انواع المحركات النفاثة وطرق عملها

[أبن صلب]

الجزء الرابع :
مسارات تدفق الهواء في المحركات :

يختلف مسار تدفق الهواء بناء على تصميم كل محرك , حيث ن المحرك الاول يعرف بأسم نظام التدفق المباشر straight-through flow system.
كما نلاحظ ان محرك المروحة التوربينية turbo-propeller engine (المحرك الثاني في الشكل) يتخذ طولا أقصر من سابقة , حيث يعوض مرور الهواء الطويل بمسار متعرج مما يحقق القوة المطلوبة ولكن بشكل أقصر من سابقه , ولكن الفرق الرئيس هو تحويل الغاز إلى قوة مكانيكية لدفع المروحة , كما انه يمر على مرحتلين منفصلتين من ضغط الهواء .

كما نلاحظ ان محرك by-pass turbo jet engine لديه مسارين لتدفق الهواء حيث يمر الهواء عبر التوربيانات ومن ثم يفترق إلى جزئين و الجزء السفلي يضغط عن طريق ضواغط Compressors ويمر بغرفة احتراق أصغر (مما يعني يتسهلك وقودا اقل) بينما الجزء العلوي يمر حتى يصل إلى منطقة العادم حيث ترتفع درجة حرارته مما يعني إعطاء قوة دفع إضافية .

كما نلاحظ ان محرك front fan turbo jet engine ان لديه معدلات عالية لتمرير الهواء دون خلطة (مسارات متعددة) كما نجد أنه يختصر الامر برمته حيث يوفر مروحة كبيرة نسبيا قادرة على ضغط الهواء بنسبة عالية و كما دخول الكمية المطلوبة من الهواء للمحرك حيث يزداد ضغط الهواء عند مرور من الضواغط , كذلك نجد أن غرفة الاحتراق صغيرة لتوفير الوقود مع ثلاث توربينات بعد غرفة الاحتراق مما يعطي قدرة دفع مضاعفة + طول قصير للمحرك .

ومن السمات الهامة لأي تصميم للمحرك هو نسبة تمرير الهواء (تدفق الهواء) وأيضا التقليل من استهلاك الوقود بالاضافة إلى تحقيق قوة دفع مضاعفة .

إلى هنا ينتهي الجزء الرابع .

 

[سيادة المشير]

لي صديق يعمل في مصنع مصري لإنتاج الطائرات اخبرني حرفيا أن المشكلة ليست في تصميم محرك المشكلة الرئيسية في السبائك الــ know how لصناعة السبائك المستخدمه في الصناعات الثقيلة يدفع فيها المليارات وتعتبر من الاسرار

 

[أبن صلب]

لي صديق يعمل في مصنع مصري لإنتاج الطائرات اخبرني حرفيا أن المشكلة ليست في تصميم محرك المشكلة الرئيسية في السبائك الــ know how لصناعة السبائك المستخدمه في الصناعات الثقيلة يدفع فيها المليارات وتعتبر من الاسرار

هذا غير صحيح , لتصميم المحرك دور كبير في تحديد الكفاءة , كذلك يجب صنع المحرك من مواد تتحمل الضغط العالي مع الحرارة العالية لفترات أطول دون ان تنتهي صلاحيتها .

 

[سيادة المشير]

هذا غير صحيح , لتصميم المحرك دور كبير في تحديد الكفاءة , كذلك يجب صنع المحرك من مواد تتحمل الضغط العالي مع الحرارة العالية لفترات أطول دون ان تنتهي صلاحيتها .

كيف ستصنع المحرك وانت لا تملك تكنولوجيا المعادن المركبة اللازمة لصنع الهيكل الذي يتحمل الحراراة ؟ التصميم ليس بالصعب

 

[أبن صلب]

كيف ستصنع المحرك وانت لا تملك تكنولوجيا المعادن المركبة اللازمة لصنع الهيكل الذي يتحمل الحراراة ؟ التصميم ليس بالصعب

وهذا ما تطرقت له في أحد أجزاء الموضوع , ولكنك حصرت المشكلة فقط في المواد .
لو أنك قرأت الموضوع لوجدت ما أردت .

