Sisteme de Propulsie Pentru Avioane Supermanevrariere

Stadiul actual al cercetării în domeniul sistemelor de propulsie pentru aeronavele supermanevriere

Scurt istoric al motorului cu reacție

De-a lungul istoriei, începând cu apariția primului aeromodel, sistemele de propulsie au cunoscut o dezvoltare foarte rapidă. Primul sistem de propulsie din istoria aviație îi aparține lui John Stringfellow care a realizat un motor cu aburi, care putea propulsa un aeromodel dar al cărei sarcini era neglijabilă. În 1903 mecanicul Charlie Taylor a construit un motor cu pistoane în linie pentru avionul fraților Wright, Wright Flyer, acesta dezvolta 12 cai putere.

În anul 1906 un alt motor care a revoluționat această industrie, motorul cu 8 cilindri dispus în V, a fost construit de Leon Levavasseur, acest motor fiind primul care a răcit cu apă. Doi ani mai târziu, în 1908 a apărut și prima idee a motorul statoreactor, Rene Lorin a brevetat acest proiect. În același an, 1908, a apărut primul motor din lume care era produs în serie, Gnome 7 Omega. Acesta dezvolta 50 cai putere și avea o capaciate cilindrică de 8 l. În 1909 avionul Farman III, echipat cu acest motor, a stabilit un record prin care acest avion a parcurs o distanță de 180 de km fără oprire.

Printre pionierii aviației se găsește și inventatorul român Henri Coandă, care în anul 1910, la Salonul Internațional de la Paris, a prezentat primul avion din lume echipat cu motor cu reacție. Acest motor dezvolta o forță de tracțiune de 180 kgf. În compunerea motorului intra un turbocompresor, care expulsa cu viteză mare jetul de aer reactiv, și care era antrenat de un motor cu ardere internă(cu piston) având o putere de 50 cai putere.

În 1914, Auguste Rateau a sugerat folosirea unui motor care să aibă în compunere un compresor antrenat de gazele de evacuare, pentru a înbunătăți performanțele la altitudini mari.

Înainte de cel de al doilea război mondial, ingenerii de aviație și-au dat seama că motoarele cu ardere internă nu mai puteau fi dezvoltate foarte mult pentru că acesta nu putea realiza viteze de zbor mai mari de 700 – 750 km/h din cauză că elicea își pierdea eficacitatea ca urmare a intrării în zona vitezelor transsonice și supersonice. Pentru a înbunătăți substanțial sistemul de propulsie la avioane a trebuit sa se dezvolte un alt tip de sistem care sa permită zborul avioanelor la viteze mult mai mari decat în cazul avioanelor cu piston și elice, iar acest sistem nou are la bază motorul cu reacție.

Elementul de la care s-a dezvoltat acest sistem este turbina cu gaze, care preia energia chiar de la motor și care are rolul de a pune ăn mișcare compresorul. Turbina cu gaze nu era o idee tocmai nouă la vremea respectivă, prima turbină a fost dezvoltată de un inginer norvegian în anul 1903. Primul brevet pentru folosirea turbinei cu gaze la propulsarea unui avion, i-a fost acordat unui inginer francez pe nume Maxime Guillaume în anul 1921.

În anul 1929 Frank Whittle a început dezvoltarea unei turbine cu gaze (Fig. 1.1) în care compresia fluidului(aerului) era realizat cu ajutorul unui compresor centrifugal etaje. Arderea are loc într-o cameră de ardere cu curgere inversă, care este relativ mare în comparație cu celelalte componente ale motorului. S-a adoptat o astfel de cameră de ardere deoarece oferă o ardere mai stabilă. Compresorul era acționat de o turbină axială cu o singură treaptă.

Fig. 1.1 Motorul cu reacție construit de Frank Whittle

Într-o cercetare independentă în anul 1936 inginerul german Hans-Joachim Pabst von Ohain a inventat motorul cu reacție brevetat cu numele de HeS-1, care folosea drept combustibil hidrogenul și care producea o tracțiune de 250 lb la o turație de 10,000 rot/min. Acest tip de motor a fost folosit pentru propulsarea primului avion cu motor cu reacție, Heinkel 178(Fig. 1.2), în 1939.

Fig. 1.2 Avionul Heinkel 178

Primul avionul cu reacție produs în serie a fost Messerschitt Me 262, propulsat de doua motoare Jumo 004B(Fig. 1.3). Acest motor s-a bazat pe invenția inginerlului von Ohain, prezentând multe trăsături ale turbinei cu gaze modern, cum ar fi compresorul axial, camera de ardere cu curgere directă a aerului sau racirea cu aer a turbinei și a ajutajului(gurii de evacuare).

Fig. 1.3 Motorul Jumo 004B

În 1945 apare primul motor turbopropulsor, testarea sistemului făcându-se pe Gloster Meteor . Un an mai târziu, în 1947, un alt eveniment istoric are loc, avionul Bell X-1, având un motor rachetă, a reușit primul zbor supersonic depășind astfel viteza sunetului.

