การควบคุมระยะห่างปลายหัวเข็มแบบแอคทีฟ
การควบคุมระยะห่างปลายใบพัดแบบแอคทีฟ ( ACC ) เป็นวิธีการที่ใช้ในเครื่องยนต์กังหันแก๊ส ของเครื่องบินเพื่อปรับปรุง ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงโดยทำได้โดยการควบคุมระยะห่างปลาย ใบพัดอย่างต่อเนื่อง ในหลายช่วงของการบิน ในทางตรงกันข้าม การควบคุมระยะห่างแบบพาสซีฟจะกำหนดระยะห่างปลายใบพัดสำหรับสภาวะการทำงานหนึ่งเท่านั้น และระยะห่างในสภาวะอื่นๆ จะเกิดจากความร้อนและแรงที่กระทำต่อชิ้นส่วนต่างๆ

ACC ถูกนำมาใช้ใน การออกแบบ เครื่องยนต์อากาศยานตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1960 เพื่อลดพลังงานที่สูญเปล่าในเครื่องยนต์และเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง[ 2 ]มันถูกใช้ในเครื่องยนต์เช่น เครื่องยนต์ CFM International CFM56 -5B ที่ติดตั้งในAirbus A320 [ 3 ]และ Rolls - Royce BR700
พื้นหลัง
การปิดผนึกปลายใบพัดเป็นปัญหาที่ท้าทายมาตั้งแต่การพัฒนาเครื่องยนต์กังหันแก๊ส เนื่องจากช่องว่างระหว่างปลายใบพัดที่หมุนและตัวเรือนโดยรอบจะแตกต่างกันไปตามการขยายตัวทางความร้อนและความเครียดทางกลของส่วนประกอบ[ 2 ]
ช่องว่างปลายใบพัดกังหันเป็นเส้นทางการรั่วไหลที่ทำให้ก๊าซไหลผ่านรอบ ๆ และไม่ไหลผ่านใบพัดกังหันก๊าซที่ไม่ไหลผ่านใบพัดกังหันจะไม่ก่อให้เกิดพลังงานที่ผลิตโดยกังหัน ทำให้สูญเสียพลังงานและลดประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง[ 2 ]
ส่วนประกอบหลักสามส่วนที่ส่งผลต่อระยะห่างระหว่างปลายใบพัดกับฝาครอบ ได้แก่ จานกังหันที่หมุน ใบพัดกังหันที่หมุน และฝาครอบที่ไม่เคลื่อนที่ ในขณะเริ่มต้นการทำงาน ส่วนประกอบเหล่านี้จะเย็นและเคลื่อนที่ช้า ในระหว่างการอุ่นเครื่อง ส่วนประกอบเหล่านี้จะร้อนขึ้นและขยายตัวในอัตราที่แตกต่างกัน ส่วนประกอบของกังหันจะเสียรูปเนื่องจากแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางขณะที่หมุน ในขณะที่ฝาครอบที่ไม่เคลื่อนที่จะไม่เสียรูป เมื่อเครื่องยนต์อุ่นขึ้นแล้ว ส่วนประกอบทั้งหมดจะมีอุณหภูมิคงที่ และส่วนประกอบของกังหันที่หมุนจะคงสภาพการเสียรูปไว้เนื่องจากแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง ในทุกสภาวะเหล่านี้ การที่ปลายใบพัดของกังหันเสียดสีกับฝาครอบนั้นเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้ ดังนั้นจึงต้องรักษาระยะห่างที่เป็นบวกไว้ในทุกกรณี ระยะห่างเป็นศูนย์นั้นเหมาะสมที่สุดเพื่อประสิทธิภาพ ด้วยการควบคุมระยะห่างแบบพาสซีฟเท่านั้น ระยะห่างระหว่างปลายใบพัดกับฝาครอบจะถูกตั้งค่าให้ต่ำที่สุดเท่าที่จะทำได้อย่างปลอดภัยในสภาวะที่เลวร้ายที่สุด และจากนั้นระยะห่างจะมากขึ้นในสภาวะอื่นๆ ทั้งหมด ด้วยการควบคุมระยะห่างแบบแอคทีฟ ระยะห่างสามารถตั้งค่าให้ต่ำที่สุดเท่าที่จะทำได้อย่างปลอดภัยในหลายสภาวะ[ 4 ]
ระยะห่างปลายใบพัดกังหันแรงดันสูง (HPT) มีผลกระทบอย่างมากต่ออัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงและการปล่อยมลพิษ[ 5 ]การใช้ ACC จะให้ประโยชน์อย่างมากต่ออัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงในการบิน ระยะทาง และความสามารถในการบรรทุกสัมภาระของเครื่องบิน[ 5 ]
ภาพรวมระบบพื้นฐาน
ตัวอย่างเช่น ระบบควบคุมระยะห่างแบบแอคทีฟของเครื่องยนต์ CFM International CFM56 -5A ใช้ลม HPC สำหรับ HPTACC และลมบายพาสพัดลมสำหรับ LPTACC การควบคุมระยะห่างจะถูกจัดการโดยFADEC ของเครื่องยนต์ ซึ่งประกอบด้วยหน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (ECU) หน่วยไฮโดรกลไก (HMU) และวาล์ว HP และ LP ACC [ 6 ]