گروه برق پروژه جهت دریافت درجۀ کارشناسی

موتورهاي هواپیماوتستهاي خاص آنها

:دانشجو بابک کوهساري

:استاد راهنما

سعیدجلیل زادهجناب آقاي دکتر

1390بهمن

فهرست مطا لب

عنوان

مقدمه

1 آزمایشگاههاي موتور هواپیما : فصل اول

1 آزمایشگاه موتور هواپیماتعریف - 1-1

1 محفظه آزمایش موتور - 1-2

2 (Control Room)اتاق پایش - 1-3

2 تجهیزات آزمایش - 1-4

2 مخزن سوخت -1- 1-4

3 سامانه روغن -2- 1-4

3 سامانه هیدرولیک -3- 1-4

3 سامانه الکتریکی -4- 1-4

3 سامانه آلات دقیق -5- 1-4

4 سامانه اطفاء حریق - 6- 1-4

4 انواع آزمایشگاه موتور هواپیما - 1-5

4 آزمایشگاههاي صحرایی یا باز -1- 1-5

5 آزمایشگاههاي ثابت -2- 1-5

5 آزمایشگاههاي تک موتوره -3- 1-5

6 آزمایشگاههاي داراي قابلیت آزمایش چند نوع موتور -4- 1-5

7 شناخت و طراحی سامانه : فصل دوم

7 متغیرهایی که باید اندازه گیري شوند - 2-1

7 اندازه گیري فشار - 2-2

8 مبدلهاي فشار -1- 2-2

8 مبدل فشار مطلق -1-1- 2-2

8 مبدل فشار گیج -1-2- 2-2

9 مبدل فشار تفاضلی -1-3- 2-2

9 مبدل فشار ستونی -1-4- 2-2

9 واحدهاي مختلف فشار -2- 2-2

10 تبدیل فشار به سیگنال الکتریکی - 2-3

10 مبدل خازنی -1- 2-3

12 مبدل ترانسفورمر تفاضلی -2- 2-3

13 متغیر ) مقاومت مغناطیسی(رلوکتانس (مبدلهاي اندوکتانسی -3- 2-3

15 ) سرو(نیروي تعادلی -4- 2-3

18 پیزوالکتریک -5- 2-3

19 پتانسیومتري - 6- 2-3

20 استرین گیج -7- 2-3

20 اصول حاکم بر استرین گیج ها -7-1- 2-3

21 انواع استرین گیج ها - 2-4

21 استرین گیج هاي نوع چند پارچه -1- 2-4

22 هاي یکپارچه نوع مورق استرین گیج -2- 2-4

24 هاي از نوع فیلمی نازك استرین گیج -3- 2-4

25 استرین گیج هاي از نوع نیمه هادي -4- 2-4

26 گیج فاکتور - 2-5

27 معیار انتخاب یک مبدل فشار -2-6

28 اندازه گیري دما - 2-7

31 ترموکوپلها و چگونگی پردازش سیگنال آنها -1- 2-7

37 (RTD)سنسور آشکارساز حرارتی مقاومتی -2- 2-7

42 شیوه هاي اندازه گیري جریان سیالات - 2-8

42 مبدلهاي اندازه گیري جریان سیالات -1- 2-8

44 استفاده از صفحه منفذدار در اندازه گیري جریان سیالات -2- 2-8

45 استفاده از خاصیت ونچوري در اندازه گیري جریان -4- 2-8

46 در اندازه گیري جریان سیالات Pitot tubeاستفاده از -3- 2-8

47 » جریان سنج توربینی«تشریح و کاربرد - 2-9

49 جریان سنج هاي پیستونی -2-10

51 سخت افزار –فصل سوم

51 نمودار جعبه اي سخت افزار - 3-1

51 تنظیم و شکل دهی سیگنال - 3-2

54 بخش مالتی پلکس - 3-3

55 یا مبدل آنالوگ به دیجیتال A/Dبخش - 3-4

55 دقت -1- 3-4

56 سرعت تبدیل -2- 3-4

57 تعداد کانال ورودي -3- 3-4

57 ضریب تقویت سیگنال -4- 3-4

57 جبران ساز حرارتی -5- 3-4

59 فصل چهارم نرم افزار

LabVEIW 59نرم افزار - 4-1

4-2 - LabVIEW 59 زبان برنامه نویسی گرافیکی

Front Panel 61پنجره دیاگرام و - 4-3

64 ها و شاخصها کنترل: VIاشیاء در - 4-4

66 پالتهاي توابع، کنترلها و ابزار - 4-5

66 پالت ابزار -1- 4-5

68 پالت کنترلها -2- 4-5

69 پالت توابع -3- 4-5

71 تکنیکها و مراحل سیم کشی -4-6

72 نتیجه گیري و پیشنهادات

74 مراجع

چکیده مطالب

هـاي موتـور هواپیمـا و تجهیـزات مـورد نیـاز آزمـایش و در این گزارش پروژه ابتدا سعی بر معرفی انواع آزمایشگاه

