ساخت جنگنده و هوای فشرده، کمپرسور چه کاربردی در ساخت جنگنده ها دارد؟
کمپرسور و هوای فشرده نقش بنیادینی در هوانوردی نظامی دارند. خواه به صورت مستقیم در سامانه های جنگنده در حین پرواز و خواه به صورت پشتیبانی در کارگاه ها، خطوط تولید و ایستگاه های زمینی. این متن تبیین می کند که چگونه هوا فشرده در سامانه های تهویه و کنترل محیطی، استارت موتور، یخ زدایی، ذخیره فشار اضطراری، ایمنی سوخت و ابزارهای پنوماتیک به کار گرفته می شود. همچنین نوع کمپرسورهای رایج و نقش تجهیزات پشتیبانی زمینی تشریح خواهد شد. مثال های واقعی از پلتفرم های شناخته شده مانند اف ۱۶ ،اف ۳۵ و یوروفایتر و نقش تولیدکنندگان بزرگ در ارائه راهکارهای مرتبط نیز آورده می شود تا تصاویر فنی ملموس تر شوند.
نقش هوای فشرده در سامانه های پروازی
در بسیاری از جنگنده های مرسوم، تأمین هوای کابین و دیگر کارکردهای پنوماتیک معمولاً با برداشت هوای فشرده از مراحل کمپرسور موتور یا از واحد کمک پیمایشی انجام می شود. در مهندسی هوافضا، هوای استخراجی به هوای فشرده ای گفته می شود که از مراحل کمپرسورِ توربین گازی و پیش از آنکه وارد بخش احتراق شود برداشت میشود. این هوای خروجی پیش از ارسال به سامانه های تهویه و فشار کابین تصفیه و تنظیم حرارت می شود تا دما و فشار مناسب برای خدمه و تجهیزات فراهم آید.
در نمونه هایی مانند نسل های جدید جنگنده ها، برخی زیرسیستم ها تلاش می کنند میزان وابستگی به هوای استخراجی را کاهش دهند و به سمت راهکارهای الکترونیکی‌تر حرکت کنند. با این حال هنوز برداشت هوای موتور یا APU منبع اصلی بسیاری از عملکردهای پنوماتیک است. به عنوان نمونه، در سامانه های پیشرفته اف ۳۵ ترکیبی از سیستم های مدیریت قدرت و تهویه طراحی شده که مصرف هوای استخراجی را بهینه می کند و هم زمان از سامانه های تولید اکسیژن و مدیریت حرارتی پیشرفته بهره می برد.
استارت موتور، یخ زدایی و سامانه های اضطراری
از کاربردهای مستقیم هوای فشرده در هواپیماهای نظامی، استارت موتور با استفاده از استارتر توربین هوایی یا استارتهای پنوماتیک است. در شرایطی که APU در دسترس نباشد یا اجرای سریع استارت مورد نیاز باشد، تأمین هوای فشرده از واحدهای زمینی یا منابع داخلی امکان راه اندازی موتور را فراهم می آورد. همچنین برای یخ زدایی و مقابله با تشکیل برفک و یخ بر روی لبه های حمله بال ها و سایر سطوح حساس، هوای گرم استخراجی از مراحل مختلف کمپرسور مورد استفاده قرار می گیرد تا ضریب ایمنی و قابلیت مانور در شرایط جوی نامساعد حفظ شود.
در شرایط اضطراری، مخازن فشار و سامانه های ذخیره هوای فشرده نقش حیاتی دارند. این مخازن می توانند برای فعال سازی زیرسامانه های اضطراری، باز و بسته کردن پنل ها، یا تقویت عملکرد برخی سامانه های سریع‌العمل مورد استفاده قرار گیرند. در برخی طراحی‌ها نیز ترکیب‌هایی از گاز فشرده و محرک‌های پیروتکنیکی برای عملکرد صندلی‌های پرتابی و مکانیزم های نجات به کار می رود. در عمل، طراحی این زیرسامانه ها با توجه به نوع صندلی، وزن و قابلیت اطمینان تعیین می شود و سازندگان صندلی مانند Martin Baker استفاده‌ی گسترده‌ای از پیروتکنیک و گازهای فشرده در سامانه های نجات دارند.
بی خطرسازی و نیترژن‌زنی مخازن سوخت
جلوگیری از خطر آتش گیری و انفجار مخازن سوخت از چالش های ایمنی در هواپیماهای نظامی است. برای کاهش احتمال اشتعال، سامانه های تولید گاز نجیب برای تزریق هوای غنی شده با نیتروژن به فضای بخشی از مخازن به کار می روند. این سامانه‌ها معمولاً مبتنی بر جداسازی مولکولی بوده و از هوای فشرده به عنوان ورودی بهره می برند تا اکسیژن موجود در فضای مخازن کاهش یابد و خطر احتراق محدود شود. پژوهش ها و توسعه های فنی در این حوزه نشان دهنده نقش حیاتی منابع هوای فشرده و واحدهای تولید نیتروژن در ایمنی سوخت هواپیماهاست.
