Basınç Prensibiyle Çalışan Motor Göstergeleri çalışma prensiplerinde burdon tüpü, diyafram ve katı hal basınç ölçümü olmak üzere üç farklı yöntem bulunmaktadır. Basınç ölçen sistemler uçuş ve motor gösterge sistemlerinde kullanılırlar. Hava araçlarında sıklıkla kullanılan basınç ölçüm yöntemlerinin başında burdon tüpü, diyafram ve katı hal mikro elektronik sensörleri gelmektedir.
Burdon tüpü, daire kesitli bir tüpün yassılaştırılarak ‘C’ şekline getirilmesi suretiyle akışkanın basıncının ölçülmesini sağlar. Bu sistemde tüpün bir ucu açık bırakılarak basıncı ölçülecek olan akışkan ile temas etmesi sağlanır. Açık uç kısmı cihazın sabit kısmını oluşturmaktadır. Diğer uç ise kapalı olup serbest hareket etmesini sağlamaktadır. Bu durumda tüpe uygulanan basınç, tüpü doğrultma eğilimde olacaktır. Böylece serbest olan ucun yukarı ve aşağı oynamasına sebep olacaktır [1]. Basıncın gösterileceği göstergenin dairesel olması durumda ölçüm elemanın düzlemsel hareketi bir dişli mekanizması ile dairesel harekete dönüştürülerek gösterge için dairesel kalibrasyon sağlanmaktadır. Burdon tüpü hava araçlarında basınç ölçümünün gerçekleştirildiği birçok yerde sıklıkla kullanılmaktadır. Motor yağ ve hidrolik basıncı, oksijen tank basıncı (basınçlandırma sistemi olan uçaklarda) gibi basınç ölçümü yapılacak ünitelerde basınç, burdon tüpü vasıtasıyla ölçülmektedir. Şekil 1, burdon tüpü içyapısını göstermektedir. Basınç Prensibiyle Çalışan Motor Göstergeleri adlı yazının devamını okumak için tıklayınız.
Diyafram ise hava araçlarında bir diğer basınç ölçme sistemidir. Diyafram ve körüklerin kullanıldığı bu sistemde akışkanın uyguladığı basınçla sistem içerisinde yer alan elemanda basınç artış veya azalışı gerçekleşir. Böylece diyaframın genişlemesi ve daralmasına bağlı olarak basıncın aktarılması gerçekleştirilmiş olur. Hava araçlarında sızdırmaz olarak tasarlanmış olan diyaframlara aneroid denilmektedir. Aneroidler, birçok hava aracında basınç ölçüm sistemi olarak kullanılmaktadır. Birden çok diyaframın birleştirilmesi ile oluşturulan körükler ise basınç farkının ölçülmesi için uygundur. Hava basıncının ölçüldüğü birçok sistemde bu bileşenler sıklıkla kullanılmaktadır. Şekil 2, diyaframın içyapısını göstermektedir.
Katı hal mikro elektronik sensörleri basıncın algılanıp elektriksel büyüklüklere çevrilmesi prensibine dayanmaktadır. Bu tip sensörler sayısal veya analog çıkışlara sahip olabilirler. Temel olarak 3 farklı katı hal basınç ölçen mikro elektronik sistem bulunmaktadır. Bunlar;
- Kapasitif basınç sensörleri,
- Piezo elektrik basınç sensörleri,
- Uzama ölçen basınç sensörleri’dir.
Kapasitif basınç ölçen sensörlerde uygulanan basınca bağlı olarak kapasite ve kapasitif reaktans değişmektedir. Bu değişim miktarının algılanmasıyla basınç değişikliği ölçülmektedir. Piezo elektrik basınç sensörlerinde ise kristal yapılı malzemeler kullanır. Sensör üzerine etkiyen basınçla orantılı olarak düşük miktarda elektriksel gerilim ve akım üretilir. Üretilen bu değerlerin ölçülmesiyle uygulanan basınç hesaplanabilmektedir. Uzama ölçen sensörler ise esneyebilen bir şeridin basınç etkisiyle esnemesi yöntemi ile çalışmaktadır. Uzayan metalin kesiti azalacağından direnci artacaktır. Böylece dirençte meydana gelen değişim miktarından uygulanan basınç ölçülebilmektedir.
Elektronik basınç ölçüm cihazları günümüzde hava araçlarının elektronik uçuş bilgisayarlarında sıklıkla kullanılmaktadır. Elektronik basınç ölçüm cihazları, hava aracında ihtiyaç duyulan tüm basınç ölçüm işlemlerinde kullanılabilmektedir. Ucuz olması, bakım maliyetlerini azaltması ve güvenilir bir yapıda olmasından dolayı günümüz hava araçlarında sıklıkla tercih edilmektedir. Elektronik ve mekanik basınç ölçüm sistemleri birçok hava aracı bileşenlerinde yedekleme ve emniyet amacıyla birlikte kullanılmaktadır.
