Details

1. نظرة عامة على الوظائف
تُعد منصة الاختبار والمعايرة المتقدمة لمضخة الوقود ووحدة التحكم المتكاملة في محركات الطائرات منشأة اختبار متعددة المجالات ومعقدة، صممت لمحاكاة الظروف الهيدروليكية والهوائية والكهربائية التي تتعرض لها مضخة الوقود ووحدة التحكم في بيئة تشغيلية فعلية للطائرة.  
تُعد مضخة الوقود ووحدة التحكم المتكاملة ملحقاً حيوياً للمحرك، حيث تتحكم في توصيل الوقود عند ضغوط ومعدلات تدفق دقيقة، مع ضبط مواقع زعانف دليل مدخل الضاغط (IGV) استجابةً لسرعة المحرك، ودرجة حرارة الهواء الداخل، وضغط تصريف الضاغط، وأوامر الخانق.  
تمكّن المنصة من تنظيم هذه الوحدات أولياً قبل التركيب، مما يسمح للمهندسين بمعايرتها والتحقق من أدائها وتوثيقه في ظروف مختبرية مضبوطة. وهذا يضمن مطابقة كل وحدة للحدود التشغيلية وخلوها من الأعطال التي قد تؤدي إلى فشل أثناء الخدمة. بالإضافة إلى محاكاة التشغيل الفعلي، تتضمن المنصة نظام حفظ يمرر الزيت الوقائي المسخن عبر الوحدة بعد الاختبار، مما يطيل عمر المكونات ويمنع التآكل أثناء التخزين أو النقل.

2. تخطيط النظام وتقسيم المناطق
تم تقسيم المنشأة إلى ثلاث مناطق منفصلة جسدياً لضمان سلامة المشغل، وكفاءة سير العمل، وتقليل التداخل بين الأنظمة.  
تضم غرفة التحكم/الأوامر اللوحة الرئيسية للمشغل، وواجهة PLC/HMI، وجميع قراءات الأجهزة، مع الحفاظ على عزل المشغل عن الضوضاء والاهتزاز والمخاطر المحتملة في منطقة الاختبار.  
تحتوي خلية الاختبار على الأنظمة الفرعية الهيدروليكية والهوائية ونظام الحفظ، مرتبة لتحقيق أقصى سهولة وصول أثناء الإعداد والصيانة.  
تضم غرفة عزل المحرك محرك القيادة وتجميع صندوق التروس في حجرة معزولة صوتياً، لمنع انتقال الاهتزاز عالي التردد والضوضاء إلى نظام الوقود أو بيئة الاختبار.

يدعم تقسيم المناطق أيضاً سير عمل قائم على “السلامة أولاً”، مما يضمن بقاء أي وسائط قابلة للاشتعال أو مضغوطة ضمن مناطق مراقبة، في حين يتم وضع الأنظمة الكهربائية وأنظمة التحكم في حاويات مقاومة للحرائق وبعيداً عن معدات التعامل مع الوقود النفاث.

3. الدائرة الهيدروليكية (الوقود)
يشكل النظام الهيدروليكي العمود الفقري لمنصة الاختبار، حيث يتولى تخزين وترشيح وتكييف وتوصيل وقود التوربينات الجوية (ATF) إلى مضخة الوقود ووحدة التحكم المتكاملة عند ضغوط ودرجات حرارة دقيقة.  
يشتمل النظام على خزان خدمة بسعة 100 لتر من الفولاذ المقاوم للصدأ (سلسلة SS-300) بسماكة جدار 3 مم لتحمل زيادات الضغط والمناولة الميكانيكية.  
يُجهز الخزان بمستشعر مستوى منخفض مرتبط بقفل أمان، يقوم بإيقاف المضخات تلقائياً لمنع تلف التجويف.  
يوفر الغطاء القابل للإزالة إمكانية الوصول للتنظيف الداخلي والفحص، مما يضمن نظافة الوقود على المدى الطويل.

يتم توصيل الوقود عبر مضختين تروس منفصلتين. تُصنف مضخة التروس عالية الضغط عند 50 لتر/دقيقة عند 50 كجم/سم²، وتُشغَّل بواسطة محرك كهربائي مقاوم للحرائق مثبت بطريقة القدم-والفلانج لضمان المحاذاة الآمنة. تزود هذه المضخة خطوط الاختبار الأساسية، التي يتم تنظيمها بواسطة صمامات ضغط ثابت عالية الدقة مضبوطة على 22 ± 0.2 كجم/سم² و11 ± 0.2 كجم/سم². تعمل مضخة التروس الثانية عند 50 لتر/دقيقة عند 10 كجم/سم² وتخدم حلقة الدوران والترشيح، مما يسمح بتنظيف وتكييف الوقود بشكل مستقل عن نظام التوصيل الرئيسي.