وبما أن محرك التوربين الغازي يعتمد على الحرارة في توفير الدفع اللازم , يجب توفير المواد الازمة لذلك التي تتحمل الحرارة لفتارات اطول دون ان تنتهي صلاحيتها بسرعة كبيرة .
كما ان استخدام شفرات التبريد في هذا النوع من المحركات يسمح بأرتفاع تدرجة حرارة الغاز و بالتالي إرتفاع الكفاءة الحرارية للمحرك .

 

[سيادة المشير]

وهذا ما تطرقت له في أحد أجزاء الموضوع , ولكنك حصرت المشكلة فقط في المواد .
لو أنك قرأت الموضوع لوجدت ما أردت .

قرأت الموضوع لكنك لم تحسم الأمر ايهما اسهل تكنولوجيا السبائك المركبة ام التصاميم ؟

 

[أبن صلب]

قرأت الموضوع لكنك لم تحسم الأمر ايهما اسهل تكنولوجيا السبائك المركبة ام التصاميم ؟

وما دخل الحسم في الموضوع , كل مافي الامر حصرت المشكلة في المواد بينما نفيت وجود أي مشكلة في التصميم .

 

[soly]

كان هناك تجربة ناجحة لمصر فى الستينات لصنع محرك نفاث (E-300) بالتعاون مع المهندس النمساوى فرديناند براندنر للمقاتلة القاهرة 300 لكن للأسف تم إنهاء المشروع بعد أن اجتاز المحرك الإختبارات وكان جاهز للدخول لخط الإنتاج و الدمج على المقاتلة المصرية وتم ايضا إنهاء مشروع المقاتلة

صور للمحرك

صور من إختبار المحرك على طائرة أنتنوف مصرية

وتم دمجة ايضا على مقاتلة هندية HF-24 للإختبار للسرعات العالية قبل الدمج فى النموذج النهائى للمقاتلة المصرية (صورة للمقاتلة بالعلم المصرى وحملت التعين Mk.1 BX)

وكان مخطط ايضا عمل نسخة خاصة لمشروع طائرة مدنية ويظهر النموذج المصغر للطائرة فى الصورة الثانية فى الأعلى

صورة اخرى

جدول يوضح مواصفات النسخ المختلفة للمحرك

 

[x007]

كان هناك تجربة ناجحة لمصر فى الستينات لصنع محرك نفاث (E-300) بالتعاون مع المهندس النمساوى فرديناند براندنر للمقاتلة القاهرة 300 لكن للأسف تم إنهاء المشروع بعد أن اجتاز المحرك الإختبارات وكان جاهز للدخول لخط الإنتاج و الدمج على المقاتلة المصرية وتم ايضا إنهاء مشروع المقاتلة

صور للمحرك
مشاهدة المرفق 86255


مشاهدة المرفق 86256

صور من إختبار المحرك على طائرة أنتنوف مصرية

مشاهدة المرفق 86257

وتم دمجة ايضا على مقاتلة هندية HF-24 للإختبار للسرعات العالية قبل الدمج فى النموذج النهائى للمقاتلة المصرية (صورة للمقاتلة بالعلم المصرى وحملت التعين Mk.1 BX)


مشاهدة المرفق 86258

وكان مخطط ايضا عمل نسخة خاصة لمشروع طائرة مدنية ويظهر النموذج المصغر للطائرة فى الصورة الثانية فى الأعلى

صورة اخرى

مشاهدة المرفق 86259

جدول يوضح مواصفات النسخ المختلفة للمحرك

مشاهدة المرفق 86260

اذ كـان على زمان : هل مصر زمان مثل الحين ؟
زمان الدولار كم يساوي مصري ؟ والجنية كم يساوي ريال سعودي ؟ وكانت مصر محطة علم الى جميع الدول . لدرجة اغلب المدرسين والدكاتره : سابقآ فالسعودية مصريين . يكفي الملك عبدالعزيز كان يتعالج في مصر : واطباه وممرضينة مصريين

 

[أبن صلب]

الجزء الخامس :
الضواغط وأنواعها :

قبل الدخول لهذا الجزء يجب علينا ان نعرف ماهو الضاغط , الضاغط هو (آلة تستخدم لزيادة ضغط الغاز (هواء إلخ) أعتمادا على تقليل حجمه ) .

