جستجوگر اخبار مطالب و تسلیحات نظامی جمع آوری مطالب نظامی و تسلیحات
هدف از طراحی هر سیستم کنترل موتوری،اساسا به بهینه سازی کارکرد موتور برمیگردد
بطوریکه میخواهیم بیشترین استفاده را در هر شرایطی ببریم.اولین نوع سیستم های کنترل
موتور،به صورت لینکیج های ساده مکانیکی که به صورت فیزیکی به موتور اتصال داده شده بودند
،بود.اولین پیشرانی که از این گونه سیستم بهره برد موتور رادیو-پیستونی BMW 801 آلمان بود
که در خلال جنگ جهانی دوم ساخته شد و مورد استفاده قرار گرفت…
به تدریج و با رشد روز افزون علم متاهانیستورینک،سیستم های کنترل مکانیکی جایگزین کنترل مکانیکی شد
سیستم FAAEC،در حقیقت ارتقای سیستم کنترل مکانیکی بود که با ساطع کردن سیگنالهای رادیویی،
میتوانست تنظیمات موتور را بدست بگیرد و بسته به شرایط پارامترها را
تغییر بدهد اما باز مشکلات کنترل مکانیکی را داشت مثل اختلال های متداول و یا نویز
های اکترونیکی که اعتمادپذیری این سیستم را زیر سوال میبرد.
این سیستم در دهه 1960مورد استفاده قرار میگرفت و شاید بزرگترین رزومه ی این سیستم بکارگیری بر رویموتور Rolls-Royce/Snecma Olympus 593 که پیشران جت سوپرسونیک
Concord(کنکورد) بود،باشد. به هر حال به مرور زمان،سیستم کنترل دیجیتالی
موتور،توسعه پیدا کرد.اولین بار،در سال 1968 میلادی دو شرکت معظم Rolls-Royce و
Elliott Automation با همکاری موسسه
National Gas Turbine Establishment در صدد ساخت یک سیتم کنترل دیجیتالی
موتور برآمدند که نتیجه آن به موتور Rolls-Royce Olympus Mk 320 رسید،FADEC
ساخنه شده بر روی این پیشران توانست تا چند صد ساعت عملیاتی شود.دو سال بعد،دو
کمپانی بزرگ دیگز یعنی NASA و Pratt&Whitenyتصمیم به ساخت FADEC سیستم
خاص خود کردند که در نهایت بر روی موتور Pratt & Whitney TF30 جنگنده/بمب
افکن F-111به بهره برداری رسید.همین سیستم FADEC بعد ها بر روی موتورهای دیگر
شرکت پرت اند ویتنی نظیر F100 , PW2000 , PW4000 نیز بکار گرفته شد
موتور رولز رویس پگاسوس که جنگنده هریر ۲ از آن بهره میبرد.سیستم کنترل دیجیتال آن توسط داوتی اند اسمیت ساخته شده.
نحوه ی کارکرد:
حقیقت ماجرا این است که FADEC یک سیستم الکترونیکی دیجیتال است که با تزریق
سوخت با بکارگیری مکانیسم انژکتور (با توجه به سیستم یکپارچه الکترونیکی و داشتن
سنسورهای مختلف،پارامترها را میسنجد و نسبت به آنها انژکتور سوخت را باز میکند و
میبندد!) کارکرد پیشران رو بهبود میبخشد!به تعبیری دیگر تمام مراحل کنترل و نظارت بر
احتراق، زمانبندی و مخلوط سوخت،تحویل و تزریق و احتراق جرقه را در قالب یک سیستم
واحد مدیریت میکند.سرعت میل لنگ(اهرم گشتاور)،فشار منیفولد القایی،فشار هوای بیرونی
و دمای هوای آلایشی از مهم ترین فاکتورهای موثر بر زمانبندی سیستم هستند که پس از
این پروسه،سیستم نسبت مخلوط سوخت به هوا برای هر موتوری که به FADEC مجهز
است تنظیم میکند،نکته دیگر اینکه سیستم در این مرحله برای مخلوط نیازی به مغناطیس و
یا سیستم کنترل دستی ندارد چرا که اساسا FADEC مبتنی بر ریزپردازنده ها تشکیل شده و
این واحد ECU و EEC هستند که کار را به اتمام میرسانند.
