קירור מנוע ומערכת פליטה – מבחן מנוע בוכנה רת״א

למה צריך קירור

רק כרבע מהאנרגיה של הדלק הופכת לעבודה. השאר הוא חום – חלקו יוצא בפליטה, וחלק גדול עובר לצילינדרים, לשמן ולבוכנות. חום גבוה מדי:

מפחית את חוזק המתכות.
גורם לנקישות ולהצתה מוקדמת.
מפרק את השמן ומקטין את הסיכה.
גורם לשחיקה מהירה של שסתומים וטבעות.

קירור אוויר

רוב מנועי המטוסים הקלים מקוררים באוויר:

צלעות קירור (Cooling fins): על החבית ועל הראש. הן מגדילות את שטח הפנים להעברת חום. בראש הצילינדר הצלעות גדולות יותר כי הוא החם ביותר. צלע שבורה – נבדקת מול גבולות היצרן: כמה צלעות ואיזה אורך מותר להסיר או ליישר.
מסיטים (Baffles): פחי אלומיניום שמכוונים את האוויר סביב הצילינדרים. האטמים (Baffle seals) הגמישים צריכים להיות צמודים למכסה המנוע. מסיט פגום או אטם הפוך גורם להתחממות של צילינדר מסוים.
מכסה מנוע (Cowling): בנוי כך שיש לחץ גבוה מעל המנוע ולחץ נמוך מתחת. האוויר נדחס מלמעלה, עובר בין הצלעות ויוצא למטה.
דשי קירור (Cowl flaps): דשים ביציאה התחתונה של מכסה המנוע. פותחים אותם בקרקע, בהמראה ובטיפוס כדי להגביר זרימה; סוגרים בשיוט ובירידה כדי למנוע קירור יתר.
מצנן שמן (Oil cooler): חלק מהקירור עובר דרך השמן.

טמפרטורת ראש צילינדר (CHT)

נמדדת בצמד תרמי (Thermocouple) שמותקן מתחת למצת או בתוך ראש הצילינדר, בצילינדר החם ביותר (או בכל הצילינדרים במכשור מתקדם).

קירור הלם (Shock cooling)

ירידה מהירה מאוד בטמפרטורה – למשל צלילה עם מצערת סגורה – עלולה לגרום לסדקים בראשי הצילינדרים, כי החלקים מתקררים בקצבים שונים. מורידים הספק בהדרגה.

קירור נוזל – בקצרה

במנועים מסוימים (Rotax, מנועים ישנים) יש קירור נוזל – תערובת מים וגליקול מסתובבת בתעלות בצילינדרים ובמקרן. בודקים: רמת נוזל, צינורות, משאבה ומכסה לחץ.

מערכת הפליטה

תפקידים

להוציא את גזי הפליטה החמים מהמנוע בבטחה.
להרחיק אותם מתא הנוסעים, מהדלק ומחלקים רגישים.
לספק חום לחימום תא ולחימום מאייד, דרך מחליף חום (Muff / Shroud) סביב הצינור.
להניע את הטורבו, אם יש.

חומרים

צינורות הפליטה עשויים בדרך כלל פלדת אל-חלד או אינקונל (סגסוגת ניקל עמידה בחום). חיבורים בגמישות – חבקים, צימודים כדוריים (Ball joints) ומפרקי החלקה (Slip joints) – מאפשרים התפשטות בחום.

סכנות

חד-תחמוצת הפחמן (CO): גז חסר צבע וריח. סדק במחליף החום של התא יכניס CO לתא. סימנים אצל הטייס: כאב ראש, סחרחורת, ישנוניות. מותקנים לעיתים גלאי CO.
אש: גזים חמים בסמוך לצינורות דלק ושמן.
אובדן הספק בגלל צינור סדוק לפני הטורבו.

בדיקת מערכת הפליטה

בדיקה חזותית: סדקים, נקבים, דליפות. סימני דליפה: כתמים אפורים-לבנים, חומים או שחורים (פיח) סביב הסדק או החיבור.
בדיקה בלחץ: במחליף החום – מנפחים לחץ אוויר נמוך ומחפשים דליפות במי סבון, או בודקים בהזרקת אוויר לצינור עם מנוע כבוי.
הסרת מחליפי חום (Muffs) בבדיקות תקופתיות, כדי לבדוק את הצינור מתחת.
אומים של צינורות פליטה: אומים מיוחדים עמידים בחום (פליז או פלדה עם ציפוי). מחליפים לפי היצרן.

תיקונים

תיקון צינורות פליטה מוגבל מאוד. בדרך כלל מחליפים, או שולחים לסדנה מוסמכת לריתוך לפי נוהל. אסור לסגור סדק בחומר אוטם במחליף החום של התא.

מערכות מיוחדות

ממיר דחף (Thrust augmentor): צינורות פליטה שמנצלים את זרימת הגזים להוסיף קצת דחף ולשאוב אוויר קירור.
טורבינת שחזור הספק (PRT – Power Recovery Turbine): במנועים כוכביים גדולים, ניצלו גזי פליטה כדי להחזיר הספק לגל הארכובה (Turbo-compound).

קירור באוגמנטור (Augmenter cooling)

צינורות פליטה שנכנסים לצינורות רחבים יותר (Augmenter tubes) – סילון הפליטה שואב אוויר דרך תא המנוע וצלעות הקירור, כמו משאבת סילון. מוסיף זרימת קירור – בעיקר בקרקע ובמהירות נמוכה. היה נפוץ במטוסים כמו Cessna 310. בודקים סדקים ושחיקה בצינורות.

קירור נוזל – פירוט

רכיבים: משאבת נוזל מונעת מנוע, מקרן (Radiator), תרמוסטט, מיכל התפשטות, מכסה לחץ – מעלה את נקודת הרתיחה.
נוזל: אתילן או פרופילן גליקול עם מים – מונע קיפאון ומעלה את נקודת הרתיחה; או נוזל ללא מים.
יתרונות: קירור אחיד, פחות קירור הלם, פחות גרר (מקרן קטן).
חסרונות: משקל, עוד מערכת שעלולה לדלוף – אובדן נוזל = התחממות מהירה.
אחזקה: רמה, ריכוז נוזל (ברפרקטומטר / הידרומטר), צינורות וחבקים, החלפת נוזל לפי מרווחים, בדיקת לחץ של המערכת.

משתיקי רעש (Noise suppression)

במנועי בוכנה – עמעמים (Mufflers) – תאים שמנתבים את הגזים ומפחיתים רעש. בודקים בתוכם – מסיטים פנימיים שהתפרקו יכולים לחסום את הפליטה – אובדן הספק.
במנועי סילון:
- פיות מסולסלות (Lobed / Chevron nozzles) – מערבבות את הגזים החמים והמהירים עם אוויר קר – פחות רעש.
- ריפוד אקוסטי (Acoustic liners) – לוחות חלת דבש מנוקבים בתעלות – בולעים רעש.
- ערכות השקטה (Hush kits) – למנועים ישנים, כדי לעמוד בתקני רעש.
- יחס עקיפה גבוה – האוויר יוצא לאט יותר – שקט יותר.
תקני רעש – ICAO Annex 16 (Chapter 2, 3, 4, 14).

נקודות למבחן

דשי קירור פתוחים בקרקע ובהמראה; סגורים בשיוט.
מסיטים ואטמים מכוונים את האוויר; אטם פגום = צילינדר חם.
סימני דליפת פליטה: כתמים אפורים-לבנים או פיח.
סדק במחליף חום של התא = סכנת CO.
לא מסמנים צינור פליטה בעיפרון.
קירור הלם גורם לסדקים בראשי צילינדרים.