سپس معرفی پارامترهایی که باید اندازه گیري شوند مانند انواع سنسورهاي فشار، دما، جریـان سـوخت و بررسـی

. ستمزیت و تفاوت آنها و نحوه اندازه گیري دور موتور بیان شده ا

: توان به شکل زیر بیان کرد در ادامه گزارش تفکیک کارهاي انجام شده در این پروژه را می

حدود تغییرات و نوع پارامترهایی که باید اندازه گیري شوند -

سنسورهاي مناسب براي اندازه گیري پارامترها -

هاي ارتباطی، طراحی مدار چاپی، تنظیم سیگنال دریـافتی، ترمینالهاي مناسب، سیم(طراحی مدار و ساخت آن -

...) دیجیتال کردن سیگنالها و

آشنایی با نرم افزار -

مقدمه

از تعمیـرات آزمایشگاه موتورهاي هواپیما تاسیساتی هستند که موتورهـاي هواپیمـا جهـت عیـب یـابی و یـا بعـد

گیرنـد و بعـد از اینکـه نتـایج محاسـبات پارامترهـاي اساسی، طبق نشریات فنی هر موتور، تحت آزمایش قرار می

مورد نظر با استاندارد کارخانه هاي سازنده و ضریب همبستگی تطبیق داشـت مجـددا روي وسـایل پرنـده نصـب

. گردند می

آزمایش نیـاز بـه اخـذ اطلاعـات از حسـگرهاي مختلـف شـامل جهت آزمایش انواع موتورهاي هواپیما در محفظه

مـی ... و (RPM)دماي توربین از نقاط مختلف، فشارهاي تولید شده بوسیله موتور، جریان سوخت، دور تـوربین

هـاي الکتریکـی تبـدیل وسایلی هستند که پارامترهاي مختلف فیزیکی را بـه سـیگنال ) سنسورها(حسگرها . باشد

. میکنند

شود و ما می خواهیم بـا طراحـی و سـاخت حاضر کار به شیوه آنالوگ و با سختی و دقت پایین انجام می در حال

: هایی دست پیدا کنیم که برخی از مزایاي آن به شرح زیر می باشد سامانه دیجیتالی به توانایی و قابلیت

واپیمـا بـه وسـیله فـن ورزان، بـا ثبـت از دیرباز تا به حال کار جمع آوري داده ها در محفظه آزمایش موتورهاي ه

و K,T,Jثبت کننده بایستی کانالهـاي مختلـف دمـا از سـه نـوع . شود پارامترها در داخل جدول خاصی انجام می

را با دست انتخاب نموده و بـا صـرف زمـان ... ، میزان سوخت، دور موتور، فشار از نقاط مختلف و RTDهمچنین

ه ممکن است اشتباهات و اختلافاتی در هر بار ثبت پیش آید و نیز عـدم همزمـان نسبتاً زیادي ثبت کند، در نتیج

بودن پارامترها نسبت به هم اشکالاتی را در پی خواهد داشت که با انجام کار اتوماسیون تمام پارامترها در کسـري

ادي و کوتـاه کـردن از ثانیه در حافظه رایانه ذخیره می شود و آنچه که قابل ذکر است مسئله صرفه جـویی اقتص ـ

زمان آزمایش موتورهاي هواپیما در داخل محفظه آزمایش است، چرا که کارکرد موتور هواپیما در زمـان آزمـایش

. نیز جزء ساعات کارکرد آن محسوب می شود

پارامترها از طریق حسگرها و بـا اسـتفاده از کارتهـاي پـیش تقویـت کننـده الکترونیکـی و سـپس پـردازش ایـن

بـدین جهـت . الکتریکی به مبدل کارت آنالوگ به دیجیتال اعمال و از آن طریق وارد کامپیوتر میشـود سیگنالهاي

