Borut Podgoršek

Borut Podgoršek

Četrtek, 07 Junij 2007 12:33

Sistemi in konstrukcijska gradiva

 

platno_iz_ogljikovih_vlaken_virwikipedia.jpgLetala in helikopterji vsebujejo različne sisteme s katerimi je letenje omogočeno in bolj varno.

Bralce vabimo, da nam pošljete vaše prispevke o sistemih na zračnih plovilih.

Sistemi na letalih

APU - (Auxiliary power unit) - pomožni vir energije
Črna skrinjica
FADEC - Digitalni elektronski sistem nadzora motorjev
Kako leti helikopter
Obračalnik potiska
Telekomunikacijski sistemi v letalstvu
Krmilna ročica (side-stick)
Sistem za nočno letenje NVG
Zavihek krila (winglets)
Zaščita letal pred ledom

Superkrmarljivost

 

Gradiva

izdelek_iz_ogljikovih_vlaken_okrepljenih_s_smolo.jpgVse omenjeno na prejšnjih straneh bi bilo praktično nemogoče doseči brez ustrezne izbire in uporabe materialov za izdelavo zgradbe sodobnih bojnih letal. Letala so začeli graditi z lesom in površine trupa ter kril prevlekli s platnom in tudi zgradba britanskega reaktivca de Havilland vampirja je lesena! Danes so ti materiali bistveno bolj trdni, pojavljajo se prav eksotične zlitine. Začelo se je seveda z aluminijem in njegovimi zlitinami in še dandanes je med najpogosteje uporabljenimi materiali prav zlitina iz litija in aluminija. Potem so prišle velike nadzvočne hitrosti, celo dvakratne, in potrebna je bila tudi ustrezna trdnost. To je zagotavljalo jeklo, na nekaterih izpostavljenih mestih, kot je sprednji rob kril, pa tudi titan. V zadnjem obdobju se zelo uveljavljajo kompozitni materiali, ki imajo vrsto prednosti. So izjemno trdni (osnova so ogljikova vlakna) in relativno lahki hkrati, radarsko pa nevidni, kar je izredno pomembno. Predvsem so ti novi kompozitni materialu bistveno vplivali na zmanjšanje mase bojnih letal, ki je v primerjavi s tovrstnimi letali izpred dvajsetih let že tudi do 40 odstotkov nižja kot masa zgradb klasičnih konstrukcij.

Kompozitna gradiva

Konstrukcije in konstrukcijska gradiva

Nedelja, 25 Januar 2015 09:32

Posvet o varnosti letenja

Predpisi v letalstvu so večinoma napisani s krvjo. Prav zato je vsakoletni strokovni posvet o varnosti letenja v Slovenski vojski postal temelj za sistematično izboljšavo varnosti letenja.

pc9_trk_s_ptico_img_0887.jpg

Konference o varnosti letenja v SV, na katerih so poleg pilotov sodelovali tudi drugi pomembni subjekti varnosti letenja, je prvi organiziral oddelek za nadzor plovnosti in varnost letenja (ONPVL), ki je bil kot najvišji letalski strokovni organ Generalštaba SV pravni predhodnik vojaškega letalskega organa (VLO). Strokovno osebje ONPVL je bilo tudi jedro vojaškega letalskega preiskovalnega organa, ki je od leta 2011 samostojna organizacijska enota na prvi ravni Ministrstva za obrambo. Takšna organizacijska umeščenost zagotavlja zakonsko zahtevano neodvisnost preiskovalcev za nemoteno in učinkovito opravljanje poslanstva letalskega preiskovalnega organa.

Zdaj tovrstne posvete organizira vojaški letalski organ (VLO) v sodelovanju s 15. polkom vojaškega letalstva (15. PVL), da se vsi udeleženi seznanijo z varnostnim stanjem v letalskih enotah SV v tekočem letu. Na posvetu sodelujejo častniki za varnost letenja iz vseh letalskih enot Slovenske vojske, pridružijo pa se jim tudi predstavniki Službe za preiskovanje letalskih nesreč in incidentov vojaških zrakoplovov (SPLNI VZ) ter predstavnik Kontrole zračnega prometa Slovenije (KZPS). Načelnik vojaškega letalskega organa polkovnik Blaž Pavlin, ki je vodil posvet, je povedal: »Namen teh posvetov je, da si izmenjamo podatke. Da slišimo, kaj se je zgodilo, in da vidimo, na katere incidente je vplival človeški, tehnični oziroma drugi dejavnik. Glede na ugotovljeno pripravimo predpise, da se take in podobne napake ne bi ponavljale. Tako poskušamo zagotoviti čim višjo varnost v zračnem prostoru Republike Slovenije.«