Anul 1949 aduce și primul avion echipat cu un motor statoreactor, este vorba de avionul Leduc 010. Acest motor dezvolta o tracțiune de 15.7 kN și avionul putea atinge viteza maximă de 800 km/h.

În anii `60 General Electric începe producția ventilatorului utilizat la motoare care echipează avioanele comerciale. Acest ventilator aduce o înbunătățire majoră motorului și totodată îi crește tracțiunea.

Până în anul 1950 aproape toate aeronavele militare au fost echipate cu motoare cu cu reacție, iar în 1960 și aeronavele cu gabarit mai mare au adoptat acest sistem de propulsie. Până în prezent s-a dezvoltate foarte mult aceste motoare turboreactoare și există mai tipuri cum ar fi motoare, monoflux, dubluflux, bijet sau monojet. De asemenea tehnologia de fabricare și materialele folosite la construcție au influențat mult dezvoltarea acestor motoare.

Clasificarea sistemelor de propulsie utilizate în aviație

Principalele tipuri de motoare ce s-au folosit sau se folosesc în aviație sunt:

Motoare cu elice :

Motoare cu piston

Elice cu reacție sau turbopropulsor

Motoare cu reacție:

Motoare aeroreactoare :

Motoare aeroreactoare fără compresor:

Pulsoreactoare

Statoreactoare

Motoare aeroreactoare cu compresor:

Turboreactoare :

Mono flux monojet

Dublu flux bijet

Dublu flux monojet(cu fluxuri amestecate)

Motoreactoare

Motoare rachetă :

Motoare rachetă cu combustibil solid

Motoare rachetă cu combustibil lichid

În cazul motoarelor cu elice forța de propulsie este obținută cu ajutorul unei elici care este antrenată de un motor cu ardere internă. În cazul unei elici cu reacție propulsia se obține în mod similar însă acesta nu mai este antrenată de un motor cu piston ci de două motoare cu reacție.

Motorul turboreactor preia aerul din atmosferă, îl comprimă cu ajutorul unui compresor și în camera de ardere are loc arderea amestecului de aer-combustibil. Are loc destinderea gazelor care antrenează turbina, care la rândul ei antrenează compresorul, destinderea și accelerarea gazelor în tubul de evacuare produc tracțiune. Motorul motoreactor are principiul de funcționare asemănător cu excepția faptului că compresorul este antrenat de un motor cu piston.

Motorul statoreactor nu are compresor și nici turbină. Aerul se comprimă prin transformarea energiei sale cinetice în energie potențială, dar acesta se poate realiza doar la viteze suficient de mari, deci motorul statoreactor nu poate funcționa la punct fix și viteze mici. Motorul pulsoreactor din punct de vedere constructiv este foarte simplu, nu are părți coponente în mișcare decât o membrană elastică. Spre deosebire de motorul statoreactor, motorul pulsoreactor poate funcționa și la punct fix.

Expresii matematice ale forței de tracțiune

Pentru a putea obține o formulă pentru exprimrea tracțiunii putem folosi diverse metode.

Metoda globală reprezintă una dintre aceste metode, care folosește teorema impulsului și analizează global procesul de curgere prin sistem. Sistemul folosit se înconjoară cu un volum de control, ca și în fig. X. În acest caz se va aplica teorema impulsului fluidului de lucru care trece prin acest volum de control. Teorema impulsului spune că variația în timp a impulsului fluidului care traversează volumul va fi egală cu rezultanta forțelor (R) care acționează asupra acestuia. (25)

Fig. x

(1)

Dar știm că P= m·V, deci relația (1) devine

(2)

Dacă se proiectează forțele pe direcția axială și se aplică teorema impulsului se va obține:

Mg × C5 – Ma × V = Fa + ph × A – ph × (A – A5 )- p5 × A5 (3)

unde Mg – debitul de masă în secțiunea 5

C5 – viteza fluidului în secțiunea 5

Ma – debitul de masă în secțiunea 1

V- viteza fluidului

Fa – forța de acțiune

ph – presiunea statică a mediului înconjurător

A – aria secțiunii

A5 – aria secțiunii 5

p5 – presiunea fluidului de lucru.

Fa = Mg × C5 – Ma × V + A5 × (p5 – ph) (4)

Dacă se ține seamă că

|Fa| = |Fr| (5)

atunci va rezulta că

Fr = Fp = Mg × C5 – Ma × V + A5 ×(p5 – ph). (6)

Unde Fr este forța de reacție, iar Fp forța de propulsie. Relația (6) reprezintă o formă globală a forței de propulsie. În această relație regăsim cele două componente ale forței de propulsie, și anume componenta de reacție Mg × C5 – Ma × V , și componenta de presiune A5 ×(p5 – ph).

