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

 

 

 

 

Minimum Equipment List ( MEL ), ( Minimálisan szükséges berendezések listája ):

 

Ez egy érdekes fejezet része az anyagomnak, mert egyrészt számtalan esetben szembesültem a problémával, mint döntéshozó, a munkám során, másrészt aki nem ismeri a repülést, azok számára egy kissé elgondolkoztató a téma, hogy egyátalán olyan is létezik, hogy repülhetünk, de valami „elromlott”. Pedig van ilyen, bármennyire is biztonságos a repülés.

Egy repülőgép típushoz tartozó összesített lista, mely meghatározza a repülés megkezdése előtt, azokat az üzemképtelen műszereket, berendezéseket vagy eljárásokat, amelyek ideiglenesen üzemképtelenek lehetnek – a Légiközlekedési előírásokban rögzített biztonsági szint betartása mellett- és az előírt üzemeltetési és karbantartási feltételek betartása mellett. Minden, repülőgépet gyártó vállalat készít egy ilyen listát a repülőgépei számára, és azt a saját Légügyi Hatóságának, valamint a repülőgépet üzemeltető ország Légügyi Hatóságának (Airworthiness Authorities) kell jóváhagyni. Az üzemeltető nem üzemeltetheti azt a repülőgépet, mely nincs összhangban a MEL előírásaival.

A repülőgép Üzemeltetési kézikönyvének (Operation manual) tartalmaznia kell, az üzemben tartó Légügyi Hatósága által jóváhagyott minimális felszerelési listát (MEL), amely lehetővé teszi a parancsnok számára annak meghatározását, hogy a repülés bármely közbenső vagy bázis repülőtérről megkezdhető vagy folytatható-e, ha bármilyen műszer, berendezések vagy rendszerek működésképtelenné válnak. Ha az üzemben tartó hatósága nem a lajstromozó hatóság, az üzemben tartó hatóságnak kell biztosítani, hogy a MEL ne befolyásolja a repülőgépnek a lajstromozó államban érvényes légi alkalmassági követelményeinek való megfelelését.

Az IR-OPS és az EU-OPS tartalmazza a merevszárnyú légi fuvarozó repülőgépek MEL-re vonatkozó európai előírásokat és kiegészítő információkat. Az amerikai FAA rendszer hasonló azzal a különbséggel, hogy az FAA a jóváhagyott MEL-t kiegészítő típus alkalmassági bizonyítványnak (STC) tekinti, amelyet egy adott légi jármű számára a sorozatszám és a regisztrációs szám alapján állítanak ki, hogy feljogosítsák a repülőgépet az adott légi járműtől eltérő állapotban történő repülésére.

A MEL teljesen elkülönül a Configuration Deviation List-től (CDL), amely azon másodlagos repülőgép- és hajtómű-alkatrészek listája, amelyek hiány listát tartalmaznak anélkül, hogy ezek a hiányok sértenék a légi jármű repülésre való alkalmasságát.

 

 

 

Nézzünk egy példát a MEL-re:

Régebben, a MEL-t, könyv formájában jelenítették meg a gyárak, de ma már táblagépet használnak, ATA rendszerek keresése alapján.

De közben nézzük, hogy mi is az ATA, mielőtt döntenénk a MEL szerint ?

Az ATA vagy az ATA rendszert és annak fejezeteit, ATA 100-at, az Amerikai Légiközlekedési Szövetség ( ATA, Air Transport Association) dolgozta ki. Ezek a fejezetek lehetővé teszik a repülési rendszerek szakaszokba történő csoportosítását. Az ATA-t a repüléstechnika különféle „szereplői”, például a mérnökök, repülőgép szerelők, pilóták használják, továbbá minden, repülőgépet gyártó, így az Airbus, Boeing, Bombardier és így tovább.

 

Hogy is néz ki az ATA, vázlatosan és most kiragadtam egy fő fejezet részt az ATA-ból és ez legyen a repülőgép rendszerei (Airframe Systems):

 

 

A fenti felsorolás, a repülőgép főbb rendszereinek ATA fejezeteit sorolja fel, a 20-as fejezettől a 38-as fejezetig bezárólag és természetesen minden fejezeten belül számtalan alfejezet létezik

 

Most ragadjunk ki egy fejezetet a MEL, ATA rendszeréből egy berendezést, mondjuk a segédhajtómű (APU) tüzelőanyag szivattyúját, ami az ATA Chapter 28-as FUEL fejezetnél találjuk és vajon a Boeing gyár milyen feltételek mellett engedi a repülést, ha mondjuk ez a szivattyú üzemképtelen és a repülőgépnek már rövid időn belül indulnia kellene. 

 

Az alábbiakban, Így néz ki a kérdéses szivattyúnak, az ATA fejezetek szerinti MEL előírása, ha esetleg a szivattyú üzemképtelenné válna.

 

1.sz. ábra, a MEL - ből kiragadott fejezet egy része, „28-22 APU FUEL PUMP SYSTEM”, az APU tüzelőanyag szivattyú, az AIRBUS A320 típusú repülőgépre vonatkozóan

 

Jelen esetben (1. számú ábra) engedályezett a repülés és most az APU-ról, tehát a segédhajtóműről (hátúl a farokrészben található) és annak a tüzelőanyag szivattyújáról van szó. Látható a táblázatból:

• hogy 1 db van a repülőgépen, a 3. számú oszlop (Number Installed) alapján
• az 1. számú oszlop (SYSTEM AND SEQUENCE NUMBERS) az APU segédhajtómű tüzelőanyag rendszerének, (28-01 APU fuel pump) szivatyuja
• a 4.számú oszlop a „NUMBER REQUIRED FOR DISPATCH”, jelen esetben 0, tehát engedélyezi az előírás a repülést az APU szivattyúja üzemképtelensége esetén.