نقش کمپرسورها در خط تولید، تعمیر و نگهداری
در کارخانه های ساخت جنگنده‌ها، کمپرسورهای هوا ابزار حیاتی خط تولید هستند. ابزارهای پنوماتیک شامل دریل ها، آچارهای پنوماتیک، تجهیزات سندبلاست و سیستم های پاک سازی و خشک سازی اغلب به هوای فشرده متکی اند. این ابزارها در مونتاژ، تثبیت قطعات، رنگ آمیزی و عملیات تعمیراتی سرعت و تکرارپذیری بالاتری نسبت به ابزارهای برقی فراهم می کنند. علاوه بر ابزار، بسیاری از تست های کنترل کیفیت، از جمله تست های نشتی، فشارسنجی خطوط سوخت و آزمون های فشار بدنه، با استفاده از کمپرسور و منابع هوای فشرده انجام می شود. هم چنین در فرآیندهای رنگ آمیزی و آماده سازی سطح، هوای فشرده برای عملکرد مناسب کابین ها و تفنگ های اسپری ضروری است.
پشتیبانی زمینی شامل یونیت‌های کمپرسور پرتابل و ثابت است که در پایگاه های هوایی و ناوها برای شارژ مخازن فشار، تأمین هوا جهت استارت، و اعمال تست های عملیاتی استفاده می شوند. شرکت های سازنده تجهیزات صنعتی و هوافضا، بسته های ویژه ای از کمپرسورها و یونیت های GSE را برای کاربردهای نظامی طراحی و عرضه می کنند تا دوام، قابلیت سرویس و ضروریات تعمیرات میدانی را تأمین نمایند.
کمپرسور پرتابل دیزلی از بهترین و ضروری ترین تجهیزات سرویس و نگهداری است.
انواع کمپرسورهای مورد استفاده و معیارهای انتخاب
در محیط های مرتبط با هواپیماهای نظامی معمولاً سه خانواده اصلی کمپرسور دیده می شود: کمپرسورهای پیستونی که برای فشارهای بالا و آزمایش های دقیق کاربرد دارند، کمپرسورهای اسکرو که برای تأمین جریان ثابت هوای فشرده و بهره برداری در تعمیرگاه ها محبوب هستند، و کمپرسورهای دینامیک یا سانتریفیوژ که به هنگام نیاز به دبی و فشار بالا در پروسه های صنعتی وارد عمل میشوند. انتخاب نوع کمپرسور مبتنی بر نیاز فشار، دبی، دوام، میزان سرویس و حساسیت به آلودگی هوا (نیاز به خشک و فیلتر شده بودن هوا) تعیین می شود. برای مثال تولید نیتروژن به وسیله PSA نیازمند هوای پس فیلتر و خشک است تا جاذب مولکولی آسیب ندیده و تخریب نشود.
نمونه های واقعی و نکات عملیاتی
در جنگنده هایی مانند اف ۱۶ و بسیاری از نمونه های چندمنظوره دیگر، کنترل منابع هوای کابین، یخ زدایی و برخی عملکردهای پنوماتیک بر پایه هوای استخراجی و APU شکل گرفته است و تیم های نگهداری به طور منظم از ابزار تست ECS برای تشخیص و تنظیم استفاده می کنند. سامانه های مدرن تر مانند اف ۳۵ نیز با رویکردهای ترکیبی از جمله مدیریت توان و حرارت پیشرفته، OBOGS و کاهش مصرف هوای استخراجی طراحی شده اند که نمونه هایی از تکامل فنی در حوزه مدیریت هوا و انرژی به شمار می آیند. در مقیاس صنعتی نیز تأمین کنندگان بزرگ هوافضا با ارائه قطعات، واحدهای تهویه و راهکارهای تولید اکسیژن و نیتروژن، نقش مستقیم در قابلیت های عملیاتی هواپیماها دارند.
در نگاه اول متوجه شدید که این تصویر با کمک هوش مصنوعی ساخته شده؟
ایمنی، نگهداری و استانداردها
به دلیل کاربردهای حیاتی، از کنترل محیطی تا ایمنی سوخت و فعال سازی مکانیزم نجات، طراحی و نگهداری سیستمهای هوای فشرده در هواپیماهای نظامی مشمول استانداردها و پروتکل های فنی بسیار سخت گیرانه‌ای است. نگهداری منظم فیلترها، درایرها، شیرها و مخازن فشار و بازرسی نقاط اتصال و شیلنگ ها از اصول اولیه جلوگیری از خطاهای زنجیره‌ای است. علاوه بر این، تغییرات طراحی مانند تلاش برای کاهش برداشت هوای استخراجی از موتور نیز همواره با ارزیابی های دقیق بهره وری، سنجش تاثیرات بر رانش موتور و پیچیدگی سیستم ها همراه است.
و در پایان:
کمپرسور هوا و منابع هوای فشرده در حوزه ساخت، نگهداری و عملیات جنگنده ها بیش از آنچه در نگاهی سطحی به نظر می رسد حضور دارند. از تأمین هوای کابین و استارت موتور گرفته تا ایمنی سوخت و ابزارهای پنوماتیک در خط مونتاژ. تکامل سیستم های الکترونیکی و مدیریتی در پلتفرم های جدید نقش بعضی کاربردها را تغییر داده اما نیاز به منابع مطمئن هوای فشرده، هم در هواپیما و هم در پشتیبانی زمینی، همچنان پابرجاست. برای مطالعات عمیق تر می توان به منابع فنی درباره ECS، سیستم های تولید گاز خنثی (OBIGGS/OBOGS) و راهنمای انتخاب و بهره برداری کمپرسورها رجوع کرد.