ولضواغط أنواع كثيرة , ولكن سوف نذكر الضواغط التي تستخدم في المحركات النفاثة .

ضاغط الطرد المركزي او centrifugal compressor :

ضاغط الطرد المركزي يكون مزود بقرص دوار به ريش أو مروحة منحرفة الشكل ( وتسمى بالدافع أو impeller ) بحيث توجه الغاز الداخل إلى نهاية طرف المروحة حتى تزداد سرعة الغاز .

طريقة عمله :
1- يتم تدوير الدافع impeller من قبل التوربينات .
2- عند وصول الهواء المضغوط للدافع يقوم الدافع بزيادة ضغط الهواء ونقله إلى الدوامات الدوارة أو swirl vanes .
3- وعند وصول الهواء إلى الناشر أو diffuser حيث يوجد مقاطع متباينة الفوهات (كما هو موضح في الشكل أعلاه) حيث تقوم بتحويل معظم الطاقة الحركية للهواء إلى طاقة ضغط .
4-يكمل الهواء مسيرته من الفوهات الاخرى حتى يخرج من الضاغط لدخول غرفة الاحتراق .
كما نجد أن مسؤولية رفع ضغط الهواء في ضاغط الطرد المركزي يقع نصفها على الدافع والنصف الاخر على الناشر قبل خروج الهواء من الضاغط .

ولتحقيق أقصى أستفادة من ضاغط الطرد المركزي يجب ان يكون الدافع على استدارة عالية ( أي مما يعني قوة حركة التروبينات التي تحرك الدافع ) , كما ان الدافع في الشكل أعلاه مصمم للعمل بسرعة تصل إلى 1.600 قدم في الثانية .

ملحوضة :
1- كي يتم الحفاظ على كفاءة الضاغط يجب من تسرب الهواء المفرط من الدافع و الغطاء او casing .
2- كما ان الدافع يتكون من مروحة لا يمر منها الهواء فبدلا من ذلك ينتقل إلى الجوانب , كما هو موضح في الصورة التي في الاسفل .

الضاغط التدفق المحوري او axial flow compressor :

ضاغط التدفق المحوري او axial flow compressor يستخدم سلسلة من شفرات شبه مراوح تحرك الدوار لتضغط على تدفق الهواء , كما ان هناك شفرات لثابتة موضوعة بنهاية كل دوار لإعادة توجيه الدفق إلى شفرات الدوار التالي, وتكون مساحة المرور للغازات تقل خلال الضاغط للمحافظة على السرعة المحورية المطلوبة , كما يمكن استخدامه محركات التوربينات الغازية بشرط أن تكون متوسطة او كبيرة الحجم .

ويعتبر هذا الضاغط متعدد المراحل , ويتم زيادة الضغط الهواء في كل مرحلة , كم أن كل مرحلة تتكون من صف من الشفرات blades المتحركة (الدوارة) تتبعها صف من الشفرات blades الساكنة .
كما يجب تصميم هذه السلسلة من الشفرات على ان تكون زواياها متتالية ومتماثلة و موازية لبعضها البعض , حتى يتم توجيه الهواء بالطريقة الصحيحة , كما ان يجب ان تكون الشفرات في نهاية كل مرحلة (الشفرات الساكنة )أن تكون زويها على التوالي من سابقتها , كذلك كل يجب ان تكون الشفرات في كل المراحل على نفس الزاوية دون أي أختلاف .

طريقة عمله :
1- أثناء تشغيل الشفرات المتحركة (الدوارة) من قبل التوربينات حيث يتدفق الهواء عبر هذه الشفرات (كما انه يزداد ضغطه كما أن سرعة الهواء تزيد بسبب حركة هذه الشفرات) حتى يصل إلى الشفرات الساكنة .
2- وتقوم الشفرات الساكنة بتصحيح مسار الهواء بسبب انحرافه من قبل الشفرات المتحركة (الدوارة) و توجيه الهواء إلى الزاوية الصحيحة قبل دخولة المرحلة التالية .
3- وعند وصول الهواء إلى أخر مرحلة من من ضاغط التدفق المحوري تكون الشفرات الساكنة بمثابة منقي الهواء من الدوامة الحاصل عليها بسبب الشفرات المتحركة (الدوارة) قبل دخوله غرفة الاحتراق .

