بومی‌سازی سیستم پایش وضعیت موتورهای هواپیما و هلی‌کوپتر

محققان کشور موفق به طراحی و ساخت سیستم کنترل و پایش وضعیتی موتورهای توربین گازی شدند که در بررسی وضعیت موتور هواپیما و هلی‌کوپتر کاربرد دارد.

کد خبر: ۱۷۶۱۰۳

تاریخ: ۰۴ مهر ۱۳۹۶ - ۰۸:۴۴

به گزارش ایران اکونومیست؛  دکتر فرشید بزمی، مجری طرح  توربین‌های گاز را دسته‌ای از ماشین‌‏های دوار دانست که دارای کاربرد در موتورهای هواپیما، هلی‌کوپتر، صنایع نیروگاهی، شرکت نفت برای خطوط انتقال، ناوهای تندرو، کشتی‌ها و زیر دریایی‌ها است.

وی اضافه کرد: توربین‌ها با استفاده از گاز شروع به کار می‌کنند که این امر موجب چرخش محور می‌شود. این شفت اگر به ملخ هواپیما یا زیر دریایی متصل شود، موجب به حرکت در آمدن آنها خواهد شد.

بزمی با بیان اینکه برای هماهنگی اجزای این توربین‌‏های گازی از سیستم‌های کنترلی استفاده می‏‌شود، خاطرنشان کرد: توربین‌های گازی دارای اجزای مختلفی چون «ورودی» برای مکش هوا، «کمپرسور» برای افزایش فشار، «محفظه احتراق» برای افرایش دما و «توربین»های متصل به کمپرسور و خروجی هستند و اگر این اجزا به یک نازل متصل شوند، در موتور جت موجب حرکت آن به سمت جلو و بلند شدن هواپیما از زمین خواهند شد.

مجری طرح ادامه داد: تمام این قطعات باید توسط یک سیستم کنترل، نظارت شود تا همه اجزا با یکدیگر هماهنگ عمل کنند؛ چراکه اگر همه این قطعات بخواهند با چرخشی بسیار بالا در دقیقه بچرخند، کمترین عدم هماهنگی موجب فاجعه خواهد شد. از این رو عملکرد سیستم‌های کنترل این توربین‌ها بسیار پیچیده و مهم است.

دکتر بزمی از سوی دیگر با تاکید بر اینکه سیستم کنترل موتورهای موجود در کشور مکانیکال و قدیمی است، گفت: این در حالی است که سیستم‌های کنترلی مورد استفاده در دنیا دیجیتال است، اقدامی برای به روز رسانی این سیستم‌ها در کشور نشده است.

وی از اجرای مطالعاتی در این زمینه خبر داد و یادآور شد: در این مطالعات نسل نوینی از سیستم‌های کنترلی توربین‌های گازی مورد استفاده در صنایع دریایی، هوایی و نیروگاهی را عرضه کردیم.

بزمی با بیان اینکه سه کشور آمریکا، انگلستان و کانادا صاحب اصلی تکنولوژی موتورهای توربینی هستند، اظهار کرد: از این رو سیستم کنترل این موتورها بسیار پیچیده است و ما در این مطالعات با استفاده از یک روش جدید با قابلیت بالا و با دقت مناسب سیستم کنترلی این موتور را طراحی و پیاده‌سازی کردیم که کاربرد آن موجب افزایش راندمان موتور خواهد شد.

این محقق با بیان اینکه در سیستم‌های کنترلی دیجیتالی از برنامه‌نویسی کامپیوتری استفاده شده است که closed loop است، گفت: با استفاده از کد نرم‌افزاری جدید همه شرایط موتور و اجزای آن با تمام جزئیات بررسی می‌شود تا به گزینه‌های مناسب برای عملکرد موتور برسد.

وی در این باره توضیح داد: در علوم مورد استفاده کنترل موتورهای هوایی-زمینی بر اساس یکسری فرضیات صورت می‌گیرد و به این معنا است که موتور در شرایط از قبل تعیین‌شده و فرض‌شده ما دارای دما و عملکرد خاصی است که سیستم کنترل باید وارد عمل می‏‌شود.