Dacă sistemul de propulsie poate realiza o destindere completă a gazelor (ph = p5) atunci componenta de presiune devine nulă iar forța de propulsie devine maximă. În acest caz C5C5 max și MgMg max și

Fp max = Mg max × C5 max – Ma × Vmax (7)

Mai mult dacă V este 0, adică la regim de staționare la sol (H = 0) Fp max devine maximă, astfel că sistemul oferă o forță de propulsie maximă la decolare ceea ce este și necesar. (25)

Fp max = Mg max 0 × C5 max 0 (8)

O altă metodă de exprimare a forței de tracțiune este cu ajutorul funcției de tracțiune. Se poate deduce forța de tracțiune, Ft ca fiind

Ft = M × C + p × A (9)

Funcția tracțiunii se mai poate scrie

Ft = M × C ×(1 +

= M×C×(1+ ) = M×C×().

Dacă notăm k×2 , atunci

Ft = M×C×(1+ ) (10)

Ca urmare forța de propulsie se poate scrie

Fp = Mg×C5 + A5×p5 – (Ma×V + ph×Ah) – ph ×(A5-Ah) (11)

Unde Mg×C5 + A5×p5 reprezintă Ft gaz, iar Ma×V + ph×Ah = Ft aer.

Dacă alegem volumul de control astfel încât A5 = Ah, obținem o formă a forței de propulsie ca variație a funcției tracțiunii a fluidului.

Fp = Ft gaz – Ft aer (12)

Dacă Ma = 0 și ph = 0 rezultă Ft aer = 0. Din aceste condiții putem concluziona că forța de propulsie devine maximă dacă își procură fluidul de lucru din interiorul său. O astfel de situație întâlnim la motoarele rachetă.

Motorul cu turbină cu gaze

La baza funcționării motorului cu turbină cu gaze stă generatorul de gaze(Fig. 1.5). Acesta este format din 3 mari componente : compresorul, camera de aredere și turbina. Acest generator are anumiți parametrii cum ar fi rata de compresie, rata de curgere a masei de aer prin compresor(2), care practic definește marimea diametrului gurii de admisie. Un alt parametru este rata de admisie a combustibilului în camera de ardere(3), acesta poate fi înlocuit cu temperatura de intrare în turbină(3), acești doi parametrii impun limita de temperatură a motorului, precum și sistemul de răcire și materialele folosite pentru construcția secțiunilor calde a motorului(turbina și gura de evacuare. Temperatura combustibilului(4) este un alt parametru și reprezintă energia termică a combustibilului pe unitatea de masă. Iar ultimul parametru este eficiența componentelor care exprima cantiatea de energie pierdută de fiecare componentă.

Fig. 1.5 Schema generatorului de gaze

Dacă vorbim despre un motor turboreactor, în mare parte acesta este un generator de gaze dar mai are în compunere o gură de admisie și una de evacuare.

Dispozitivul de admisie în motor

Dispozitivul de admisie al unui motor turboreactor reprezintă un canal de curgere prin care aerul din atmosferă ajunge la compresor în condițiile de curgere necesare, și este situat la partea anterioară a motorului.

Rolul dispozitivului de admisie este:

De a alimenta compresorul cu aer la parametrii potrviți cum ar fi viteză sau cantitate. Această viteză se exprimă în număr Mach(M).

Relizarea unei curgeri a aerului care să aibă o rezistență minimă.

Deci în interiorul dispozitivului de admisie trebuie realizată frânarea aerului, dar ar fi util dacă această frânare s-ar face pe o lungime cât mai mică posibilă. Dar există limitare in scurtarea lungimii dispozitivului de admisie, care se datorează faptului că dacă viteza de creștere a secțiunilor depășește o limită, are loc un fenomen în care stratul limită al aerului se desprinde de pereții dispozitivului de admisie.

Între corpul motorului și aerul care curge în jurul acestuia apar forțe aerodinamice aceste forțe pot fi desompuse după cele doua axe și astfel se obține o componentă radială și o componentă axială. La dispozitive de admisie bine profilate, exisistă posibilitatea ca forța axială să aibă aceeași orientare ca și forța de tracțiune, și în aceest caz această forță axială produce tracțiune. Apariția acestei forțe care produce tracțiune se poate explica prin faptul că pe intradosul profilului presiunile sunt mai mari decât cea atmosferică (care este în exterior), pentru că aerul se frânează înaintea intrării în motor. Dar și presiunile pe extrados sunt în general mai mici decât presiunea atmosferică în zona bordului de atac.

Gura de admisie poate să furnizeze în două moduri aer compresorului, astfel distingem:

Dispozitiv cu intrare directă în compresor. Acesta este utilizat la motoarele echipate cu compresor centrifugal.

Dispozitive care au în componență o cameră de alimentare sub presiune, care funcționează pe baza frânării aerului, și este utilizat la motoarele dublu flux cu compresor centrifugal.

Dispozitivul de admisie se poate plasa în diverse locuri în funcție de tipul avionului, astfel ea se poate găsi în partea frontală, laterală sau inferioară a fuselajului, în aripă sau poate fi o construcție individuală legată de aripă sau fuselaj.

