben az esetben is a hajtómű stabilitásának a biztosítása a cél, vagyis amikor indul a hajtómű, vagy alacsony fordulatszámon üzemel, akkor sok a levegő, ekkor ki kell nyitni a pompázs szelepeket és szűkíteni kell a nagynyomású kompresszorba beáramló levegő mennyiségét. Repülés közben a pompázs szelepek zárva vannak és az állítható lapátok nyitott helyzetben vannak, mert minden „csepp” levegőre szüksége van a hajtóműnek.

 

 

 

VSV (Variable Stator Vane), állítható terelő lapátsor vezézlése

 

 

  • HPTCCV, High Pressure Turbine  Clearance Control, a nagynyomású turbina lapát rés vezérlő rendszer

A turbina külső burkolata viszonylag vékony szerkezetű és mivel az égőtér után helyezkedik el, ezért gyorsan felmelegszenek, mint a vastag turbina tárcsák. Azonban a burkolat felmelegedése problémákkal jár, mert tágul és ennek következtében a turbina belső fala és a turbina lapát között egyre nagyobb rés keletkezik, ez pedig a hajtómű teljesítményének a csökkenésével jár. Annak érdekében, hogy ez a rés állandó maradjon, a turbina házat hűtik, a nagynyomású kompresszortól elvezetett levegővel. Természetesen a turbina lapátok is hűtve vannak levegővel, de ez a fejezet most nem ide tartozik.

Nem megfelelően beszabályozott rés, üzemanyag fogyasztás növekedéssel , turbina utáni gázhőmérséklet növekedéssel és a kompresszor pompázs esélyének a növekedésével jár.

Mi a megoldás? Vagy olyan anyagokat alkalmaznak, melyek jobban bírják a hő terhelést, vagy a hűtés, hát az utóbit végzi a HPTCCV rendszer.

A hűtés automatikusan megy végbe, a nagynyomású kompresszor 5-ik vagy 9-ik fokozataitól, egy HPTCC TIMER szabályozó (MEC adja az alap jelet) segítségével, mely egy szelepet működtet (HPTCC VALVE) és ez engedi a hűtő levegőt a burkolat köré.

 

Automatikus vezérlés  vázlata

 

 

A HPTCC TIMER, 95 % N2 után kapcsol az alábbi sorrendben:

 

5 és 9-ik nagynyomású kompresszor fokozatoktól történik a levegő elvezetése, a fenti sorrendben (értelemszerűen a 8-ik sec-ig nem történik hűtés, majd ezt követően 152 sec-ig az 5-ik fokozattól vesszük el a levegőt, majd 162 sec után felváltva az 5 és 9-ik fokozatok adnak hűtő levegőt a turbinák számára.

 

 

Az ábra jól mutatja, hogy ha nincs TIMER, a rés a ház és a lapát vég között megnő, ami nem jó a hajtómű számára

 

 

 

Pneumatic System Schematic, Aircraft Bleed Air Systems,(Repülőgép levegő ellátó, levegőt megcsapoló rendszer, vázlatosan)

 

A repülőgépek utas és pilóta kabinjait az emberi élet normál fenntartása céljából, levegővel (megfelelő hőmérséklet és nyomás) kel ellátni. Ennek a folyamatnak a kezdő pontja a repülőgép hajtóművei, „Engines”, melyektől vesszük el a szükséges sűrített levegő mennyiséget, vagyis a „kályha”, ahogy szokták mondani a hajtóművek kompresszorai.

 

 

A képen a Boeing 767 típusú repülőgép, Pratt and Whitney 4060 hajtóművének keresztmetszeti ábrája látható, a két kompresszor lépcsővel

 

Azonban létezik más lehetőség is a kabinok levegővel történő ellátására, ilyen például az APU, „Auxiliary Power Unit” (a repülőgép farok részében elhelyezett kiegészítő segédhajtómű, mely levegőt is tud biztosítani, földön, indulás előtt), továbbá a földi levegőforrás, az „External bleed air source”, az állóhelyeken.

Azonban nézzük a fő levegő ellátó rendszert, a hajtóművek által biztosított levegő ellátó rendszert.

A hajtómű két egységéből vezetjük el a forró levegőt (megcsapolt levegőt, „bleed air”) ezek a kis- és nagynyomású kompresszorok. A megcsapolt levegő hőmérséklete általában 200-250 Cᵒ és a nyomása kb. 40 PSI..