graf_nesrec_in_incidentov_d0_2014.jpg

Leta 2014 je bilo prijavljenih 39 incidentov (incident report – IR). Do začetka decembra 2014, ko je bil posvet o varnosti letenja pa 36 IR. Najpogostejše so bile tehnične napake (18), sledili so incidenti zaradi človeškega dejavnika (7) in trki s pticami (7). Piloti so prijavili tudi osvetljevanje z laserji (3). Zgodil se je še incident izpada električne energije v kontrolnem stolpu na letališču v Cerkljah ob Krki in 19-krat so dobili prijavo o nizkem letenju. Vsi incidenti in prijave razen osvetljevanje z laserji so bili raziskani. Poveljnik 15. PVL podpolkovnik Bojan Brecelj je povedal: »Kot poveljnik ocenjujem, da je varnost letenja v 15. polku dobra. Dobra je zaradi strokovnosti in znanja vsakega posameznika, ki tukaj deluje, dobra je zato, ker nam je uspelo vzpostaviti sistem, ki vključuje ne le pilote, temveč tudi vse odgovorne za varnost letenja, torej letalsko bazo, 16. CNKZP in vse službe na letališču.« Kljub temu so še vedno mogoče izboljšave, saj vse enote nimajo častnika za varnost letenja ali pa niso dovolj dobro izobraženi in usposobljeni.

pc9_trk_s_ptico_img_0896.jpg

Incidenti

Po statistiki se je število incidentov v zadnjih letih povečalo. Ali se je res? Podpolkovnik Bojan Brecelj o tem pravi: »Število incidentov se povečuje. To je uspeh sistema, saj je to število incidentov, o katerih se poroča. Že statistika kaže, da je bilo teh incidentov v preteklosti več, vendar se je o njih manj poročalo.« Z njim se strinja polkovnik Blaž Pavlin, ki je povedal, da na posvetih o varnosti v letenju pozivajo, da rebro_bell412_img_0138.jpg

posadke in drugo osebje incidente javljajo, in dodal: »Če mi nimamo podatkov o incidentu, ne moremo ukrepati, zato ozaveščamo vse sodelujoče od letalskih posadk in vzdrževalcev letalnikov do tehničnega osebja, ki dela na letališču. Pozivamo jih, da če opazijo neki dogodek, ki lahko ogrozi varnost letenja, naj o tem poročajo, zato da mi lahko ukrepamo naprej. Naš cilj je preventivno ukrepati, da se dogodki ne bi ponavljali.«

rebro_bell_412_img_0181.jpg

Statistično gledano se zgodi trikrat več incidentov, kot jih prijavijo, saj se veliko ljudi ne želi osebno izpostavljati in priznati svoje napake. Prav iz teh napak bi se lahko največ naučili in preprečili ponovitev podobnih napak, zaradi katerih bi lahko nekdo drugi umrl. Posadke zelo redko javljajo incidente, v katerih se letalniki niso fizično poškodovali. Poleg incidentov zaradi človeškega dejavnika izstopajo tudi incidenti zaradi tehničnega dejavnika. »Po statistiki incidentov in tehničnih poročilih je jasno, da se število tehničnih okvar povečuje. Tehnične okvare do zdaj niso bistveno vplivale na incidente ali nesreče, saj so bile pravočasno odkrite in odpravljene. Težava je, da se število teh okvar povečuje, pojavljajo pa se tudi konstrukcijske okvare,« je povedal Brecelj. Zaradi čezmerne obrabe ležajev v motorju helikopterja bell 412 so morali na servis poslati en motor. Pojavile so se še razpoke na vertikalnem stabilizatorju bella 412, kar pomeni, da se tehnične okvare pojavljajo pri osnovnih sklopih, kar je posledica starosti letalnikov.

egypt-laser-copter-001.jpg

Nevarni laserji

Na posvetu so izpostavili tudi veliko težavo z osvetljevanjem posadk z laserji. Častnik za varnost letenja v 15. PVL major Janez Gaube je povedal, da so laserji nevarni, ker imajo veliko izhodno moč. To pomeni, da v primeru, ko storilci z laserjem svetijo v pilotsko kabino letalnika, lahko poškodujejo vid pilota ali članov posadke letalnika. Pilot lahko izgubi vid in s tem nadzor nad letalnikom, kar lahko povzroči letalsko nesrečo. Osvetljevanje z laserji je težava po celotni Evropi, v Sloveniji pa se število tega kaznivega dejanja povečuje. Gre za zelo nevarno neodgovorno dejanje posameznikov, ki se ne zavedajo možnih posledic.