زمان اخذ پارامترها پایین آمده و دقت نیز به مراتب بالاتر می رود در ایـن صـورت خطـاي انسـانی در مقایسـه بـا

. حالت فعلی که با دست انجام می شود، به صفر می رسد

بـا اســتفاده از نـرم افــزار . بـا اســتفاده از نـرم افــزار، مـی تــوان آلارم هـاي لازم را نشــان داد مضـافاً بــر ایـن کــه

LABVIEW هاي نرم افزار سنتی مـی شـود مـی که محیطی کاملا گرافیکی داشته و رفته رفته جایگزین برنامه

. توان سرعت پردازش اطلاعات اخذ شده و نمایش نتایج را بالا برد

ن و استفاده از آخرین تکنولـوژي موجـود جهـانی بـراي بهبـود صـنایع کشـور و ذخیـره سـازي ضمناً به روز کرد

اطلاعات در کامپیوتر و استفاده از این اطلاعات در جهت تحلیل صحت کار موتورهاي هواپیما از اهداف این پـروژه

. می باشد

١

فصل اول

آزمایشگاههاي موتور هواپیما

تعریف آزمایشگاه موتور هواپیما -1-1

شود کـه موتورهـا هواپیمـا پـس از سـاخت، تعمیـر آزمایشگاه موتور هواپیما به تاسیساتی گفته می

و نیز جهت عیب یابی، بر طبق نشـریات فنـی هـر موتـور در آن ) و یا هر گونه تعمیر دیگر(اساسی

: گیرند و حداقل باید داراي امکانات زیر باشد محل مورد آزمایش قرار می

موتور محفظه آزمایش -1-2

محلی است که موتور مورد آزمایش، بر روي سکوي آزمایش قرار گرفتـه، پـس از نصـب تجهیـزات

اي ایـن محفظـه بایـد بـه گونـه . گیرد مورد نیاز مراحل مختلف آزمایش در شرایط آزمایش قرار می

. طراحی شود که جوابگوي نیازهاي آیرودینامیکی و ترمودینامیکی موتور باشد

می بایست هواي ورودي به موتور، عاري از هرگونه آشـفتگی باشـد و حـداقل فشـار به عنوان مثال

فی در سلول ایجاد گردد و از طرفی گازهـاي خروجـی از موتـور، نبایسـتی مجـددا وارد جریـان من

. هواي ورودي به موتور شده تا موجب اختلالات ترمودینامیکی نشود

گرچـه در . نیـز از الزامـات محفظـه آزمـایش بـوده وجود نور کافی جهت اشراف اپراتـور بـه موتـور

سلولهاي پیشرفته امروزي با نصب دوربینها و تلویزیونهاي مدار بسته و قابل تنظیم ایـن مشـکل تـا

شـود سـلول آزمـایش گردد، ولی این نیاز پیوسته در طراحی سلول لحاظ مـی حد زیادي مرتفع می

. همچنین باید داراي سامانه کاهش صدا نیز باشد

٧٢

گیري و پیشنهادات نتیجه

کنیم که دقت و سرعت از خصوصیات مهم این دوران است دورانی کـه اکنون در عصري زندگی می

از طرفـی صـنعت هواپیمـایی مـا صـاحب . ها نیز راه یافته است کامپیوترها به اعمال زندگی خانواده

نـوع از موتورهـاي 20هاي آزمایش موتور با موقعیتی استثنایی است که قابلیت تست یکی از سلول

باشد و از طرف دیگـر طراحـی سیسـتم توربو جت و توربورفن تا ظرفیت ماکزیمم گشتاور را دارا می

نتیجـه . مـیلادي اسـت 70و 60هاي الکترونیکی و نمایشی ان براساس تکنولـوژي و دانـش دهـه

هـاي اده از چنین سیستمی صرف وقت زیاد جهت اخـذ اطلاعـات، محـدودیت انتخـاب کانـال استف

برداري و ثبت اطلاعات به صورت دستی است که امکان بروز خطا و اشتباه بسیار بالا است و بـا داده

موتـور RERFORMANCEهـا و طی چنین روندي اشـکالاتی در ترسـیم نمودارهـا و منحنـی

گـردد و نتیجـه آن منجر به اختلاف نظر بـین تولیـد و کنتـرل کیفیـت مـی یابد که بعضاً ظهور می