Itt kell megjegyezni, hogy 2017-t írunk és már létezik egy kivétel a polgári repülésben, a levegő ellátó rendszerre vonatkozóan, ez pedig a Boeing 787 új konstrukciója, vagyis a levegőt nem a hajtóművektől veszik el, hanem léteznek külön, elektromosan meghajtott kompresszorok. A hajtóművektől történő levegő elvezetés hiánya ennél a típusnál, növeli a hatékonyságot.

Az elvezetés általában a kompresszorfokozatot követően az üzemanyag-befecskendezés előtt történik, mely kényszerű megcsapolás, sajnos teljesítmény veszteséggel is jár, azonban az így nyert nagynyomású és magas hőmérsékletű levegőt elsősorban a légkondicionáló berendezés használja fel. A nagynyomású kompresszortól (HP) forró levegőt, a repülőgép alacsonyabb fokozatú terheléseinél, mint például megközelítésnél vagy leszállásnál, vezetnek el. Az kis nyomású kompresszor (LP) levegőjét magasabb teljesítmény beállításkor használják.

Alacsony hajtómű teljesítmény beállítás esetén a HP szelep (általában a 9-ik fokozatnál) nyitva van, így a nagynyomású levegő áramlik a rendszerbe. Ahogy a tolóerőt a pilóták növelik, a HP szelep automatikusan bezáródik, és az LP szelep (általában az 5-ik fokozatnál) kinyílik, hogy a légáramlást biztosítsa, például felszállás, emelkedés vagy utazó üzemmódon.

Természetesen a két fajta kompresszortól elvett levegő között paraméterben nagy különbség van, mert a nagy nyomású kompresszor elvett levegőjének a nyomás és hőmérséklete lényegesen magasabb a kis nyomású kompresszoréhoz képest

A nagynyomású kompresszorok levegőt megcsapoló csővezetékében található egy automatikusan működő levegőt megcsapoló szelep (Engine bleed valve), mely automatikusan szabályozható. Amint elhagyta a levegő a megcsapoló szelepet, belép a levegő az ellátó rendszerbe.

 

 

 

 

 

A levegőt megcsapoló rendszer csővezetékek, szelepek és szabályozók bonyolult rendszeréből áll. A megcsapolt levegő a „Pack” (Left – and Right Pack) szelepek nyitását követően a légkondicionáló rendszerbe áramlik, ahol szűrés, majd tágulási eljárás révén hűtik és hőmérsékletét hűtetlen levegővel keverve szabályozzák, beállítva a keverék páratartalmát, mielőtt az a kabinokba kerül az utasok és a személyzet számára. Valójában ez a folyamat rendkívül bonyolult és az utas mit sem gondol erre.

A következő rendszerek használják fel a hajtóművektől megcsapolt levegőt.

  • Légkondicionáló rendszer
  • Nyomást fenntartó rendszer
  • Hajtómű indító rendszere
  • Szárny és hajtómű jégtelenítés
  • Hidraulika tartályok nyomását fenntartó része
  • Víz rendszer nyomását fenntartó rendszer (konyhák és illemhelyek)
  • TAT (total air temp) szondák

Mennyi levegő kerül felhasználásra, ha például egy CFM56-7B18 típusú hajtóművet (Boeing 737-Next Generation) veszünk példaképpen. Elég nehéz megtalálni a referencia értékeket, de körülbelül, becslés alapján az értékek a következők:

  • Kétáramusági fok (Baypass ratio) = 5.5 : 1, Levegő tömegáram (Air mass flow) = 307 kg/s, forró levegő áramlás (Hot flow) = 307/5.5 = 55.8 kg/s
  • A kabinok (utasterek, pilótafülke) levegő ellátó rendszere 2-3 percenként frissül.
  • Például egy Boeing 737-800-as repülőgép utastér levegőjének a térfogata: kb. 400 m³ és ha a levegő sűrűségét 0.94 kg/m³ veszünk (mert utazó üzemmódon a kabin 2000 m-en repül), akkor a levegő áramlás = 400 x 0.94/120 = 3.1 kg/s. 