laserji.jpg

Posadke helikopterjev osvetljujejo celo med pristanki na heliportu UKC med opravljanjem medicinskih letov, s katerimi rešujejo življenja. Te incidente preiskuje tudi Policija, ki ne vodi podatkov o prijavah osvetljevanja z laserjem, obravnavala pa je nekaj primerov na območjih policijskih uprav v Ljubljani in Kranju. V vseh primerih je šlo za sum kaznivega dejanja povzročitve splošne nevarnosti. Ob tem na Policiji svetujejo, da naj se ti primeri osvetljevanja prijavljajo. Problematike se zavedajo tudi na Javni agenciji za civilno letalstvo RS (CAA), na kateri pravijo, da je postavitev ali aktiviranje naprave oziroma sistema, ki deluje na letališču in bi lahko povzročal motnje oziroma oviral zračni promet,  skladno z Zakonom o letalstvu prekršek, za katerega je zagrožena globa. »Å½al ugotavljamo, da se stanje na tem področju leta 2014 v primerjavi z letom prej ni izboljšalo, saj opažamo za približno 35 odstotkov več primerov,« je sporočila predstavnica za odnose z javnostmi na CAA Polona Vagaja Hribar in dodala, da je bilo leta 2013 17 tovrstnih prijav, leta 2014 pa 23. V ZDA so od leta 2005 obravnavali več kot 17.000 prijav osvetljevanja z laserji. Storilci, ki so jim lahko dokazali to kaznivo dejanje, so bili obsojeni na večletne zaporne kazni.

cougar_as532al.jpg

Varnost v letalstvu SV je dobra, je ob koncu posveta sklenil Brecelj in dodal: »Mislim, da smo naredili prave korake in da gremo v pravo smer. To je proces, ki ga je treba vzdrževati in širiti. Vemo, kje smo slabi, in te stvari bomo izboljšali.« Vse za varnost pomembne dogodke lahko pripadniki Slovenske vojske javijo prek obrazcev v IRDG ali na novi interni portal Ministrstva za obrambo in Slovenske vojske http://portal/lpo/default.aspx. Po besedah majorja Bogomirja Šarič‡a iz SPLNI VZ, ki je skrbnik portala, so na njem objavljeni poročila o letalskih nesrečah in incidentih, dokumenti, obrazci ter pravni akti s področja letalstva. Portal, ki so ga oblikovali pred dvema mesecema, je namenjen obveščanju in ozaveščanju za izboljšanje varnosti v letalskem prometu.

Vojaški letalski organ

Vojaški letalski organ med drugim izvaja upravno-strokovne funkcije na področju varnosti letenja in strokovne nadzore nad sistemom upravljanja varnosti (Safety Management System), sistemom upravljanja kakovosti (Quality Management System) ter izvajanjem letalskih predpisov in standardov.

Predpisane kazni

Ravnanje storilca, ki uporablja laser za osvetljevanje helikopterskih ali letalskih posadk, je mogoče pravno opredeliti po 314. členu Kazenskega zakonika (KZ) kot povzročitev splošne nevarnosti (zagrožena kazen je odvisna od posledic in je od enega leta do petnajst let in več) ali po 330. členu KZ kot napad na varnost zračnega prometa (zagrožena kazen je od enega do desetih let, če ima za posledico smrt, pa je od treh do petnajstih let). Kazniva dejanja se med seboj izključujejo, pravna opredelitev pa je odvisna od naklepa storilca in tudi od tega, proti komu se laser uporabi, torej proti vodji letalnika, posadki letalnika ali letalniku.

Besedilo: Borut Podgoršek

Foto: internet in SPLNI SV

 

Četrtek, 07 Junij 2007 09:27

Varnost na letališčih

Veliki brat Vas gleda

Za ZDA je včasih veljalo, da so potniki lahko vstopali na letala notranjih letov skorajda brez varnostnih pregledov in včasih celo brez dokumentov. Potem je prišel ameriški 9-11 in z njim vred je na letališčih zavladal pravi kaos. Američani so ustanovili Ministrstvo za domovinsko varnost in letališča so postala prave trdnjave. Od tedaj cveti industrija, ki izdeluje naprave za varnostne preglede potnikov in prtljage.

potniki_se_cekirajo_na_letaliscu_ben_gurion_virmsnbcmsncom.jpg

Američani pripravljajo standarde in zahteve za novo generacijo naprav za pregled potnikov in prtljage, ki bodo zmožna zaznati eksploziva, orožje in vse potencialno nevarne predmete in snovi. Če imajo današnje naprave vgrajene ene vrste senzorjev (rentgen) bodo imele bodoče naprave vgrajen celoten sistem senzorjev, ki bo zaznaval najrazličnejše fizikalne in kemične lastnosti predmetov, ki jih bodo imeli pri sebi ali v prtljagi potniki. Ameriška Agencija za varnost v transportu upa, da bodo na ta način povečali učinkovitost pregledov, zmanjšali površine, ki jih zasedajo današnji rentgeni in predvsem zmanjšali število zaposlenih, ki danes pregledujejo potnike in prtljago.

