نحوه استارت موتور هواپیما روی زمین

به صورت دائم در موقعیت مشخصی از فرودگاه نصب شده اند و نیروی مورد نیاز خود و هواپیما را مستقیما از برق فرودگاه تامین میکنند.

همانطور که قبل تر اشاره کردیم برای استارت موتور های اصلی هواپیماهای تجاری بزرگ نیاز به هوای پر فشار (فشرده شده) داریم اما GPU فقط قادر به تولید و انتقال برق در هواپیما می باشد پس نیاز است که با وجود GPU بازهم برای استارت از APU استفاده کنیم تا هوای فشرده را برای موتور ها تامین کند.

اما راه دیگری وجود دارد تا در این مرحله هم APU را به کار نگیریم پس با واحد جدیدی آشنا می شویم به نام :

:(Air Start Unit) ASU

این دستگاه مشابه استارتر در خودرو است که موتور را میچرخاند تا زمانی که موتور بتواند به طور مستقل کار کند.این دستگاه زمانی در محل توقف هواپیما مستقر می‌شود که فرآیند سوار شدن مسافران تقریباً کامل شده و خلبانان در حال آماده‌سازی برای عملیات عقب‌برد (pushback) و پرواز هستند .

 ASU در اصل چیزی جز یک کمپرسور هوای موتوردار نیست. وظیفه‌ی آن این است که هوای محیط را مکش کرده، آن را از میان فیلترها عبور دهد تا گرد و غبار و ذرات وارد کمپرسور نشوند، سپس هوا را فشرده کند تا فشار آن افزایش یابد. این هوای پرفشار سپس به موتور جت فرستاده می‌شود تا موتور استارتر هوایی را به حرکت درآورد — که در ادامه توضیح داده خواهد شد.

موتور این دستگاه معمولاً دیزلی است و از طریق جعبه‌دنده (گیربکس) به کمپرسور متصل می‌شود تا کمپرسور را در بالاترین بازده‌ی سرعتی به گردش درآورد. این واحد همچنین دارای چندین شیر تنظیم و کنترل فشار است که برای تخلیه یا تنظیم فشار هوا به کار می‌روند

برای توضیح سازوکار ASU ابتدا باید اصل کارکرد پایه‌ی موتور جت را بررسی کنیم:

یک موتور جت شامل فن، پره‌های کمپرسور چرخشی و پره‌های توربین است که همگی روی یک محور مشترک به نام (Spool) سوار شده‌اند. هنگامی که هوای داغ‌شده در محفظه‌ی احتراق از میان پره‌های توربین عبور می‌کند، انرژی حرارتی آن به انرژی مکانیکی تبدیل می‌شود و باعث چرخش محور (Spool) می‌گردد. با چرخش این محور، فن و پره‌های کمپرسور نیز شروع به چرخیدن می‌کنند، زیرا همگی به همان محور متصل هستند.

سرعت محور (Spool) توسط دسته گاز (Throttle) که خلبان‌ها در کابین کنترل تنظیم می‌کنند، تنظیم و کنترل می‌شود. هرچه سوخت بیشتری وارد محفظه‌ی احتراق شود، سرعت توربین افزایش می‌یابد و در نتیجه توربوفن و کمپرسورهایی که روی همان محور نصب شده‌اند، با سرعت بیشتری می‌چرخند وهوای بیشتری را به درون محفظه‌ی احتراق و توربین‌ها می‌کِشند.

اما مشکل اینجاست که این چرخه نمی‌تواند خود به‌ خود آغاز شود. برای شروع کار موتور، لازم است محور برای مدتی به‌صورت مصنوعی به چرخش درآید تا جریان هوای کافی برای ایجاد احتراق پایدار در محفظه‌ی احتراق فراهم گردد و موتور بتواند سرعت چرخش خود را حفظ کند.

این چرخش اولیه توسط موتور راه‌انداز هوایی (Air Starter Motor) تأمین می‌شود. این موتور با استفاده از مکانیزم دنده‌ای (Gearing Mechanism) محور را می‌چرخاند و در نتیجه پره‌های توربین، فن و کمپرسور را نیز به حرکت درمی‌آورد.

 وقتی کارکنان زمینی واحد راه‌انداز هوایی (ASU) را روشن می‌کنند، هوای فشرده از طریق شلنگ به موتور راه‌انداز هوایی (Air Starter Motor) فرستاده می‌شود. انرژی موجود در این هوای فشرده توسط موتور به حرکت چرخشی تبدیل می‌گردد و تا زمانی که فشار و جریان هوای مورد نیاز توسط ASU حفظ شود، این چرخش ادامه پیدا می‌کند توجه داشته باشید که در این مرحله هنوز سوخت یا جرقه ای در موتور وجود ندارد و فقط هوا وارد کمپرسور میشود تا به سرعت مورد نظر برسد.

