בניית מנוע סילון Wren MW54
עד לפני 10 שנים טיסני סילון היו מונעים ע"י מנועי בעירה
פנימית ומניפה (Ducted Fan). באותה עת התחילו אנשים פרטיים בביתם
לערוך ניסויים במנועי סילון קטנים.
המנועים הראשונים היו מבוססים על קומבינציות שונות של מדחסים וטורבינות. אחד הראשונים היה ה64/3 FD. המנוע הזה היה בעל מניפה מעץ וטורבינה מפלטת נירוסטה עמידה
בחום שכופפו אותה וגירדו ממנה חומר עד שהגיעו לצורה של טורבינה.
עם הזמן התחילה לצאת צורה אחידה של מנועים: מדחס צנטריפוגלי (זרימה
ב90 מעלות לכיוון הציר) מקדימה עם טורבינה אקסיילית (זרימה מקבילה לציר) מאחור. גם הטכנולוגיה של הטורבינות השתפרה
ויוצרו טורבינות מחומרים כמו Inconel
הדורש יציקה מיוחדת בואקום.
אחד
יצרנים הטורבינות הגדולים היום הם Wren
Turbines. הם היו גם
הראשונים להוציא מנוע עם 54 ניוטון דחף (בערך 5 וחצי קילו). ככל שהמנוע יותר קטן יותר קשה לייצר אותו
בגלל מהירויות הסיבוב וגודל הלהבה.
המנוע הזה, MW54,
הינו ייחודי כי בנוסף לאפשרות לקנות אותו מוכן אפשרו Wren לקנות חלקים בודדים ולבנות את
השאר. המאמר פה מתאר את תהליך
הבנייה של מנוע כזה.
הכלים
הדרושים לבניית מנוע סילון הם כלים סטנדרטיים לעבודה עם מתכת. הייחוד של מנועי סילון קטנים הוא בדיוק
הדרוש ולכן דרושים כלים איכותיים.
רשימת הכלים:
·
מחרטה. רצוי עם כרסומת אבל לא ממש חובה.
·
רתכת Spot Welder לבניית תא הבעירה.
·
Dremel
·
שופינים, מקדחים,
מברזים וכל מני שמעטס אחרים.
כאמור Wren
מאפשרים לקנות חלק מהחלקים ואני החלטתי לקנות את החלקים הבאים:
הטורבינה
והNGV
(Nozzle Guide Vanes).
תפקיד הטורבינה הוא לקחת
כוח מזרימת האוויר כדי לסובב את המדחס.
תפקיד הNGV הוא
'לסובב' את האוויר ע"מ להגביר את יעילות הטורבינה. שני החלקים האלה צריכים לעמוד בחום גבוה מאוד ולכן הם עשויים
ממתכת הנקראת Inconel 713c. המתכת הזו קשה במיוחד ומאוד עמידה בחום.
המדחס והDiffuser.
תפקיד המדחס כשמו כן הוא,
למשוך את האוויר פנימה ולדחוס אותו.
למרות זאת החלק שאחראי על הדחיסה הוא הDiffuser. הDiffuser מאט
את האוויר שיוצא במהירות גבוהה מאוד מהמדחס (1000-1300 קמ"ש) ומיישר את
הזרימה כך שהאוויר שנכנס לתא הבעירה נכנס לאט וללא סיבוב.
תא הבעירה.
תא הבעירה הינו ה'לב' של
המנוע. למרות שאין בו חלקים נעים
הוא החלק הכי מסובך במנוע וגם החלק שהכי קשה לתכנן. תארו לעצמכם שהתא הזה צריך לגרום לדלק לבעור בתוכו בצורה אחידה
כשהאוויר נע דרכו במהירות של כמה מאות קילומטר לשעה. הדיוק הנחוץ לבניית תא כזה והמורכבות שלו שכנעו אותי לקנות
אותו מוכן.
תהליך
הבנייה הוא פשוט לחרוט את כל החלקים ואז להרכיבם. הקושי העיקרי בייצור החלקים הינו הדיוק הדרוש. חריטת הציר למשל ארכה כ8 שעות כשרוב הזמן
הושקע במדידות והורדת מיקרונים בודדים.
חריטת בית
הציר.
חריטת המכסה
הקדמי מפלטה של אלומיניום. העשן
נובע משמן החיתוך שמתאדה בגלל החום.
בדיקת טבעת
הדלק. הטבעת מזרימה דלק לתוך תא הבעירה. מטרת הבדיקה היא לראות שאין סתימות וכל
הלהבות שוות בגודלם. חוץ מזה יצא גם
צילום טוב.
השלב הבא הוא איזון הציר. הציר מסתובב במהירות של 160,000
סל"ד. מכאן שכל חוסר איזון קטן
מתבטא בכוחות אדירים על המיסבים. כדי
לאזן מרכיבים את הציר עם המדחס על המיסבים ומכניסים את הכל לצינור חלול. את הצינור מניחים על משטח חלק ומתחילים
לנענע קדימה ואחורה. החלק הכבד של
המדחס יורד לאט למטה וככה אפשר לזהותו.
אחרי שמזהים את החלק הכבד מגרדים קצת חומר ובודקים שוב. אחרי שמסיימים עם המדחס עושים אותו דבר
לטורבינה. אח"כ בודקים את
האיזון כששניהם מורכבים על הציר.
מיותר לציין שזה תהליך ארוך מאוד שדורש המון סבלנות. המיסבים חייבים להיות נקיים וחופשיים
מאוד.
כל חלקים
מוכנים להרכבה.
המנוע מורכב
ומוכן להתנעה.
התנעה!