دکتر بزمی با تاکید بر اینکه بهره‌برداری از موتورهای هوایی بر اساس فرضیات صحیح نیست، ادامه داد: سیستم کنترلی که ما در این پروژه طراحی کردیم، قادر است بر اساس میزان درخواست مورد نیاز خلبان، تمام پارامترهای کنترلی اجزا جهت حداکثر عملکرد مطلوب را تعیین کند.

مجری طرح با بیان اینکه این سیستم کنترل برای توربو فن‌هایی چون هواپیماهای ایرباس 320 دیده شده ولی نه با این دقت، یادآور شد: میزان خنک کاری پره‌های توربین و میزان خنک‌کاری هوای مورد نیاز محفظه احتراق با دقت بالا دیده شده است؛ چون بر اساس قوانین هوافضا کوچکترین جریان دبی هوا در کمپرسورها موجب تغییرات فاحش در افزایش فشار خواهد شد.

وی با بیان اینکه دستگاه کنترل ساخته شده با دقت بالا قادر به اندازه‌گیری تغییرات فشار است، یادآور شد: در موتور دو توربین و دو کمپرسور فشار بالا و فشار پایین وجود دارد. توربین و کمپرسور فشار پایین با هم و توربین و کمپرسور فشار بالا با یکدیگر در ارتباط هستند و در این نرم‌افزار با دقت بالا میزان RPM موتورها مشخص است یعنی مشخص می‌کند که با چند درصد حداکثر دور اقدام شده است.

بزمی این نرم‌افزار را مغز متفکر موتور توصیف کرد و ادامه داد: موتورهای جدید طراحی شده قطعه‌ای دارد که این نرم‌افزار بر روی آن نصب می‌شود و دستورهای لازم را به زیر سیستم‌ها ارسال می‌کند که هر کدام دارای چه عملکردی باشند.

به گفته وی، تست‌های این نرم‌افزار در دانشگاه آریزونای کانادا انجام شده است.

این محقق از فاز توسعه این سیستم کنترل موتور هواپیما خبر داد و گفت: این سیستم در راستای طراحی و تولید سیستم پایش موتور توربوشفت هلی‌کوپتر ارتقاء یافت.

بزمی، موتورهای هلی‌کوپتر را یکی از پیچیده‌ترین موتورهای توربین گاز در دنیا دانست و گفت: دلیل این امر کوچک بودن این نوع موتورها است؛ چراکه موتور در هلی‌کوپتر در بالای سر سرنشینان نصب شده است و بالای آن ملخ قرار دارد، از این رو فضای زیادی برای نصب موتور وجود ندارد.

مجری طرح، یکی از معضلات هلی‌کوپتر را نحوه جذب هوا به داخل موتور دانست و ادامه داد: در فرایند جذب هوا، جریان پیچشی در موتور ایجاد می‌شود که در این صورت در موتور ارتعاش ایجاد می‌شود.

وی از سوی دیگر با تاکید بر اینکه در هلی‌کوپتر نیاز به جلو و عقب رفتن دارد و موتور دارای دور متغیر است، اظهار کرد: این تغییرات و ارتعاشاتی که در موتور وجود دارد، منجر به قفل شدن موتور خواهد شد؛ از این رو به سیستم‌های پیشرفته کنترل و پایش وضعیت و مونیتورینگ همزمان نیاز دارد.

بزمی با اشاره به سیستم پایش هلی‌کوپتر طراحی شده، اظهار کرد: این سیستم علاوه بر پایش وضعیت هلی‌کوپتر، در خرید قطعات نیز کاربرد دارد، به این صورت که بر اساس نیازهای کاربردی پیشنهاداتی را ارائه خواهد داد.

به گفته وی پیشنهادات ارائه شده به صورت علمی است و این درحالی است که در گذشته این امر از طریق تجربه صورت می‌گرفت.

مجری طرح، کاربردی شدن این دو سیستم را در گرو توجه دستگاه‌های مربوط دانست و ادامه داد: با توجه به اخذ جوایز جهانی و بین‌المللی در سه کشور کره جنوبی، سوئیس و ایالات متحده آمریکا در این خصوص متاسفانه استقبال خوبی از این طرح در کشور نشد.