Danes v ZDA uporabljajo 930 naprav (scanerjev) z vgrajenim sistemom računalniške tomografije (CT), ki jih je izdelal General Electric In Vision. Vsaka od teh naprav stane milijon ameriških dolarjev v tej ceni pa niso všteti stroški vzdrževanja. Na manjših letališčih uporabljajo manj zmogljive Revealsove CT scanerje, ki stanejo 350.000 dolarjev in imajo zmogljivost le 80 kosov prtljage na uro. Te scanerje uporabljajo poleg klasičnih rentgenskih naprav. Cilj Agencije za varnost v transportu je, da bi proizvajalci v končni fazi združili vse zahtevane senzorje v eni napravi, ki bi bila povezana z bazo osebnih podatkov. Tako bodo lahko v hipu preverili identiteto in problematičnost potnika pri katerem bodo našli prepovedan predmet. Te sisteme razvijajo pri General Electric In Vision, L-3 Communications, Smiths Detection, Reveal Imaging Technologies Inc., Analogic Corporation, Rapiscau Systems in drugih.

pregled_potnikov.jpg

GE trenutno razvija dva modela za ameriška letališča. Prvi bo namenjen skeniranju prtljage, ki jo potniki oddajo ob prijavi na let drugi pa bo namenjen pregledu potnikov ob prehodu nadzorne točke. Naprava za skeniranje prtljage bo vsebovala dva sistema. Prtljago bodo najprej pregledali z CT in nato še z  rentgenom. V primeru, da bosta zaznala nevaren predmet bo računalnik preko laserja na koordinate tega predmeta usmeril laserski žarek. Senzorji bodo na podlagi lomljenja laserskega žarka ugotovili molekulsko sestavo materiala nadzorovanega predmeta. Molekulsko sestavo bo računalnik primerjal z molekulsko sestavo nevarnih snovi in ugotovitev javil operaterju. Po besedah vodje marketinga pri GE Security's Yotama Margalita bodo na ta način preprečili vnos nevarnih snovi na letala in hkrati zmanjšali neizbežne preglede sicer sumljivih kosov prtljage. 

na_letaliscu_v_amsterdamu_vas_vidijo_takole_virschipolairport.jpg

Tehnologija analiziranja prtljage z laserskim žarkom še ne omogoča kontinuiranega skeniranja vse prtljage zato bo lasersko obdelana le sumljiva prtljaga – tista, ki jo bosta določila CT in/ali rentgenski pregled. Cilj GE je razviti sistem, ki bo vseboval CT, rentgen in laser v eni napravi in hkrati ne bo večji od današnjih rentgenskih naprav, saj na letališčih nimajo neomejenih prostorskih možnosti. Danes laserski način analiziranja vsebine prtljage že uporabljajo na nekaterih nemških letališčih, saj je podjetje Yxlon, ki je sistem razvilo prav iz Nemčije. Yxlon je prevzelo podjetje In Vision, ki je danes v lasti GE. GE je tako prišel do know-how tehnologije, ki jo je združil s svojim znanjem in bo tako trgu ponudil napravo, ki bo v hitrejšem času sprejela več odločitev in bolj natančne (kaj je in kaj ni nevarno), kakor bi jih človek. Dolgoročno gledano bo sistem za uporabnike mnogo cenejši, kakor ekvivalentni klasični ročni pregled prtljage.