به محض آن‌که موتور جت به سرعت مورد نظر برسد، خلبان سوخت را به محفظه‌ی احتراق تزریق می‌کند و سیستم جرقه را هم فعال می کند؛ در این مرحله احتراق در موتور شکل گرفته و کنترل سرعت موتور از ASU گرفته شده و موتور جت به ‌طور مستقل کار خود را ادامه می‌دهد که خلبان با مشاهده ی افزایش  EGT ((Exhaust Gas Temperature یا ITT (Interstage Turbine Temperature) که همان دمای گاز خروجی اگزوز می باشد مطمئن می شود که احتراق آغاز شده است سپس موتورشروع به شتاب گرفتن میکند، جریان سوخت کنترل می شود تا دما بیش از حد بالا نرود ، کمپرسور و توربین به آرامی به دور پایدار (Idle) می رسند و سیستم های کمکی مثل روغن و برق داخلی از طریق موتور اصلی فعال می شوند. در همین حین زمانی که موتور به Idle RPM (دور پایدار) رسید، سیستم جرقه زن خاموش می شود زیرا شعله به پایداری و خود کفایی رسیده است. اکنون میتوان گفت که موتور روشن شده است، پس کارکنان زمینی مجازند تا ASU را خاموش کرده و از هواپیما جدا کنند.

پس از روشن شدن موتور:

• دمای EGT باید در محدوده مشخص باشد
• فشار روغن بررسی می شود
• ارتعاش (Vibration) موتور چک می شود
• علائم یا صدای غیر عادی نباید رویت شود

اگر تمام موارد نرمال باشند به سراغ استارت موتور دوم (در هواپیما های دو موتوره یا بیشتر) می رویم اما روشن کردن این موتور کمی متفاوت و راحت تر از موتور اول می باشد به گونه ای که دیگر نیازی به هیچ واحد کمکی زمینی یا حتی APU نمی باشد زیرا تمام نیرو های مورد نیاز برای استارت را از موتوری که روشن می باشد دریافت می کنیم برای مثال: هوای فشرده شده ای که برای استارت موتور دوم نیاز داریم را از طریق لوله های انتقال در هواپیما ، از موتور A ( موتور روشن) گرفته و به موتور B انتقال می دهیم که این عمل را Cross-bleed start می نامند.

اکنون بیایید طراحی مهندسی پایه‌ی Air Starter Motor (موتور راه‌ انداز هوایی) را بررسی کنیم تا درک عمیق ‌تری از نحوه‌ی عملکرد آن به دست آوریم.

طراحی پایه‌ی موتور راه‌انداز هوایی (Air Starter Motor) شامل سه بخش اصلی است:

1. توربین (Turbine)

2. مکانیزم دنده‌ای (Gear Mechanism)

3. کلاچ (Clutch)

کلاچ وظیفه دارد اتصال یا جدا کردن موتور راه‌انداز از محور انتقال قدرت موتور جت (Spool) را انجام دهد.

این موتور زمانی کار می‌کند که هوای فشرده با فشار بالا به ‌عنوان ورودی به آن وارد شود. این هوا از میان توربین عبور کرده و سپس به‌صورت هوای کم‌فشار از موتور خارج می‌شود. توربین انرژی موجود در هوای فشرده را استخراج کرده و باعث چرخش محور موتور می‌شود. از آن‌جایی که محور موتور استارتر به محور موتور جت (Spool) متصل است، این محور نیز شروع به چرخش می‌کند.

به محض اینکه سوخت وارد محفظه‌ی احتراق می‌شود و نیاز است کنترل سرعت از موتور Air Starter به خود موتور جت منتقل شود، کلاچ موتور استارتر آزاد می‌شود تا اتصال آن با محور موتور جت قطع گردد. سپس شلنگ واحد راه‌انداز هوایی (ASU) از هواپیما جدا می‌شود.

فرایند روشن شدن موتور هواپیما روی زمین ترکیبی از فناوری، دقت و هماهنگی بین چندین سیستم است. ازGPU  برای تأمین برق گرفته تا APU  و ASU برای تأمین هوای فشرده، هر بخش نقشی حیاتی در راه‌اندازی ایمن و مؤثر موتور دارد.

در واقع، استارت موفق موتور نه‌تنها به عملکرد درست دستگاه‌های کمکی وابسته است، بلکه به هماهنگی کامل بین خدمه پرواز و تیم فنی زمینی هم نیاز دارد.

توسعه فناوری در سال‌های اخیر باعث شده این فرایند بسیار خودکار، ایمن‌تر و سریع‌تر شود؛ اما همچنان دانش و مهارت انسانی، نقش کلیدی در کنترل و نظارت بر این مرحله حیاتی از عملیات پروازی دارد.