 

 

A pilóta kabin fejfeletti panelén helyezkedik el a "pneumatic" rendszer vezérlő panelje

(sok munkájuk nincs a pilótáknak e panel működtetésével, mert a rendszer automatikus és tökéletes mérnöki munka a rendszer, típustól függetlenül)

 

 

 

 

Propeller control system (légcsavar szabályozó rendszer)

Légcsavar

A repülőgép légcsavar olyan aerodinamikus eszköz, amely a forgási energiát hajtóerővé alakítja át és ezzel tolóerőt hoz létre, amely megközelítőleg merőleges a forgási síkjára. A forgási energiát előállíthatja dugattyús motor vagy gázturbinás hajtómű, vagy korlátozott alkalmazásokban elektromos motor.

 

 

A képen az amerikai „Textron Aviation” és a „GE Aviation” által közösen fejlesztett ATP (Advanced Turbo-Prop) légcsavaros hajtómű látható

 

 

 A légcsavar, közvetlenül a dugattyús motor főtengelyéhez rögzíthető, mint sok könnyű repülőgép esetében, vagy gézturbinás hajtómű esetén a csatlakoztatott redukciós sebességváltón (RGB, Reduction gear box) keresztül hajthatók meg és állíthatóak a lapátok szögei.

 Ebben az esetben az RGB a hajtómű magas fordulatszámát a légcsavar működéséhez megfelelően alakítja át. A légcsavaroknak két vagy több lapátja lehet, amelyek egyenletesen helyezkednek el az agy körül, és fix vagy változó osztású konfigurációkban állnak rendelkezésre. A kifinomultabb légcsavar-konstrukciók közé tartoznak az állandó fordulatszámú típusok.

Állítható légcsavar

Működés közben a légcsavar és a repülőgép hajtómű közötti összhangot a légcsavar szabályozó rendszer biztosítja. Ez azt jelenti, hogy a szabályozó rendszer a légcsavar lapátok beállítási szögét a légcsavart forgató hajtómű beállított üzemmódjának megfelelően állítja be (a nem állítható légcsavarok témaköre nem ide tartozik).

Egy adott repülőgép tervezésénél a mérnökök általában nem szokták a légcsavart is újonnan megszerkeszteni. Ezt a munkát megfelelő eszközökkel rendelkező aerodinamikai intézetek végzik. A számítási eredmények alapján megépített légcsavart szélcsatornákban hozzák működésbe és mérésekkel ellenőrzik a számítások helyességét.

A szélcsatornában a légcsavar vonóerejét és nyomatékát szokták mérni különböző haladási fokok mellett.

A mérési eredményeket az adott típusú légcsavarra jelleggörbéken adják meg. A jelleggörbék alapján a mértanilag hasonló légcsavar vonóereje, teljesítménye és hatásfoka tetszőleges üzemi viszonyok mellett kiszámítható. A jelleggörbéken nem a vonóerő, ill. a vonóteljesítmény szerepel, hanem azokra jellemző dimenzió nélküli tényezők.

Ilyenek::

-  vonóerő-tényező (Cբ)

-  teljesítménytényező (CΝ)

-  hatásfok (ⴄ)

-  haladási fok (J)

A haladási foknak különösen nagy szerepe van a légcsavarok kiválasztásánál és méretezésénél:

J = V/nD,

- ahol a V a repülési sebesség, n a légcsavar fordulatszáma, D a légcsavar átmérő

A jelleggörbék segítségével tetszőleges sűrűségű közegre tetszőleges fordulatszám esetén bármilyen átmérőjű légcsavar vonóereje, vonóteljesítménye és hatásfoka meghatározható. Egyedüli megkötés az, hogy a választott légcsavar a laboratóriumban megvizsgált légcsavarhoz mértanilag hasonlítson (arányosan nagyobb vagy kisebb legyen).

 

Állítható légcsavar jelleggörbéje

 

1. sz. ábra

Az ábrán a hatásfok legnagyobb értéke J=2.0; ϕ=45° esetén ⴄ=0.87

 

A fenti ábrán egy légcsavaros repülőgép, aerodinamikai számításánál leggyakrabban használatos görbeserege látható. A balról jobbra futó görbék a (CN) teljesítménytényező görbéi különböző lapát beállítási szögek ( ϕ) esetén. Ezt a görbesereget a hatásfok görbék keresztezik, amelyek mentén a hatásfok állandó.