Gura de admisie trebuie să funcționeze eficient pe tot parcursul zborului avionului. La viteze de zbor foarte mici sau când avionul stă pe loc(la sol) aerul este aspirat în motor de către compresor. La viteze mari de zbor, o gură de admisie corect construită va permite manevrarea aeronavei la unghiuri mari de atac fără a perturba intrarea aerului în compresor. Pentru că aceste dizpozitive sunt foarte importante, firma care produce structura aeronavei va testa gurile de admisie, dar de-a semenea și compania producătoare are ingineri în domeniul aerodinamicii dispozitivului de admisie.

Dispozitivul de admisie subsonic este utilizat la compresoarele axiale subsonice care funcționează la viteze de aproximativ M=0.5 – 0.6 . Dacă această viteză este depășită atunci gura de admisie trebuie să decelereze aerul. Aceste dispozitive sunt destul de simple, cu o suprafață dreaptă și scurtă.În cazul gurii de admisie subsonice (Fig. 1.6 a), marginea este o curbă continuă care prezintă creșteri în grosime de la interior spre exterior.

Fig. 1.6 a Gură de admisie subsonică Fig 1.6 b Gură de admisie supersonică

Gura de admisie supersonică prezintă la partea superioară o margine ascuțită pentru a înbunătăți performanțele la apariția undei șoc în timpul zborului supersonic. În zborul supersonic gura de admisie trebuie să încetinească aerul înainte ca acesta să ajungă la compresor. Pentru acesta, unele guri de admisie au un con central(Fig. 1.6 b) sau utilizează plăci cu articulație plată pentru a reduce șocurile rezultând o gură cu o secțiune transversală cu formă dreptunghiulară. Gurile pentru viteze mai mari de M =3 cum este la avionul SR-71, sunt special concepute pentru zboruri la viteze de croazieră, chiar mai mult acestea produc tracțiune în timpul zborului.

PROFILUL CONTURULUI INTERIOR AL DISPOZITIVULUI DE ADMISIE

Geometria profilului dispozitivului de admisie se realizează în funcție de tipul motorului pe care îl echipează.

Dacă motorul este echipat cu compresor axial sau centrifugal dar este mono flux, atunci se utilizează un dispozitiv care perimte intrarea aerului axial.În cazul în care motorul are compresor centrifugal și este dublufulx, la secțiunea de intrare în compresor trebuie să existe o cameră de alimentare cu aer. Acesta are rolul de a micșora suficient viteza aerului, astfel ca rotirea aerului aproape radială să se efectueze fără pierderi mari de presiune.

Din punct de vedere al secțiunilor de curgere normal traversate, canalul interior al dispozitivului de intrare (între secțiunea de intrare în dispozitiv și secțiunea de intrare în motor) poate fi : divergent, convergent și divergent-convergent[1]. Aceste secțiuni sunt astfel profilate pentru a accelera aerul (dispozitivul convergent), pentru a-l frâna(cel divergent) sau pentru frânarea aerului în prima parte, iar în a doua parte pentru a accelera aerul (divergent-convergent).

Un rol important al dispozitivului de admisie, cum am menționat și mai înainte, este accea de frânare a aerului, și tocmai din acest motiv canalul divergent prezintă un avantaj major. Acesta însă prezintă și dezavantaje cum ar fi crearea unui câmp de viteză neunifom în compresor, care are loc în timpul procesului de frânare.

Dipozitivul convergent evită această creare a câmpului de viteză neuniform, dar prezintă un alt dezavantaj cum ar fi faptul că fluxul de aer trebuie frânat suficient de mult astfel ca viteza să nu fie prea mare după accelerarea lui de către dispozitiv. Acestă frânare are loc în fața dispozitivului de admisie.

Canalul divergent-convergent este cel mai convenabil de utilizat deoarece prezintă ambele avantaje menționate la celelate două dispozitive. În ciuda faptului că în ultima parte a dispozitivului are loc o accelerare a aerului și nu o decelerare, rezultatul final al dispozitivului de admisie implică o micșorare a vitezei aerului ceea ce este și corect să se întâmple.

Compresorul

Toate motoarele turboreactoare au în compunere un compresor, care asigură creșterea presiunii aerului înainte ca acesta să ajungă în camera de ardere. Caracteristicile compresorului influențează foarte mult performanțele motorului.

Există două tipuri de compresoare: compresorul axial și centrifugal. Compresorul axial este caracterizat prin faptul că aerul circulă prin compresor paralel cu axa de rotație, iar în cazul comprsorului centrifugal fluxul de aer este deviat cu 90°, astfel acesta va fi perpendicular cu axa de rotație. La primele motoare turboreactoare s-au folosit compresoarele centrifugale, dar sunt folosite și în prezent pentru motoare mai mici și ca pompe pe motoarele rachetă. Motoarele moderne folosesc compresor axial.

.

Compresorul axial

Problema utilizării compresorului axial s-a pus încă din 1884, când au fost brevetate primele invenții despre acest dispozitiv, dar practic compresorul axial a fost folosit pe o scară mai largă începând cu anul 1944.

