روغن موتور هواپیما به گونه ای طراحی شده اند که در طیف وسیعی از دمای کاری ، قطعات متحرک موتور مانند یاتاقان ، چرخ دنده ، میل بادامک ، بازوی راک ، دیواره های سیلندر ، رینگ پیستون ، میله های فشار و سوکت ها را روغن کاری کنند و عملکرد مفیدی را برای خنک کنندگی موتور ، پاکیزگی و مهار خوردگی ارائه دهند.
روغنکاری در هر کاربردی که قطعات متحرک در آن نقش داشته باشد بسیار مهم است. هواپیماها تعداد زیادی از انواع مختلف قطعات متحرک را درگیر می کنند که بسیاری از آنها با سیستم پیشرانه در ارتباط هستند. اهداف روغن کاری در درجه اول بهبود بهره وری انرژی با کاهش اصطکاک و بهبود عمر تجهیزات با کاهش سایش قطعات متحرک است. مزیت اضافه شده از سیستم روانکاری کارآمد ، کاهش درجه حرارت موتور به دلیل اتلاف گرما از طریق سیستم روانکاری است.
روغن کاری موتورهای توربین فرآیند سختی برای روانکار ها
روغن کاری موتورهای توربین فرآیند بسیار سختی برای روانکار ها، به چند دلیل مهم زیر است :
- قابلیت اطمینان به دلیل عواقب خرابی. کاربری هواپیما تنها کاربرد هایی هستند که امکان متوقف کردن سریع و بررسی نشانه خرابی روان کننده امکان پذیر نیست.
- هزینه عملیاتی بالا ناشی از اضافه شدن وزن ، ایجاد سیستم های پشتیبان را بسیار نا مطلوب می کند. این نیاز منجر به کم شدن مقدار روانکار می شود و به الزامات دفع حرارت زیاد و دمای بالای کار منجر می شود.
- طیف گسترده ای از دما ، فشارها و سرعت هایی که روان کننده در شرایط عادی کار و نگهداری در معرض آن قرار دارد.
روند تغییر روغن موتور هواپیما
مجموع این نیاز ها احتمال وجود یک روانکار طبیعی یا روانکارسنتتیک ایده آل را که تمام شرایط مورد نیاز را داشته باشد ، از بین می برد. با افزایش سرعت و دما ، گریس های اتومبیل که در ابتدا در هواپیما مورد استفاده قرار می گرفتند توسط روانکارهای مخصوص موتورهای هواپیما جایگزین شدند. از آنجا که سیستم های پیشرانه از موتورهای معمولی به موتورهای توربینی تغییر یافتند روان کننده های مبتنی بر روغن های معدنی ناکافی بودند و به کلاس جدیدی از روان کننده ها نیاز بود.
در سالهای پس از جنگ جهانی دوم ، موتورهای توربینی توسعه یافتند و شروع به تسلط بر بازار پیشرانه های هواپیماهای تجاری و ارتشی کردند. موتورهای توربین نیاز دارند که روانکار در طیف گسترده ای از دما پایدار و روان باشد. دمای شروع زمینی ممکن است به حداقل -54 درجه سانتیگراد رسیده و درجه حرارت تا 300 درجه سانتیگراد نیز ممکن است در موتور در حین کارکرد مشاهده شود.
با گذشت زمان ، تعدادی روانکار مختلف با ترکیب شیمیایی و سازگاری بسیار متفاوت تولید شدند. بسیاری از مناطق مختلف دارای روانکارهایی بودند که متناسب با شرایط و نیازهای بومی تهیه شده اند. با وجود چندین مایعات ناسازگار ، ماهیت جهانی استفاده از هواپیماها و عواقب ناگوار اشتباهات ، نیاز به استاندارد سازی پدیدار شد. برای رفع این مشکل ، سیستمی استاندارد از مشخصات روانکارها برای روانکارهای موتور توربین ایجاد شده است.
تعویض روغن موتور هواپیما
یکی از ابتدایی‌ترین کارها مربوط به تعمیر و نگهداری که در وسایل نقلیه انجام می‌شود، تعویض روغن موتور است. این امر تضمین می‌کند که قسمت‌های متحرک موتورها مانند پیستون‌ها، میل‌لنگ و سیلندرها به خوبی روغنکاری شده‌اند. روغنکاری مناسب باعث کاهش اصطکاک بین قطعات متحرک، دما و آسیب به قطعات می‌شود.