Válasszunk egy CN görbét (1. sz ábra) és nézzük, hogy mi történik a hatásfokkal, ha a haladási fok változik. Tételezzük fel, hogy a választott légcsavarunk lapát beállítási szöge ϕ=45° és a légcsavar úgy van megszerkesztve, hogy J=2.0 haladási foknál legnagyobb a hatásfoka.

Ha a repülőgép sebessége csökken, n=áll. mellett, a J is kisebb lesz, s a hatásfok is rohamosan csökken, J=1.0-nél már csak 0.5 értékű. Ez a hatásfok csökkenés lényegesen kisebb lesz, ha repülés közben a légcsavarlapátok beállítási szöge változik, pl. jelen esetben ϕ=26°-ra.EKKOR A ⴄ=0.75, tehát a hatásfok jóval nagyobb, mint a ϕ=45° megtartása esetén lenne. Az 1. sz. ábrán a szaggatott vonallal rajzolt görbe mentén a hatásfok változása a legkisebb.

Kisebb teljesítményű és sebességű légcsavaros repülőgépeknél a hatásfok állandó értéken tartását a hajtómű fordulatszámának változásával érik el.

Nagyobb sebességű légcsavaros repülőgépeknél a legnagyobb és a legkisebb sebességek közötti sebességtartomány igen nagy. A hatásfok állandó értéken tartásához a fordulatszámot nem lehet korlátlanul csökkenteni, mert a hajtóműnek kis fordulatszámon igen kicsi a teljesítménye.

Ezért vezették be az állítható légcsavar lapátokat, amelyek lapát beállítási szöge repülés közben, állítható.

Ekkor tehát a repülési sebesség (V) megváltoztatásakor az állásszöget nem a fordulatszám változtatásával tartjuk állandó értéken, hanem éppen a fordulatszám állandó értéken tartása mellett a lapátok beállítási szögét változtatjuk.

Állítható légcsavar nemcsak a sebességváltozás miatt szükséges. A repülési magassá változása is befolyásolja a légcsavar és a hajtómű együttműködését. A repülési magassággal, mint tudott, a levegő sűrűsége és a hajtómű teljesítménye is csökken. Ez azt jelenti, hogy földközelben és adott magasságban beállított ugyanazon hajtómű üzemmódhoz más-más hajtómű teljesítmény és lapát beállítási szög fog tartozni n=áll. mellett.

Földközelben kisebb alégcsavar  lapát beállítási szöge, nagy magasságban nagyobb lapátszögre áll át, így a hajtómű fordulatszáma nem fog növekedni.

 

Légcsavar lapátok vitorla és fékező állása

 

Amikor a légcsavart nem a hajtómű, hanem a levegőáramlás forgatja (autórotációs mód), nagy fékező erő, vagyis ellenállás keletkezik. Különösen kedvezőtlen ez a két hajtóműves repülőgépeknél, ha valamelyik hajtómű üzemképtelenné válik. A meghibásodott (leállított) hajtómű légcsavarját a levegőáramlás forgásba hozza. Az így létrejövő aszimmetrikus erőhatás a repülőgépet magassági tengelye körül igyekszik elfordítani, esetleg úgy, hogy ezt kormánykitérítéssel nem is lehet kiegyensúlyozni.

 

 

                      2 sz. ábra. Légcsavarlapátok vitorla és fékező helyzetben

 

Az ilyen hajtóművön levő légcsavar ellenállása a légcsavarlapátok vitorlahelyzetbe állításával lecsökkenthető. Vitorlaállásban a lapátok beállítási szöge közelítően 90°. Ekkor a légcsavar forgása fokozatosan csökken, majd teljesen megáll (lásd, 2. számú ábra).

A gyakorlatban előfordul, hogy a légcsavarral előállítható fékezőerőt is felhasználják a repülőgép leszállási úthosszának a lerövidítésére, akkor ha a légcsavar fékező állásra is állítható.

A légcsavarral való fékezés két megoldása ismeretes:

  • fékezés kis lapát beállítási szögre való átállítással (ϕ ¬ 0). A légcsavaros gázturbinák esetén, leginkább ezt a módszert alkalmazzák.
  • fékezés ϕ = 90°-nál nagyobb lapát beállítási szögre való átállítással. Ekkor a lapátok állásszöge olyan nagy, hogy a be- és a kilépő élek szerepe felcserélődik.