Compresorul axial este foarte răspândit din cauza unor avantaje pe care le prezintă:

Are posibilitatea să obțină un randament de comprimare ridicat. Primele compresoare axiale construite aveau un randament de compresie mic. Creșterea acestui randamentului a fost posibilă datorită studierii fenomenelor aerodinamice ce au loc la nivelul palelor rotorului și statorului. Aceste studii au arătat că există o încărcare aerodinamică care dacă depășește o anumită valoare maximă are loc o scădere bruscă a randamentului compresorului.

Se pot realiza secțiuni frontale foarte mici. Acesta se referă la faptul că deși compresorul are o arie a secțiunii centrale mică, acesta poate avea un randament ridicat putând să ofere un grad de comprimare necesar funcționării optime a motorului. Acest fapt reprezintă un avantaj important pentru că la toate componentele unui avion, indiferent dacă vorbim de motor, fuselaj sau aripă, se urmărește ca acesta să aibă o greutate și dimensiune cât mai mică dar în același timp să aibă un randament ridicat.

Posibilitatea realizării unui compresor axial cu un numar oarecare de trepte. Poate cel mai mare avantaj al compresorului axial este aceea că acesta poate fi alcătuit din mai multe trepte care pot realiza un grad de comprimare dorit. În funcție de numărul de trepte folosit se obține gardul de comprimare al întregului sistem de compresor.

Compresorul axial cu mai multe trepte(Fig 1.7) este format dintr-o serie de rotoare și statoare. Rotorul, format din palete mobile, este prins de un suport rotativ care poate fi disc sau suport comun pentru paletele mobile. Statorul este fromat din palete fixe, suportul exterior al paletelor fixe și suportul interior al paletelor fixe. Totaliatea paletelor mobile se numește paletaj mobil, iar totalitatea paletelor fixe se numește paletaj fix. De obicei în fața paeltajului mobil al unei trepte se găsește paletajul fix al treptei anterioare. În cazul în care vorbim de prima treaptă a compresorului, în fața acestuia se poate găsi un paletaj fix care nu aparține nici unei trepte anume, și are rolul de a dirija aerul spre rotorul primei trepte a compresorului, și este denumit aparat de dirijare.(2)

Un anumit număr de trepte poate forma un etaj de compresor. De obicei motoarele turboreactoare moderne, care echipează avioanele supermanevriere, au în compunere trei etaje de compresor: un etaj de joasă presiune, unul intermediar și un etaj de înaltă presiune. După cum spune și numele acestora, etajele funcționează la presiuni diferite.

La construcția motoarelor se preferă folosirea compersorului axial în locul celui centrifugal din mai multe cauze. În medie compresorul centrifugal are un raport de compresie 4, iar unul axial are acest raport egal cu 1,2. Însă este mult mai ușor să legi mai multe compresoare axiale în paralel și să obți un compresor axial cu mai multe trepte. În acest tip de compresor raportul de compresie se obține prin înmulțirea fiecărei raport în parte, de exemplu dacă avem 8 trepte fiecare treaptă având raportul de compresie de 1,2 atunci raportul de compresie al compresorului este 4,3.

Modul de funcționare al compresorului axial este destul de complex din cauza geomteriei palelor și a fluxului de aer care este instabil, tridimenisonal și apar efecte ale compresibilității. Fluxul de aer este tridimensional pentru că prin rotirea paletajului mobil în fluid, între pale și aer ia naștere o forță aerodinamciă care poate fi descompusă în trei componente:în componentă axială, tangențială și în componentă radială.(3) Fiecare pală de pe rotor sau stator produce o variație a presiunii asemenea unei elici care se rotește, dar aceste pale sunt foarte apropiate și acest lucru influențează curgerea aerului pe suprafața acestora. Palele rotorului trec în mod repetat prin jetul produs de palele aflate amonte iar acesta produce variații instabile a curgerii. Statorul are rolul de redirecțion fluxul de fluid spre următoarea treaptă de rotor și de a transforma energia cinetică a fluidului în enrgie potențială prin frânarea aerului și astfel se obține o comprimare a acestuia.

Proiectanții de compresoare testează aceste dispozitive în tunele aerodinamice pentru a determina performanțele compresorului. Aceste performanțe sunt raportul de compresie, viteza de rotație a axului necesar pentru creșterea presiunii și un factor de eficiență care arată cât de aproape este compresorul construit de cel ideal.

Fig. 1.8 Compresor axial cu mai multe trepte

Compresorul centrifugal

Compresorul centrigfugal (Fig. 1.9) este un dispozotiv aparte de mărire a presiunii aerului în motorul turboreactor, pe lângă compresorul axial. Când aerul curge într-un tub pentru a intra în compresorul centrifugal, acest flux de aer este direct, uniform și nu are perturbații. În momentul în care fluxul de aer ajunge la rotorul compresorului centrifugal, acesta crează o forță care obligă aerul să circule din ce în ce mai repede și totodată îi determină și o mișcare de rotație, iar energie cinetică a fluidului crește. În multe cazuri viteza fluxului de aer care părăsește rotorul este foarte aproape de viteza sunetului(340 m/s). După ce aerul părăsește rotorul, acesta este decelerat de difuzor. În acest dispozitiv numit difuzor are loc transformarea energiei cinetice în energie potențială, reducerea vitezei duce la o creștere a presiunii rezultând un fluid comprimat.

