موتور جت به تفکیک اجزا

گاهشمار و مبنای نظری در پیدایش موتورهای جت

 

در صده اول بعد از میلاد مسیح هرون اسکندرانی دانشمند و مهندس یونانی ساکن شهر اسکندریه دستگاهی به نام آیولیپایل را اختراع کرد که یه نوعی می توان آن را اولین وسیله دست ساز بشر دانست که توانست انرژی گازهای داغ (بخار آب) را به انرژی مکانیکی (حرکت ، رانش) تبدیل کند . مطابق با تصویر زیر آیولیپایل دستگاهی بود شامل یک کرسی آتشین در زیر ، یک دیگ یا کتری آب روی آن ، دو لوله متصل بالا رونده از دیگ که به گوی فلزی بالای آن متصل می شد ، گوی کاملا" کروی شکل و توخالی که ضمن اتصال با لوله های قبلی دو لوله باز غیر هم جهت در طرفین خود نیز داشت .

 

 

 

آیولیپایل

 

اساس کار این دستگاه بدین گونه بود که ابتدا کتری میانی را از آب پر کرده سپس کرسی آتش زیر آن را افروخته و به همین علت آب موجود در کتری در اثر گرما از نظر فیزیکی تغییر حالت داده و از مایع به گاز (بخار آب) تبدیل میشد و سپس به سبب قانون فشار گاز ها از لوله های کناری بالا رفته و وارد جسم کروی متصل به لوله ها میشد ، اندک مدتی پس از انباشت گاز بخار آب در این جسم کروی تو خالی مجددا" بر اثر فانون فشار گازها (یا افزایش جنبش مولکولی) ، گاز های متراکم و منبسط شده موجود در گوی در پی یافتن راه خروج از لوله های غیر هم جهت خارج شده و باعث چرخش گوی کروی حول محور مرکزی خود می شدند . 

 

هرون از این دستگاه تنها به عنوان یک اسباب بازی استفاده می کرد.

 

پس از ظهور و فراگیر شدن اسلام ، در حالی که اروپا در جاهلیت دوره قرون وسطی به سر می برد دانشمندان مسلمان آثار هرون را مطالعه کرده و آن ها را در کتاب های دست نویس خود آوردند ، پس از جنگ های صلیبی و راندن مسلمانان از اروپا و چندی بعد از آن کشف باروت و به تبع آن شروع انقلاب صنعتی و دوره رنسانس در اروپا ، ساکنین قاره سبز بواسطه کتاب های بجای مانده از مسلمانان خصوصا" در اندلس (اسپانیای فعلی) با ابداعات هرون آشنا شدند. این آشنایی موجب شد تا دانشمندی انگلیسی به نام جیمز وات به سال 1784 با بررسی تجارب هرون دستگاه جدیدی را ابداع کند که بعدا" ماشین بخار نام گرفته و در بسیاری از وسایل زمان خود از جمله لوکوموتیو ها در سراسر جهان تا مدت ها بکار گرفته شود. (اساس کاری دستگاه جیمز وات همان قواعد بکار رفته در آیولیپایل هستند)

 

 

ماشین بخاز جمیز وات

 

چندی پس از جمیز وات به سال 1791 مخترع انگلیسی دیگری به نام جان باربر به دنبال ساخت دستگاهی به منظور راندن کالسکه ای بدون اسب دستگاه دیگری را اختراع کرد که بی شباهت به موتورهای جت امروزی نبود ، این دستگاه بعدا" توربین گازی (جت) نامیده شد . باربر طی تحقیقات خود کشته شد اما راه او بی رهرو نماند مدتی بعد از مرگ او دانشمندی آمریکایی به نام جورج برایتون با مطالعه تجربیات او در پی تکامل و اصلاح اختراع باربر موفق به ساخت موتوری شد که پدرخوانده همه موتورهای امروزی در خودرو ها است .

 

اندکی بیش از یکصد سال بعد به سال 1904 محققی آلمانی به نام فرانتس استولز پروژه ای را با هدف افزایش میزان کشش توربین گازی به منظور تولید برق از آن را در برلین پایه گذاری کرد ، اساس کار او بر اصلاح توربین و کمپروسور (فشرده ساز) موجود در توربین گازی استوار بود که در نهایت به ساخت اولین کمپرسور و توربین محوری در جهان منجر شد.

 

پس از موفقیت استولز و همراهانش در ایده تولید انرژی الکتریکی (برق) توسط توربین گازی ، توماس ادیسون و تعداد دیگری از از اندیشمندان آمریکایی گرد هم آمده و با بررسی مختصات تجربیات حاصله از تحقیقات آلمان ها امکان پذیری این ایده را در مقیاس گسترده ، بررسی کرده و شرکتی به نام جنرال الکتریک را به سال 1918 پایه گذاری کردند. 

 

چند دهه بعد فردی انگلیسی و از اعضای نیروی هوایی سلطنتی حاضر در کانادا به نام فرانک ویتل که فرزند پدری متخصص مکانیک بود در سال 1937 ایده نصب موتور های توربین گازی روی هواپیما ها را مطرح و در این زمینه تحقیقات موفقی را نیز ارائه نمود . با این حال اولین توربین گازی عملیاتی ساخته شده در جهان به سال 1939 در یکی از از شهر های کشور سوئیس به منظور تولید برق بکار گرفته شد.  

 

نمونه ای از بکارگیری موتور جت به عنوان مولد انرژی الکتریکی (نیروگاه تولید برق)

 

روی کار آمدن آدولف هیتلر به سال 1936 در آلمان و حمایت های بی دریغ او از پروژه های جاه طلبانه علمی از دیگر وقایع مهم در افزایش شتاب روند پیشرفت موتورهای توربین گازی و اصلی ترین عامل ورود جهان هوانوردی به عصر طلایی پیشرانه های جت محسوب می شود عصری که هنوز هم پا برجاست توضیح این که از سال 1937 شرکت های مختلف آلمانی  (و در صدر همه هینکل) که حالا تحت حمایت همه جانبه پیشوا نیز قرار گرفته بودند تحقیقات مهمی را در این حوزه پایه ریزی و پی گیری کردند اما هیچ یک از این تحقیقات به دلایلی هرگز به مرحله تولید انبوه نمی رسیدند تا اینکه پس از ورود بمب افکن های بی 17 ایالات متحده ملقب به دژ پرنده (فلایینگ فورترس) به میدان جنگ ، نیروی هواپیی آلمان نازی خود را گرفتار در باتلاقی بزرگ دید چرا که این بمب افکن ها به دلیل بهره مندی از 13 مسلسل ، در 13 جهت به اجرای عملیات پدافندی برای بمب افکن خود در مقابل شکاری ها دشمن می پرداختند ، به منظور رهایی از این باتلاق آلمان ها اولین بار در تاریخ موتور جت را روی هواپیما (مسراشمیت می 262) در سال 1944 بکار بردند (ترفندی که فرصت درخشیدن برای آلمان ها را نیافت) .

 

 

 

 

بونکرس جومو 004 (یومو 004) اولین موتور جت عملیاتی جهان بر روی هواگردها (نصب شده در می 262)

 

استفاده از موتور جت در شکاری های نازی باعث می شد تا این جنگنده ها دارای سرعت پیمایش بیشتری (حدود 100 مایل) نسبت به همتایان و رقبای خود باشند که این سرعت بیشتر می توانست عامل مهمی در گریز از آتش توپ های پدافندی بمب افکن های بی 17 باشد .

 

لازم است توضیح دهم که اساس عملکرد موتور جت بر دو پایه استوار است اول قانون سوم نیوتن (کنش<>واکنش) و دوم چرخه برایتون ، همچنین مکانیزم این موتور ها مشابه موتور های احتراق داخلی شامل 4 مرحله " مکش ، تراکم ، انفجار (احتراق) و تخلیه " می باشد.

 

قوانین نیوتن: قواعدی هستند که اولین بار توسط آی زَک نیوتن معرفی شده و حرکت مکانیکی اجسام را توجیه و قابل فهم نمودند ، این سه قانون ساده اما بسیار کاربردی اساس بسیاری از پدیده های طبیعی مانند حرکات اجرام سماوی (به عنوان مثال حرکت ماه به گرد زمین و یا زمین به گرد خورشید) و نیز بسیاری از اختراعات و اکتشافات بشریت در طول تاریخ هستند که در ادامه این نوشتار در جهت فهم بهتر مطالب وصولی بعدی به اختصار به آن ها اشاره خواهد شد .

 

  * قانون اول نیوتن: این قانون بیان می دارد هر گاه هیچ نیروی خالصی به یک جسم وارد نشود ، جسم اگر ساکن است ساکن می ماند و اگر در حال حرکت است با حرکت راستخط و با تندی (شتاب) ثابت به حرکت خود ادامه می دهد.

 

  * قانون دوم نیوتن: نیروی برآیند F_net که به جسمی به جرم m بر طبق رابطه زیر به شتاب جسم a مربوط است :

 

F_net = ma

 

بصورت واضح تر ، نیرو برابر است با جرم جسم ضرب در شتاب آن .

 

   *قانون سوم نیوتن: بیان می دارد که هر عملی را عکس العملی است با همان اندازه و با همان نیرو اما در خلاف جهت به عبارت دیگر (اگر حروف B و C را اجسامی همانند کتابی ( C ) که روی میز ( B ) است فرض کنیم) هرگاه جسم C نیروی F_bc را به جسم B وارد کند جسم B هم نیروی F_cb را به جسم C وارد می کند این دو نیروی از لحاظ بزرگی یکسان و از لحاظ جهت با هم مخالف اند .

 

 F_bc  = - F_cb

 

 

در واقع قانون سوم نیوتن ترکیبی از دو قانون قبلی است

 

چرخه برایتون: گفتنی است پایه و اساس کار تمامی توربین های گازی و موتور های جت در سراسر دنیا چرخه ترمودینامیکی و چهار مرحله ای برایتون است ، این سیکل که اولین بار توسط جورج برایتون محقق و دانشمند آمریکایی (مورد اشاره در متن) ارائه گردید به کمک آن می‌توان رفتار سیستم، شرایط عملیاتی و میزان کار و انرژی مصرف شده و یا تولید شده را محاسبه کرد بصورت ساده و در شرایط (احتراق داخلی) دارای مراحل زیر می باشد:

 

 

چرخه برایتون

 

   * در حالت آرمانی: 

 

  ** فشرده سازی سیال (در اینجا هوا) با روش هم آنتروپی در کمپرسور 

   ** انفجار (احتراق) سیال با روش هم فشار در محفظه ای که به همین منظور تعبیه گردیده

   ** انبساط سیال به روش هم آنتروپی در توربین 

   ** خارج سازی گازهای داغ توربین به روش هم فشار

 

  * در حالت حقیقی: 

 

  ** فشرده سازی سیال وردی در کمپرسور در شرایط فرآیند بی در رو

   ** انفجار (احتراق) هم فشار سیال در محفظه مربوطه

   ** انبساط سیال در توربین به روش فرآیند بی دررو

 ** تخلیه و تبادل یک طرفه گازهای داغ موجود در توربین به روش فرآیند هم فشار با محیط پیرامون

 

در زیر معادله چرخه برایتون قرار داده شده :

 

 

 

 

در این معادله حرف T نماد حرارت ، حرف P نماد فشار و حرف q نماد گرمای جسم است . توجه داشته باشید که گرما دمایی است که جسم درون خود جای داده و دما نیز گرمایی است که جسم از خود بروز می دهد ، r_p نسبت فشار بوده و برابر با K می باشد که خود حرف K هم بیانگر حاصل تقسیم ثابت فشار (c (p بر ثابت حجم (c (m است.

Jumo 004 اولین موتور جت عملیاتی جهان

.

.

.

هواپیمای Heinkel He 178 اولین جنگنده مجهز به موتور توربوجت

انواع موتور های جت و طبقه بندی آن ها بر اساس نوع تکنولوژی در جهان امروز

امروزه از لحاظ فنی موتورهای جت را بصورت کلی به دو دسته "موتور های غیر تنفسی" و "موتور های تنفسی" تقسیم می نمایند که هر کدام از این دو نیز به چند زیر مجموعه دیگر مشتق می شوند ، اساس این نوشتار بر معرفی و تشریح و بررسی دسته دوم یا موتورهای تنفسی (مورد استفاده در هواگرد های سرنشین دار از گذشته تا کنون) استوار خواهد بود. 

موتور های غیر تنفسی یا (None - Air Breathing Engines): به دسته ای از موتور های جت اطلاق می شود که در آن ها عمل مکش هوا از میحط پیرامون وجود ندارد ، در واقع این موتور ها هوای مورد نیاز خود را درون محفظه هایی متصل به خود حمل می کنند (به تعبیری دیگر ایزوله هستند) . نا گفته پیداست که محل استفاده این نوع در راکت ها (یا موشک ها) و یا به تعبیر کلی پرتابه های منحنی زن (بالستیک) و نیز برخی از موشک های تاکتیکی ، محدود می شود . اما این گونه موتور ها هم خود به دو دسته سوخت جامد و سوخت مایع تقسیم می کنند که به دلیل تمرکز روی بحث اصلی از ارائه توضیح در این باره صرف نظر می کنیم . لازم به ذکر است که این موتور ها ، یکبار مصرف هستند.

بسیاری از موتورسازان و دانشمندان سراسر جهان بر این باورند که ریشه این موتور ها را می توان در سال های دور و در کشور چین یافت ، زمانی که قبایل و طوایف چینی به منظور مقابله با مغول ها با هم متحد شده و ابزاری را به منظور ایجاد نور در شب برای دفع شبیخون های مغولان ابداع کردند .

نمای باز یک موتور غیر تنفسی

موتور های تنفسی یا (Air Breathing Engines): موتورهای تنفسی همان هایی هستند که در نیروگاه های سراسر جهان به منظور تولید و تامین انرژی الکتریکی به فعالیت مشغول اند در این موتورها فاکتور بسیار مهم بقاپذیری و چند بار مصرف بودن عنوان شده است که البته این بدان معنا نیست که سایر خصایص همانند پیوستگی دوران ، میزان مصرف سوخت و آلودگی ، توان و میزان بازدهی انرژی الکتریکی در آن ها بی اهمیت باشد ... در رابطه با چگونگی خطور ایده ساخت این دسته از موتور ها به ذهن بشریت گفته می شود که مبنای آن توربین های بادی با به تعبیری آرمیچر (دینام) های بادی (همان آسیاب های بادی که در فیلم ها دیده ایم) بوده است .

