Uçaklarda Thrust Reverser Sistemi

3037

Yüksek performanslı uçakların kullanımı iniş esnasında mümkün olan en kısa zamanda yavaşlaması için yeni metotların geliştirilmesini acil olarak ortaya çıkarmıştır. Bu işlemin uygulanması ile tekerlek frenlerini aşırı olarak kullanılmadan ve fren paraşütlerini açmadan, mevcut pistlerde emin mesafelerde iniş yapılmasını sağlamaktadır. Uçağı çabuk olarak yavaşlatmanın basit ve etkin bir yolu da motor gücünü bir yavaşlatıcı kuvvet olarak kullanarak egzoz çıkışı gaz akımının yönünü değiştirmektedir [4].

Uçağın inişte pist mesafesi içinde durmasını sağlayan tekerlek frenleridir. Ancak ıslak, buzlu ve karla kaplı pistlerde tekerlek fren verimi düşer. Lastik ve pist yüzeyi arasındaki sürtünme azalır. Sonuçta uçağın tekerlek frenleriyle durdurulabilmesi için daha uzun piste gerek vardır. Ancak bir pisti o an için uzatmak mümkün olamayacağı için, uçak üzerinde ek frenleme sistemlerine ihtiyaç vardır. Bu amaçla ters tepki sistemi kullanılmaktadır. Ters tepki sistemi, uçakta ek frenleme sağlar. Egzoz gazlarını ters yöne saptırır. Uçağın hareket yönünün tersi yönde bir kuvvet oluşur [1].

Teorik olarak en verimli ters tepki gaz akışı 180 saptırıldığında oluşur. Ancak bu sistem, uygulamada motor çalışması ile ilgili büyük bir problem yaratır. Çünkü sıcak egzoz gazı tekrar motora girerek, kompresör stalluna ve yüksek egzoz sıcaklıklarına neden olur. Bu sebepten ötürü, gaz akışının sapma açısı ideal yönün 45-60 derece altında olur. Kuvvetleri vektörel bir büyüklük olarak ele elmamız gerektiğinden, ters tepki kuvveti aynı motor devrinde ön tepki kuvvetinden daima küçük olacaktır.

Yüksek bypasslı turbofan motorlarda ters tepki sistemi, ön tepki kuvvetinin büyük bir kısmını sağlayan fan havasını kullanır. Çok tehlikeli aerodinamik değişimlere ve hatta uçağın düşmesine neden olabileceğinden, ters tepki sisteminin uçuşta kullanılması engellenmiştir. Yalnızca yerdeyken kullanılır.

15.1. Ters Tepki Sistem Çeşitleri

Motor tiplerine göre farklı ters tepki sistemleri geliştirilmiştir. Aşağıda düşük ve yüksek bypasslı motorlara göre ters tepki sistemleri açıklanmaktadır.

 

15.1.1. Düşük bypass oranlı turbofan motorlar

Bu tip motorda soğuk ve sıcak gaz akışı için ortak egzoz nozulu bulunur. Bu nedenle kullanılan ters tepki sisteminde sıcak ve soğuk gazların birlikte bir akışı vardır.

İki farklı tipi bulunur.

  1. Clamshell Door tip ters tepki sistemi (egzoz nozulu önünde yer alır).
  2. Bucket Door tip ters tepki sistemi (egzoz nozulda yer alır).

 

15.1.1.1. Clamshell door tip ters tepki sistemi

           

Düşük bypass oranlı eski tip jet motorlarında kullanılır. Genellikle yüksek basınç kompresöründen gelen tahliye havası ile çalışır, yani pnömatik tahriklidir. Şekil 15.1’ de clamshell door tip ters tepki sistemi görülmektedir.

 

 

15.1.1.2. Bucket door tip ters tepki sistemi

           

Düşük bypass oranlı eski tip jet motorlarında kullanılır. Genellikle uçak hidrolik sistemi ile çalışır, yani hidrolik tahriklidir.

 

 

15.1.2. Yüksek bypass oranlı turbofan motorlar

Genellikle ters tepki sistemi için fan havası kullanılır. Bu tip ters tepki sistemleri fan ters tepki sistemi adıyla da bilinir. Modern motorlarda kullanılan bir yöntemdir. Yüksek bypass oranlı turbofan motorlarda sıcak motor gazlarının kullanıldığı çeşitleri de bulunmaktadır. Bu tip ters tepki sistemleri türbin ters tepki sistemi olarak da bilinmektedir. Bu tip ters tepki sistemleri eski turbofan motorlarında kullanılır. Verimleri düşüktür. Bakım maliyetleri ise yüksektir.

 

15.1.2.1. Fan ters tepki sistemi

Bu tip ters tepki sisteminin yapısında ilerleme kolu ve ızgara paleleri kombinasyonu kullanılır. Pnömatik tahrikli tahrik motoru veya hidrolik tahrikli akçüatör kullanılır.

Ters tepki sisteminin levyesi çekildiğinde sistem aşağıdaki gibi çalışmaktadır:

  1. İlerleme kolu arkaya doğru hareket eder
  2. Izgara paleleri açığa çıkar.
  3. Önleyici kapaklar fan kanalı içinde açılarak akış yolunu keserler.
  4. Fan havası ızgara kapaklarında geçerek deşarj olur.

 

Modern motorlarda kullanılan bir diğer ters tepki sistem çeşidi ise Pivoting Door fan ters tepki sistemidir.