Hava araçlarında basınç ölçüm yöntemlerinin başında motor yap basınının ölçülmesi gelmektedir.
Motor yağının soğutma, aşınmayı azaltma, paslanmayı önleme ve motoru temizleme gibi görevleri bulunmaktadır. Bu özelliklerinden dolayı motor yağı motor durumu için büyük önem arz etmektedir. Yağ miktarının azalması basınç miktarını azaltacak ve sürtünmeyi arttıracaktır. Bunun sonucunda eksik yağ miktarı motorun yıpranmasına ve/veya bozulmasına sebep olabilmektedir. Hava araçlarında motor basınç bilgisinin her bir motor için kokpitte gösterilmesi zorunludur. Burdon tüpü, analog sistemlerde basıncın ölçülmesi amacıyla kullanılmaktadır.
Elektronik sistemler ise analog veya sayısal elektronik basınç sensörleri vasıtasıyla basıncı ölçerek merkezi bilgisayara gerekli bilgileri aktarmaktadır. Kokpitte yer alan motor yağ basınç göstergeleri genel olarak birbirinden farklı görünüşlere sahip olsa da prensip bütün sistemlerde aynıdır. Motor yağının normal basınçlandırma aralığı göstergelerde yeşil renkle gösterilirken normal durumların sınırları ve dikkat edilmesi gereken kısımlar ise genellikle sarı renk ile renklendirilmektedir. Normal operasyonun tehlikeli ve yasak olduğu aralık ise kırmızı renk ile gösterilmektedir. Şekil 3 örnek bir yağ basınç göstergesini göstermektedir. Bazı motorlarda birden çok motor durum göstergeleri bir göstergede de gösterilebilmektedir.
Hava araçlarında basıncın ölçülmesi prensibine dayanan bir diğer yöntem ise sabit hızlı motorlarda güç değerinin belirlenmesidir.
Sabit hatve açılı pervaneli motorlarda güç kontrolü için gaz kolu (throttle) kullanılmaktadır. Hızlı pervaneye sahip olan motorlarda ise hava aracının güç kontrolü için gaz ve pervane kontrolü birlikte kullanılmaktadır [2]. Sabit hatve açılı pervanelerde tork, hızın fonksiyonu olarak elde edilir. Yani güç dakikadaki dönüş hızı (RPM) ile orantılıdır. Sabit hızlı pervanelerde ise güç RPM den bağımsız olarak pervanenin hatve açısının governor sayesinde değiştirilmesi ile elde edilmektedir. Bu sebeple sabit hatve açılı pervanelerde motorun ürettiği güç takometreden gözlemlenirken, sabit hızlı pervanelerde güç manifold göstergesinden takip edilmektedir. Manifold basınç göstergeleri aneroid prensiple çalışmaktadır. Normal havalandırmaya sahip motorlarda maksimum basınç göstergesi atmosferik basınç şartlarında olurken, turbo şarj ve süper şarj motorlarda üretilen maksimum basınç değerleri atmosferik basıncın üzerindedir. Şekil 4, manifold basınç göstergesini göstermektedir.
Yakıt basınç göstergesi hava araçlarında kullanılan bir diğer basınç ölçme uygulamasıdır. Gösterge hava aracı tankından motora pompalanan yakıtın durumu hakkında pilota bilgi vermektedir. Direkt ölçüm yöntemiyle çalışan yakıt basınç göstergeleri genellikle burdon tüpü metoduyla basıncı ölçmektedir. Direkt ölçüm metodunda yakıt pompasının kokpit içerisine kadar gelmesi kokpitte yangın riskini arttırdığından dolayı yakıt basınç göstergeleri genellikle elektriksel sinyale çevrilerek kokpite aktarılır. Şekil 5, yakıt basınç göstergesini göstermektedir.
Bu yazımda Basınç Prensibiyle Çalışan Motor hakkında konuştuk. Diğer yazıma da buradan ulaşabilirsiniz.
Kaynaklar:
[1] Meşeli, İ. (2001, Mayıs). Basınç Ölçümü ve Uygulamaları. ILKAYMESELI.COM: http://www.ilkaymeseli.com/2011/05/basinc-olcumu-ve-uygulamalari/
[2] Manifold Pressure and Engine RPM. Avstop: http://avstop.com/ac/flighttrainghandbook/manifold.html