 

 

Légcsavarállító rendszer

A légcsavarállító rendszer feladata elsősorban a légcsavarlapátok beállítási szögének változtatása a hajtómű teljesítményének függvényében. Ezenkívül a beállított hajtóműüzemhez tartozó fordulatszámot a lapátszögek megfelelő változtatásával állandó értéken tartja. A rendszerhez az állítható légcsavaron kívül fordulatszám szabályozó (regulátor) és a hajtómű különböző vészüzemeinél a légcsavar lapátokat vitorlába állító egységek tartoznak.

Az állítható légcsavarok szerkezeti kialakítása valamennyi esetben hasonló. A lapátok a légcsavaragyba úgy vannak beerősítve, hogy azok a lapáttengely körül elforgathatók. Ezért a lapátbefogás gördülő csapágyakkal van megoldva. Az állítómű rendszerint hidraulikus vagy elektromos. A leggyakrabban alkalmazott hidraulikusan állítható légcsavarok olajnyomás hatására működnek.

Attól függően, hogy a lapátokat olajnyomással nagy vagy kis szögre állítjuk, több fajta állítórendszert különböztetünk meg. Lehet egyoldali állítású, amikor az olajnyomás a lapátállító dugattyúnak csak az egyik oldalára hat, de lehet kétoldali állítású, amikor is mind a nagy, mind a kis lapátszögek felé olajnyomással állítunk.

 

3 sz. ábra, Egy- és kétoldali légcsavar állító rendszer elvi vázlata

 

Az egyoldali állítórendszernél a lapátszöget az olajnyomásból adódó Mₒ nyomaték növeli.

A lapátok kis szögre állítását a lapátokon ébredő centrifugális erők M nyomatéka végzi.

A kétoldali állítórendszernél az olajnyomás az állítás irányától függően a dugattyú mindkét oldalára hat (nem egy időben).

A légcsavar állítótó rendszer működésekor a nagy nyomású olaj vezérlését a kis- vagy nagyszög felé állító csatornákban a fordulatszám szabályozó végzi.

 

Fordulatszám szabályozás folyamata, n=áll. esetén

  1. Működjön a hajtómű és a légcsavar adott üzemmódon n=áll. és ϕ₁ lapátszögön. Az üzemmód növelésekor – a teljesítménynövelés miatt – az n növekedni kezd (ϕ₁ még változatlan). Az n=áll. visszaállítására a fordulatszám szabályozó működésbe lép és a nagy nyomású olajat a nagyszög felé, állítócsatornába vezetve, a lapátszöget növeli a beállított üzemmódnak megfelelő értékékig. A fordulatszám visszaáll n=áll. értékre, a lapátszög pedig ϕ₂-re növekszik.
  2. Amikor a hajtómű kiegyensúlyozott üzemmódon működik (n=áll.) és valamilyen külső körülmény hatására a fordulatszám megváltozik, a fordulaszám szabályozó ezt érzékeli. A fordulatszámot ha csökken, akkor a lapátszög csökkentésével, ha nő, akkor a lapátszög növelésével állítja vissza n=áll. értékre. Üzem közben a megengedett fordulatszám ingadozás általában ±1%.

 

A légcsavar állító rendszer kiegészítő rendszerei, melyek a hajtómű vagy a légcsavar meghibásodásakor lépnek működésbe

Ilyenek:

  1. a negatív vonóerőre automatikusan vitorlába állító rendszer
  2. a hajtómű vagy a légcsavar meghibásodásakor automatikusan vitorlába állító rendszer
  3. Kényszer vitorlába állító rendszer
  4. Vész vitorlába állító rendszer
  5. Vitorlából való kivétel rendszere

Valamennyi rendszer közel azonos módon működik, de más-más paraméter megváltozására lép működésbe. Ekkor leállítja a hajtóművet a tüzelőanyag betáplálás megszüntetésével és a légcsavar lapátokat vitorla helyzetbe állítja. A kényszer és a vész vitorlába állító rendszereket a pilóta hozza működésbe akkor, ha valamelyik automatikus rendszer üzemképtelenné válik.  

 

 

Painting of the airplane (repülőgép külső festése)

(White, most time, why)

 

A repülőgépek festése, rendszerint a karbantartási folyamatok záró fázisában történnek, hacsak nincs egy külön igény egyéb okokból az újrafestésre, ilyen lehet például a tulajdonos váltás, a festés rossz állapota, új dizájn és így tovább.