Naprava, ki jo pri GE razvijajo za skeniranje potnikov bo vsebovala več podsistemov, ki bodo analizirala potnika in njegovo prtljago ne da bi mu bilo treba sleči oblačila, sezuti čevlje ali odložiti osebno prtljago (ključe, denarnico, telefon, laptop, ...). GE eno od svojih naprav že testira na letališču v San Franciscu in jo uporabljajo kot laboratorij, saj bodo na podlagi zbranih podatkov sistem dovršili in pripravili za trg. Testno postajo imenujejo kar Check point of the future. Naprava sestoji iz več sistemov:

  1. CT skener, ki odkriva prisotnost eksploziva in orožja
  2. Sistem, ki deluje v območju milimetrskih valov in na zaslonu izriše potnikovo silhueto na njej pa vse potencialno nevarne predmete. Intimni deli potnikov ne bodo vidni.
  3. Sistem Quadrupole, ki deluje podobno kakor magnetna resonanca, ki jo uporabljajo v bolnišnicah za slikanje pacientov. S to naprav bodo preverjali vsebino potnikove obutve. Potnik bo stopil nekaj centimetrov nad napravo, ki bo oddajala radijske valove in merila spremembo frekvence, ki bo razkrila prisotnost določenih molekul v obutvi.
  4. Sistem s tehnologijo Itemize FX bo potnikom ob pritisku na določen gumb ugotavljal prisotnost eksplozivnih snovi na potnikovem prstu.

Celoten postopek nadzora enega potnika bo trajal približno pol minute. Naprava pa bo imela zmogljivost obdelave do 400 kosov prtljage na uro. Večina od teh postopkov je že dobila certifikat o zanesljivosti in uporabnosti od ameriške Agencije za varnost v transportu. V bližnji prihodnosti bodo še en 'laboratorij' postavili nekje v Evropi.

toplotno_obcutljiv_skenar_ne_razkriva_intimnih_delov_telesa_virnationalgeographic.jpg

L-3 Communications razvija podobno napravo kakor GE s tem, da bo njihov skener nekoliko drugačen. Bistvena razlika bo v sistemu zračnega curka. Potnik bo namreč položil ober roki na točno določeno mesto in s tem sprožil črpalko, ki bo okrog potnika napravila prepih in posesala zrak v merilno komoro. Senzorji v komori bodo analizirali kemično in bilološko sestavo zraka in ugotavljali prisotnost eksploziv. Sistem so razvili pri podjetju CyTerra, ki sedaj deluje pod okriljem L-3 Communications. Prototip te naprave bodo vgradili v Pentagonu, kjer bodo zbirali podatke in nadzirali delovanje naprave. Ko bo delovanje naprave dovolj zanseljivo in praktično preverjeno jo bodo poslali na trg.

Smiths Detection pa razvija podobno napravo kakor GE s tem, da bo pri njih razpored sistemov nekoliko obrnjen. S tem naj bi zagotovili večjo pretočnost in zmanjšali število lažnih alarmov.

Cilj vseh proizvajalcev varnostnih naprav za skeniranje potnikov in prtljage je enak. Zagotoviti najvišji možen nivo odkrivanja vseh potencialno nevarnih snovi, ki bi jih potencialni teroristi lahko pretihotapili na letala. Hkrati pa potnikom zagotoviti hiter in osebno dostojen vpogled v njihovo prtljago in pod njihova oblačila. Skrajnosti, kakršnim smo priče sedaj na angleških in ameriških letališčih, ko morajo potniki nositi določene predmete v prozornih plastičnih vrečkah in celo na zahtevo pristojnih organov poskusiti materino mleko, ki je namenjeno dojenčkom pa presegajo meje dobrega okusa. Oblasti imajo pač svoj prav in varnost vseh potnikov je tako, kljub vsemu na prvem mestu. Samo na nas pa je odločitev ali bomo kljub temu potovali z letali ali ne.

Petek, 08 Junij 2007 09:13

Vstopnik zraka

Vstopišče zraka običajno zajemajo v opis motorja kot njegov sestavi del, čeprav po svoji funkciji to zagotovo ni, ampak je del gondole motorja. Njegov prvenstveni namen je zagotavljanje dotoka svežega zraka v kompresorski del motorja. Zveni preprosto, vendar mora biti vstopnik oblikovano tako, da v vseh režimih leta zagotavlja stabilen in enakomeren dotok zraka ter s tem nemoteno delovanje motorja. Vstopnik mora iz okolice usmeriti v motor čim več svežega zraka ob minimalnih izgubah zaradi trenja. Idealen vstopnik (brez trenja) bi ves totalni tlak spremenilo v statični tlak.

 

vstopnik_za_zrak_cougar_as532al.jpgvstopnik_za_zrak_letala_mig-21_z_notranje_strani.jpg



Pri podzvočnih hitrostih letenja je vstopnik divergentne oblike, njegov presek se povečuje – hitrost dotekajočega zraka se zmanjšuje, statični tlak pa povečuje.

Pri nadzvočnih hitrostih mora vstopnik dotekajoči zrak upočasniti na primerno hitrost. To doseže s konvergentno-divergentno obliko.

