جلسه دفاع از رساله: آقای حامد گلچین، گروه آموزشی هوافضا جلوبرندگی
خلاصه خبر: توسعه موتور میکرو توربو شافت پر بازده بر مبنای موتور میکرو توربوجت با استفاده از طراحی بازیاب فشرده پی.اس.آر
چکیده: پیشرانههای توربینی مقیاس کوچک بویژه موتورهای میکروتوربوپراپ طبقه بندی نسبتاً جدیدی از موتورهای توربینی به شمار میروند که بدلیل برجستگیهایی چون نسبت توان به وزن زیاد، ارتعاش ناچیز، اعتمادپذیری، عملکرد بسیار خوب در ارتفاعات بالا و قابلیت استفاده از سوختهای سنگین، در دو دهه اخیر توجه به آنها افزایش یافته است.
یکی از راههای طراحی پیشرانههای میکروتوربوپراپ، توسعهی آنها بر مبنای پیشرانههای میکروتوربوجت است که به آن رویکرد تبدیلی گفته میشود و در آن از پیشرانه میکروتوربوجت به عنوان ژنراتورگازِ پیشرانه میکروتوبروپراپ استفاده میگردد. اما میکروموتورهایی که هم اکنون بر مبنای رویکرد تبدیلی ساخته میشوند، عملکردی بسیار ضعیفتر از حد انتظار دارند. از این رو پژوهش حاضر کوشیده است امکانپذیری تبدیل یک موتورمیکروتوربوجت به یک موتور میکروتوربوپراپ در کلاس توانی کمتر از 20 کیلووات را با عملکرد و کارایی افزایش یافته نشانداده و نیز اثر استفاده از یک طرح نوین و ساده بازیاب حرارتی را بر ارتقاء بازده حرارتی آن اثبات نماید.
بدین منظور از پیشرانهی میکروتوربوجت Wren100 به عنوان ژنراتورگاز استفاده گردیده و با طراحی و ساخت یک سکوی آزمایش، پارامترهای عملکردی آن اندازهگیری شده است. سپس طرح بهینه دیفیوزر واسطه بر مبنای کمترین اُفتِ فشارکل و یکنواختترین پروفیل سرعت خروجی انتخاب شدهاست. توربینِ توان که یک توربین یک مرحلهای و جریان محوری است، براساس فرض زاویهی نازلِ ثابت و با استاتوری بدون تاب طراحی گردیدهاست. روتورِ توربین یک بلیسک از جنس اینکونل 718 است که پروفیل منحصر به فرد پرههای آن بر مبنای روش ویلسون طراحی شده است. در ادامه با طراحی و ساخت مجموعهی اگزوز و جعبهدنده، پیشرانهی میکروتوربوپراپ، تکمیل گردیده است. برای آزمایش این میکروپیشرانه، سکوی آزمایشی با قابلیت اندازهگیری همزمان تراست و توان طراحی و ساخته شده و در نهایت موتور میکروتوربوپراپ طراحی شده در تست سلی با ارتفاع 1760 متر از سطح دریا مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج دستیابی به بازده حداقل %4/80 برای توربین و حداکثر توان و اس.اف.سی 22/16کیلووات و 949 گرم بر کیلووات ساعت را نشان میدهند که یک رکورد محسوب شده و به ترتیب %25 بیشتر و %54 کمتر از قویترین موتور میکروتوربوپراپ همرده است که از ژنراتورگازی مشابه با موتور Wren100 استفاده مینماید.
راهبرد مورد نظر برای ارتقاء بازده حرارتی موتور میکروتوربوپراپِ ساختهشده، طراحی یک بازیاب حرارتی با هدف دستیابی به ضریب تاثیر 6/0و شاخص وزنی 22 کیلوگرم بر کیلوگرم هوای عبوری بوده که اس. اف. سی موتور را حدود %32 کاهش خواهد داد. در نهایت عملکرد این بازیاب که ساختاری حلقوی داشته و با توجه به محدودیتهای ابعادی موتور طراحی شدهاست، با استفاده از سکوی آزمایش ویژهای ارزیابی گردیده است. نتایج دستیابی به ضریب تاثیر 54/0 و افت فشار %7/4 در جریان سرد را نشان میدهند که امکانپذیری ساخت چنین بازیابی را تایید مینمایند.
31 شهریور 1398 / تعداد نمایش : 1251
|