فیگوری از سیسنم سوخت رسانی هواگرد
یکی از اجزای حیاتی FADEC ،پاورلینک(PowerLink) است.پاورلینک برای ممانعت از
تغییرات نامطلوب تراست پیشران طراحی شده است تا اگر ژنراتور اصلی
انرژی(خب،همان مولد برق منظورمه!) به هر دلیلی از مدار خارج شد با جایگزینی منبع
ثانویه انرژی(Secondary Power Source) هواگرد با مشکل انرژی روبرو نشود(البته
این بدین سادگی نیست و تنها در شرایطی امکان پذیر است که به موتور آسیب نرسیده باشد
و مشکل فقط از ژنراتور یا توربین باشد!).نکته ی جالبتر ماجرا آنجاست که بدانیم
PowerLink بدون FADECهم میتواند بصورت مستقل عمل کند،ذکر این نکته هم خوب
است که بدانیم وضعیت موتورها توسطPowerLink بر روی پنل های HSA کابین خلبان
نمایش داده میشود!
Harness(LVH):این سیستم از ارکان مهم FADEC هست.LVH در حقیقت
تمام اجزای FADEC مانند منابع انرژی هواگرد،سوئیچ اشتعال،سنسور سرعت،سنسورهای
فشار و دما با واحد ECU از طریق انتقال سیگنال صورت میگیرد.به عبارتی دیگرLVH
بستری است که ECU در آن کار میکند.ECU در قلب این سیستم قرار دارد، و فرامین
آن،هر دو سیستم احتراق و کنترل تزریق سوخت را دربرمیگیرد.هر ECU از دو
میکروپروسسور تشکیل شده است که هریک،سیلندر مخصوص خود را کنترل میکند(البته
در مواقعی ریزپردازنده میتواند سیلندر دیگری را نیز کنترل کند!)ریزپردازنده ها دائما بر
روی سرعت موتور و پالس های زمانبندی شده را بوسیله SSA نظارت میکند و با اندازه
گیری مقدارهای آن و البته بکارگیری فاکتورهای دیگر مانند فشار هوا و دمای هوای
آلایشی،جریان سوخت در سیلندر در سیکل های ورودی را کنترل میکند.نحوه ی عملکرد
این سیستم بسی هوشمند است،ریزپردازنده ها بهترین مقدار سوخت را برای چرخه احتراق
از نظر اقتصادی و مصرف بهینه تنظیم میکند بطوریکه زمان تزریق را تغییر
میدهد.سپس،پروسه جرقه احتراق و زمان اشتعال را دوباره زمانیندی میکند و بعد،دمای گاز
خروجی بعد از اشتعال را اندازه گیری میکند تا بررسی شود محاسبات انجام شده
درخصوص نسبت سوخت به هوا درست بوده و البته این فرآیند توسط هر ریزپردازنده
برای سیلندر اختصاصی خود بر روی هر چرخه احتراق/قدرت تکرار میشود.نکته ی جالب
دیگر اینکه میکروپروسسور ها برای کنترل نسبت سوخت به هوا برای هر سیلندر متفاوت
برای کنترل دمای سرسیلندر(CHT) و دمای گاز خروجی(EGT) غییر دهد.