De obicei compresorul centrifugal este format dintr-o singură treaptă pentru că este foarte dificil să obți un compresor centrifugal cu mai multe trepte pentru că fluxul de aer trebuie adus înapoi la ax la fiecare treaptă în parte. Din cauză ca fluxul este deviat perpendicular pe ax, motorul cu compresor centrifugal va avea dimensiuni mai mari, astfel va crește secțiunea fuselajului implicând o creștere a rezistenței la înaintare. Din aceste cauze se preferă utilizarea compresorului axial în defavoarea celui centrifugal.

Fig. 1.9 Compresor centrifugal

Compunerea compresorului centrifugal este un pic diferită de cea a compresorului axial. Acesta este format din rotor și difuzor. Cea mai importantă componentă a unui compresor centrifugal este rotorul. Eficiența compresorului centrifugal depinde în cea mai mare măsură de rotorul acestuia. Rotorul este singura compentă care se rotește și crește energia cinetică a fluidului. Rotoarele bine proiectate pot avea un randament de 96% cea ce înseamnă o pierdere a energie de doar 4%. Difuzorul este componenta care urmează după rotor și aici are loc decelerarea graduală a fluxului de aer și ca urmare a acestui lucru energia cinetică se transformă în energie potențială.

Camera de ardere

Camera de ardere (Fig. 1.10) este o secțiune caldă a motorului torbopropulsor, unde are loc arderea combustibilului. Acesta este situată între compresor și turbină . Camera de ardere este aprovizionată cu aer având o presiune mare provenit de la sistemul de compresie și cu combustibil. După ce are loc arderea, gazele arse circulă mai departe prin turbină. O cameră de ardere trebuie să păstreze o ardere stabilă pe tot parcursul funcționării mototrului. Pentru acesta sunt proiectate cu mare grijă sistemele de pornire a motorului.

Combustibilii utilizați la funcționarea motoarelor turboreactoare sunt combustibili lichizi care se obțin prin distilarea țițeiului. Acești combustibili sunt formați în mare parte din hidrocarburi, dar conțin și într-o mai mică măsură alte substanțe (impurități). Combustibilii se pot caracteriza din punct de vedere al căldurii produse, această caracteristică este poartă numele de putere calorică. Puterea calorică se poate afla prin două metode, prima se efectuează prin arderea combustibilului la presiune constantă, iar a doua metodă se referă la ardere într-un volum constant.

Arderea combustibilului într-un motor de reacție se caracterizează printr-un coeficient al perfecțiunii arderii ξ. Acest coeficient se determină în funcție de pierderile de căldură cu mediul exterior prin pereții camerei de ardere, și ține seamă de arderea incompletă a combustibilului. Chiar dacă cantități foarte mici de combustibil nu se ard în totalitate în camera de aredere ci după acesta, acesta reprezintă o pierdere de energie pentru camera de ardere. Dacă camerele de ardere sunt bine construite acest coeficient are valori cuprinse între 0,96 și 0,98 , ceea ce reprezintă un coeficient foarte ridicat.

Fig. 1.10 Camera de ardere

Rolul principal al camerei de ardere este aceea de a produce energie care să pună în mișcare turbina, această energie este pusă în evidnță sub forma gazelor arse, care totodată trebuie să aibă o viteză suficient de mare la gura de evacuare pentru a produce tracțiune. Pentru ca motorul să funcționeze eficient la orice regim de zbor, camera de ardere trebuie proiectată astfel încât să se respecte câteva condiții:

Combustibilul să ardă în totalitate.

Presiunea mică trebuie să se piardă în camera de ardere. Turbina, care este antrenată de gazele arse provenite de la camera de ardere, funcționează eficient la presiuni mari.

Flacăra nu trebuie să părăsească camera de ardere. Dacă flacăra ajunge la treptele de turbină, acestea se pot deteriora. Pe măsură ce treptele de turbină se fabrică din materiale mai rezistente la temperaturi si presiuni mari, camera de ardere poate fi proiectată să funcționeze la temperaturi mai mari.

Temperatura trebuie să fie uniformă la ieșirea din cameră. Dacă apar puncte fierbinți în fluxul de gaze arse care antrenează turbina, acestea pot deteriora treptele turbinei. Similar și în interiorul camerei de ardere terbuie să fie cât mai uniformă, pentru că apariția unui punct fierbinte poate determina deteriora structurii din interior.

Mărime fizică și greutate redusă. Pentru o aeronavă este foarte important să aibă o caracteristică a greutății și a mărimii cât mai mică, deci o cameră de ardere mare și grea poate avea repercursiuni negative asupra aeronavei.