یک موتور جت تنفسی

در رابطه با چگونگی بکارگیری آن ها در پرنده های دست ساز بشر مختصر توضیحاتی در نوشتار قبلی بنده ارائه شد و نیز خود دوستان قطعا در جریان چند و چون این موضوع هستند.

 خود این دسته را که کامل ترین و شامل ترین خانواده های موتورهای جت نیز محسوب می شود بصورت کلی به سه زیر دسته دیگر تقسیم کرده اند که به ترتیب ابداع شامل موتور های جت پیستونی ، جت خالص و جت توربینی می شوند .

   *موتور های جت پیستونی یا (Piston Engines): در این موتور ها که ساختاری شبیه به موتور اتومبیل هم دارند با نصب یک یا چند پیستون در محفظه احتراق و پس از آن ، اتصال قسمت پایینی پیستون به قسمت تاب خودره شفت (میل لنگ) در امتداد فن یا ملخ ، دوران حاصل می شود . عمده هواپیما های ج ج 2 از این نوع بهره برده اند . همچنین به نظر می رسد نمونه های نوینی از آن ها در ساخت تانک ها ، ترن ها و کشتی ها بکار می رود .

در اینجا ممکن است در ذهن شما این سوال بوجود آید که با توجه به توضیحات بالا آیا می تونان موتور خودرو ها را نیز در زمره جت ها به حساب آورد؟ جواب این سوال به طور حتم منفی است زیرا موتور های بکار رفته در خودرو ها فاقد هر گونه کمپرسور (فشرده ساز) هستند و عمل تراکم در آن ها بر اساس فشار حاصله از حرکت پیستون در سیلندر ناشی می شود همچنین نحوه قرارگیری و آرایش سیلندر ها در موتور خودرو ها بصورت خطی و پشت سر هم می باشد در حالی که در جت های پیستونی شیوه قرارگیری سیلندرها بصورت رادیالی (شکلی شبیه به ستاره پنج پر) است.   

تمثیلی از چگونگی عملکرد یک موتور جت توربینی مورد استفاده در ج ج 2

   *موتور های جت خالص یا (Pure jet / Pulse jet): به نظر می رسد از زمانی که موتور بخار ابداع شد و بر روی ترن ها و کشتی ها بکار گرفته شد وجود مولد نیرویی دیگر به عنوان پیشرانه کمکی در کنار آن ضروری می نمود همین موضوع باعث شد تا بعد ها و در قرن بیستم ایده موتور های پیورجت (پالس جت) مطرح شود ، در این گونه از موتور ها هیچ گونه وسیله دوران کننده ای (چرخش کننده ای) وجود ندارد در واقع یک پبور جت از چند لوله با اندازه های بزرگ به کوچک بوجود می آید که در آن لوله اول محفظه ورود هوا و ترکیب آن با سوخت در ضمن ایجاد فشار است ، پس از باروری سازی هوای ورودی با روش پاشش سوخت بصورت هم جهت ، سوپاپ هایی که در ابتدای لوله دوم تعبیه شده اند باز شده و ترکیب موجود را به محفظه بعدی انتقال می دهند ، در این مرحله در ابتدا به دلیل افزایش فضا در محفظه گویی افت فشار رخ می دهد اما بلافاصله با ایجاد جرقه هایی توسط شمع های تعبیه شده عمل احتراق ایجاد و گاز های متراکم و داغ که فشار آنان نیز افزایش چشمگیری داشته به دنبال راه خروج به سمت لوله سوم راه خود را می یابند اما در ورودی لوله سوم به دلیل کاهش قطر این قسمت گاز ها به دنبال خروج ، فشار زیادی را پدید می آورند که همین فشار عامل ایجاد پیشرانش است. دستگاه حرکتی جانداری دریایی به نام ناتیلوس بی شباهت به ساختار پیور جت ها نیست .

عمده استفاده امروزی این نوع در اتومبیل های فرمول یک خلاصه شده است

یک موتور پالس جت

اما موتور های پالس جت هم خود به دو زیر گروه رم جت و اسکرم جت تقسیم می شوند .

   **موتورهای رم جت یا (Ramjet Engines): رمجت ها در واقع پالس جت هایی (پیور جت هایی) هستند که در آن ها سعی بر آن بوده تا با اصلاح شیوه ورود جریان هوا وارد شده به موتور (عمل مکش) ، هوا در طول عبور از مراحل مختلف موتور حرکتی دورانی (چرخشی) داشته باشد .  به این منظور قطعه ای مثلثی / لوزی شکل با نام اینربادی در ایتدای مسیر جریان هوا بکار رفته است .

تمثیلی از چگونگی عملکرد یک موتور رمجت   

   **موتور های اسکرم جت یا (Scramjet Engines): اسکرم جت های را می توان نسل جدید تر رم جت ها بر شمرد چراکه در آن ها با بهره گیری از قطعه ایی لوزی / بیضی شکل در سراسر مسیر سعی بر آن بوده تا بر فشار و تراکم مولکول های هوا افزوده شود . 

نمایی از یک موتور اسکرمجت

درنهایت به دسته سوم می رسیم 

    *موتور های جت توربیتی یا (Turbine jet Engines): در نخستین سال های دهه 30 میلادی در قرن بیستم دو مهندس یکی از آلمان به نام هانس فون اُهین و دیگری از انگلستان به نام فرانک ویتل به دنبال اصلاح ساختار پیور جت ، کمپرسور محوری ابداع شده توسط استولز را در آن ترکیب و بکار گرفتند ، در نتیجه تلاش و تحقیقات این دو فرد قسمت دیگری به نام "اینلت" (قسمت گرد یا حرمی که در نمای خارجی از روبرو در ابتدا موتور دیده می شود) به موتور های جت افزوده شد ، هدف از ایجاد اینلت را  درهدایت بهتر جربان هوا به منظور عبور بهتر از پره های کمپرسور باید جست و جو کرد. در نهایت بدین گونه موتور های جت توربینی هم متولد و سپس در گذز زمان نمو یافتند . 

جت های توربینی بحدی مورد استقبال قرار گرفتند که امروزه می توان کل جت را در آن ها معنی کرد ، در زیر نمونه های پر استفاده این سری را معرفی خواهیم نمود . 

  ** توربوجت یا (Turbojet): همان طور که از نامش هم پیداست ، بصورت عمده حاصل تلاش های اُوهین و ویتل است ، در واقع تنها تفاوت موجود در توربوجت ها را نسبت به ایده دانشمندان نامبرده می توان در اصلاح محفظه احتراق (کامباستور) و نیز قرارگیری بهتر توربین محوری بعد از آن به منظور بهبود امر خروج گاز های محترق شده در کامباستور مشاهده کرد .

نا گفته نماند که توربوجت و نمونه های ما بعد آن را به قسمت (سکشن) سرد و گرم تقسیم می کنند (نوعی کل نگری)

قسمت سرد از جلو شامل: اینلت ، کمپرسور ها و در مدل توربوفن ، فن و توربین کم فشار ورودی است

قسمت گرم  از جلو و در ادامه شامل : محفظه احتراق ، توربین های کم فشار خروجی و اوتلت (نازل) است

 موتور توربوجت

  ** توبوفن یا (Turbofan): توربوفن ها را باید مدل اصلاح شده توبوجت ها دانست زیرا ظهور این دسته در نتیجه تلاش برای رفع عیوب مهمی از توربجت ها مانند مصرف بالای سوخت ، صدای زیاد ، مقاومت پایین در برابر پدیده فلم اوت و میزان بسیار بالای دمای گاز های خروجی به وقوع پیوست . 

یک موتور توربوفن 

به منظور رفع عیوب فوق الذکر ابتدا قبل از کمپرسور ، توربین کم فشار قرار گرفته شد (با اندکی فاصله)، این عمل در واقع راهی برای افزایش میزان تراکم هوا و در نتیجه آن کاهش مصرف سوخت است . 

پس از مورد بالا یک فن بزرگ هم با فاصله ای مناسب قبل از توربین کم فشار تعبیه شد که بر اثر آن و به دلیل بیرون زدگی اندکی از نوک پره های فن از بدنه اصلی موتور پوسته دیگری با نام کنارگذر (بای پاس) ثانویه شبیه به دالانی خالی ، با اندازه ای که بتواند فن را در ایتدای خود جای دهد روی پوسته اصلی تعبیه و سوار شد که این عامل هم کاهش دمای موتور و نیز کاهش آلودگی صوتی آن را در پی داشت .

   ** توربوپراپ یا (Turboprop): توربوجت را فرض کنید حال از جلو شفت (و مشخصا" اینلت) را طول داده و از پوسته موتور به جلو خارج کنید سپس شفت طوبل شده را به یک جعبه انتقال قدرت (گیرباکس) ثانویه متصل و فن بزرگی را هم که پراپلر خوانده می شود به همین جعبه اتصال دهید .  

موتور توربوپراپ ( تصویر پایینی)

توربوپراپ ها که گاها" با نام جت ملخی  از آن ها یاد می شود به دلیل بهره مندی از فن (پراپلر) ضمن مقاومت بسیار زیا در برابر پدیده فلم اوت توانایی پرواز در ارتفاع و سرعت های کم و نیز کاهش طول باند را به پرنده حامل خود بخشیده اند .

  ** توربوشفت یا (Turboshaft): اینبار از انتهای موتور میله شفت را طول داده و به گیرباکس موجود در آن قسمت متصل کنید.توربو شفت ها در بالگرد ها بکار می روند.

یک موتور موتور توریوشفت

  ** پراپ فن یا (Propfan): پراپ فن گونه دیگری از جت های فن دار است که در آن فن یا ملخ بصورت مستقیم روی شفت نصب می شود (بسته به نیاز در ابتدا موتور با انتهای آن) موضوع بسیار جالب در رابطه با پراپ فن چرخش دو فن سوار بر هم در خلاف جهت یکدیگر است .

یک موتور پراپ فن که فن های آن در عقب نصب شده اند

موتور جت به تفکیک اجزاء ... محور (شَفت)

یقینا" دوستان محترم مستحضر هستند که موتور های جت از قسمت های مختلفی تشکیل شده اند که البته و صد البته همین تعداد اعضا از موتوری به موتور دیگر متفاوت و بسته به نوع و اهداف طراحی آن کم یا زیاد می شوند از همین رو و با نگاهی به ماهیت موتور های جت مبنی بر تولید نیرو در نتیجه افزایش جنبش مولکولی ، وجود اجزایی همچون : فن ، کمپروسور ، کامباستور ، توربین ، میکسر و نازل در همه انواع هر آنچه که موتور جت نامیده و خوانده می شود (البته از نوع توربینی) محرز و مشهود است . (در اینجا گونه توربوفن به عنوان نمونه ای کامل برای بررسی انتخاب شده است)

اجزای اصلی یک موتور جت (فرضا" توربوفن)

کاملا" مشخص است که این همه ی یک موتور جت نیست ، مطابق با تصویر بالا هیچ نشانی از اجزا بسیار مهمی چون یاتاقان ، روتور ، اسپول ، گیر باکس و ... دیده نمی شود . 

اما مهم تر از قطعات مورد اشاره در سطر قبلی ، قطعه ای است به نام "شفت" که خود شبیه به میله ای است ، به نسبت بلند که گاها" در بعضی قسمت هایی از آن افزایش و کاهش قطر را می توان دید. اهمیت این جز به حدی است که می توان تمام موتور جت را در آن معنا کرد به واقع شفت بستری است که همه قسمت های گردان یک موتور روی آن سوار و بر اثر حرکت و دوران آن ، خود نیز دوران و یا یه تعبیری دیگر کار می کنند. ( شیوه ساخت شفت گویا نوعی آهنگری است)

 

شفت، میله سبز رنگ قرار گرفته در زیر قسمت نارنجی رنگ (اسپول)

 

لازم به ذکر است که حداقل نیمی از آنچه که از یک موتور جت در هر وظیفه ای انتظار می رود وابسته به شفت و یا واضح تر بگویم نوع شفت و عملکرد آن است ، به همین منظور ضروری است عنوان کنم که با توجه به استرس بسیار زیادی که این قسمت از موتور در کنار حرارت زیاد تحمل می کند ، مواد بکار رفته در تولید آن اهمیت صد چندان به خود می گیرد همین عامل باعث شده تا از گذشته تا کنون شاهد استفاده عمده از آلیاژ های خاصی ار استیل (فولاد) به عنوان ماتریکس در کنار مواد دیگری همچون کربن و بعضا نیکل و ایریدیم هم در تولید آن باشیم  . 

شفت موتور میکروجت جی 66

ممکن است با توجه به توضیحات بالا هنوز به طور دقیق متوجه محل قرار گیری شفت نشده باشید ، برای درک بهتر اگر از روبرو نظارگر موتور جت باشیم به خوبی شاهد جسمی دایره ای شکل خواهیم بود که شفت دقیقا" در مرکز این دایره قرار می گیرد . (به شفت محور هم گفته می شود)

گفتنی است موتور های مختلف متناسب با اهدف طراحی شان به دلیل افزایش کارایی و بهبود عملکرد در سینه خود دارای 1 یا 2 و یا 3 شفت می باشند که وظیفه ایجاد ارتباط بین این قسمت ها (در موتورهای چند شفتی) بر عهده قطعاتی به نام های "آی ام سی" و "آی سی سی" است . 

همچنین میزان دوران (چرخش) شفت ها که با واحد آر پی ام محاسبه می شود اصلی ترین عامل در ایجاد تراست محسوب شده و در موتور های چند شفتی بین شفت های اول با دوم و یا در موتور های سه شفتی با سوم  این عدد متفاوت و عمدتا" از جلو به عقب رو به افزایش / کاهش است .

