در مقاله حاضر روندی جهت تعیین تنش های دینامیکی حاصل از بارگذاری گاز دینامیک پره های توربین در موتورهای هوایی پیشنهاد شده است. در این روش ابتدا با تحلیل جریان در Cascade توربین، بار خمشی حاصل از جریان گازهای داغ روی تیغه توربین مشخص می شود. با استفاده از این بارگذاری، تنش های خمشی ایجاد شده در تیغه در حالت استاتیکی بدست می آید. به منظور تبدیل این تنش ها به تنش های دینامیکی، نیاز به ضریب بار دینامیکی و استهلاک سیستم (پره در داخل دیسک توربین) بوده که از طریق آزمایش های مودال بدست آمده است. با استفاده از این تنش ها و تنش های گریز از مرکز، عمر پره در حالات مختلف تشدید و دور کاری تخمین زده شده است. نتایج برای پره یک موتور جت خاص با مشخصات ارایه شده از طریق شرکت سازنده مطابقت دارد. از این روش می توان جهت ارزیابی عمر پره های تولید داخل کشور استفاده می شود.

در این پژوهش حل تحلیلی دقیقی برای درام اسپول کمپرسور محوری یک موتور توربین گاز جهت محاسبه تنش ها، کرنش ها و جابجایی ها انجام شده است. تحلیل انجام شده در دو حالت مختلف یکی درام از جنس همگن و دیگری ماده هدفمند (FGM) تحت نیروی گریز از مرکز ناشی از دوران و بارگذاری یکنواخت شعاعی در سطوح داخلی و خارجی انجام گرفته است. در حالت FGM خواص ماده شامل مدول یانگ و چگالی در راستای شعاع اسپول متغیر هستند. از تغییرات ضریب پواسون به علت ناچیز بودن بازه تغییرات آن صرف نظر شده است. تنش ها و جابجایی های حاصل برای ماده همگن و ماده FGM با ضرایب غیرهمگن مختلف محاسبه شده است. نتایج نشان می دهند استفاده از ماده ی FGM با ضریب مناسب نسبت به همگن، می تواند منجر به بهبود قابل توجه ضریب اطمینان و کاهش جابجایی ها، کرنش ها و تنش های اسپول مدنظر گردد. از سوی دیگر انتخاب ضریب FGM نامناسب می تواند باعث کاهش ضریب اطمینان و حتی شکست در سازه گردد. برای اسپول خاص بررسی شده، تنش های ایجاد شده در اسپول FGM برای حالتی که ضرایب غیرهمگن منفی در نظر گرفته شده است، کمتر از حالت همگن بوده و باعث شکست سازه می شود، در حالی که ضریب اطمینان هنگام استفاده از ضرایب مثبت نسبت به حالت همگن بهبود و جابجایی ها کاهش یافته است.

مدل سازی یک بعدی موتورهای پیستونی هوایی، یکی از روش های مطالعه رفتار و عملکرد آنها در شرایط محیطی مختلف می باشد. در این تحقیق به موضوع مدل سازی یک بعدی موتور روتکس 914 به عنوان یک موتور توربوشارژدار بنزینی هوایی و نیز پیش بینی رفتار آن در ارتفاعات مختلف پرداخته می شود. برای این منظور مدل یک بعدی کلیه اجزاء موتور همچون؛ فیلتر هوا، کاربراتور، منیفولد هوا، سوپاپ های ورودی و خروجی، سیلندر و پیستون، میل لنگ، منیفولد دود و توربوشارژر در نرم افزار GT-Power ایجاد می شود. سپس با اعتبارسنجی مدل با داده های ارائه شده توسط شرکت سازنده و حصول اطمینان از دقت مناسب مدل، به مطالعه پارامترهای عملکردی مهم موتور و خطوط عملکردی توربوشارژر تا ارتفاع 30 هزارپایی از جنبه های مختلف پروازی پرداخته می-شود. با مطالعه انجام شده مشاهده شد که تا ارتفاع 18 هزارپایی، توربوشارژر مانع از افت شدید پارامترهای عملکردی موتور می شود و از آن به بعد به دلیل رسیدن کمپرسور به ناحیه سرعت بیشینه، شارژ هوای مورد نیاز و جلوگیری از افت عملکرد شدید موتور امکان پذیر نیست. همچنین با مطالعه اثر تغییرات دمای محیط بر عملکرد موتور مشاهده شد که افزایش 40 درجه ای دمای محیط، سبب افت 10 درصدی توان ترمزی و در نتیجه آن افت عملکرد پرنده در هنگام اوج گیری خواهد شد. تاثیرگذاری تغییرات دمای محیط و ارتفاع بر عملکرد موتور، متفاوت است به صورتی که تا رسیدن موتور به ناحیه سرعت بیشینه کمپرسور، اثر گذاری تغییرات دمای محیط محسوس تر بوده و پس از آن، فاکتور ارتفاع مهمتر از دمای محیط خواهد بود.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.