هواپیما با موتور پیستونی
موتورهای هوایی پیستونی بسیار شبیه موتورهای موجود در وسایل نقلیه زمینی هستند. این نوع موتورها دارای یک پیستون بوده که در یک سیلندر به بالا و پایین حرکت می‌کند و سپس باعث حرکت میل لنگ می‌شود. این میل لنگ به پروانه متصل شده و سپس پروانه نیروی پیشران تولید می‌کند.
در یک موتور پیستونی، فشردگی، احتراق و خروجی همه در یک مکان واحد اتفاق می‌افتند. فرآیند احتراق معمولا رسوبات کربنی ایجاد می‌کند و با پاشیدن روغن روی پیستون و سیلندر و پس از روکش و روغنکاری آنها، روغن مصرف‌شده رسوبات را با خود به مخزن روغن می‌برد. سپس، این روغن مجددا مورد استفاده قرار می‌گیرد و همچنین با سوخت باقیمانده ترکیب می‌شود.
یکی از محصولات اصلی، احتراق آب است. این آب گاهی اوقات ممکن است با گازهای حاصل از احتراق ترکیب شده و اسیدهایی تولید کند که باعث خوردگی می‌شود. چنین آلاینده‌هایی باعث کثیف‌شدن روغن می‌شوند که امکان دارد توانایی روغن در خنک‌کردن و روانکاری اجزای موتور را کاهش دهد. اسیدهای موجود در روغن می‌توانند باعث خوردگی و خرابی قطعات شوند. بنابراین، تعویض منظم روغن برای موتورهای پیستونی ضروری است.
هواپیما با موتورهای توربینی یا توربوفن
روش روغنکاری موتور توربینی با موتو پیستونی بسیار متفاوت است. اولا، احتراق در موتور توربوفن در یک محفظه بدون قطعات متحرک رخ می‌دهد که نیاز به خنک‌کاری دارد. اما این خنک‌کاری توسط مکانیزم‌های هوشمندانه جریان هوا تامین می‌شود. بیش از ۸۰ درصد از جریان هوایی که به محفظه احتراق می‌رسد، برای خنک‌کاری در اطراف بدنه آن جریان دارد. از این رو، روغن موتور توربوفن هرگز با محصولات احتراق تماس پیدا نمی‌کند.
روغن موتورهای توربوفن عمدتا برای روانکاری یاتاقان‌های مجموعه‌های توربین و کمپرسور استفاده می‌شود. به طور معمول، روغن موتورهای توربینی در معرض حرارت بیشتری نسبت به روغن موتورهای پیستونی قرار دارد. این امر به این دلیل است که مجموعه‌های کمپرسور و توربین با سرعت بسیار بالایی می‌چرخند و گرمای زیادی تولید می‌کنند.
در نخستین روزهای معرفی موتورهای هوایی توربینی، از روغن موتور پیستونی مبتنی بر مواد معدنی در این موتورهای جدید نیز استفاده می‌شد. در زمان کوتاهی مشخص شد که این روغن‌ها وقتی در معرض دمای بالا قرار می‌گیرند، تمایل به سوختن و اکسید شدن دارند و کربن و سایر رسوبات در روغن ایجاد می‌کنند. به همین دلیل، روغن‌های مصنوعی باید برای موتورهای توربینی ساخته می‌شد. امروزه تقریبا تمام موتورهای توربوفن از روغن مصنوعی استفاده می‌کنند.
ویژگی های روغن مصنوعی
برخی از ویژگی این روغن‌ها عبارتند از:
- آنها فراریت کمتری دارند که از تبخیر در ارتفاعات بالا جلوگیری می‌کند.
- روغن می‌تواند در طول بارهای فشاری به هم و به سطوح بچسبد.
- روغن موتور توربوفن می‌تواند خواص روان‌کنندگی خود را بین محدوده دمایی منفی ۴۰ درجه سانتیگراد تا ۲۰۴ درجه سانتیگراد حفظ کند.
- ویسکوزیته پایینی دارند، بنابراین دبی قابل قبولی در دماهای پایین دارند.