یک موتور چند شفتی (چند محوری) ، به میزان دوران قسمت های مختلف این موتور توجه کنید

موتور جت به تفکیک اجزا ... اسپول (قرقره) و برینگ (یاتاقان)

پس از شفت (محور) نوبت به اسپول (به معنای قرقره) می رسد ، همان گونه که از نام آن نیز پیداست این قطعه ، استوانه ای است با مرکزی تو خالی که در قسمت خالی مرکزی آن شفت قرار می گیرد درست شبیه به قرقره خیاطی ، در واقع اسپول ها از خود حرکتی ندارند و دوران شفت باعث حرکت آن ها حول نقطه مرکزی شان می شود . برای درک بهتر شکل این قطعه ، یک قرقره خیاطی را در زیر مشاهد می کنید .

اسپول ها (قرقره ها) در موتورهای جت دقیقا" به این شکل هستند

اسپول ها را می توان بستر نهایی نصب تجهیزات دوران کننده ای مثل روتور ، توربین و کمپرسور دانست بدین گونه که تمامی اجزا نام برده همزمان در گونه های کوچکتر بصورت مستقیم و بدون واسطه و در گونه های بزرگتر با واسطه روی اسپول نصب می شوند و حرکت خود را از آن می گیرند . از همین رو اسپول ها ، ممکن است به دلایلی همانند شکل سطح زیرین (شفت) و یا ایجاد شکل کله قندی برای کمپرسور به منظور کاهش فضا و در نتیجه افزایش تراکم و ... در قسمت میانی خود دچار کاهش یا افزایش قطر شوند که این مهم در صورت بهرمندی از بستر (انتقالی) زیرین مناسب تاثیری بر عملکرد آن ها نخواهد گذاشت.

موتور های مختلف بسته به نوع طراحیشان می توانند از یک ، دو و یا سه اسپول به منظور عملکرد بهتر بهرمند باشند همچنین در موتور هایی با چند اسپول ، این قطعات را بصورت کم فشار و پر فشار هم طبقه بندی می کنند. 

                                                                                     

موتوری با یک اسپول (قسمت قرمز)            موتوری با دو اسپول (اسپول اول سبز و اسپول دوم قرمز)

شفتی با چند اسپول ، تفکیک شده به اسپول پرفشار و کم فشار

گفتنی است اسپول ها را بیشتر از مواد مقاوم در برای فشار و حرارت و سائیدگی به روش هایی مرسومی همچون ریخته گری و یا قالب گیری به تولید می رسانند.

اما این قطعه (اسپول) نتنها بصورت خام و مستقیم بر روی شفت (محور) موتور نصب نمی شود ، بلکه هیچ ارتباط مستقیمی (از نظر فنی) یا به تعبیر درست تر هیچ اتصال مستقیمی نباید با شفت داشته باشد ، بدین منظور قطعه شناخته شده دیگری با نام "برینگ (یاتاقان)" در حد فاصل سطح زیرین مابین اسپول و شفت قرار می گیرد .

قبل از ورود به بحث یاتاقان توجه داشته باشید که این قطعات از اجزا اختصاصی موتوهای جت نبوده و نیست لذا با توجه به گستردگی و استفاده بسیار زیاد آن ها در موتورهای جت مطلبی نیز در رابطه با این قطعات صرفا" به منظور آگاهی مخاطبین این مقاله ، بدان افزوده شد .

یاتاقان ها در تعریف کلی ابزاری هستن برای انتقال نیروی حرکتی از جسمی (که خود مولد است) به جسمی دیگر (که خود مولد نیست) و یا شاید سهل تر باشد اینگونه یاتاقان را تعریف کنیم که شفت ها بخصوص محورهایی انتقال قدرت که دارای حرکت چرخشی باشند نیاز تکیه گاهی دارند که یاتاقان نامیده می شود . نمونه از یاتاقان ها را می توان در کولرهای آبی و یا دوچرخه ها دید.

قسمت های آبی و سبز (شفت) ، گوی های قرمز (یاتاقان) و استوانه سفید رنگ (اسپول) 

یاتاقان ها خود بطور کلی از 4 جز به نام های رینگ یا دیسک داخلی (کنس داخلی) ، رینگ یا دیسک خارجی (کنس خارجی) ، ساچمه ها ویا میله های انتقالی و قفسه نگهدارنده ساچمه ها تشکلی می شوند ، در تصویر زیر که از یکی از کتاب های درسی بنده برداشت شده اجزا یک یاتاقان بخوبی مشهود است .

اجزاء یک یاتاقان

در نمای ایتدایی و لایه باز یاتاقان دیسکی تو خالی و بدون تحرک است که تعدادی ساچمه و یا چرخ ریز از طرفین آن بیرون زده ، این ساچمه ها بر خلاف دیسک محافظ خود (قفسه نگهدارنده) بسته به نوع و هدف طراحی و ساخت آن ها حرکت 2 بعدی و یا 3 بعدی دارند که همین موضوع عامل انتقال نیروی حرکتی بین دو جسم متصل به سطح بالا و زیرین این واسطه (یاتاقان) محسوب می شود . (در واقع نیروی حرکتی توسط این ساچمه ها که به با واسطه قرار دادن کنس های داخلی و خارجی هر دو جسم فوقانی و تحتانی متصل اند انتقال داده می شود)

برای تجسم بهتر ، یاتاقان ها بدون در نظر گرفتن کنس های داخلی و خارجی معمولا" شکلی شبیه به دایره زنگی دارند.

اهمیت استفاده از یاتاقان ها در ایجاد حرکت بدون استرس (لرزش و ...) و یکنواخت ناشی می شود (توجه داشته باشید که سیکل کاری موتور جت باید در شرابط ثابت و یکنواخت انجام شود)

یاتاقان شفت اصلی ، تولیدی جمهوری خلق چین

همچنین باید عنوان داشت ، یاتاقان ها را که از گذشته ای دور کاربرد بسیاری در صنعت داشته اند ، بصورت ها و روش های مختلف و از مواد مقاوم در برابر خوردگی به تولید می رسانند . (همانند ، برش سی ان سی که در ساخت یاتاقان حاظر در تصویر بالا بکار رفته است)

یاتاقان ها در قسمت های مختلف موتور جت بصورت گسترده بکار می روند که اصلی ترین آن ها یاتاقان شفت میانی است که مابین شفت و اسپول قرار می گیرد، یاتاقان ها باید کاملا" بصورت چفت شده در بین قطعات بکار گرفته شوند و نیز نباید هیچ گونه فضای خالی بین آن ها و سطوح متصل شان وجود داشته باشد (به منظور عدم ایجاد لغزش).

نوع دیگری از یاتاقان ها تولید کاوازاکی ژاپن

پ.ن: توجه داشته باشید که موضوع ابهام آمیز دیگری در رابطه با اسپول ها وجود دارد که در قسمت بررسی توربین و کمپرسور در رابطه با آن توضیح خواهم داد . (قسمت دیگری نیز در جت ها اسپول نامیده می شود) 

موتور جت به تفکیک اجزا ... روتور و استاتور 

روتور ها همان طور که از نامشان نیز پیداست قطعات متحرک موتور هستند در واقع می توان آخرین قطعات دوران کننده موتور را روتور ها دانست ، این قطعات در گونه های کوچکی همچون میکروجت و مینی جت ضمن تولید  به روش تراشکاری ، مستقیم و بدون واسطه بروی شفت قرار می گیرند اما این موضوع در رابطه با موتور ها بزرگتر صدق نمی کند به همین منظور دقیقا" بر خلاف نمونه های فوق الذکر ، روتور ها را در نمونه های بزرگتر بصورت چند تکه تهیه و اسمبل (مونتاژ) می شوند . از هیمن رو در ابتدا قطعه اصلی به نام دیسک را با روش هایی مانند قالب گیری و تراشکاری عمدتا" از فلز تیتانیوم بوجود می آورند (شکل زیر)

 در این تصویر بک دیسک روتور کمپرسور را در دست این شخص مشاهده می کنید

بعد از تهیه دیسک روتور از آلیاژ خاصی از تیتانیوم با اندازه و شکل مشخص شیارهایی را با هدف محل قرار گیری پره ها (توربین یا کمپروسور) در اطراف آن پدید می آورند سپس مطابق با اندازه این شیار ها و نوع طراحی مورد نظر ، پره ها را با استفاده از روش های قالب گیری و ریخته گری (خود به دو نوع) معمولا" از استیل (فولاد) و مواد کریستالی و نیز گاهی اوقات از تیتانیوم به تولید رسانده و با دست در شیارهای اطراف دیسک به ترتیب از آخرین به اولین بر اساس شماره در نظر گرفته شده برای هر پره نصب می کنند (همانند تصویر زیر) توضیح این که طراحی پره ها به دلیل استفاده از روش سه بعدی امری بسیار سخت و پیچیده بوده و عمدتا" توسط رایانه و با استفاده از نرم افزار هایی مانند کَتیا (Catia) انجام می شود .  

یک روتور کامل (دیسک و پره های نصب شده در آن)

گفتنی است اگر دیسک روتور همانند تصویر بالا بصورت کامل همراه با پره های آن مونتاژ شده و آماده بکارگیری باشد در بین اهالی فن به آن روتور کامل یا " بلیسک " می گویند .

لازم می دانم مجددا" عنوان کنم که بکی از پیچیده ترین و در عین حال حساس ترین قسمت های ساخت روتور را می توان ساخت پره های توربین دانست ، در کنار موراد ذکر شده در بالا در این رابطه (پارگراف قبلی) ، در ساخت این قطعات به دلیل لزوم تحمل فشار و حرارت بسیار زیاد (در توربین) ضمن بکارگیری سرامیک (کامپوزیت) های آلیاژی خاص متشکل از انواع خاصی از استیل ، تیتانیوم ، آلومینویم ، کروم ، کبالت ، بروم و ... در ساخت آن ، محاسبات کامپیوتری بسیار دقیق و نیز بهره مندی از تجهیزات خاصی هماننده کوره هایی بسیار داغ (به منظور مقام سازی قطعه) در کنار دیگر روش های مرسومی مثل برش سی ان سی به چشم می خورد . 

پره های توربین همراه با پایه نگهدارنده در کوره (تولیدی ایران) ، در جریان بازدید فرمانده نیروی هوایی عمان از نهاجا

موضوع جالب و تکراری این قسمت از بحث را شاید بتوان در استفاده مجدد از یاتاقان ها دید به نحوی که به مظنور نصب روتور روی اسپول بسته به نوع طراحی حد فاصل این دو قطعه نوعی باتاقان قرار داده می شود همچنین در موتور های جدید علاوه بر آن در خود روتور هم باتاقان استفاده می شود ، به منظور پی بردن محل استفاده از یاتاقان دوم به فرورفتگی میانی دیسک روتور در تصویر دوم همین نوشتار دقت کنید. 

حال که روتور را کاملا" معرفی کردیم ، وقت آن است که نگاهی هم به قسمت دیگری از موتور با نام استاتور که به عنوان مکمل روتور ها بوده و دارای شباهت هایی هم با آن است ، بیندازیم .

استاتور به معنی ثابت از کلمه پارسی ایستا به همین معنی مشتق شده ، اجزایی از موتور جت هستند که مابین پره های روتورها (در کمپرسور و توربین) و دقیقا" روی " اسپیسر ها " البته با اندکی فاصله قرار گرفته و هیچ گونه حرکتی از خود ندارند ، هدف از استفاده از استاتور ها را می توان کنترل و هدایت رفتار جریانات هوای ورودی و عبور کرده از پره های هر مرحله از کمپسور یا توربین به مرحله دیگر دانست .  

استاتور موتور اف 110 ایالات متحده

لازم است دوباره تکرار کنم که استاتور ها هیچ گونه حرکتی ندارند ، همچینین باید گفت که استاتور ها به بدنه موتور متصل بوده و پره های آن ها را دقیقا" با جهتی مخالف جهت پره های روتورها تولید می کنند به گونه ای که هنگام حرکت وقتی پره های این دو قسمت در کنار بکدیگر قرار می گیرند شکلی سینوسی (موجی) و یا زیگزاگی (W) بسته به نوع طراحی این اجزا ، بوجود می آورند.  

یک استاتور به همراه نمایی از پره های آن

در تصویر بالا اجزا متحرک روتور و پره های ثابت میانی استاتورها هستند

موتور جت به تفکیک اجزا ... توربین و کمپرسور

توربین ها و کمپرسور ها را بصورت کلی از قرار دادن تعداد مشخصی روتور و استاتور به همراه ملحقات آن ها در کنار هم و بر روی بستر رابط ، یک مجموعه در ابتدا (کمپرسور) و دیگری معمولا"در انتها (توربین) ، بوجود می آورند با اینحال این دو جز دارای تفاوت های عمده ای با یکدیگر هستند که در ادامه به تشریح آنان خواهیم پرداخت .

نمای برش خورده موتور توربوفن سی اف 700 ، پره های جلویی (سمت چپ شما) کمپسور و پره های انتهایی(سمت راست شما) توربین هستند

اما همین روتور ها به منظور اتصال به یکدیگر نیازمند قطعه دیگری هستند که اسپیسر نامیده می شود، باید عنوان داشت که اسپیسر قطعه ای از جنس استیل (فولاد) است که وظیفه حفاظت و اتصال دیسک های روتور را بر عهده دارد در تصویر زیر اسپیسر مشهود است.

اسپیسرها حد فاصل دو روتور قرار گرفته و خود را واسطه ای جهت اتصال دو روتور به هم می کنند به همین دلیل روتورها متصل شده همه با هم به حرکت در می آیند

نا گفته نماند که به منظور اتصال اسپیسرها به دیسک روتور سوراخ هایی بر روی دیسک تعبیه شده است (به تصویر اول در مطلب ارسالی قبل توجه کنید) که با چفت شدن این سوراخ ها با سوراخ های اسپیسر در نهایت به منظور اتصال از نوعی پین تو خالی آلومینیومی استفاده می شود ، دلیل استفاده از این پین ، روغنکاری بهتر یاتاقان ها حین تعمیرات و درنتیجه سهولت در امر اورهال است.