Gamă mare de funcționare. Camera de ardere trebuie să funcționeze eficient într-o gamă mare de presiuni, temperaturi și solicitări. Acești factori variază odată cu schimbarea regimului motorului sau odată cu schimbarea condițiilor mediului în care zboară aeronava.

Emisia de noxe în mediu sa fie cât mai mică. Există reguli foarte stricte cu privire la poluare cu dioxid de carbon, și daca motorul nu îndeplinește aceste condiții, acesta nu poate fi exploatat.

Camera de ardere poate să fie de trei tipuri :

Individuală

Inelară

Mixtă

Camera de ardere individuală

Camera de ardere individuală reprezintă un spațiu închis sub formă tubulară. Un motor care dispune de un astfel de tip de cameră, are în compunere mai multe camere de ardere individuale dispuse pe toată circumferința motorului. Aceste camere sunt independente una față de alta, și fiecare dintre ele dispune de injector de combustibil, sistem de aprindere, de perete exterior și de perete al tubului de foc.

Fig. 1.11 Cameră de ardere individuală

Fluxul de aer provenit de la treptele de compresor se împarte în doua: flux de aer primar și secundar. Fluxul de aer primar intră în fiecare cameră de ardere și o conține o cantiate de aer care, după amestecarea cu combustibilul, să ofere un amestec aproximativ stoechiometric. Înaintea intrării în cameră aerul este decelerat. În camera de ardere aerul este amestestecat cu combustibilul și este aprins. Aprinderea se realizează în urma contactului dintre amestec și gazele fierbinți. Combustibilul se evaporă și arde, în timp ce se deplasează spre partea posterioară a camerei, iar locul unde are loc arderea se numește zonă de ardere și este situată în partea anterioară a tubului de foc.

Fluxul de aer secundar este direcționat între peretele exterior al camerei de ardere și peretele tubului de foc. În zona de ardere temperatura este foarte ridicată, iar pentru a nu deteriora turbina acesta trebuie răcit, această răcire se realizează cu ajutorul fluxului secundar. Acest flux de aer se injectează în interiorul tubului de foc prin orificiile din peretele acestuia. De-a semenea fluxul secundar mai are rolul de a răci și peretele camerei de ardere.

Aceste camere de ardere sunt utilizate în număr mai mare, cuprins între 6 – 16. Aceste camere comunică printr-un tub, care are rolul de a egaliza presiunea. De-a semenea au un sistem comun de evacuare a gazelor spre turbină. Acest tip de cameră a fost mai mult utilizată la primele motoare turboreactoare pentru că mentenanța lor era ușor de efectuat prin demontarea numai a unei singure camere în loc de tot sistemul. Majoritatea motoarelor noi nu folosesc acest tip de cameră de ardere din cauza faptului că au o greutate mai mare și ocupă un spațiu mai mare, crescând astfel și dimensiunea motorului.

Cameră de ardere inelară

Camera de ardere de tip inelară (fig.1.12) este cel mai des utilizată, și spre deosebire de camera de ardere individuală, acesta are un tub de foc și carcasă comună dispuse pe toată circumferința motorului.

Camera de ardere inelară este formată din tubul de foc, carcasa camerei de ardere, injectorul de combustibil și ajutaj pentru injectarea aerului secundar. Carcasa camerei de ardere are doi pereți, interior și exterior, care delimitează zona de curgere. De perete interior și exterior dispune și tubul de foc. Răcirea gazelor arse se face prin injectarea fluxului de aer printr-un ajutaj special.

Fig. 1.12 Cameră de ardere inelară

Acest tip de cameră prezintă multe avantaje cum ar fi, o ardere mai uniformă a amestecului, pentru aceeași debit de aer se poate realiza la dimensiuni mai mici decât camera de ardere individuală, deci dacă camera este mai mică înseamnă că și motorul va avea dimensiuni mai mici și va fi mai ușor. De-a semenea temperatura gazelor arse la avacuarea din cameră este destul de uniformă pe toată circumferința. Majoritatea cercetarilor se bazează pe dezvoltarea acestui tip de cameră. Dacă ar fi să vorbim despre dezavantaje acestea s-ar rezuma la faptul că mentenanța acestei camere se face destul de greu, deoarece demontarea camerei necesită, în general, demontarea motorului.

Camera de ardere mixtă

Camera de ardere(fig. 1.13) are în componență tuburi de foc și carcase inelare individuale. Și în acest caz carcasa inelară are un perete interior și unul exterior. În interiorul carcasei există mai multe tuburi de foc care sunt individuale. De-a semenea camera de ardere mixtă mai are în compunere injectorul de combustibil și turbionatorul de aer, aceste două elemente există la fiecare tub în parte.

Fig. 1.13 Schema camerei de ardere mixte

Diferența dintre camera de ardere individuala și cea mixtă îl constituie faptul că acesta din urmă mai dispune de o carcasă inelară comună care îmbracă fiecare tub de foc.