Bár egyszerűnek gondoljuk a festési folyamatot, ugyanakkor annyira összetett is, mert először is nagy volumenű beruházást igényel a feladat végrehajtása. Vannak karbantartó bázisok, melyek nem rendelkeznek festő hangárral, így számukra a megoldás, ha átrepültetik a repülőgépet „csupaszon”, egy külső festő bázisra, ami hát nem kis költség. Vagy a festési időre átalakítják a karbantartó hangárukat, na ez sem mondható valami olcsó megoldásnak. Ezért a legjobb megoldás, ha a karbantartó bázis rendelkezik külön festő hangárral, nyilván ennek komoly anyagi vonzata van. A MALÉV végzett „annak idején” harmadik feles karbantartásokat, de sajnos nem rendelkezett külön festő hangárral, így a kedves olvasó is tudja, hogy melyik változat lépett életbe.

 A repülőgépek javítása, karbantartása manapság szofisztikált környezetet kíván, a festésnek ezen felül is speciális feltételei vannak (Az előző festés eltávolítása homokfúvással vagy oldószerrel történik, a 737-esek esetében a felhasználandó festék mennyisége 260–300 liter). Egy külön e célra épülő festőhangár kialakítása és fenntartása is költséges, speciális fűtő-hűtő rendszerrel, de a megvilágítás is különleges kell, hogy legyen, lehetőleg árnyékok nélkül, és olyan kialakításban, hogy a szakemberek a gép minden részletére tökéletesen rálássanak. Cikkem írásakor (2022) már épült egy két állásos festő hangár a repülőtér területén, így most már az Aeroplex és a Lufthansa Technik karbantartó bázisoknak nem kell „utaztatnia” a repülőgépeket festés céljából.

A repülőgépek festéséhez alapvetően három réteget használnak - az alapozót, az alaplakkot és a fedőréteget, amelyek közül az utóbbi fényes megjelenést kölcsönöz a felületeknek.

Amikor egy teljesen új repülőgép elkészül a gyárban, rendszerint a végleges színre festés előtt, zöldes korrózió gátló festékkel fújják le. A cink-kromát a repülőgépek legelterjedtebb alapozója.

 Valójában ekkor már a repülőgép repülésre képes, de előtte a festő hangárba vontatják. Ezeknek a zöldes repülőgépeknek, becenevet is adtak, „green jets”.

 

 

 

A festő hangárban, mondjuk, hogy ha egy Airbus A380-t lefessenek, ahhoz körülbelül 35 festő szakember szükséges és a készre festés kb. 15 napig tat, nem semmi! Ebbe az időbe beletartozik a teljes mosás, a felület előkészítése és a festés, kb. 6 ezer munkaóra és kb. 1 tonna festéket használnak fel.

Festék típusok

Két festéktípus létezik, a zománc és az epoxi.

Íme a fő különbségek:

Az epoxi egy poliuretán festék, amely jól tapad a repülőgépek felületére. Nem szárad olyan keményen, mint a zománc; ezért nem töredezett és nem válik törékennyé az idő múlásával. Az epoxi nagy ellenálló képességgel rendelkezik a vegyszerekkel szemben, és nem fakul, nem oxidálódik és nem bomlik le könnyen.

A zománcnak két fő előnye van az epoxival szemben: olcsóbb megoldás, és nem olyan veszélyes, mint az epoxi, mert a festék szórásakor nem bocsát ki bizonyos gázokat.

Ez a két festék együtt is használható. Például gyakran zománcfestéket használnak a sík felületeken és a színezésnél.

 

Nyilván légitársaságonként változóan, de ezt 6-8 évenként megismétlik, vagy nyilván olyan esetben, ha megváltozik a légitársaság repülőgépeinek a külső megjelenése. Minimum két rétegben festenek, de még hozzáadódik a különféle színezés, a légitársaság logója, vagy végtelen sok kitalált figura, úgy mint a díszítő festés, ami nyilván plusz költséget jelent a légitársaságnak. Ez a plusz festési költség az 500 kg-t is elérheti, ez viszont 6 utast jelent, akik nem fizettek és ráadásul az üzemanyag fogyasztás is megnő ezáltal. Tehát meg kell jól gondolni a légitársaságoknak ezeket a plusz „figurákat”.