اسپیسر مرحله اول کمپرسور موتور جی 79 تولیدی ایالات متحده

در نهایت به هریک از روتور ها در کنار استاتور همراهش در توربین یا کمپرسور ، یک استیج (مرحله) گفته می شود .

 

همچنین لازم است بدانید که در موتورهای جت معمولا" از دو نوع کمپرسور استفاده می شود که اولی کمپرسور سانتریفیوژی (گریز از مرکز) بوده و در نمونه های اولیه و قدیمی تر و نیز نمونه هایی از توربوشفت های فعلی بیشتر به چشم می خورد (استفاده از این نوع باعث کاهش وزن موتور می شود اما از کارایی آن نیز می کاهد) و دوم کمپرسور جریان محوری است که حاصل تلاش فرانتس استولز بوده و در موتور های امروزی به وفور دیده می شود .

سمت راست کمپرسور سانتریفیوژی و سمت چپ کمپرسور محوری

در خصوص وظایف این جز باید گفت که در موتور جت توربین ها مسئول مکش و جهت دهی به جریان سیال خارج و یا داخل شده موتور هستند در حالی که در کمپرسور جریان ورودی کند شده و بر تراکم آن افزوده می شود به همین منظور مراحل توربین باز و با تغییر اندازه اندک دیده می شوند اما مراحل و پره کمپرسور ها معمولا" به حالت کله قندی (مخروطی) از جلو به عقب کوچک و کوچکتر می شوند (به دلیل افزایش تراکم) . 

توربین و کمپروسور در موتور جت از نظر ساختار و نیز شکل کلی بسیار به هم شبیه بوده و قطعا" تا به حال دوستان عزیزی که پیگیر این تاپیک بوده یا بطور کلی مشغول به تحقیق آماتوری راجب موتورهای جت هستند حین برخورد با تصاویر گرافیکی و یا نمای برش خورده موتورهای جت در رابطه با تفاوت و وظایف این دو جز به دلایلی که در بند اول همین پارگراف ذکر گردید دچار تشکیک و اغتشاش خاطر شده اند .

موتور توربوفن پیشرفته دی سی 9 از شرکت پرات اند ویتینی ایالات متحده

 

پس لازم می بینم که اختلاف و تفاوت میان این دو جز (توربین و کمپرسور) را در اینجا به منظور بالا بردن هرچه بیشتر غنای مقاله خدمت محققین محترم شرح دهم :

در ابتدا به خاطر داشته باشید که کمپرسورها خود نوعی دیگری از توربین ها هستند و ممکن است در منابع مختلف گاها" با عنوان توربین فشار ضعیف هم از آن ها یاد شود از همین رو ضروری است که بدانیم ، نوع توربین ها در موتور جت از گونه "توربین های واکنشی (عکس العملی)" می باشد بر همین اساس باید عنوان داشت که در این گونه از توربین ها سیال عامل (در اینجا هوا) حین گذر از پره های هر مرحله از توربین بصورت پیوسته و پشت سر هم دچار افت در فشار می شود که این عمل نوعی آنتالپی کاهش یافته است ، خود این آنتالپی نیز به انرژی جنبشی و یا گشتاور تبدیل می شود درحالی که در کمپرسور این گونه نیست.

شاید ساده تر باشد این گونه بگوییم که یک سیال شتاب گیرنده با عبور از بین دو پره همگرا در ردیف های روتور و استاتور توربین افزایش سرعت پیدا می کند در حالی که در یک کمپرسور محوری سیال کند شونده و یا منتشر شونده است ، فشار آن با عبور از بین پره های واگرای متوالی افزایش یافته و به تبع آن از سرعتش کاسته خواهد شد. 

همچنین از نظر ظاهری در سطح مقطع پره های این دو جز تفاوت آشکاری دیده می شود. در یک کمپرسور پره ها از مقاطع باریک بال ایروفویل بوجود می آیند. در حالیکه در توربین ها مقاطع پره فقط از کنار هم قرار گرفتن تعدادی کمانهای دایره ای تشکیل می شوند. (تفاوت شکل پره ها کمپرسور و توربین در جت های نیروگاهیی مشهود تر است)

کمپرسور و توربین

از نظر عملکرد هم ، توربین و کمپرسور با هم اختلافات فاحشی را دارند به گونه ای که جریان هوای عبوری از توربین همواره در حال افزایش سرعت است در حالی در کمپرسور ها این موضوع عکس آن و رو به کاهش است همچنین در شکل سیال عبوری کمپسور ها با توربین ها نیز اختلافاتی دیده می شود (جهت جریان سیال به هنگام خروج در توربین بزرگتر از جهت ورودی همین جریان نسیت به محور می باشد) 

همچنین لازم به ذکر است که امروزه به دلیل کاربرد وسیع موتور های جت در امورات مختلف ، تبعا" بروز غلط هایی مصطلح هم در بین افراد حاظر در این زمینه مشهود و اجتناب ناپذیر است از همین رو شاید بتوان یکی از عمده ترین این اشتباهات را در کلمه اسپول دید به نحوی که در بین اهالی این وادی گاها" توربین و کمپرسور و سطح رابط زیرین را اسپول می نامند

شفت ، فن ، کمپرسور و توربین که وقتی همه آن ها با هم فرض شوند به اشتباه اسپول خوانده می شوند   

این درحالی است که اگر شفت دو و یا چند تکه ای باشد به دلیل بروز اختلاف در میزان دوران اجزا توربین و کمپرسور نمی توان آن ها را یک شی واحد در نظر گرفت و نیز یک نام واحد را به آنان اطلاق کرد . (شخصا" مواردی را نیز شاهد بوده ام که در آن ها اینلت را به تنهایی اسپول خوانده اند) 

  موتور جت به تفکیک اجزا ... تی بی سی اس !

موتور های توربین گازی یا جت در حال کار بصورت همیشگی دارای دمای بسیار بالایی هستند این دما بگونه ای است که در قسمت های سرد موتور به بالاتر از 600 درجه سانتی گراد و در قسمت های گرم (که بعد از کامباستور قرار می گیرند) حتی به عدد غیر قابل باور 1600 درجه نیز می رسد این درحالی است که هرچه بر اندازه و ابعاد موتور افزوده شود دمای آن نیز روند پرشتاب افزایشی را به خود می گیرد بدین معنی که موتورهای توربوفن نظامی اگرچه دارای کشش و توان یکسانی با موتورهای توربوفن سیویل (تجاری) و حتی بهرمند از کنار گذر کوچک تر باشند ، به دلیل کوچک تر بودن ایعادشان دمای کمتری نسبت به سیویل ها دارند. طبیعتا" هیچ آلیاژی هم توانایی تحمل چنین دمایی را نداشته و در مقابل آن خسارت دیده و معیوب می شود ( این جمله بدین معنا است که عمر توربوفن های سیویل بسیار کمتر از عمر همتایان نظامی خود است) . به همین منظور مهندسان و دانشمندان این عرصه از چند دهه پیش با ابداع سیستمی با عنوان" تی بی سی اس " مخفف شده کلمه تورباین بلید کولینگ سیستم و به معنای سیستم خنک کننده پره های توربین این مشکل و ضعف را در موتورهای سیویل بهبود بخشیده اند . 

سیستم تی بی سی اس که در نمای برش خوده و لایه باز پره های توبین در این تصویر مشهود است

مطمئنا" تا به اینجای کار این پرسش در ذهن شما پدید آمده است که تی بی سی اس چیست ؟ در جواب این سوال باید گفت که تی بی سی اس در واقع همان رادیاتور خودر است با این تفاوت که در رادیاتور خودروها سیال خنک کننده مایع و در اینجا سیال گازی (همان هوای پیرامون یا مکیده شده موتور) است ، اگر به یاد داشته باشد گفتیم که بر روی شفت جسمی استوانه ایی توخالی و به شکل قرقره نصب می شود که اسپول (به معنی قرقره) خوانده می شود که سایر اجزاء روتوری (دوران کننده) روی آن نصب می شوند حال لازم است در جهت تکمیل گفته هایمان عنوان کنیم که بر روی اسپول سوراخ ها و حفره های وجود دار که وظیفه آن ها انتقال هوای دمیده شده به داخل اسپول به سطح بالایی که معمولا" دیسک روتور می باشد ، است گفتنی است در سرتا سر مساحت دیسک روتور مجرا ها و لوله هایی همانند رگ های بدن انسان تعبیه می شود که ورودی آن ها در پایین ترین و مرکزی ترین قسمت دیسک روتور و درست در جایی است که دیسک به اسپول توسط یاتاقان متصل می شود و خروجی آن ها نیز دقیقا" در زیر محل قرارگیری پره ها است (شیار های دیسک روتور) در نهایت با ایجاد طراحی مشابهی در داخل و درون پره های توربین (شیارها و لویه هایی شبیه به المنت) جریان هوای هدایت شده پس از تجمع و انبساط در پره ها و در حالی که بر اثر گرمای ناشی از گازهای خروجی گرم شده است بر اثر افزایش فشار از سوراخ ها و حفره های ربزی که بر روی طرفین مختلف پره تعبیه شده (که به آن ها فیلم گفته می شود) خارج و موجب دفع بخشی از گرمای پره های توربین و خنک سازی آن ها می شود  . (در واقع هوای سرد توسط منافذ داخلی دیسک روتور از اسپول به پره ها منتقل شده و پس از تجمل در آن ها در پی گرم شدن دچار افزایش فشار و در نهایت خروج از فبلم ها می شود)

مجراهای نهایی در اتصال به پره های توبین می توانند به حالت مستقیم (سینگل پاس) و یا به حالت کنار گذر مانند (مالتی پاس) در نظر گرفته شده و طراحی شوند

اما سوال دیگری که هنوز پاسخ داده نشده این است که هوای مورد نیاز چگونه و از کجا تامین و به درون اسپول دمیده می شود که در جواب آن باید عنوان داشت که محل دمیده شدن هوا به درون اسپول دقیقا" اینلت موتور بوده و نیز هوای مورد نیاز در مدل های بزرگ توسط حفره هایی که بر روی این جز (منظور اینلت) تعبیه شده تامین می شود ، همچنین در نمونه هایی هم تامین این جریان هوا از پشت فن و ابتدای کمپرسور انجام می پذیرد . 

پره توربین به همراه سوراخ های سیستم خنک کننده (فیلم ها)

گفتنی است مطابق با شکل میانی در تصویر اول در تی بی سی اس های امروزی به مظنور خنک سازی از دو جریان پرفشار و کم فشار استفاده می شود که تفاوت این دو در نحوه تامین و دمیده شدن سیال خنک کننده (هوا) به درون پره ها است ، در همین راستا مکانیزیمی که ما برای این امر تعریف کردیم (دو پاراگراف بالاتر) مربوط به جریان پرفشار است ، در جریان کم فشار هوا از اسپول به فضای نسبتا" خالی زیر اسپیسر ها منتقل شده و به وسیله حفره ای که در نمای رو به روی پره توربین قابل روئیت است به درون پره ها مکیده خواهد شد . 

 موتور جت به تفکیک اجزا ... کامباستور (محفظه احتراق)

پس از معرفی و تشریح کمپرسور و توربین نوبت به بررسی یکی از مهم ترین اجزا موتور می رسد ، جزئی به نام کامباستور که در واقع همان محفظه احتراق موتور جت است . کامباستور همیشه مابین کمپرسور و توربین (بعد از کمپرسور و قبل از توربین)  درست روی شفت اصلی و اسپول ، البته بدون هیچ اتصالی با آن ها قرار می گیرد . همچنین فصای خالی موجود بین کامباستور و شفت اصلی با عنوان کنار گذر اصلی (مِین بای پاس) خطاب می شود.

در این تصویر کامباستور موتور سی اف 700 که خود از نوع حلقوی است بخوبی مشهود است

قبل از تشریح کامباستور لازم است توضیح دهم که متناسب با پیشرفت و تکامل موتور های جت کامباستور ها امروز به سه دسته کپسولی (قوطی مانند) ، حلقوی و قوطی-حلقوی تقسیم می شوند که بنده طی این نوشتار مورد اول را خدمت دوستان شرح خواهم داد (دو مورد بعدی نیز در ساختار شبیه به مورد اول هستند) . 

در تصویر گرافیکی بالا یک کامباستور را بصورت برش خورده می بینید ، مطابق با این تصویر کامباستور در واقع دو کپسول در هم آمیخته است که کپسول اولی را قوطی یا کپسول سرد و کپسول دوم را که درون آن قرار گرفته کپسول گرم می نامند.

عملکرد کامباستور بدین گونه است که در ابتدا هوای سرد و متراکم از کمپسور با فشار زیاد به درون کپسول سرد دمیده و در فضای خالی این کپسول که " ایرگَپ " نامیده می شود تجمیع داده شده ، سپس بر اثر افزایش تراکم هوا در ایر گپ خود به دلیل دمیده شدن مداوم هوا در نتیجه بسته بودن قسمت انتهایی و متصل دو کپسول دچار افزایش فشار  شده و در خلاف جهت دمیده شدن از منافذ و سوراخ هایی که " فِلَم تیوب " نامیده می شوند به قسمت دوم یا کپسول گرم وارد می شود . 