 

15.1.2.2. Pivoting door fan ters tepki sistemi

           

Bu tip ters tepki sisteminde dört adet ters tepki sistem kapıları bulunur. Hidrolik akçüatörler kullanılır. Kapalı konumda kapılar motor kaportası ile aynı hizadadır. Ters tepki sistemi devreye sokulduğunda, kapılar fan kanalı içinde akış yolunu keserler. Bu sayede fan havası öne doğru yönlendirilir ve ek frenleme sağlanmış olur. Şekil 15.4’ de modern motorlarda kullanılan ters tepki sisteminin kademeli olarak çalışması gösterilmektedir.

 

15.2. Ters Tepki Sisteminin Yapısı

 

Tipik bir ters tepki sistemi üç alt sistemden meydana gelir. Bu sistemler şunlardır [1]:

  • Ters tepki kumanda sistemi: Ters tepki sistemini aktif hale getirir. Ters tepki için motor gücünü arttırır.
  • Ters tepki akçüatör sistemi: Pnömatik veya hidrolik komponentler kullanılır. Kumanda sisteminden gelen sinyallerle akış saptırma mekanizmasını hareket ettirir.
  • Ters tepki hava akışını saptırma sistemi: Hava akışını, emniyetli ters tepki sağlayacak şekilde ideal yöne saptırır.

Bu alt sistemlerin tüm motorlardaki görevleri aynıdır.

 

15.2.1. Ters tepki kumanda sistemi

Basit bir ters tepki sisteminin ana komponenti, kokpitte bulunan ters tepki levyesidir. Bu levye çekildiğinde, pedestal altındaki ters teki kontrol anahtarı aktif hale gelir. Bu sayede ters tepki sisteminin çalışmasını başlatmak ve ters tepki sisteminin yönünü kumanda etmek mümkün olur [1].

Ters tepki sisteminin uçak havada iken açılması önlenir. Bu sistem sadece yerdeyken çalışır. Ancak bazı uçaklarda radyo altimetresinden gelen bir yer sinyali ile uçak piste temas etmeden önce az önce (yaklaşık 10 feet’ in altına düştüğünde) devreye giren ters tepki sistemleri de bulunmaktadır.

 

 

15.2.2. Ters tepki akçüatör sistemi

           

Uçak motorlarında hidrolik ve pnömatik tahrikli iki tip akçüatör sistemi bulunmaktadır[1].

 

15.2.2.1. Hidrolik akçüatör sistemi

Genellikle akışı önleyen büyük blok kapılar kullanılan ters tepki sistemlerinde bir sistemdir. İki çeşidi bulunmaktadır. Bunlar şunlardır:

  • Bucket door tip ters tepki sistemleri
  • Pivoting door tip ters tepki sistemleri (her bir akış önleyici kapakların kendi akçüatörü bulunur).

İlerleme kolu ve ızgara pale tip ters tepki sistemlerinde zaman zaman kullanılan bir sistemdir. Ancak ilerleme kolunu hareket ettiren akçüatörlerin aynı anda çalışması gerektiği için daha komplike hidrolik akçüatörler kullanılmaktadır [1].

            Sistemde genellikle bir kontrol valf sistemi bulunur. Bu valf sistemi vasıtasıyla kumanda sisteminden sinyaller alınır. Ters tepi sisteminin açılıp devreye girmesi için gerekli hidroliğin sisteme gitmesini salar. Aynı şekilde ters tepki sisteminin kapanıp devre dışı kalmasını (akçüatörün ters yönde hareket etmesini) sağlar.

 

15.2.2.2. Pnömatik akçüatör sistemi

Bu sistem ilerleme kolu ve ızgara pale tip ters tepki sistemlerinde kullanılır. Bu sistemin; motordan gelen tahliye havası ile beslenen bir hava motoru bulunur. İlerleme kolunun hareketi, bu hava motoruna tertibatlandırılmış tahrik şaftı, dişli kutusu ve ball screw akçüatör transmisyonuyla sağlanır [1].

Tüm ters tepki sistemlerinde kilitleme sistemi mutlaka olmalıdır. Ters tepki sistemlerinin açılmasının istenmediği haller söz konusu olabilir. Bu gibi durumlarda ters tepki sistemini aktif hale getirmeyi önleyen kilitleme işlemi yapılır. Hidrolik sistemli ters tepki sistemlerinde kilit sistemi akçüatör veya mandal mekanizması içinde bulunur. Pnömatik ters tepki sistemlerinde kilit sistemi olarak hava motorlarında frenler kullanılır.

 

 

15.2.3. Ters tepki sistemi hava akışı saptırma sistemi

İlerleme kolu ve ızgara pale tip ters tepki sistemlerinde ters tepki kaportası iki bölümden oluşur. Bu bölümler sabit kaporta ve hareketli kaportalardır. Hareketli kaporta ilerleme kolu olarak bilinir [1].

Akış önleyiciler sabit kaporta ve ilerleme kolu arasında yer alır ve her ikisiyle de bağlantılıdır. Kapalı pozisyonda fan havası kanalı iç çeperi ile bir hizadadır.

Izgara pale segmentleri ise sabit kaporta üzerinde yer alırlar. Izgara pale segmentleri akışı farklı açılarda yönlendirir. Örneğin 45 aşağı veya yukarı gibi. Motor üzerindeki diziliş sırasını da bu özellikleri belirler. Akış, uçak gövdesinden ve yerden uzaklaşacak şekilde yönlendirilir. Dolayısıyla motorun uçaktaki pozisyonuna göre, ızgara pale segmentlerinin dizilişi farklı olur. Bakım sırasında ızgara palelerdeki değişimleri, bu durumlar göz önüne alınarak yapılmalıdır..