- آنها همچنین دارای شاخص ویسکوزیته بالایی هستند. شاخص ویسکوزیته بالاتر تضمین‌کننده تجزیه‌ناپذیری روغن است و قابلیت پوشش خود را حتی در دمای بسیار بالا حفظ می‌کند.
تعویض روغن موتور توربینی
از آنجایی که روغن مورداستفاده در یک موتور توربینی نسبتا تمیز باقی می‌ماند، تخلیه روغن قدیمی و پر کردن آن با روغن جدید کاری نیست که به طور منظم انجام شود. در واقع، یک موتور می‌تواند تمام عمر عملیاتی خود را در هواپیما بدون یکبار تعویض روغن طی کند. با این حال، مواقعی وجود دارد که روغن از موتورها در طول فرآیند تعمیر و نگهداری به دلیل شرایط سخت تخلیه می‌شود. اما این اتفاق نادر است.
با این حال، چند استثنا وجود دارد. در حالی که هیچ تخلیه واقعی روغن از مخازن وجود ندارد، موتورهای توربوفن تمایل دارند تا زمانی که موتورها شروع به کار کنند، روغن را با سرعت بسیار بالایی مصرف کنند. به عنوان مثال، در یک ایرباس A320 مجهز به موتورهای CFM56، میزان مصرف روغن معمولی برابر با ۰.۵ لیتر در ساعت است. مطابق قوانین، برای انجام یک پرواز، مخزن هواپیمای A320 باید حداقل ۹.۵ لیتر روغن داشته باشد.
یکی از اولین کار‌هایی که خلبانان برای یکبار در داخل کابین انجام می‌دهند، بررسی مقدار روغن است. این مقدار روغن باید حداقل مقدار روغن به اضافه سوخت تخمینی در طول پرواز باشد. بنابراین، اگر پرواز، مثلا چهار ساعت باشد و اگر ۱۰ لیتر روغن در نمایشگر مقدار روغن نشان داده شود، در نقطه‌ای از پرواز به ۹.۵ کوارت مورد نیاز است. در اینصورت، باید روغن مجددا شارژ شود.
هر بار که موتور شارژ شده، روغن جدیدی وارد می‌شود. به همین دلیل، اجزای موتور همیشه دارای روغن قدیمی و جدید هستند. با توجه به میزان بسیار بالای استفاده از روغن در موتورهای توربینی، بیشتر روغن جدید باقی می‌ماند. با این حال، خطر کمی برای وجود روغن واقعا قدیمی در مخزن است. در برخی مواقع، این امر می‌تواند باعث شود که روغن برخی از خواص خود را از دست بدهد. این اتفاق می‌تواند منجر به اکسیداسیون روغن و سوختن آن شود. سوختن می‌تواند باعث تشکیل رسوبات کربن شود و توانایی روغن برای روانکاری اجزای موتور را کاهش دهد.
برای حل این مشکل، نوع روغن استفاده‌شده باید با نوع عملکرد مطابقت داشته باشد. به عنوان مثال، موتور هواپیما که به طور مکرر کار می‌کند، با مصرف روغن کم ممکن است مشکلاتی داشته باشد. به این دلیل روغن آنقدر استفاده نمی‌شود، حتی اگر موتور با سرعت بیشتری کار کند. این امر منجر به شارژ کمتر و باقی ماندن بیشتر روغن قدیمی در سامانه می‌شود. اگر این روغن کیفیت خود را از دست بدهد، ممکن است عملکرد موتور به شدت تحت تاثیر آن قرار گیرد.
همچنین اگر موتور در محیط‌های گرم کار کند، اجزای آن در معرض گرمای بیشتری قرار می‌گیرند که به روغن منتقل می‌شود و دوباره منجر به از دست دادن خواص روغن موتور می‌شود. اکثر تولیدکنندگان روغن موتور توربینی، روغن‌هایی با کارایی بالا به مشتریان خود ارائه می‌کنند که می‌توانند در شرایط عملیاتی سخت‌تر مقاومت کنند.
جالب اینجا است که موتورهای جدید مصرف روغن کم با عملکرد بسیار بالا دارند و در این موتورها باید از روغن‌هایی با کارایی بالا برای عملکرد بهینه موتور استفاده شود.