پس از ورود هوای متراکم و پر فشار از ایرگپ به کپسول گرم ، این سیال با سوخت های پاشیده شده از " سویرل وینز " ترکیب خواهد شد ، لازم است توضیح دهم که در قسمت ابتدایی و بسته کپسول گرم ، پره هایی کوچک همانند فن رادیاتور خودرور (از نظر شکل) قرار داده شده که بر روی قسمت میانی آن سه سوراخ کوچک (قابل دیدن) به شکل مثلث متوازی الاضلاع تعبیه می شود ، پشت این فن نیز لوله ای باریک و کوچک قرار می گیرد که به بیرون از دستگاه متصل بوده و مسئول انتقال سوخت به درون کامباستور (سویرل وینز) است این لوله را " فیول نازل کانکشن " می نامند . اما برای پاشش سوخت به درون محفظه لازم است قبل از سویریل وین محفظه ای کوچک و استوانه ای شکل قرار گرفته شود (این محفظه " نازل اورایفیس "نامیده می شود) تا سوخت منتقل شده پس از تحمع ، در اثر افزاش فشار راه خود را از درون سوراخ های روی وین یافته و ضمن خروج از این منافذ ، وین را نیز به حرکت در آورد ، بر اثر قرارگیری این سوراخ ها به شکل مثلث سوخت خارج شده حین پاشش در نتیجه جرخش سویرل وین حالتی سینوسی (همانند فنر) به خود می گیرد . پس از بارور سازی هوای سرد با سوخت ، این سیال مرکب که حالا آماده محترق شدن است و درست در مقابل " فندک یا اینگایتر " (در تصویر بالا اینترکانکتور نامیده شده) قرار گرفته ، با اتصال جریان الکتریکی به درون اینگایتر و بروز جرقه الکتریکی سیال مرکب محترق شده و با فشار بسیار زیادی به سمت انتهایی کپسول سرد که باز است را خود را می یابد ، در این قسمت از کپسول گرم که قطر آن نیز به دلیل بیضوی بودن شکل آن کم می شود قطعه دیگری قرار گرفته " سیلینگ رینگز " نامیده می شود و کار آن در شکل دهی به جریال هوای محترق شده و هدایت درست آن به سمت توربین است .  

اما در کامباستور اجزا دیگری نیز وجود دارد که هنوز به آن ها اشاره نکردیم نخست دو نوار یا حلقه سبز رنگ در تصویر بالا که " کولینگ استریپ " نامیده شده و وظیفه آن ها  در خنک سازی جریان گسبل یافته به سمت وین ها است (این دو حلقه که از فلزی با رسانایی بالا ساخته می شوند گرمای هوا را جذب کرده و با روش همرفتی آن را به کپسول سرد منتقل می کنند) و دوم پین های بنفش موجود بعد از استریپ ها است که " فلم تیوب ساسپنشن پین " نامیده شده و از ایجاد جرقه و بروز احتراق در این قسمت ممانت به عمل می آورند قطعه سومی نیز در تصویر قابل روئیت است که " فیول درین "نامیده شده و همانطور که از نام آن پیداست مسئولیت تخلیه سوخت ترکیب نشده و احتراق نیافته موجود در کامباستور را عهده دار می باشد .  

گاهی به دلیل نقص فنی در عملکرد و یا حتی در طراحی کامباستور موتور دیده می شود که موتور جنگنده حین افزایش و یا کاهش سرعت مقدار بسیار زیادی دود غلیظ و تیره را تولید می کند. 

این پدیده که بصورت تخصصی " خام سوزی " نامیده می شود هنگامی رخ می دهد که سوخت محترق نشده همراه با گاز های داغ محترقه از سیلینگ رینگ عبور کرده و در یک کلام از انتهای کاباستور خارج شود .

در بروز پیدیده خام سوزی همواره دو عامل محتمل تر است نخست پرتوکل سوختی مورد استفاده ، همه ما از درس علوم سال های تحصیل در مقطع ابتدایی به خاطر داریم که احتراق در نتیجه ایجاد مثلثی از هوا ، ماده سوختنی و حرارت به وقوع می پیوندد حال جالب است بدانیم که ابعاد و میزان اضلاع این مثلث در مورد همه سوخت های مورد استفاده در کشور های مختلف یکسان نیست برای مثل پروتوکل های سوختی مورد استفاده در شوروی سابق (روسیه فعلی) و اعضای اسبق پیمان منحله ورشو برای احتراق به میزان بسیار کمتری حرارت نیاز دارند اما در پروتوکل های سوختی آمریکایی و مورد استفاده در پیمان ناتو حرارت مورد نیاز برای احتراق میزان بسیار بیشتری است حال باید اینگونه استنباط کنیم که اینگایتر های مورتو های روسی به دلیل تولید شدن پروتوکل های سوختی بهتر در این کشور ، جرقه کوچکتر و با حرارت کمتری تولید می کنند که در نتیجه آن در صورت استفاده از سوختی با پروتوکل آمریکایی در این موتور ها احتراق بصورت کامل انجام نشده و پدیده خام سوزی رخ می دهد ، و دوم نقص فنی در موتور است که طی آن فیول درین موجود در کامباستور (که وظیفه آن را نیز شرح دادیم) در انجام وظیفه محوله که همان خارج سازی باقی مانده سوخت احتراق نیافته است ناتوان مانده و در پی آن ضمن خروج سوخت محترق نشده از انتهای کامباستور ، خام سوزی به وقوع می پیوندد .   

پ.ن: پروتوکل های سوختی رایج در بلوک غرب اکثرا" جی پی 4 ، جی پی 5 و جی پی 8 است در حالی که در بلوک شرق پروتوکل های ای ال 1 ، ای ال 2 و ای ال 3 رواج بیشتری دارد .

موتور جت به تفکیک اجزا ... نازل و میکسر و اگزاست

در تشریح موتور جت بعد از گذر از کامباستور و پره های روتور و استاتور کمپرسور و توربین به دو قطعه به هم پیوسته و به هم تنیده به نام های نازل و میکسر می رسیم ، در معنای اصطلاحی و لغوی نازل همان سر شلنگ است اما در تعریف علمی و جامع ، نازل وسیله ای است در جهت کنترل جریان و خصوصیات حرکتی یک سبال (در وسیله ای ترجیحا" لوله ای شکل) در کنار شکل دهی به سیر حرکتی آن .

برای تشخیص و شناسایی نازل در مورتوهای جت کافی است از نمای پشت و یا جانب به موتور بنگریم ، در این زوایا خواهیم دید که بعد از پره های توربین و درست در آخرین نقطه شفت موتور ، جسمی مخروطی (کله قندی) قرار گرفته که همان نازل (نازل اصلی) است .

نازل در تصویر بالا با فلش قرمز رنگ نمایش داده شده

نازل در موتور جت هم ، همان وظیفه تعربف شده در بالا را عهده دار می باشد بدین معنی که شکل دهی و سرعت دهی به جریان سیال خروجی از موتور (در اینجا گازهای داغ) وظیفه تعریف شده نازل اصلی است ، نکته جالب این است که تمامی تراست (رانش یا پیشرانش) تولیدی موتور در گرو عملکرد نازل آن است در واقع اگر این قطعه را از موتور حذف کنیم ، موتور ما دیگر در تولید رانش (نیروی جلو برندگی) ناتوان و عاجز خواهد ماند در حالی تمامی سیکل های کاری آن بدرستی عمل می کند همچنین می توان از جمله تفاوت های میان جت های پروازی و جت های نیروگاهی (توربوژنراتورها) را در عدم بهرمندی نوع دوم از نازل اصلی دانست .

اما برای بهبود عملکرد و با توجه به مرکب بودن سیال خروجی از موتور و در نتیجه تسهیل و یکنواختی هرچه بیشتر این جریان سیال ، مهندسان قطعه دیگری را عرضه کرده اند که میکسر (مخلوط کن) نامیده می شود ، میکسر وسیله ای با شکلی شبیه به دایره ای بسته با مقاطع سینوسی (تاب دیده) است که به وسیله پایه هایی درست بر نازل اصلی سوار بوده و وظیفه آن ترکیب جریانات سیال خروجی و نیز کنترل ، کاهش و یکسان سازی صدای موتور است .

در این تصویر نازل اصلی همراه با میکسر دیده می شود ، گفتنی است در شمایل های گرافیکی موتور های جت عمدتا" میکسر نمایش داده نمی شود

لازم به ذکر است در ساخت نازل اصلی و میکسر ، ضروری است با توجه به دمای بالای گازهای خروجی و به تبعیت از آن شتاب و فشار بالا ، از مواد مرکب با مقاومت زیاد در برابر حرارت استفاده شود .  

تصویری گرافیکی از تاثیر استفاده از میکسر بر صدا و جریان گازهای خروجی

در موتو های جت و در آخرین قسمت از نمای بیرونی (انتها) آن ها وسیله دیگری نیز نصب می شود که نازل خروجی با نازل ثانویه یا اگزاست (خروجی) نامیده می شود ، این وسیله که تحت عنوان نازل ، بیشتر برای دوست داران صنعت هوانوادری جا افتاده تر و شناخته شده تر است (نازل خروجی / بیرونی) در واقع به منظور کم و زیاد کردن سرعت موتور همزمان با افزایش و کاهش میزان دوران اجزا داخلی بکار می رود ، برای توجیه شیوه عملکرد این جز قیفی پلاستیکی را فرض کنید ، ابتدا قیف را از قسمت باز و بزرگتر جلوی دهان خود گرفته و در آن بدمید در حین دمیدن دست دیگر خود را در مقابل جریان قرار داده و سرعت هوای خروجی را مورد سنجش قرار دهید ، اینبار قیف را برعکس گرفته و از قسمت تنگ در آن بدمید همچینین دست دیگر خود را در مقابل جربان خارج شده از طرف بازتر قیف قرار داده و سرعت آن را بسنجید ، خواهید دید که سرعت جریان خروجی از گذرگاه تنگ قیف بیشتر و از گذرگاه باز آن کمتر است ، دقیقا" همین تکنیک ساده و پیش پا افتاده اساس عملکرد نازل خروجی (بیرونی) موتور های جت است ، در واقع موتور های جت حین افزایش دوران و در پی افزایش سرعت و رانش ایجاده شده نازل خروجی خود را بسته و تنگ می کنند و حین کاهش رانش و سرعت ، آن را کاملا" باز خواهند کرد . (این حالت بصورت اتوماتیک و توسط سیستم فادک کنترل می شود) 

نمای بیرونی نازل خروجی (اگزاست) موتور اف 404 یا اف 414 کار شده در جنگنده اف 18 هورنت

البته سیکل تعریفی بالا به منظور پرواز صوتی و زیر صوتی کاربرد دارد و در صورت استفاده از افتربرنر موتور ، تازل خرجی به دلیل مصون ماندن از آسیب شعله های خروجی در حالت کاملا" باز قرار می گیرد . نازل های خروجی از مقاطع به هم متصل فلزی شبیه به لولای در و یا حتی دست انسان و از مواد مقام در برابر حرارت و فشار ساخته می شوند .

همچنین امروزه دانشمندان و مهندسان با توجه به قوانین سه گانه نیوتن بر این موضوع واقف شده اند که با جهت دهی به جریان گاز های خروجی می توان بر رانش موتور افزود و نیز مانور پذیری پرنده را بیشتر از قبل نمود ، از همین رو و با توجه به این اصل امروزه اگزاست در موتورهای جت پیشرفته بحالت جهت پذیر (برداری) در دو نوع 2 بعدی (جهت دهی به بالا و پایین) و 3 بعدی (تمام جهت) ساخته می شوند که به آن سیستم تراست وکتورینگ کنترل (به اختصار تی وی سی) گفته می شود . 

موتور جت به تفکیک اجزا ... افتربرنر (پسسوز) و سوپر کروز 

در سال های دهه 50 میلادی و در حالی که شرق و غرب در رقابت تسلیحاتی غرق شده بودند ، فرانسوی ها با علم به مشکلی در جنگنده های جت ایده ای بسیار جالب و جدید استفاده از پیشرانه مختلط را پایه ریزی کردند ، در واقع در آن سال ها جنگنده های جت به منظور رسیدن و گذر از سرعت تعریف شده صوت (توسط کارل ماخ آلمانی) مجبور بودند مسافت زیادی را بدون وقفه و در ارتفاع مناسب با تمام قدرت موتور (ها) در واحد متغییری از زمان بصورت افقی و رو به جلو بپیمایند .

و اما در باره پیشرانه های مختلط که امروزه کاملا" فراگیر شده باید خدمت دوستان عارض شم که این تکنینک چیزی نیست جز ترکیب بک موتور توربو با یک موتور پالس / پیور جت در یک پوسته (با تکنولوژی جدید و در حال توسعه توربو اسکرمجت اشتباه نشود) ، مثل ترکیب موتور توربوجت جی 75 با موتوری پالس جت که حاصل آن تولید موتور مشهور جی 79 در ایالات متحده بود . 

از نظر فنی اگر بیاد داشته باشید در قسمت قبلی این مقاله در خصوص معرفی انواع موتور های جت (که در زمستان سال 92 ارسال شد) و در تشریح گونه پالس جت گفتیم که هوا بعد از دمیده شدن در موتور (که به شکل لوله تو خالی است) و در نتجیه عبور از از گذرگاهی که قطر آن کم می شود ، پس از تزاکم و افزایش فشار با جسمی به شکل کندوی زنبور عسل برخورد می کند که همان مشعل یا کامباستور (برنر) در این نوع موتور ها است ، حال برای دستیابی و تولید موتور مختلط فرانسوی ها این قطعه را از یک موتور رمجت جدا کرده و آن را با فاصله ای معین بعد از نازل اصلی در موتور توربوجت نصب و با سامانه های مختلف موتور هماهنگ ساختند . 

افتر برنر ، کامباستور یک موتور پالس جت که در یک موتور توربوجت ترکیب شده 

به ثمر نشستن این ایده جالب و جدید موجب شد تا بعد از آن جنگنده های جت در کسر کوتاهی از زمان بتوانند سرعت خود را با استفاده از این کامباستور ترکیب شده به سرعت ماخ یک رسانده و اصطلاحا" پرواز صوتی انجام داده و دیوار صوتی را بشکنند . مدتی بعد این قطعه افتر برنر یا پسسوز نامیده شده و پیشرانه های مرکب با این تکنینک را موتور های با پسوز نامیدند . 

لازم به ذکر است در صورتی که قسمت توربو موتور در حالت فعالیت کامل قرار گرفته شده باشد با روشن کردن افتربرنر با توجه به نوع طراحی دینامیکی جنگنده به راحتی می توان به سرعت های بسیار بیشتر از یک ماخ هم دست یافت ، همچنین گفتنی است موتور های کار شده در پرنده های آموزشی جت و جنگنده های کلاس پشتیبانی نزدیک (کلوز ایر ساپورت) به منظور سهولت در کنترل پذیری فاقد افتر برنر هستند .