ذکر این نکته نیز حائز اهمیت اسـت کـه .استارتهاي مجدد و افزایش ساعات کارکرد موتور می شود

کاري مشکل است و ) به واسطه عدم تولید(هاي موجود تأمین قطعات یدکی براي نگهداري سیستم

توان تعمیر کرد و سر پا نگهداشت؟ را تا چند سال می هاي فعلی تازه مگر دستگاه

گیـري پارامترهـا در زمـانی بسـیار یکی از مهمترین ویژگیهاي اتوماسیون قابلیت انعطاف در انـدازه

باشد که با نگاهی اجمالی به وضعیت موجود و مقایسه آنهابا یکدیگر به نقاط ضعف و قـوت کوتاه می

:این دو پی خواهیم برد

کانال از پارامترهاي اطلاعـاتی موتـور ماننـد فشـار، دمـا، 50هنگام تست موتورها معمولاً حدود -1

هاي متفـاوت بایستی در شرایط مختلف چرخش موتور و در وضعیت... دور و میزان جریان سوخت،

شرایط برداري و ثبت گردد که با این حجم از اطلاعات ودر ها به صورت دستی، داده با انتخاب کانال

یابـد کـاهش مـی 40فعلی زمان روشن بودن بسیار بالا و با انجام اتوماسیون این میـزان بـه حـدود

سـاعت 2یعنی ذخیره عمر مفید موتور بـه میـزان ) ساعت 3به 5کاهش زمان متوسط آزمایش از (

٧٣

هاي اقتصادي با کـاهش مصـرف سـوخت، جویی در هر مرحله آزمایش و نتیجه چنین اقدامی صرفه

اهش آلودگی زیست محیطی و افزیاش طول عمر مفید موتور هواپیمـا و کاسـتن تعـداد اسـتارتها ک

.است

گیـري و از شود و بالا بردن دقت انـدازه برداري سریع وتنها با فرمانی که کامپیوتر صادر می نمونه-2

50ا انتخاب ناگفته پیداست که ب. هاي اتوماسیون است بین بردن خطاهاي انسانی نیز از دیگر مزیت

کانال به صورت دستی و ثبت ارقام و اطلاعات به صورت پیوسته به وسیله فـرد امکـان بـروز خطـا

بالاست و با ذکر این نکته که بیشترین زمان تلف شده و روشن ماندن موتور، مربوط به زمـان ثبـت

پیچیدگی عملیات ها و جداول استاندارد است که به علت اطلاعات و انطباق شرایط موتور با منحنی

.افزاید مستلزم دقت و صرف وقت زیاد است، که دوباره بر اهمیت اتوماسیون می

پذیر بوده در حالیکه بـروش سـنتی و برداري از پارامترها با اتوماسیون عملاً امکان همزمانی نمونه-3

یجـاد مـی برداري به صورت واقعی همزمان نبوده و در برخی از مـوارد گسسـتگیهاي ا موجود نمونه

اطلاعات بایستی در یـک وضـعیت performanceشود در صورتی که در رسم گرافها و محاسبات

.ها با شرایط استاندارد پیوستگی حاصل گردد خاص اخذ شود تا در انطباق منحنی

گیرد در حالیکـه هاي اخذ اطلاعات با انجام اتوماسیون با سهولت بیشتري انجام می افزایش کانال-4

.تم موجود انجام این کار اگر نگوییم غیر ممکن تا حد زیادي دردسرساز استبا سیس

برداري و در نتیجه کاهش مصرف و راحتی حمل و نقل سازي کل سیستم داده کوچک-5

هاي سیستم در آینده با حداقل تغییرات سخت افزاري امکان توسعه توانایی-6

هاي واقعی ي از دادهساز برداري هاي علمی و شبیه ایجاد امکان بهره-7

) شود چون توسط فرد قرائت نمی(ها و قابلیت اعتماد آنها افزایش دقت در داده-8

حذف عملیات دستی در محاسبات وضعیت موتور-9

گیري کاهش هزینه ساخت و تعمیر و نگهداري سیستم داده برداري و اندازه-10

٧٤

مراجع

1-MEASUREMENT SYSTEMS Ernest O.Doebelin

2-LabVIEW APPLICATIONS AND SOLUTIONS Rahman

jamal.Herbert Pichlik

3-eAutomation solution guide advantech