Erre egy tipikus példa a Nok Air, ez egy thai fapados légitársaság, amelynek minden gépe egy madarat mintáz. A „nok” egyébként is madarat jelent thaiul – így a névválasztás és a festés nem véletlenül kapcsolódik egymáshoz. A gépek orra a hatalmas csőr, a törzseik pedig különböző madarak „tollazatait” kapták.

 

 

 

De miért is kell festeni a repülőgépeket? A második világháború után a festetlen repülőgépek gyakoriak voltak, ha csak az American Airlines Légitársaság fényes alumínium borítású gépeire gondolunk. De miközben ez a megoldás pénzt takarít meg, védtelenül hagyta a repülőgépet, különösen rossz időjárási körülmények között. Tehát amit megtakarítottak az üzemanyaggal, gyakran a borítás polírozására kellett elkölteni, különben elhomályosodott volna a borítás, nem beszélve a tükröződésről, ami zavarta az utasok szemét.

A repülőgépeket vadonatúj állapotban festik, mert a festék véd a sóktól, az oxidációtól és a repülőgép-üzemanyag kiömlésétől, amelyek károsíthatják a fémet.

 

 

 

Így a légitársaságok úgy döntöttek, hogy az egységes fehér szint alkalmaznak a repülőiken. A fehér színű borítás előnye, hogy könnyebb észrevenni az olaj, vagy más folyadék szivárgást, a horpadásokat és repedéseket. A színes festésnek ára van, nem is kevés, mert 50 és 200 ezer $ között változhat, a mérettől és az igényektől függően. A légitársaságok gyakran eladják repülőgépeiket más fuvarozóknak és úgy találják, hogy ezt nehezebb megtenni, ha a színséma bármi más, mint fehér. Néha látható az előző festés maradványainak a keveredését az új lógóval.

A repülőgépek fehérre festésének további oka, hogy légi baleset esetén a mentő csapatok könnyebbnek találják a fehér repülőgép törmelékek azonosítását. A fehér repülőgépek kevésbé hajlamosak madárral ütközni, mivel azok kontrasztosabbak, mint a színesre festett repülőgépek, ebből adódóan a madaraknak több idejük van reagálni és így elkerülhetik a közeledő repülőgépet.

A katonai repülőgépek, amelyek sötétebb színűek, vagy álcázó színűek, több madár ütközéssel fognak találkozni mint a kereskedelmi repülőgépek.

Egy feketére festett autó felületi hőmérséklete kb. 162 ° F (72 ᵒ C), összehasonlítva egy közvetlenül mellette parkoló fehér autóval, ahol 120 ᵒ F (48 ᵒ C). A hőmérséklet különbség közel 50 ᵒ F. Ez azért van, mert a fehér festés 12-szer jobb fényvisszaverő, mint a sötét színek.

 

 

 

Egy repülőgép borítása minden egyes repüléskor komoly hőmérséklet változáson megy át. Az utazó (cruise) hőmérséklet akár mínusz 57 ᵒ C fokot is elérheti és leszálláskor (apron) a plusz 45 ᵒ C is lehet (ez 102 ᵒ C –os különbség),   nem beszélve a fekete színű felületű kifutó pályákról, amik még jobban felmelegítik a repülőgépet. A fekete, vagy sötét színű festésnek köszönhetően a további 20ᵒ C fok, a borítás és a festék között nagyfokú hő tágulást idéz elő. Az idő múlásával ez a jelenség apró hajszál repedéseket hoz létre a borításon. A mai korszerű repülőgépek részben kompozit anyagból készülnek, valós problémát jelent a hő tágulás kompenzációja.

„Tehát kimondhatjuk, hogy a repülőgépünk inkább viseljen „napvédőt”, mint egy „fekete pólót”, hogy megvédje magát a nap erős sugaraitól.”.

 De mint mindig, a Concorde típusú repülőgép ebben is „különleges” volt, mert oda egyedi típusú festéket kellett kifejleszteni, mivel a szárnyak több mint 127 ᵒ Cᵒ –ra melegedtek fel a hangsebesség feletti repülés alatt. 

 

 

 

 

Szoknya és a fűnyíró

- Mi a különbség a szoknya és a fűnyíró közt?
 
- Nyúlj alá és megtudod!! 
x