Pri letalih, ki letijo v obeh režimih, je vstopnik zraka običajno geometrijsko spremenljivo. Tako zagotovimo minimalne izgube, ki bi se sicer pojavljale zaradi tlačnih skokov.

Petek, 10 Avgust 2018 09:07

Izpušni sistem

Osnovna naloga izpušnega sistema je umiriti in stabilizirati tok produktov zgorevanja, ko zapustijo turbino, ter jim ob izstopu iz izpušnega sistema povečati hitrost. Izpušni sistem obenem preprečuje prenos toplote na ostale dele letala in z vgrajeno zvočno izolacijo zmanjšuje hrup motorja.

izpusni_del_helikopterja_bell_412.jpgizpusni_del_motorja_tumanski_r-25-300.jpg

Izpušni sistem ima v osnovi dve obliki prečnega prereza; konvergentno in konvergentno-divergentno. Ko je razmerje tlakov plinov ob vstopu in izstopu iz izpušnega sistema tako, da je hitrost izstopajočih plinov manjša od lokalne zvočne hitrosti, je izpušni sistem oblikovan tako, da ustvarja konvergentni izstopni kanal. V nasprotnem primeru - kadar je torej razmerje tlakov tako, da omogoča hitrosti izstopnih plinov, višje od zvočne - je izpušna cev konvergentno-divergentne oblike. Plini dosežejo zvočno hitrost v grlu, kjer je kanal najožji, od tam naprej pa jim hitrost narašča. Da bi bil izkoristek v vseh režimih delovanja motorja čim višji, imajo izpušne šobe spremenljiv čelni presek.

x31_3d_izpusne_sobe.jpg

Superkrmarljiva letala imajo spremenljivo obliko izpušne šobe, kar jim omogoča izvajanje neverjetnih letalskih figur in takorekoč premagovanje osnovnih zakonov fizike. Ameriško - Nemški X-31 je bil demonstrator te tehnologije. Danes je ta sistem zelo uspešno uporabljen na ruskem večnamenskem lovcu MiG-29 OVT.

Izpušni sistem je zgrajen iz na temperaturo odpornih materialov (nikelj, titan), saj temperature plinov v njem dosežejo do 850°C, ob uporabi sistema za dodatno zgorevanje pa tja do 1500°C. Izpušna komora je običajno dvostenska; v vmesnem prostoru teče hladnejši zrak, ki ohlaja notranjo steno komore.

Četrtek, 07 Junij 2007 08:58

Sistem za dodatno zgorevanje

Nekatera letala v določenih situacijah (vzlet, manever) potrebujejo dodatno potisno moč. Najpogosteje se pravzaprav uporablja pri motorjih, ki poganjajo bojna letala. To jim omogoča sistem za dodatno zgorevanje. Produktom zgorevanja, ki zapustijo turbino in imajo dovolj visoko temperaturo, vbrizgamo dodatno gorivo. To se zgodi v posebni komori, ki je dodana pred izpušnim sistemom. Gorivo tu zgori, energija, ki se ob tem sprosti, pa se kaže kot povečanje kinetične energije izstopnim plinom. To pomeni večje izstopne hitrosti plinov oziroma večji potisk motorja. Poraba goriva in hrup motorja se ob tem močno povečata. Sistem za dodatno zgorevanje se uporablja le kratek čas.

izpusni_del_motorja_mig-21.jpg

Edino potniško letalo na svetu z vgrajenim sistemom za dodatno zgorevanje je bil concorde, ki ima vgrajene štiri turboreakcijske motorje Rolls Royce SNECMA Olympus 593 mk 602, ki mu omogočajo potovalno hitrost okoli Machovega števila 2. Po tragediji v bližini Pariza leta 2000, ko je kmalu po vzletu strmoglavil concorde družbe Air France, se je zaupanje v to letalo zmanjšalo v tolikšni meri, da letenje z njim ni več rentabilno. Leta 2003 so concorde umaknili iz potniškega prometa.

