הדפסה מגדשי טורבו תעופתיים

קורס טיס אזרחי מתבצע במטוסים שנבנו במיוחד לצרכי אימון והדרכה. מטוסים אלה מצויידים במנוע בוכנה ללא מגדש טורבו. מגדש טורבו מיועד להתמודד עם בעיות של מחסור בחמצן עקב דלילות האויר ברום טיסה גבוה. הבעיה מתחילה להתעורר באופן מעשי, לגבי רוב המטוסים, רק מעל גובה 8,000 רגל. כיון שלימוד טיסה לצרכי קבלת רשיון טיס מתבצע בדרך כלל בגבהים נמוכים יותר, משיקולי יעילות בעיקר, הרי שנושא מגדשי הטורבו כלל לא בא לידי בטוי במהלך הקורס ולכן גם אינו חלק מחומר הבחינות לצרכי קבלת רשיון טיס פרטי. לפיכך גם מאמר זה הינו לצרכי העשרה בלבד ואינו חומר חובה לקריאה.

 

הגדרה:

מגדש הוא למעשה משאבה שדוחסת את האוויר הקיים בסביבת האווירון, לסעפת היניקה של המנוע. אותה משאבה, מאפשרת לצילינדרים לקבל מסה גדולה יותר של אוויר, על ידי דחיסתו של האוויר, לכוון סעפת היניקה.

מגדש טורבו קיים ברוב המטוסים שמסוגלים לטפס לגובה של 25,000 רגל. ניתן למצוא מגדשי טורבו גם במנועים שמבוססים על קרבורטור וגם במטוסים שמבוססים על מנועים עם הזרקת דלק.

אופן הפעולה: גזי הפליטה של המנוע עוברים דרך להבים של טורבינה וגורמים לה להסתובב. הטורבינה מחוברת לציר. המשך הציר אליו מחוברת הטורבינה, ישנו מדחס שעוצמת פעולתו תלויה בעוצמת הסיבוב של הטורבינה. המדחס דוחס את האוויר לכוון הצילינדרים וכך הם מקבלים את האוויר שהם משוועים לו.

מבחינת עוצמת הפעולה, יש שני סוגים של מגדשים: רגיל וסופר.

הדגמים ה"רגילים" "normalizer" system (האנגלית משובשת במקור): מסוגלים לשמור על לחץ סעפת של עד 29 אינצ' בגובה של עד, בערך, 14,000 רגל. כלומר לשמור על תנאים של גובה פני הים בגובה של 14,000 רגל עד 16,000 רגל. לגובה זה קוראים "גובה קריטי". (הסבר לגביו, בהמשך).

הדגמים מסוג "סופר": supercharger: חזקים יותר ומסוגלים לאפשר למנוע לקבל לחץ גבוה יותר מהלחץ הקיים בגובה פני הים, עד כדי 60 אינצ' כספית לחץ בסעפת היניקה, עד לגובה הקריטי. על מנת למנוע דחיסת יתר של לחץ לסעפת היניקה יש וסת עודפים שמפנה את עודף הגזים הדחוסים ועוקף את הסעפת, עד להגעה לגובה הקריטי.

האמצעי לשלוט במגדש הוא שליטה בכמות גזי הפליטה שמגיעים לטורבינה. אמצעי זה מושג על ידי וסת הקובע את כמות הגזים המגיעים לטורבינה.

כאשר הוסת פתוח לחלוטין, גזי הפליטה עוקפים את הטורבינה והמנוע עובד באופן רגיל, ללא פעולת המגדש. ככל שהוסת נסגר הוא מפנה יותר גזים לטורבינה שמפעילה את המגדש.

הגובה שבו הוסת נסגר על מנת להפנות את הגזים לטורבינה, נקרא "הגובה הקריטי". זו אינה מגבלה של האווירון, אלא רק ציון דרך בפעולת המגדש.


מבחינת אופן השליטה במדגש, ישנם שלושה סוגי מגדשים:

סוג ראשון: מגדש שבו השליטה מבוצעת באופן אוטומטי, סוג שני בעל וסת עודפים קבוע וסוג שלישי שבו השליטה בגזים העודפים וויסותם, נעשית באופן ידני.


מערכות ידניות, אלו בדרך כלל מערכות הקיימות במטוסים ישנים או מערכות שנמכרות כתוספת לא מקורית לאווירון שבמקור לא היה בו מגדש. ממריאים כאשר הוסת פתוח לגמרי ומטפסים באופן רגיל בתחילה. הטפוס הרגיל נמשך עד למצב שבו, עקב הלחץ היורד והצניחה בלחץ הסעפת, הגענו עם המצערת עד לקצה של מהלך המצערת (מצערת פתוחה קדימה עד הסוף). כזכור, כשהוסת פתוח, הגזים עוקפים את הטורבינה ולמעשה המגדש לא פועל כלל. כשהגענו למצב של מצערת פתוחה לגמרי (קדימה עד הסוף), אנו עוברים להפעלה הדרגתית של הוסת, תוך בקרה על לחץ הסעפת.

כאשר יורדים בגובה, ומגיעים לאוויר צפוף יותר, העדיפות הראשונה של הטייס צריכה להיות לפתוח בהדרגתיות את הווסת על מנת להתחיל להסיט גזים ולהקטין פעולת הטורבינה, עד למצב שהיא פתוחה לגמרי. שימוש לא נכון של ידית המגדש, תביא לדחיסת יתר בסעפת היניקה, וזו אחת הבעיות הגדולות של מנועים, שטייסים יכולים לגרום.