كما ان التغييرات في الضغط والسرعة التي تحدث في تدفق الهواء تضهر بيانيا في الشكل الذي في الاسفل :

كما نلاحظ أن التغييرات مصحوبة بزيادة تدريجية في درجة حرارة الهواء كما ان الضغط يزداد كذلك .

إلى هنا ينتهي الجزء الخامس .

 

[أبن صلب]

الجزء السادس :
غرفة الاحتراق المبكر او Combustion chambers ومراحلها:

غرفة الاحتراق المبكر early combustion chamber .

غرفة الاحتراق أو combustion chamber لديها مهمة صعبة من حرق كميات كبيرة من الوقود , عن طريق فوهات رش الوقود fuel spray nozzle , و عند توليد الحرارة (رش الوقود على الهواء الضغوط) يجب ان يوكن هناك تيار سلس للهواء (الغاز) الساخن , كما ان هذه المهمة يجب ان تتحقق مع أدنى حد في خسارة الضغط وكذلك مع اقصى حد لدرجة الحرارة في مساحة محدودة (مساحة غرفة الاحتراق) .

كمية الوقود المضافة إلى الهواء تعتمد على درجة حرارة الهواء حتى تقوم برفع درجة حرارته إلى درجة الحرارة المطلوبة .
ومع ذلك فأن درجة حرارة الهواء ستكون عالية (بسبب ارتفاع ضغطة من التوربينات والضواغط ) قبل دخولة هذه الغرفة وتتراوح درجة حرارة الهواءالقصوى في أي محرك قبل دخوله غرفة الاحتراق ما بين 200إلى 650 سيليزي , وعند دخوله غرفة الاحتراق سترتفع درجة حرارته بمقدار 1150 سليزي إضافي لتكون درجة حرارة الهواء النهائية تصل إلى 1.700 سليزي, وهذا يعتمد على نوعية كل من التوربينات والضواغط وغرف الاحتراق التي يتحويها المحرك .

كذلك ان يجب الحفاظ على استقرار كفاءة الاحتراق في الغرفة .

يخرج الهواء من ضاغط المحرك ويدخل غرفة الاحتراق بسرعة تصل 500 قدم في الثانية بسبب الضغط , ولكن نجد أن هذه السرعة مرتفعة جداو لكي يتم أحراق الهواء , أول شيء يجب القيام به هو نشر الهواء وبتالي تقل سرعته .
وعند أحراق الكيروسين kerosine الذي لديه سرعة تصل فقط لبضع اقدام من الثانية , وعند أحراقه للهواء الموجود بالغرفة تصبح سرعة الهواء 80 قدم لكل ثانية , وللحفاظ على كفاءة الكيروسينkerosine في الحرق يجب ان تطون من طقة الاحتراق فقط في المنطقة التي يدخل منها الهواء إلى الغفة (غرفة الاحتراق) عن طريق انبوب( بطانة الاحتراق combustion liner) التي لديها اجهزة مختلفة لقياس توزيع تدفق الهواء على طول الغرفة .

كما ان 20% من تدفق الهواء الرئيسي يمر من المنطقة الاولية كما هو موضح في الشكل الذي في الاسفل :

درجة حرارة الغازات الصادرة من الاحتراق تقدر بحوالي 1.800 إلى 2.00 سيليزي , نجد أنه حار جدا لمروره لتروبينات (أن كان هناك للمحرك تروبينات بعد غرفة الاحتراق) وكلي يتم خفض درجة حرارة الهواء لتتناسب مع التوربينات , يجب ان يمر الهواء بشبكة من الممرات تسمح بخفض درجة حرارة الهواء لتصل إلى 50% كما هو موضح في الاسفل :

إلى هنا ينتهي الجزء السادس .