Četrtek, 09 Avgust 2018 08:50

Zgorevalna komora

Zgorevalna komora je prostor, kjer se gorivo in stisnjeni zrak zmešata in zgorita. Proces poteka kontinuirano, pri tem pa se iz kemične energije, ki je shranjena v gorivu, pridobiva kinetična energija. Nadzorovana eksplozija zmesi goriva in zraka zagotavlja vso potrebno energijo za pogon kompresorja, pomožnih pogonskih enot ter potisk letala. Pri turboreakcijskih in turboventilatorskih motorjih se približno 75 % sproščene energije porabi za pogon kompresorja in pomožnih pogonskih enot, ostalo pa za potisk letala (curek zraka). Pri turbovijačnih in turbogrednih motorjih pa se večina pridobljene energije porabi za pogon kompresorja in pomožnih pogonskih enot. Hitrost izpušnih plinov bistveno ne vpliva na potisk letala.

zgorevalna_komora_v_razlicnih_izvedbah_virlercnasa.jpg

Zgorevalna komora je zgrajena tako, da omogoča čim boljše mešanje zraka in goriva ter s tem čim boljše zgorevanje (čim nižje emisije). Kerozin najbolj učinkovito zgoreva pri razmerju 15:1 v korist zraka. Celotno razmerje zrak/gorivo v motorju pa je med 150-200:1. To pomeni, da je presežek zraka večji od 10. In ta presežek se porabi za različne namene (hlajenje, dodatno zgorevanje …).

obrocasta_zgorevalna_komora.jpg

Zgorevalna komora je razdeljena na primarni in sekundarni del. Še preden se komprimiran zrak vodi v zgorevalno komoro, se razdeli na dva dela. Primarni del zraka (približno 15-20 %) se vodi v neposredno bližino gorivnih šob, kjer se zavrtinči in zmeša z gorivom ter zgori. Sekundarni tok zraka se ponovno razdeli na dva dela. Do 10 % se porabi za dokončanje zgorevalnega procesa, ostali zrak pa za hlajenje ohišja zgorevalne komore ter nenazadnje za hlajenje produktov zgorevanja, ki morajo - preden dosežejo turbinske lopatice - izgubiti nekaj temperature. Kaj lahko bi se namreč zgodilo, da bi bila temperatura po zgorevanju previsoka, s tem pa bi lahko prevroči plini deformirali turbinske lopatice. V najslabšem primeru bi to lahko privedlo do poškodbe turbinskega dela motorja in končno fizične poškodbe motorja. Zgorevalna komora mora zagotavljati kontinuiran, stabilen in temperaturno enakomeren masni pretok plinov na turbinski del motorja.

sodckasta_zgorevalna_komora.jpg

Ločimo več vrst zgorevalnih komor. V zgodnje turbinske motorje so vgrajevali sodčkaste zgorevalne komore, ki so bile razporejene po obodu jedra motorja. Vsaka zase je bila samostojna, skupaj pa so predstavljale celoto. Na zadnjem delu komor je oblikovan poseben prostor, ki naprej zagotavlja enakomeren dotok plinov na turbinske lopatice. Kasneje so razvili komore obročaste oblike, ki so danes najbolj razširjene. Dva obroča drug v drugem sta postavljena okrog jedra motorja. Zgorevanje se dogaja v vmesnem prostoru, tudi tu pa so produkti zgorevanja vodeni na turbinski del. Sčasoma se je pojavila kombinacija obeh komor ter komora z nasprotnim tokom zraka. Slednje delujejo na povsem enakem načelu kot prej opisane, le da je tok zraka v komoro speljan po posebnem sistemu cevi. Zgorevalna komora je v tem primeru postavljena okrog turbine v nasprotni smeri letenja. Zrak iz kompresorja mora, preden pride do turbine, dvakrat spremeniti smer za 180°, enkrat pred komoro in enkrat za njo. Takšni motorji (npr. JT-15, PT6, Garrett TPE311) so precej krajši in lažji, njihov izkoristek pa je zaradi trenja ob spremembi smeri toka zraka manjši.

Zgorevalne komore so zgrajene iz materialov, ki dobro prenašajo visoke temperature in so nekorozivni. Materiali morajo vzdržati velike vibracije, ki jih povzroča motor. Zgorevalne komore gradijo iz nikljevih zlitin, v prihodnje pa jih bodo najverjetneje nadomestili keramični kompozitni materiali.

Pomemben del zgorevalne komore je tudi sistem za vžig.

Četrtek, 07 Junij 2007 08:43

Kompresor

Ločimo centrifugalne in aksialne kompresorje. Oboji so konstruirani tako, da stiskajo zrak. Zraku se med kompresijo zmanjšuje volumen in povečuje temperatura. Pri izstopu iz kompresorja ima zrak torej povečano notranjo energijo.

Tako centrifugalne kot aksialne kompresorje je zaradi velikih mas, ki se vrtijo z visokimi vrtilnimi frekvencami, pred zagonom motorja treba uravnotežiti. Vsaka ekscentričnost kompresorja bi lahko povzročila fizične poškodbe celotnega motorja.