تکنیک پیشرانه های مختلط اولین بار در موتور فرانسوی اسنکما ام 48 آتار کار شده در جنگنده میراژ 3 فرانسوی بکار گرفته شد و در پی آن جنگنده فوق الذکر توانست ضمن اثبات ایده بال های مثلثی (دلتایی) و نیز اثبات عملی ساخت موتور های مختلط ، رکورد های اعجاب انگیزی (در آن زمان) از خود بجای گذارده و نقش مهمی در پیشرفت جهان هوانوردی ایفا کند .

به عنوان آخرین نکته در این خصوص (افتر برنر) لازم است عنوان کنم که استفاده از افتر برنر اگرچه مزایای قابل قبولی چون افزایش تراست و سرعت جنگنده را در پی داشت اما عاری از عیب و نقصان هم نبود به گونه های که استفاده از افتربرنر ضمن بالا بردن میزان مصرف سوخت موجب خروج شعله از موتور جنگنده می شود خود این عامل (خروج شعله از اگزاست موتور) در حین پرواز های رزمی به موجب افزایش بسیار زیاد دمای خروجی باعث تسهیل شناسایی و هدف قرار گرفتن جنگنده با استفاده از موشک های حرارات یاب و یا شناسایی توسط سامانه های آی آر اس تی نصب شده در جنگنده های می شود از این رو و با توجه به افزایش اهمیت اصل کاهش میزان باز تابش راداری در طراحی و ساخت جنگنده های امروزی و به تبعیت از آن ورود جهان هوانوردی به عصر مخفی کاری (استیلث) مهندسان این عرصه در سال های گذشته برآن شدند تا با ابجاد شیوه ای جایگزینی برای افتربرنر این ضعف جنگنده ها را التیام بخشند که نتیجه آن پیدایش تکنیک جدیدی با عنوان سوپرکروز است . 

در گذشته گفتیم که در موتور های جت به منظور افزایش و یا کاهش میزان تراست خالص تولیدی نیاز به افزایش و یا کاهش میزان دوران خود دارند حال با در نظر گرفتن جمله بالا ، سوپر کروز تکنیکی است که در پی بکار گیری آن میزان دوارن اجزا چرخنده موتور بصورت ناگهانی و استرسی از میزانی مشخص به میزانی معین افزایش یافته و موجب افزایش ناگهانی تراست موتور خواهد شد ، بدین ترتیب جنگنده هایی که موتور های آن ها مجهز به تکنولوژی سوپر کروز باشند می توانند بدون استفاده از افتربرنر پرواز فراصوتی انجام داده و افزایش مصرف سوخت نداشته باشند در حالی که افزایش دمای موتور نیز در این حالت بسیار بسیار کمتر از افتر برنر خواهد بود  .

موتور توربوفن ای جی 200 کار شده در جنگنده یوروفایتر تایفون مشهور به ای اف 2000 ، یکی از اولین و بهترین موتور های مجهز به سوپر کروز 

 موتور جت به تفکیک اجزا ... اینتیک سِت

اگر موتور جت مونتاژ شده و آماده شده را از نمای روبرو بیرونی نظاره گر باشیم قطعاتی به هم پیوسته مشاهده خواهیم کرد به به ترتیب اینلت کُن (مخروط ورودی) ، اسپیر (پره های نگهدارنده) ، دیفیوزر نامیده شده اند که طی این نوشتار قصد دارم اختصارا" و آنگونه که در شان دوستان و در گنجایش حوصله بنده است به تشریح آنان بپردازیم .

اینلت کن: یا مخروط ورودی قطعه ای است دایره ای شکل (در نمای بسته روبرو) که درست بر ایتدای شفت سوار شده و متصل به آن است که برای اتصال آن به سطح زیرین (شفت موتور) یاتاقان های مخصوصی (بولبرینگ) بکار می رود با این تفسیر می توان گفت که این قطعه از اجزا روتوری (متحرک) در موتوهای جت بوده و به تبعیت از آن در فرآیند کاری این گونه از موتورهای صاحب نقش است .

در تشریح وظیفه این قطعه لازم است یادآور شوم که در نوشتارهای ارسالی پیشین در خصوص معرفی گونه رمجت عنوان داشتیک که مهندسان به منظور اصلاح سیر حرکتی جریان سیال در حال مکش به درون موتور پالس جت ، قطعه ای لوزی / بیضی شکل را ( با نام اینربادی ) ساخته و درست در ابتدای مدخل موتور نصب و بکار گرفتند و بدین سان موفق به معرفی گونه رمجت شدند ، حالا با در نظر گرفتن توضیح بالا باید عنوان داشت که اینلت کن ها در موتوهای توربینی همان اینربادی در رمجت ها هستند که همانند اجدادشان وظیفه تسهیل فرآیند کمپرس هوا در موتور (در موتورهای توربینی در قسمت کمپرسور) ، خود به روش کاهش سرعت سیال ورودی را عهده دار می باشند .

گفتنی است اینلت کن ها نوعی شناسنامه موتوهای توبوجت و توربوفن نیز محصوب می شوند به نحوی که در نمای خارجی تشخیص نوع موتور (توربوجت یا توربوفن) تنها از راه شناخت این قطعه امکان پذیر است . اگر از نمایی جانبی و با زاویه دید مایل به طرفین به قسمت جلویی موتور و مشخصا" اینلت کن توجه کنیم ، اگر اینلت کن موتور از این نما شبیه به مخروط استوانه (مثلث) بود (همانند تصویر بالا) موتور از نوع توربوفن است در حالی که اینلت کن موتورهای تورجت جت در همین حالت قرار گیری شبیه به استوانه مخروطی از دایره دیده می شود .

اسپیر ها: مطابق با تصویر بالا اسپیرها، پره های زرد رنگ (در این تصویر) هستد که وظیفه آن ها نگهدای دهان تا دهان و ایجا تکیه گاه برای یاتاقان های شفت اصلی است ، به بیان ساده تر اسپیرها همان ستون های نگهدارنده موتور در قسمت مدخل هستند. لازم بذکر است متذرکر شوم که طراحی این جز در انواع جت های توربینی از کوچک به بزرگ داری تفاوت و احتلافات عمده ای است به گونه ای که در موتوهای کوچیک چون میکروجت ها و مینی جت ها شاهد طراحی ساده و بدون آلایشی همانند + صرفا" به عنوان پایه های نگهدارنده هستیم اما در موتوهای بزرگ تر و با هدف طراحی پرواز فراصوتی این جز کاملا" شبیه به پره های روتور و استاتور یعنی بصورت 3 بعدی طراحی می شود .

دیفیوزرها: درواقع همان لبه های حلقه مانند در نمایی بیرونی (و از روبرو) هستند که به منظور رانش بهتر جریان سیال به درون موتور،  قیفی شکل طراحی می شوند .

موتور جت به تفکیک اجزا ... آی ام سی ، آی سی سی ، آی وی سی ! 

حدود 9 ماه پیش در همین تاپیک مطلبی توسط بنده ارسال شد که بصورت محوری به بررسی شفت در موتورهای جت بصورت اجمالی پرداخته بود ، در همان قالب عنوان شد که شفت در موتورهای جت متناسب با اهداف طراحی به یکی از حالات یگانه (تک شفتی) ، دوگانه (2 شفتی) و سه گانه (3 شفتی) ارائه می شود همچنین در ادامه همان مطلب گفته شده بود که در موتورهایی با شفت چند گانه به منظور اتصال این شفت ها به یکدیگر از اجزایی با نام های " آی سی سی " و " آی ام سی " استفاده می شود در این مقاله قصد دارم شما را با این قطعات بسیار مهم و با اهمیت و نیز نوع جدیدتر آن ها که با نام " آی وی سی " شناخته می شود بصورت اجمالی آشنا کنم .   

تصویری از یک موتور سه شفته ، توجه داشته باشید که هر شفت باید دارای یک اسپول جداگانه باشد

در ابتدا لازم است ذکر شود که در موتورهای تجاری وبعضا" نظامی که کارایی و بازدهی بالا در طراحی آن ها مد نظر است به منظور نیل به اهدافی همچنون تولید نیروی رانش زیاد ، طراحان برای دستیابی به این مهم مجموعه کمپرسور را به دو صورت کم فشار (شامل فن و در اکقر اوقات به همراه مراحل ابتدایی کمپرسور) و پرفشار بصورت مکمل هم طراحی می کنند در این حین و در محل اتصال کمپرسور کم فشار به کمپرسور پر فشار بستر نهایی زیرین که همان شفت است نیز در این محل دو تکه شده و بصورت منقطع و دوگانه طراحی می شود ، حال با توجه به بریده شدن شفت و عدم اتصال دو تکه آن به یکدیدگر لازم است قطعه دیگری در فضایی خالی مابین قرار داده شود تا بوسیله آن ضمن اتصال دو شفت به یکدیگر اعمال مهم دیگری چون انتقال فشار وارده شفت ها به بدنه ، انتقال روغن در بین دو شفت و ناحیه زیرین اسپول ، تسهیل حرکت جریان هوا و ممانعت از ایستایی آن در محل اتصال ، تفکیک و جداسازی جریان هوایی اصلی موجود در موتور از جریان ورودی به بای پاس ها و پشتیبانی لوازم جانبی اضافی (متناسب با نوع و هدف طراحی) انجام شود ، به این قطعه " اینترمیدایت کیس " به اختصار " آی ام سی " و به چنین موتورهایی دو شفته می گویند . 

تصویر یک آی ام سی 

حال اگر فرآیند ذکر شده بالا در خصوص ورودی کمپرسور را حین طراحی برای خروجی کمپرسور (بعد از کمپرسور پر فشار) هم پیاده سازی کنیم بدین نحو که در محل کمپرسورها به ترتیب یه نوع کم فشار ، پرفشار و کم فشار + توربین کم فشار ایجاد و شفت نیز برای دومین بار منقطع شود لازم است در محل منفصل شده مجددا" قطعه آی ام سی بکار رود که البته این بار نام آن عوض شده و آن را " اینترمیدایت کمپرسور کیس " با به اختصار " آی سی سی " می نامیم و بدین گونه موتورهای موتورهای سه شفتی می گوییم . وظایف آی سی سی همان وظایف ذکر شده برای آی ام سی هستند .

تصویر یک آی سی سی

گفتنی است در موتورهای جدیدی همچون یوروجت 200 کار شده در جنگنده اروپایی تایفون نسل جدید و متفاوتی از آی سی سی ها بکار رفته است که موجب افزایش ایمنی و بهبود عملکرد موتور در حالت سوپرکروز شده است ، این قطعه جدید که " اینلت وینز کنترل " یا به اختصار " آی وی سی "نامیده شده درست قبل از فن و متصل به بدنه موتور تعبیه شده و به دلیل بهرمندی از پره هایی که می توانند به دو طرف حرکت کرده و جریان هوا را بصورت جهت دار هدایت کنند (همانند دریچه کولر) باعث تسهیل حرکت جریان سیال عبوری از فن به کمپرسور کم فشار می شود . 

تصویر یک آی وی سی ، وی آی جی اس هم گفته می شود

پ ن: باید توجه داشت که در ساخت قطعات معرفی شده بالا باید از طراحی سه بعدی و مواد مقاوم در برار حرارت اسفاده کرد بدین منظور این قطعات معمولا" لایه نازکی از فلز ایریدم را روی خود دارند.

1- دامپر چرخ 

2- یاتاقان شفت اکسسوری انجین (گیربکس)

3- اسپول گیربکس

4- پمپ های سوخت دهی و سوخت گیری 

5- چرخ دنده های پوششی و گردان گیربکس

قطعات 2 ، 3 و 5 در تصاویر بالا مربوط می شن به سیستم اکسسوری انجین و مشخصا" گیربکس موتور برای نمونه می تونید با دیاگرام گیربکس موتور تی افی ایی 109 که در لینک زیر قرار دادم مقایسه کنید

 

دامپر هم که مشخصه و پمپ ها هم چیز خاصی ندارند ... بنده پمپ ها رو کاملا" با پی دی اف هایی که از قبل برای تشریح سیستم فادک جمع کردم تطبیق دادم ... کاملا" همخوانی داره !

 

می مونه این قطعه:

 

 

انصافا" تشخیص دادن ماهیت این قطعه کاری خیلی سختیه چون عکس از نمای داخلی اون گرفته شده و نمای بیرونی اون که همیشه در معرض دیده کاملا" پوشونده شده ...بریم سراغ خود قطعه ! ... تو نمای اول شما حس می کنید که با پوسته یک دینام کوچیک مواجه شدی وجود کانکتور 3 تایی در راست و 2 تایی در چپ این فرضیه رو تقویت می کنه به همین دلیل بنده اول فکر کردم که با پوسته آلترناتور نمواجه شدم ... آلترناتور مولد انرژی الکتریکی در موتورهای جت هست که برای یک بار استارت زدن برق مرود نیاز رو در باتری هایی که بهش متصل شده ذخیره می کنه که از یک طرف به گیربکس و از طرف دیگه به اکسسوری درایو (راه انداز موتور) متصل میشه در واقع بین این ها قرار گرفته ... خدمتت عرض کنم که در مینی موتورها (موتورایی با تراست کمتر از 15 کیلونیوتن) ... مطابق با عکس فلش سیاه رنگ خود آلترناتور ، فلش قرمز رنگ کانکتور سه تایی که در سمت راست تصویر بالایی قرار گرفته و فلش سبز رنگ هم به باتری ها اشاره می کنه

 

 

موتور اف جی 44

 

این توضیح رو بدم که در مینی موتورهای درایو راه انداز وجود نداره و کار اون رو همون آلترناتور انجام میده یعنی تو این نوع موتور ها آلترناتور و اکسسوری درایو یکی هستند ... با این اوصاف به این نتیجه رسیده بود که این ین قطعه مربوط به یکی مینی موتور هستش که خیلی به اف جی 44 شبیه که یک دفه متوجه وجود 3 حفره (سوراخ) در اون قطعه زرد رنگ شدم و این یعنی اینکه موترو مینی جت هستش و حداقل 15 کیلونیوتن تراست داره ... چیدمانش به این شکل میشه که اگر قطعه رو در تصویر بالا  45 درجه به چپ گردش بدین سوراخی که الان در بالا قرار گرفته به سمت راست میاد و محل اتصال گیربکس میشه دقیقا" در مقابل اون سوراخیی که در سمت چپ قرار می گیره مربوط میشه به محل اتصال آلترناتور و سوراخی هم که بالا می مونه مربوط میشه به اتصال قطعه به موتور ... همه این حرفا یعنی این قطعه پوسته درایو راه انداز (اکسسوری درایو) موتور هستش .  