אם הוסת נשאר סגור, כלומר המגדש ממשיך לפעול בגובה שבו האוויר צפוף, המגדש ידחוס אוויר לתוך הצילינדרים בעומסים שהם לא בנויים לקבל. במקרים כאלה יתכן שהיצרן יקבע מראש שיש להעביר את המנוע לביקורת ולקרקע את האווירון.

מערכת בעלת וסת קבוע: מערכת זו מעמיסה פחות עבודה על הטייס. אך גם במערכת כזאת הטייס חייב להיזהר מאוד שלא לגרום למצב של דחיסת יתר במיוחד בהמראה, בטיפוס ראשוני ובימים קרים מאוד שבהם האוויר דחוס במיוחד.

במערכת זו, הוסת נשאר במצב קבוע במהלך כל הטיסה, אך הוא מפצל את גזי הפליטה של המנוע, באופן שרק חלק מהם מגיע לטורבינה. שליטת הטייס בלחץ הסעפת נעשית דרך המצערת: הטייס סוגר מצערת ככל שהלחץ בסעפת עולה ולהיפך. במקרה של עודף לחץ בסעפת היניקה ישנו שסתום שאמור לשחרר את עודף הלחץ כדי למנוע נזק למנוע. זו אינה מערכת אידיאלית מפני שהיא תנודתית מבחינת לחץ הסעפת ולא ממצה את היכולת של הטורבינה עקב ההעברה הקבועה של חלק מהגזים על ידי הוסת הקבוע. בנוסף עלול להיגרם בכל זאת מצב של דחיסת יתר הגורמת נזק למנוע.

מערכת בעלת וסת אוטומטי: הוסת האוטומטי פועל על לחץ פנימי. כאשר הלחץ הפנימי נבנה למצב של דחיסות יתר, נפתח וסת עודפים אוטומטי ששומר את המנוע בתוך הגבולות המומלצים. השסתום מופעל על ידי הלחץ שקובע הטייס על ידי הזזת המצערת. שמן מנוע בלחץ, הוא שמפעיל את וסת העודפים במקרה זה. כמובן שמערכת זו מקילה על הטייס ומקטינה את הסכנה של דחיסת יתר. עם זאת, במערכת מסוג כזה, אם הטייס ימריא מייד אחרי התנעה, כלומר ימריא כאשר שמן המנוע עדיין בטמפרטורה נמוכה, יש סכנה של יצירת לחץ סעפת גבוה מהרצוי (כי השמן הקר לא יפעיל את המערכת כראוי ולא יעביר לחץ). לכן במטוס בעל מערכת זו חייבים לחמם מנוע כדי להשיג טמפרטורת שמן מינימלית לפני המראה. האמצעי לקבוע מהו הלחץ הפנימי בסעפת היניקה, הוא קומפרסור. לקומפרסור יש יחידת בקרה שמתקנת את לחץ האוויר ככל שחל שינוי במהירות האווירית, הלחץ הסביבתי, טמפרטורה, גובה ומשתנים אחרים.

בכל סוגי המערכות: וסת שנתקע גורם בדיוק לאותה תוצאה הרסנית שגורם טייס שמשאיר את הוסת פתוח כשהוא יורד בגובה במערכת ידנית. לכן, בכל סוגי המערכות, הטייס חייב לבקר באופן עקבי את לחץ סעפת היניקה כדי לראות שאין דחיסת יתר.

טייסים רבים סבורים שמנועים שיש בהם מגדשי טורבו כוללים חיזוקים כלשהם. האמת היא שלא רק שאין חיזוק, אלא שמגדש טורבו המופעל כהלכה, תורם לאיזון הלחצים בין 4 פעימות הפעולה של הבוכנות במנועי בוכנה. הגזים הנדחסים לתוך הצילינדר ומפעילים לחץ על ראש הבוכנה, מאזנים את הכח הנגדי על ידי סיוע לפעולת היניקה. במהלך פעימות הדחיסה והעבודה, המגדש מסייע למנוע לבצע את עבודתו.

בקרת חום המנוע במנועים בעלי מגדשי טורבו

האויב המסוכן ביותר של מנועים שיש להם מגדשי טורבו הוא חום. החום הורס צינורות וכבלים, שלא להזכיר האצת בלאי מתכת.

מנוע מצוייד במגדש טורבו, פועל בסל"ד מלא גם בגובה רב, ולכן זקוק לקירור מלא גם בגובה זה. אומנם הטמפ' החיצונית נמוכה, אבל האוויר דליל, ולכן יש פחות מולקולות אוויר שיזרמו על צלעות הקירור ויקררו את המנוע.

יצרנים רבים ממליצים לטפס עם תערובת עשירה כדי לשמור על טמפרטורת מנוע. גם לאחר טיסה כדאי להימנע מכבוי מיידי של המנוע ולהשאיר אותו פועל כדקה, בסל"ד סרק, על מנת לאפשר לשמן לקרר את המנוע.

כדי לפתור בעיה זו ישנם אווירונים המצויידים באינטרקולר. זהו מתקן שהגזים המפעילים את הטורבינה עוברים דרכו, והוא מוריד את הטמפרטורה של הגזים, לפני שהם מגיעים לסעפת היניקה. על ידי כך המנוע מקבל אוויר קר או לפחות פחות חם, ולכן מתחמם פחות.

לאווירונים בעלי אינטרקולר יש לעיתים מכשיר המודד ומחווה את טמפ' הגזים ביציאה מהאינטרקולר.

spacer.png, 0 kB