Ha és mindig van egy ha is, vagyis csak akkor ha az 5. számú oszlop szerint a repülés a „Remarks OR EXCEPTION” szerint teljesül a feltétel, vagyis:

„A” kategóriás időkorláttal, ami azt jelenti, hogy ha a repülőgép nem hajt végre ER (Extended Range, nagy hatótávolságú tengeren túli járatok, melyekre az ETOPS előírások vonatkoznak) útvonalat. Továbbá 4 útvonal teljesítését engedélyezi, üzemképtelen tüzelőanyag szivattyúval, 120 percnél kisebb ETOPS repülések esetén.

A fentiek alapján tehát látható, hogy egy adott rendszer, vagy berendezés meghibásodások esetén is léteznek „engedmények” a polgári repülésben is, nyilván kő keményen alkalmazva és be is tartva a repülés biztonsági előírásait, azonban ezek az engedmények, rendszerint alapos szakmai átgondolás eredményeképpen valósulnak meg. 

 

 

 

 

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)

 

 

 

Minimum Equipment List ( MEL ), ( Minimálisan szükséges berendezések listája ):

 

Egy repülőgép típushoz tartozó összesített lista, mely meghatározza a repülés megkezdése előtt, azokat az üzemképtelen műszereket, berendezéseket vagy eljárásokat, amelyek ideiglenesen üzemképtelenek lehetnek – a Légiközlekedési előírásokban rögzített biztonsági szint betartása mellett- és az előírt üzemeltetési és karbantartási feltételek betartása mellett. Minden, repülőgépet gyártó vállalat készít egy ilyen listát a repülőgépei számára, és azt a saját Légügyi Hatóságának, valamint a repülőgépet üzemeltető ország Légügyi Hatóságának (Airworthiness Authorities) kell jóváhagyni. Az üzemeltető nem üzemeltetheti azt a repülőgépet, mely nincs összhangban a MEL előírásaival.

A repülőgép Üzemeltetési kézikönyvének (Operation manual) tartalmaznia kell, az üzemben tartó Légügyi Hatósága által jóváhagyott minimális felszerelési listát (MEL), amely lehetővé teszi a parancsnok számára annak meghatározását, hogy a repülés bármely közbenső vagy bázis repülőtérről megkezdhető vagy folytatható-e, ha bármilyen műszer, berendezések vagy rendszerek működésképtelenné válnak. Ha az üzemben tartó hatósága nem a lajstromozó hatóság, az üzemben tartó hatóságnak kell biztosítani, hogy a MEL ne befolyásolja a repülőgépnek a lajstromozó államban érvényes légi alkalmassági követelményeinek való megfelelését.

Az IR-OPS és az EU-OPS tartalmazza a merevszárnyú légi fuvarozó repülőgépek MEL-ére vonatkozó európai előírásokat és kiegészítő információkat. Az amerikai FAA rendszer hasonló azzal a különbséggel, hogy az FAA a jóváhagyott MEL-t kiegészítő típus alkalmassági bizonyítványnak (STC) tekinti, amelyet egy adott légi jármű számára a sorozatszám és a regisztrációs szám alapján állítanak ki, hogy feljogosítsák a repülőgépet az adott légi járműtől eltérő állapotban történő repülésére.

A MEL teljesen elkülönül a Configuration Deviation List-től (CDL), amely azon másodlagos repülőgép- és hajtómű-alkatrészek listája, amelyek hiány listát tartalmaznak anélkül, hogy ezek a hiányok sértenék a légi jármű repülésre való alkalmasságát.

Nézzünk egy példát a MEL-re:

Régebben, könyv formájában jelenítették meg a gyárak ezt a dokumentumot, de már a pilóták, a repülőgép szerelők táblagépet használnak.

 

 

 

A fenti ábra az Airbus A 320 típusú repülőgép MEL előírásából kiragadott példa mely,

esetben engedályezett a repülés és most az APU-ról, tehát a segédhajtóműről van szó, vagyis látható a táblázatból, hogy 1 db van belőle a repülőgépen, 2. számú oszlop (Number Installed) és az „ATA 28-22 APU FUEL PUMP SYSTEM”, segédhajtómű tüzelőanyag rendszerének, 1 db szivattyújának (APU fuel pump) üzemképtelenségét, azaz jelen esetben a 4. oszlop a „NUMBER REQUIRED FOR DISPATCH”, az jelen esetben 0, tehát engedélyezi az előírás a repülést az APU szivattyúja üzemképtelensége esetén.

Ha és mindig van egy ha is, vagyis csak akkor ha az 5. számú oszlop szerint a repülés a „Remarks OR EXCEPTION” szerint teljesül, vagyis:

„A” kategóriás időkorláttal, ami azt jelenti, hogy ha a repülőgép nem hajt végre ER (Extended Range, nagy hatótávolságú tengeren túli járatok, melyekre az ETOPS előírások vonatkoznak) útvonalat. Továbbá 4 útvonal teljesítését engedélyezi, üzemképtelen tüzelőanyag szivattyúval, 120 percnél kisebb  ETOPS repülések esetén.

 

 

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 Mﺀ 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.