 

 همون قطعه در موتور تی اف ایی 731 با تراست 15.5 کیلونیوتن 

 

ضمن اینکه تو اون تصویر اگر دقت کنید پین های کانکتور سه گانه (در صورت بزرگنمایی می بینید) رنگ یک دستی ندارند و به دلیل ایجاد جرقه قسمتی ازشون سیاه شده در صورتی که اگر کارشون شارژ برق بود این ایجاد جرقه و تغییر رنگ بوجود نمی یومد ... !

 

به هر حال با این عکس ها نمیشه به درستی تشخیص داد که نوع موتور چیه ولی چیزی که ثابل اثباته تراست 15 کیلونیوتن و بیشتر هستش چون در این نوع موتورها لازمه که آلترناتور و اکسسوری درایو رو از هم جدا کرد .

 

 

موتور جت به تفکیک اجزاء ... آکسسوری درایو !

حال که نزدیک به یک سال از راه اندازی این تاپیک می گذرد ، بنده مفتخرم تا آخرین جز و به نوعی مهم ترین جز موتور های جت را به شما معرفی کنم ، اخرین جز باقی مانده آکسسوری انجین یا آکسسوری درایو نام دارد و بصورت غلط مصطلح در بین اهالی این فن گاها" گیرباکس موتور جت نامیده می شود در حالی که گیر باکس خود جزئی از آکسسوری درایو به حساب می آید .

ابتدا در تعریف آکسسوری درایو باید عنوان کنیم که این وسیله مسئول کنترل رفتار یک موتور جت است ، از نظر اهمیت این جزء با این اینکه از اجزاء اصلی هسته موتور نیست اما عملکرد آن اهمیتی برابر با کل موتور را دارا می باشد که عمدتا" در نمای خارجی موتورهای جت در جلو و در کنار دهانه ورودی هوای موتور بصورت زائده ای قابل روئیت و مشاهده است به عنوان نمونه توجه کنید به تصویر زیر .

آکسسوری درایو موتور توربوشفت روسی کیلموف تی وی 3 کار شده در بالگرد میل 8/17 و تعداد دیگری از بالگرد های روسی 

اما در تشریح اجزاء آکسسوری درایو لازم است عنوان کنیم که این دستگاه برای انجام وظایف خود که به قرار زیر شامل موارد :

1- راه اندازی و استارت موتور

2- کنترل یکنواختی دوران موتور 

3- کم و زیاد کردن تراست موتور از طریق کم و یا زیاد کردن میزان دوران

4- تولید الکتریسته مورد نیاز پرنده حین پرواز (در پرنده های با ابعاد بزرگتر از آی پی یو استفاده می شود) 

5- خاموش کردن موتور بعد از انجام فعالیت

می شود که به برای انجام وظایف فوق الذکر آکسسوری درایو نیاز به چند دستگاه دستگاه دیگر به قرار زیر خواهد داشت :

1- یک جفت یا چند جفت باتری برای حداقل یکبار راه اندازی (بکبار استارت) موتور ، جنس باتری ها کاملا" در گرو تکنولوژی موجود و در اختیار سازنده موتور (در بازه زمانی طراحی و تولید موتور) وابسته است 

2- یک یا دو یا تعدادی بیشتر (بسته به نوع طراحی) دستگاه گیرباکس به منظور کنترل گشتاور و دوران موتور (معمولا" یک دستگاه گیرباکس کافی است) 

3-یک یا دو و یا تعداد بیشتری (بسته به نوع طراحی) دستگاه آلترناتور که مسئول شارژ باتری ها بعد از شروع به کار موتور و تولید نیروی الکتریسته برای ادامه پرواز است 

حال از به هم تنیدن دستگاه های نام برده (باتری ، گیرباکس و آلترناتور) ماشین دیگری بوجود خواهد آمد که همان آکسسوری درایو است در ادامه به معرفی دقیق این اجزاء خواهیم پرداخت .

* باتری: توضیحی که در بالا ارائه شد کافی است و به دلیل ناچیز بودن اهمیت این قطعه از ارائه توضیحات بیشتر خودداری می کنم 

* گیرباکس: وسیله ای است برای انتقال نیروی مکانیکی از وسیله مولد به وسیله مصرف کننده و همچنین فراهم کننده گشتاور و ناظر (کنترل کننده) سرعت دورانی دستگاه مصرف کننده نیز محسوب می شود . 

معمولا" در گیرباکس های موتورهای جت حداقل سه شفت و بعضا" تعدادی روتور دیده می شود ، سه شفت گیرباکس موتور های جت به ترتیب شامل شفت ورودی ، شفت واسط و شفت خروجی می شود و عملکرد گیرباکس از نظر فنی بدین گونه است که ابتدا به وسیله ایجاد قطب های الکتریکی و یا در نتیجه مکش هوا (در موتورهایی با گیرباکس تنفسی) شفت ورودی دوران می کند ، سپس شفت واسط که بصورت موازی و در کنار شفت ورودی قراره گرفته و از طریق چرخ دنده های پوششی متصل به خود و شریک خود به شفت وردی متصل است شروع به دوران کردن می کند حال شفت خروجی که بصورت قائم بر د وشفت در انتهای شفت واسط قرار گرفته و از طریق چرخ دنده های پوششی بدان متصل است شروع به دوران می کند ، در این لحظه سر شفت خروجی که قبل از شروع کمپرسور در موتور های توربوجت و در توربوفن ها بعد از فن به شفت اصلی بدون واسطه (بدون اینکه به اسپول وصل باشد) متصل شده است باعث ایجاد حرکت دورانی در موتور شده و موتور را راه اندای می کنند . در ادامه کار به همین ترتیب سرعت دوراتی موتور که عامل ایجاد تراست است نیز کنترل می شود .

گیرباکس موتور اف 109 

گفتنی است شفت های گیرباکس همانند شفت اصلی موتور به لوله اسپول مجهز بوده و در برخی موتور ها به دلیل کوچک بودن ابعاد موتور مانند تصویر بالا شفت واسط وجود ندارد که باعث سادگی تعمیرات خواهد شد . 

* آلترناتور: وسیله ای شبیه به دینام است که حداقل دارای یک ورودی دینامیکی که متصل به شفت ورودی گیر باکس می شود و حداقل دو خروجی الکتریکی است ، خروجی اول خروجی اختصاصی باتری ها است  خروجی دوم ، خروجی عمومی است . 

تعداد دستگاه های آلترناتور در موتور های جت بستگی به نیاز در طراحی آنان دارد .

گفتنی است در هواپیما های بزرگتر به دلیل بالا بودن مصرف الکتریسته آلترناتور به تنهایی یارای تولید الکتریسته مورد نیاز را ندارد بدین منظور مهندسان وسیله دیگری را ابداع کرده اند که آگزیلری پاور یونیت به اختصار "ای پی یو" نامیده می شود ، ای پی یو در موتور ها نظامی جز مجموعه آکسسوری درایو بوده و معمولا" پشت آلترناتور قرار می گیرد و در هواپیما های سیول ای پی یو را با ابعاد بسیار بزرگتری طراحی کرده و در مخروط دمی پرنده ، درست در بین الویتور ها و زیر سکان عمودی پرنده قرار می دهند .

* ای پی یو: در پرنده های بزرگ در واقع ای پی یو یک توبوژنراتور کوچک است که داری اجزای سیستم سوخت رسان (اف سی یو) مستقل ، شیر تزریق کننده و خارج کننده سوخت (ای پی یو) مستقل ، یک توربین و یک ژنراتور کوچک و سیستم ضد احتراق است .

شمای فنی یک آگزیلری پاور یونیت (ای پی یو)

موتورجت به تفکیک اجزا ... سیستم های جانبی 

پس از پایان معرفی تمامی اجزا موتور جت لازم است بدانیم که موتورهای جت برای عملکرد بهتر حداقل 4 دستگاه را با خود به همراه دارند که در بسیاری از موارد از آنان جدا بوده و در درون پرنده حامل جا سازی می شود این سه دستگاه به ترتیب اولویت به شرح زیر می باشند :

1- واحد کنترل سوخت که به اختصار " اف سی یو " خوانده می شود 

2- سیستم تامین و پشتیبانی اکسیژن درون کاکپیت که معمولا " او اس اس " خطاب می شود (نام های دیگری نیز دارد)

3- سیستم کنترل رفتار موتور که به اختصار "فادک" نامیده می شود 

4- سیستم روغنکاری و روانکاری کا اختصارا" بدان "ایی ال اس" گفته می شود

به ترتیب اولویت در عملکرد موتور به بررسی اجمالی این سیستم ها در این نوشتار خواهیم پرداخت 

اف سی یو 

در هواپیما ها دستگاهی موجود است که اسپید گاورنر یا دستگاه کنترل سرعت نامیده می شود ، وظیفه این دستگاه سنجش میزان سرعت هواپیما و ارائه حاصل سنجش خود به دیگر دستگاه های پرنده حامل است ، مهم ترین دستگاه برای بهرمندی از اطلاعات اسپید گاورنر سیستم اف سی یو است ، اف سی یو سامانه کنترل سوختی موتور جت است و هر موتور جت اف سی یو اختصاصی خود را دارد لازم به توضیح است که در پرنده هایی با دو موتور یکسان می توان از یک دستگاه اف سی یو مشترک برای دو موتور بهره برد ، در توضیح اف سی یو باید عنون داشت که این قطعه در واقع نوعی پردازشگر مکانیکی است که در سرتاسر سلول های سوختی پمپ های دوگانه مکش / دمش را دارا بوده و در نهایت متصل به کامباستور و جفت پمپ های موجود در آن است . عملکرد این دستگاه مبتی بر سه عامل است نخست فشار پس زنندگی و پش روندگی سوخت موجود پس از آن فشار هوا و در نهایت دریافت اطلاعات از دستگاه اسپید گاورنر . 

شیوه عملکرد اف سی یو بدین گونه است که هنگامی که پرنده حامل در حال افزایش سرعت است تزریق سوخت را به موتور افزایش داده و هنگام کاهش سرعت تزریق سوخت را کاهش می دهد همچنین مدیریت و کنترل یکسانگی توضیع سوخت در مخازن تعبیه شده در بدنه پرنده به منظور ممانعت از بر هم خوردن توضیع نیرو های پروازی حین پرواز بر عهده این قطعه است ، می توان انگونه برداشت کرد که وقتی یکی از موتور ها حین پرواز به هر دلیلی از دور عملیاتی خارج می شود اف سی یو پرنده حامل تزریق سوخت به آن موتور را قطع کرده و نیز از مخازن سوختی برای استفاده دیگر موتور بصورت یکسان برداشت می نماید . 

واحد قدرت کمکی یا ای پی یو که در قسمت قبل به معرفی آن پرداختیم به عنوان یک توربوژنراتور کوچک خود یک سیستم کنترل سوختی مستقل و متصل به خود دارد که "جی پو یو" نامیده می شود و عملکردش دقیقا" مشابه اف سی یو است .

او اس اس 

اُکسیجن ساپورت سیستم یا به اختصار " او اس اس" نام سیستمی است که تامین هوای مورد نیاز برای سرنشنان پرنده حامل را بر عهده دارد . این سیستم از چند واحد پشت سر هم تشکیل شده که حداقل شامل ، دستگاه مکش ، تصفیه ، خنک سازی و کاتالیست است . در موتور های توربوفن در پشت کمپرسور کم فشار (همان فن) و موتور های توربوجت در مراحل اولیه کمپرسور ، مکنده ای قرار داده می شود که وظیفه آن مکش هوا به درون محفظه یا کانال تصفیه است ، در کانال تصفیه از تراکم و فشار هوای مکیده شده کاسته شده و هوا از مواد آلاینده موجود تصفیه می شده و به مرحله بعد منتقل می شود ، در مرحله خنک سازی هوای وارد شده به محفظه ای به همین نام مدت محدودی توقف کرده و از دمای آن به وسیله استفاده از خنک کننده (به عنوان مثال لوله های حاوی گاز فریون ، سی اف سی) کاسته شد و به دمای استاندارد مورد استفاده بدن انسان می رسد سپس به محفظه کاتالیست انتقال یافته و در آن جا اگر هوای راه یافته به این مرحله حاوی مقدار محدودی از گاز هایی غیر از او 2 باشد (به عنوان مثال گاز اوزون ، او 3) با استفاده از از فرایند های شیمیایی این گاز به اکسیژن تبدیل شده و در صورت عدم امکام تبدیل از درون هوای موجود تخلیه می شود . پس از به انجام رسیدن تمامی مراحل بالا هوا به منظور استفاده سرنشینان به درون کاکپیت هواپیما دمیده می شود .

جالب است بدانید که خفگی خلبان در جنگنده اف 22 به دلیل نقص سیستم او اس اس موتور اف 119 این جنگنده در مرحله کاتالیست و در تبدیل یا تخیله گاز اوزون موجود در ارتفاع پروازی 55 هزار پا و بالا تر است . 