Centrifugalni kompresor

Centrifugalni kompresor je sestavljen iz treh glavnih delov: rotorskega diska (impelerja), na katerem so kompresorske lopatice, statorskega dela (difuzorja), ki je hkrati tudi zunanji del kompresorja, ter razdelilnika, prek katerega stisnjeni zrak preide v zgorevalno komoro.

centrifugalni_kompresor_virlercnasa.jpg

Impeler in difuzor skupaj predstavljata kompresorsko stopnjo. Motor ima lahko vgrajenih več zaporednih centrifugalnih kompresorskih stopenj. Danes se najbolj množično uporabljajo enostopenjski in dvojni enostopenjski kompresorji v različnih kombinacijah. Centrifugalni kompresor deluje tako, da zrak, ki vstopa v kompresor blizu središča vrtenja kompresorja, pospešuje proti njegovi zunanjosti. Zaradi velike vrtilne frekvence in oblike rotorskih lopatic zrak pridobi veliko hitrost. Difuzor, ki ta zrak ustavlja, poskrbi, da se njegova hitrost zmanjša, hkrati pa mu poveča statični tlak. Centrifugalni kompresorji lahko z eno stopnjo dosežejo kompresijsko razmerje do 5:1, z uporabo sodobnih materialov, ki omogočajo večje vrtilne frekvence (večja centrifugalna obremenitev lopatic), pa to razmerje doseže tudi večje vrednosti.

Aksialni kompresor

aksialni_kompresor_virlercnasa.gif

V aksialnem kompresorju teče zrak v aksialni smeri skozi serijo rotorskih in statorskih lopatic. Par rotorskih in statorskih lopatic imenujemo kompresorska stopnja. Več kompresorskih stopenj predstavlja serijo. Reakcijski motorji imajo eno ali več vreten, ki so med seboj ločena. V tem primeru govorimo o eno-, dvo- ali trivretenskih turbinskih motorjih (single, dual oziroma three spool turbojet).


vecstopenjski_aksialni_kompresor_virwebmitedu.jpg

Več vreten omogoča boljši izkoristek kompresorja. Hitrost komprimiranega zraka se namreč v aksialni smeri rahlo zmanjšuje, to pa lahko privede do dušenja kompresorja in nenazadnje do fizičnih poškodb. To bi se lahko zgodilo, kadar motor obratuje pri nižjih obremenitvah, kot so tiste, za katere je bil skonstruiran. Temu se izognemo z dvo- ali trivretenskim turbinskim motorjem. Vrtilna frekvenca posameznih kompresorskih serij je različna in zrak zato lahko nedušeno prehaja naprej. V trivretenskem turbinskem motorju se hitrost visokotlačne turbine (N3) krmili z dotokom goriva. Ostali dve turbini (N1 in N2) se vrtita s trenutnima najboljšima hitrostma. Težave z dušenjem kompresorja se lahko rešujejo tudi s spremenljivim kotom statorskih lopatic ter z izpustnim ventilom, ki odvečnemu zraku omogoča pretok v atmosfero.

hitrost_in_tlak_zraka_skozi_kompresor_virwebmitedu.jpg

Prečni prerez aksialnega kompresorja pokaže, da se pretočni kanal zmanjšuje v smeri toka zraka. Kompresorske lopatice so zato z vsako kompresorsko stopnjo krajše. Zrak skozi kompresorske serije pridobiva notranjo energijo – zmanjšuje se mu volumen ter povečujeta tlak in temperatura. Prirastek tlaka v kompresorski stopnji je od 10-30 odstotkov. Da bi dosegli razmerje 5:1, ki ga zmore centrifugalni kompresor z eno stopnjo, tako potrebujemo od 5 do 8 aksialnih kompresorskih stopenj. Prav zaradi tega so aksialni kompresorji mnogo daljši in kompleksnejši za izgradnjo. Njihov čelni presek je manjši, kar zmanjšuje upor letala. Hkrati so mnogo občutljivejši na poškodbe, njihovo vzdrževanje pa je mnogo dražje. Njihova prednost je omogočanje visokih tlačnih razmerij, ki dosežejo vrednosti 30:1 in več ter relativno majhen čelni presek.


kompresorske_lopatice_vireads.jpg

Kompresorske lopatice se izdelujejo iz materialov, ki prenašajo velike trdnostne, aerodinamične in temperaturne obremenitve, hkrati pa so dovolj lahki. Te lastnosti imajo aluminijeve, magnezijeve, titanove in jeklene zlitine. V nekaterih primerih se uporabljajo tudi kompozitni materiali iz steklenih in ogljikovih vlaken, a le v kompresorskih stopnjah, kjer temperatura zraka še ni previsok.