يضمن الترشيح متعدد المراحل إزالة التلوث الجسيمي حتى 3 ميكرون مطلق. تتكون مراحل الترشيح من فلتر أولي 16 ميكرون، وفلتر متوسط 6 ميكرون، وفلتر نهائي 3 ميكرون، كل منها بنسبة بيتا أكبر من 1000 لضمان كفاءة احتجاز عالية. كل حاوية فلتر مجهزة بمقياس ضغط تفاضلي للإشارة إلى انسداد الفلتر، وتحميها صمامات تجاوز معايرة على 3.5 بار، مما يضمن استمرار التدفق في حالة الانسداد.

قبل دخول وحدة الاختبار، يمر الوقود عبر فاصل هواء لإزالة فقاعات الغاز المحبوسة التي قد تؤثر على تنظيم الضغط أو تسبب تلف التجويف في الوحدة. يحافظ صمام تصريف ذو قبة مضبوطة على ضغط خلفي ثابت يبلغ 2 ± 0.2 كجم/سم² في خط العودة، محاكيًا بدقة مقاومة نظام تصريف وقود المحرك. يتم التحكم في درجة حرارة الوقود بواسطة مبادل حراري من نوع الصفائح قادر على معالجة 50 لتر/دقيقة من وقود التوربين على الجانب الساخن، مع ماء مبرد عند 6 كجم/سم² على الجانب البارد، مما يضمن درجة حرارة ثابتة للوسط العامل ضمن نطاق التشغيل 15–40 درجة مئوية.

4. شبكة المحاكاة الهوائية
يوفر النظام الهوائي خدمات الهواء منخفض وعالي الضغط لمحاكاة وظائف الهواء المسحوب من المحرك ولتجفيف الوحدة بعد اختبار الوقود.

تم تصميم الدائرة منخفضة الضغط للتجفيف بعد الاختبار. يدخل الهواء المضغوط عبر فاصل الرطوبة ويتم تصريفه دوريًا عبر صمام يدوي لإزالة الماء المكثف. ثم يمر الهواء عبر فلتر جسيمات دقيقة قبل توجيهه إلى الوحدة عبر خرطوم مرن، مما يضمن إزالة كل الوقود المتبقي من الممرات الداخلية.

تحاكي الدائرة عالية الضغط الهواء المسحوب المزوّد لعناصر استشعار درجة الحرارة مثل حساس TDK-Tp داخل الوحدة. يتحكم منظم عالي الدقة في ضغط الهواء، يليه فلتر دقيق لمنع التلوث الجسيمي. بعد ذلك، يسمح صمام الخانق للمشغل بتفريغ الهواء إلى الغلاف الجوي بطريقة مضبوطة، محاكياً أحداث الهواء المسحوب العابرة. يتم مراقبة الضغط عبر مقياس تناظري للرجوع الفوري للمشغل، وجهاز تحويل عالي الدقة مرتبط بلوحة التحكم لتسجيل البيانات.

5. نظام القيادة الكهربائية والتحكم
يتكون نظام القيادة الميكانيكية من محرك كهربائي عالي السرعة مرتبط بصندوق تروس بنسبة تروس 1:4.32، مما يتيح تشغيل الوحدة بسرعات تصل إلى 6200 دورة في الدقيقة مع الحفاظ على عزم دوران مرتفع عند السرعات المنخفضة. يتم التحكم في السرعة باستخدام محرك تردد متغير (VFD) مع حلقة مغلقة وتقنية التحكم الاتجاهي مع ملاحظات من المشفر، مما يوفر دقة سرعة تصل إلى ±1 دورة في الدقيقة. يتم تركيب المحرك وصندوق التروس على عوازل اهتزاز داخل غرفة عزل المحرك، مما يقلل من انتقال الضوضاء الميكانيكية إلى خلية الاختبار.

تحتوي لوحة التحكم في غرفة الأوامر على عدة شاشات رقمية (DROs) تعرض بيانات الوقت الفعلي، بما في ذلك ضغوط التغذية والتصريف، وضغوط النظام الهوائي، ودرجات حرارة وقود التوربين والزيت الوقائي، والاستهلاك الكهربائي (التيار والجهد)، وسرعات عمود الإخراج لكل من المحرك وصندوق التروس. يتحكم المشغلون في تسلسل الاختبار باستخدام أزرار دوارة لضبط السرعة ونقاط الضبط، ومفتاح اختيار Auto/Manual، وأزرار مخصصة لتشغيل وإيقاف المضخات، وتنشيط الصمامات، وبدء دورات الحفظ.

يشمل النظام مولد دورة نبضية لتشغيل الصمامات الكهروميكانيكية في الوحدة تحت الاختبار. يخرج هذا المولد 27 فولت تيار مستمر عند 40 هرتز مع دورة عمل افتراضية 50%، قابلة للتعديل عبر اللوحة الأمامية لمحاكاة إشارات التحكم المختلفة لوحدة التحكم الإلكترونية (ECU). يتم ضمان السلامة من خلال حاويات مقاومة للحرائق لجميع الأجهزة الكهربائية، ودائرة توقف الطوارئ، وصمامات تخفيف الضغط في كل من خطوط الهيدروليك والهواء، وقفل أمان لإيقاف الوقود عند مستوى منخفض.