فادک 

فول اتوریتی دیجیتال اننجین کنترل یا به اختصار " فادک " ، سیستم کنترل رفتاری موتور جت بوده و دقیقا" مشابه ایی سی یو در خودرو ها است همچنین این قطعه ایی ایی سی نیز نامیده می شود . فادک مسئول جمع آوری اطلاعات از وضعیت قسمت های مختلف موتور حین کارکرد بر اساس شرح وظایف قسمت مربوطه و گزارش دهی به خلبان و مهندس پرواز بصورت لحظه ای است به همین دلیل در قسمت های مختلف موتور حس گر هایی عمدتا" از نوع حرارتی و فشار تعبیه شده که به ابزار آلات دقیق موجود در کاکپیت پرنده متصل است ، تعدا بسیار زیادی از نشانگر های موجود در کاکپیت هواپیما خصوصا" هواپیما های بزرگتری که نیاز به مهندس پرواز دارند مربوط به این سامانه است   

پردازنده مرکزی فادک

ایی ال اس 

قریب به یک سال پیش و در طی ارسال مقاله اسپول عنوان داشتیم که ، شفت به عنوان بستر گردان موتور محسوب شده و همه قطعات دوران کننده روی آن سوار می شوند ضمن آن عنوان شد به دلایلی که در همان قسمت ذکر کردیم اجزا متحرک نمی توانند بصورت مستقیم بر روی شفت نصب شده و بر آن سوار شوند ، بدین منظور مهندسان در طراحی و تولید موتور هایی با ابعاد بزرگ به منظور رفع این مشکل از لوله اسپول بهره جستند ، همچنین یادآور می شوم که برای قراری گیری اسپول بر روی شفت از تعدادی بیرینگ (یاتاقان) در زیر اسپول استفاده می شود حال در ادامه توضیحات قبلی باید عنوان داشت که این یاتاقان ها خصوصا" اگر از نوع یاتاقان های توپی (بال بیرینگ) باشند نیاز به روغنکاری مداوم دارند که به موجب آن از خوردگی قسمت داخلی اسپول و قسمت رویی شفت و نیز در دراز مدت کاهش کیفیت عملکرد موتور جلوگیری می کند به همین دلیل مهندسان دستگاهی را برای موتورهای جت طراحی و ساخته اند که به اختصار "ایی ال اس" یا انجین لیوبریکیشن سیستم به معنی سامانه روغنکاری موتور نامیده می شود .

نمایش گرافیکی از روغنکاری یاتاقان های مابین شفت و اسپول

ایی ال اس در واقع به ترتیب و در اختصار مجموعه ای است شامل اعضای اصلی مخزن روغن تازه (خنک) ، پمپ دمنده ، لوله های انتقال دهنده  ، پمپ فشار (انترنس پامپ) ، لوله های خارج کننده ، پمپ خروجی روغن داغ و استفاده شده (سامپ) ، ف-*ل*-ت-*ر تصویه و سیستم خنک کنندگی روغن .   

در ابتدا روغن از مخزن اولیه توسط پمپ دمنده که عمدتا" الکتریکی است پس از شروع به کار موتور به درون لوله های انتقال دهنده پمپاژ می شود ، سپس در طول مسیر از طریق پمپ فشار و به وسیله فشار هوای دمیده شده به اسپول به درون اسپول و بر روی شفت منتقل شده و فضای پیرامون یاتاقان های موجود را فرا می گیرد سپس بر اثر فشار جلو برندگ روغن تازه پمپ شده در حالی که روغن قبلی گرم هم شده است به پمپ خروج (سامپ) رسیده و سپس بر اثر فشار هوا و روغن از طریق این پمپ به درون لوله های خارج کننده پمپاژ می شود در نهایت روغن داغ شده به ف-*ل*-ت-*ر تصویه رسیده و در پی توقف در آن جا و به وسیله سیستم خنک کننده از دمای آن کاسته شه و مجددا" در سیکل کاری بالا وارد می شود .

شماتیک سیستم روغنکاری یک موتور جت سه شفتی و سه اسپوله 

لازم به ذکر است که سامانه ایی ال اس یا سیستم روغن کاری مختص به خود موتور نبوده و روانکاری چرخدنده های موجود در آکسسوری درایو را نیز عهده دار می باشند ، همچنین ضروری است خدمت شما خواننده گرامی عنوان کنم که نشت روغن سیستم روانکاری به داخل اجزا بالایی موتور موجب بر هم خوردن سیکل کاری موتور شده و تولید دود سفید رنگ را در پی دارد ، مشکلی که در جنگنده های چینی اف 7 موجود در ایران به وضوح خود نمایی می کند .

نشت روغن سیستم ایی ال اس به درون موتور جنگنده اف 7 نیروی هوایی ایران در جریان بازدید شهید والا مقام منصور ستاری 

موتور جت به تفکیک اجزاء ... اسمبل (مونتاژ)

بعد ساخته و تهیه شدن قطعات معرفی شده حال به عنوان آخرین مرحله فنی کار و برای ساختن نهایی موتور جت لازم است این قطعات بر هم سوار شده و با هم ترکیب شوند که به این عمل اصطلاحا" اسمبل یا مونتاژ به معنی سرهم بندی نهایی می گویند . عملیات مونتاژ اگرچه آخرین مرحله از مراحل فنی سخت افزاری موتور محسوب می شود اما درستی انجام آن اهمیت بسازی دارد چرا که در صورت عمدم انجام صحیح آن ممکن است در مرحله تست گرم موتور که به توضیح آن خواهیم پرداخت ، موتور دچار مشکل شده و در نهایت باعث خرابی کامل موتور شود .

پیش مونتاژ :

به منظور شروع عملیات اسمبل مهندسان و تکنسین ها ابتدا اقدام به تقسیم بندی اجزا موتور به قسمت هایی با عنوان " مُدال " می کنند که هر موتور بصروت پیش فرض حداقل دارای مدال هایی به قرار زیر خواهد بود :

1- مدال یکم شامل : شفت ، اسپول ، آی ام سی یا آی سی سی و در موتور های جدید تر آی وی سی 

2- مدال دوم شامل : نازل (اگزاست کُن) ، میکسر ، توربین

3- مدال سوم شامل : کامباستور ، لوله سامپ سیستم ایی ال اس ، اتصالات برقی کامباستور

4- مدال چهارم شامل : کمپرسور ، بای پاس و مجرای هوا گیری سیستم او اس اس و مجرای ورودی سیستم ایی ال اس

5- مدال پنجم شامل : نصب میله اتصال آکسسوری درایو ، اینلت کن ، اسپیر

6- مدال ششم شامل : نصب پوسته ها و سیستم های جانبی دیگر

حالا بعد از این تقسیم بندی ، این قطعات از قبل مونتاژ شده و بصورت بلوک های پیش ساخته آماده شده و به خط موتناژ موتور در شرکت سازنده یا آشیانه تعمیرات منتقل خواهند شد همانند تصویر زیر :

خط مونتاژ نهایی شرکت رولز رویس انگلستان ، مدال ها بصورت بلوک پیش ساخته و آماده شده در حال انتقال هستند 

مطمئنا" این سوال ذهن شما را هم درگیر خود کرده است که آماده سازی این مدال ها خود به چه صورتی انجام می پذیرد در جواب لازم است عنوان کنیم که درست بر اساس ترکیب مشخص شده بالا عمل می شود بدین معنی که : 

1- ابتدا شفت یا شفت ها را آورده و سپس رول بیرینگ (یاتاقان) ها را بر روی آن در محل های از پیش تعیین شده نصب می کنند بعد از فراهم سازی شفت ها حال نوبت به نصب لوله های اسپول است ، پس از آن شفت و اسپول های آماده شده را با آی ام سی یا آی سی سی و یا در موتورها جدید آی وی سی به وسیله اتصالاتی همچون پیچ های استاندارد ترکیب کرده و مدال یکم را ساخته و آماده انتقال می کنند .

2- در مدال دوم ابتدا لازم است که بلیسک های توربین آماده شوند به این معنی که ابتدا باید پره های توربین یا همان بلید ها را در داخل شیار ها مربوطه بر روی دیسک روتور توربین نصب کنند ، این عمل (نصب پره ها) اگرچه در ظاهر موضوعی بسیار ساده به نظر می رسد اما دارای اهمیت بسیار زیادی بوده و باید بصورت دقیق انجام شود به این منظور تکنسین ها ابتدا شیار ها و پره ها را بر اساس حالت ساعت گرد شماره گذاری کرده و نصب می کنند پره بلیسک اول حتما" باید در موقعیت ساعت 12 قرار داده شده و بلیسک های بعدی بر اساس تعداد مراحل توربین ، پره نخست و شروع آن ها در ساعت های بعدی قرار گرفته می شود برای درک بهتر فرضا" :

برای موتور هایی با توربین های دو مرحله ای

پره یکم مرحله اول در ساعت 12

پره یکم مرحله دوم در ساعت 6

برای موتور های 4 مرحله ای

پره یکم مرحله اول در ساعت 12

پره یکم مرحله دوم در ساعت 3

پره یکم مرحله سوم در ساعت 6 

پره یکم مرحله چهارم در ساعت 9 

و الی آخر بر اساس تعداد مراحل توربین قرار خواهند گرفت 

بلیسک فن در حال آماده سازی ، بلیسک توربین هم به همین صورت است 

بعد از آماده شدن توربین حال نوبت به آماده سازی نازل اصلی یا همان اگزاست کن است ، این قطعه در انتهای خود قسمت صاف و لوله مانندی دارد که در قسمت داخلی آن به منظور نصب روی شفت اصلی رول بیریگ را نصب کرده و در قسمت بالایی آن میکسر را نصب می کنند لازم به ذکر است که میکسر در موتور های جت وسیله ای ایستایی و فاقد تحرک است .

3- حال در مدال سوم ابتدا کپسول احتراق کامباستور مونتاژ شده و آماده می شود می شود سپس اتصالات الکتریکی و پمپ های دمش و مکش آن هم بر رویش نصب می شوند بعد از اتمام کار کامباستور لوله سامپ هم فراهم می شود .

4- در مدال چهارم قبل از هر چیز لازم است که مثل توربین اجزا کمپرسور هم فراهم شود در این مرحله هم دیسک های روتور کمپرسور فراهم شده و سپس پره های کمپرسور در جایگاه مخصوص خودشان درست همانند توربین با شماره گذاری های انجام شده نصب می شوند لازم به توضیح است که با توجه به بیشتر بودن حتمی مراحل کمپرسور قرار گیری بر اساس ساعت کمی فشرده تر صورت می گیرد به عنوان مثال اگر موتور دارای کمپرسوری با 12 مرحله است پره شروع مرحله اول در ساعت 12 ، مرحله دوم در ساعت 1 ، مرحله سوم در ساعت 2 و الی آخر و اگر تعداد کمپرسور ها از تعداد ساعت های بیشتر باشد فرضا" موتوری با 14 کمپرسور بعد از یک دور کامل و برگشت به ساعت 12 در مرحله دوازدهم مرحله بعدی به ساعت 1 و بعد از آن در ساعت 2 قرار داده خواهند شد .

ضمن آنکه در مونتاز مدال های کمپرسور و توربین حتما" باید به قرار گیری درست و پشت سر هم مراحل آن ها توجه داشت.

بلیسک کمپرسور در حال مونتاژ توسط این فرد است

در ادامه کار و بعد از آماده سازی روتور های کمپرسور حال بای پاس را بر روی استاتور ها قرار می دهند و مجرا های هواگیری و سیستم او اس اس به همراه مکنده های آن همراه با ورودی روغن از سیستم ایی ال اس تعبیه خواهد شد .

5- در مدال پنجم ابتدا اینلت کن فراهم آرده شده و در قسمت داخلی آن که درست شبیه اگزاست کن است میله اتصال آکسسوری درایو به شفت اصلی توسط رول بیریگ فراهم شده و سپس اسپیر های موتور که ایستایی و فاقد دوران هستند هم بر روی آن نصب خواهند شد .

6- در مدال ششم پوسته و سیستم های جانبی موتور فراهم آورده شده و آماده نصب روی آن می گردند

مونتاژ نهایی :

بعد از آماده سازی مدال ها همه آن ها به خط مونتاژ نهایی فرستاده می شوند تا بر روی هم سوار شده و یک موتور را تشکیل دهند ، بعد از انتقال این مدال ها به خط مونتاژ نهایی تکنسین ها درست بر اساس اولویت مدال ها که در بالا ذکر شد شروع به مونتاژ قطعات می کنند بدین معنی که در مرحله اول مونتاژ نهایی ابتدا باید شفت و ملحقاتش بصورت افقی روی زمین قرار داده شده و سپس مجموعه توربین به قسمت انتهایی آن متصل می شود در مرحله بعدی در انتهای شفت اصلی قسمتی وجود دارد که فاقد اسپل بوده و از اسپول نیز بیرون زده است که نازل و میکسر در انتهای آن نصب می شوند حال نوبت به نصب لوله سامپ مربوط به سیستم ایی ال اس است بعد از نصب این لوله کامباستور بر روی آن و درست بعد از توربین نصب می شود ، در مرحله بعد مجموعه کمپرسور بر روی شفت با اسپول سوار شده و بای پاس هم همراه با استاتور روی آن ، در این محل نصب می شوند می شوند سپس میله اتصال اکسسوری درایو هم بر روی بیرون زدگی نوک شفت اصلی نصب شده و اینلت کن به همراه اسپیر ها در این محل بر روی اتصال این میله با شفت نصب خواهند شد . بعد از پایان فرایند بالا پوسته اجزا مختلف موتور آورده شده و به قسمت های مورد نظر توسط پیچ های استاندارد متصل می شوند بعد از نصب پوسته های در نهایت لوازم جانبی که مهم ترین آنا ها همان نازل خروجی (اگزاست) و آکسسوری دراوی موتور است بر روی موتور نصب شده و موتور کامل می گردد .   

اما پایان کار مونتاژ به معنی اتمام کار نیست و موتور تولید شده قبل از تحویل به مشتری باید حتما" مورد تست و بازبینی دقیق قرار گیرید تا از صحت عملکر آن در حوزه هایی همچون تراست خشک نهایی ، عملکرد افتربرنر ، عملکرد سیستم های جانبی و ... اطمینان حاصل شود . انجام این عملیات تجهیزات سنگین زیادی می طلبد که به محل فراهم سازی آن مرکز تست موتور های هوایی گفته می شود و نیز خود این عمل را اصطلاحا" تراست کشی و سنجش عملکرد موتور می گویند .

یک موتور آمریکایی در حال تست و ارزیابی عملکرد 

تصویری از ساخت محل تست موتورهای جت هوایی نیروی دریایی آمریکا در تگزاس