ECU(Electrical Control Unit):هر ECU به یک سیلندر موتور اختصاص داده شده
است.ECU ها مخزن سوخت و زمان جرقه را برای سیلندر موتور مربوطه کنترل
میکنند.هر ECU به قسمت های بالا و پایین تقسیم میشود:قسمت پایین شامل یک صفحه مدار
الکترونیکی است و قسمت بالای آن،کویل های احتراق را نگه میدارد.هر صفحه ی کنترل
الکترونیکی شامل دو کنترل کننده ریزپردازنده مستقل است که به عنوان کانال های کنترل
عمل میکنند.در طول عملیات پیشران،یک کانال کنترل برای کارکردن یک سیلندر موتور
اختصاص داده میشود.بنابراین یک ECU،میتواند دو سیلندر موتور و یک کانال کنترل در
هر سیلندر را کنترل نماید.کانال های کنترل مستقل اند و هیچ یک از قطعات الکترونیکی
مشترک در یک ECU وجود ندارد.آنها همچنین بر روی منبع تغذیه جداگانه عمل میکنند.هر
کانال کنترل،شرایط عملیاتی را کنترل میکند و سیلندر خود را برای دستیابی به عملکرد
موتور در پارامترهای مشخص شده عمل میکند.در ضمن کانال های کنترل بر سنسورهای
سرعت موتور،فشار سوخت،فشار منیفولد،دمای هوای منیفولد،CHT و EGTاشراف دارد و
اطلاعات را از آنها استخراج میکند!نکته ی دیگر در مورد سیستم احتراق،این رکن نیز
متشکل از کویل های ولتاژ بالا در قسمت فوقانی ECU،متشکل از سوکت ولتاژ بالا و
سوکت های جرقه است.از آنجا که دوشاخه در هر سیلندر وجود دارد،انتهای یک شاخه ی
سیم سربی در ولتاژهای بالا به یک سوکت سوپاپ متصل میشود و انتهای سیم دیگری به
شاخه ی سوپاپ بر روی ECU.جرقه نیز به انتهای مخالف یکی از بسته های کویل ECU
متصل است.توضیح اضافی اینکه دو بسته سیم پیچ در بخش فوقانی ECUقرار دارد.هر
قطعه کویل یک پالس ولتاژ بالا برای دو برج دوشاخه ایجاد میکند،یکی از برج ها پالس
قطبی مثبت را میسوزاند و دیگری از یک کویل مشابه،پالس قطبی منفی ایجاد میکند.هر
ECU،جرقه ی احتراق دو سیلندر موتور را کنترل میکند و نیز جرقه ی احتراق به موقعیت
میل لنگ موتور متصل است،زمان نیز در محدوده عملکرد موتور متغیر است و به شرایط
با موتور بستگی دارد،انرژی جرقه نیز نسبت به بار موتور،متغیر است.
اما ایت همه ماجرا نیست اینکه FADEC موجب این شده است که بهره برداری
از موتورها تا حدود زیادی به اتوماسیون تکیه کند،ایمنی پرواز یک چالش بسیار جدی
است.افزونگی در قالب دو یا چند کانال دیجیتال اما یکسان ارائه شده است.هر کانال میتواند
تمام توابع موتور که بر پارامترهای سیستم های آن شامل میشوند را کنترل کند.اگر سیستم
FADEC از دست برود موتور نیز از دست میرود و این یک چالش بزرگ است.نکته دیگر
اینکه خلبانان هیچ کنترل دستی برای راه اندازی مجدد موتور،دریچه گاز و سایر سیستم
های مرتبط با FADEC را ندارند(فقط در برخی هواگردهایی که از موتور توربوشفت
استفاده میکنند،کنترل دستی موتور نیز وجود دارد ولی پیچیدگی و حساسیت استفاده فوق
العاده بالاست! و خلبان باید بسیار به ان مقداری که انتخاب میکند هوشیار باشد.). نمونه از
سیستم های FADEC را در زیر مشاهده میکنید.
CF04 FADE:نسخه های مشتق شده آن عبارند از 8C،8E و 10E که بر روی هواگردهایی
نظیر امبرائر 175،190 و 195 نصب است.این مدل توسط BAE و Safran ساخته شده است.
نویسنده:امین عظیمی