6. دائرة الحفظ والتكييف
بعد اكتمال الاختبارات الوظيفية، تقوم دائرة الحفظ والتكييف بتدوير الزيت الوقائي المسخن عبر الممرات الداخلية للوقود في الوحدة لمنع التآكل والأكسدة وتراكم الرواسب. يشمل النظام خزان زيت حفظ بسعة 100 لتر من الفولاذ المقاوم للصدأ مع مستشعر مستوى منخفض، ومضخة تروس مقاومة للحرائق مخصصة، وترشيح متعدد المراحل مطابق لنظام الوقود الرئيسي.

يتم تسخين الزيت إلى 70 °م ± 2 °م لضمان الطلاء المثالي واختراق الفتحات الدقيقة. تمنع صمامات التجاوز زيادة الضغط في حالة الانسداد في الأسفل، بينما يضمن صمام الإغاثة سلامة المشغل عن طريق إعادة الزيت الزائد إلى الخزان. يمكن تشغيل هذه الدائرة إما في وضع النقع الثابت، حيث يبقى الزيت داخل الوحدة لفترة محددة، أو في وضع الدوران الديناميكي، حيث يتم الحفاظ على تدفق مستمر لفترة حفظ طويلة.

7. اعتبارات التصميم الهندسي
تم بناء المنصة باستخدام أنابيب من الفولاذ المقاوم للصدأ بدون لحام (سلسلة SS-300) مع وصلات عالية المتانة من موردين معتمدين لمكونات الطيران مثل Swagelok أو Parker، مستخدمين أختام بزاوية 37° أو 74°. لا يتم استخدام شريط PTFE على الوصلات الملولبة لتجنب تساقط الجسيمات داخل أنظمة السوائل. تقع منافذ قياس الضغط على بعد لا يزيد عن 150 مم من الاتصال بالوحدة تحت الاختبار، مما يقلل تأخير الإشارة ويضمن دقة القياسات.

يتم تركيب جميع المكونات الرئيسية، بما في ذلك المضخات والفلاتر والمنظمات، على هياكل صلبة مزودة بعوازل اهتزازية للحفاظ على المحاذاة وتقليل إجهاد الأنابيب. تم تصميم التخطيط لتسهيل الصيانة، بحيث تكون حاويات الفلاتر، وصمامات الضغط، والأجهزة الرئيسية متاحة من الجهة الأمامية للمنصة دون الحاجة إلى تفكيك التجميعات الرئيسية.

8. جدول المواصفات الفنية

    

        
المعامل
        
المواصفة
    
    

        
نوع الوقود العامل
        
وقود توربينات الطائرات (ATF)
    
    

        
سائل الحفظ
        
زيت حفظ معدني الأساس
    
    

        
سعة خزان الوقود
        
100 لتر (سلسلة SS-300، جدار 3 مم)
    
    

        
سعة خزان زيت الحفظ
        
100 لتر (سلسلة SS-300، جدار 3 مم)
    
    

        
إمداد عالي الضغط
        
22 ± 0.2 كجم/سم²
    
    

        
إمداد منخفض الضغط
        
11 ± 0.2 كجم/سم²
    
    

        
ضغط التصريف الخلفي
        
2 ± 0.2 كجم/سم²
    
    

        
أقصى معدل تدفق
        
50 لتر/دقيقة
    
    

        
مراحل الترشيح
        
16 ميكرون → 6 ميكرون → 3 ميكرون، β > 1000
    
    

        
ضغط تجاوز الفلتر
        
3.5 بار
    
    

        
المبادل الحراري
        
من نوع الصفائح، 50 لتر/دقيقة، ماء مبرد 6 كجم/سم²
    
    

        
ضغط محاكاة الهواء
        
مضبوط، الدوائر عالية ومنخفضة الضغط
    
    

        
نظام القيادة
        
محرك كهربائي مع صندوق تروس 1:4.32
    
    

        
نطاق سرعة المحرك
        
500–6200 دورة/دقيقة
    
    

        
دقة السرعة
        
± 1 دورة/دقيقة (استرجاع من المشفر)
    
    

        
الجهد الكهربائي
        
415 فولت تيار متردد ± 10%، 50 هرتز، ثلاثي الطور
    
    

        
واجهة التحكم
        
PLC/HMI مع تجاوز يدوي
    
    

        
خروج مولد نبضات الدورة
        
27 فولت تيار مستمر، 40 هرتز، دورة قابلة للتعديل
    
    

        
درجة حرارة زيت الحفظ
        
70 °م ± 2 °م
    
    

        
ميزات السلامة
        
تصميم مقاوم للحرائق، توقف طارئ، تخفيف الضغط الزائد، إيقاف عند انخفاض الوقود
    
    

        
الأنابيب
        
SS-300 بدون لحام، وصلات معتمدة للطيران
    
    

        
سهولة الصيانة
        
وصول أمامي للفلاتر، الصمامات، والأجهزة