Se pot face legături între tuburi cu ajutorul orificiilor din peretele carcasei. Gazele arse la ieșire au o temperatură cât de cât uniformă ceea ce trebuie realizat pentru a proteja turbina. De sistem de aprindere nu dispun decât câteva tuburi, deoarece când focul este aprins într-o cameră sau două, acesta se răspândește ușor și la celelate tuburi.

Acest tip de cameră are o greutate mai mică decăt camera de ardere individuală dar mentenanța se face mai greu.

Turbina

Turbina este o componentă a unui motor turboreactor care este situat între camera de ardere și dispozitivul de evacuare. Gazele provenite de de la camera de ardere având o temperatură și presiune mare sunt direcționate către turbină. În amontele turbinei există o presiune mare iar în avalul acesteia este o presiune mai mică, așadar turbina este dispozitivul care separă cele două medii cu presiuni diferite. Curgerea gazelor prin turbină implică un fenomen de scădere a presinii statice a gazelor care duce la destinderea fluxului de gaze. Această destindere produce puterea necesară funcționării turbinei. Un arbore comun face conexiunea dintre turbină și compresor, această legătură este necesară pentru că rolul principal al turbinei este aceea de a antrena sistemul de compresie prin intermediul acestui arbore comun. Acest proces de antrenare este continuă.

Fig. Ansamblu de compresor-turbină

Asemenea compresorului, turbina poate fi formată din mai multe trepte de turbină. O treaptă de turbină este formată dontr-un rând de paletaj fix și un rând de paletaj mobil care se rotește și este numit rotor. Gazele degajate din camera de ardere se extind, se accelerează prin paletajul fix care transformă energia termică a gazelor în energie cinetică. Fluxul care intră în paletajul fix este lipsit de turbioane, dar acesta îi conferă fluidului vârtejuri. Acest fenomen este contrar fenomenului care apare la statorul compresorului, care elimină turbioanele din fluxul de aer. Pentru mai multe regimuri de funcționare, paletajul fix al treptei de turbină prezintă un fenomen conform căreia rata de curgere a fluxului de aer prin paletajul fix nu va crește odată cu scăderea presiunii mediului în avalul paletajului, dar poate crește odată cu creșterea densității în amonte, acest fenomen poartă denumirea de choked flow. După paletajul fix este situat rotorul treptei de turbină și face schimb de energie cu fluidul, așadar rotorul elimină turbioanele din fluid, iarăși un fenomen opus rotorului compresorului. Rotorul preia din energia gazelor și astfel se poate realiza rotirea acesteia. Cantitatea optimă de turbioane și unghiul optim de ieșire al fluidului din paletajul fix se determină în procesul de proiectare al turbinei.

În funcție de tipul și destinația motorului, se pot realiza sisteme de propulsie cu mai multe trepte de turbină. Motoarele turbopropulsoare de obicei folosesc două trepte, o treaptă pentru antrenarea compresorului și cealaltă pentru punerea în mișcare a elicei. La motoarele moderne care dispun de mai multe etaje de compresor, de exemplu etajul de presiune joasă, de presiune intermediară și etajul de presiune înaltă, fiecare etaj este antrenat de o treaptă de turbină separată, și în acest caz vorbim de un motor cu trei etaje de compresor și trei trepte de turbină. Dar un etaj de compresor, care este antrenat de o treaptă de turbină, la rândul ei este formată din mai multe trepte de compresor, așadar o treaptă de turbină poate antrena mai multe trepte de compresor.

Camera de postcombustie

La unele motoare turboreactoare există un dispozitiv, în afara camerei de ardere, unde are loc arderea combustibilului, acest dispoztiv se numește cameră de postcombustie sau cameră de forțaj. Acesta este dispus dispus după turbină și are rolul de a mări, pentru o perioadă scurtă de timp, tracțiunea motorului. Creșterea se poate realiza și în alte moduri cum ar fi utilizarea unui motor mai mare dar datorită greutății mai mari se preferă folosirea camerei de postcombustie chiar dacă consumul specific crește foarte mult.

Camerele de postcombustie pot crește tracțiunea motorului cu 30 % la punct fix, și cu 100% la viteze de zbor mari.

La avioanele supermanevriere este foarte important realizarea unui sistem de propulsie care să permită zborul la viteze foarte mari, care depășesc viteza sunetului. Pentru a depăși viteza sunetului, avioanele trebuie să învingă o forța de rezistență foarte mare care apare brusc la apropierea de viteza sunetului. Deci la apropierea de viteza sunetului, sistemul de propulsie trebuie să ofere o tracțiune suficientă pentru a învinge această forță de rezistență. Această tracțiune necesară se poate realiza prin utilizarea camerei de postcombustie. Camera de forțaj este utilizată pentru a câstiga energie prin injectarea de combustibil direct în fluxul de gaze arse. Arderea în acest dispozitiv nu este la fel de eficientă ca și în camera de ardere tocmai de aceea se folosește pentru perioade scurte de timp, de exemplu pentru decolare (Fig. 1.14) sau intrarea în zbor supersonic.

Fig. 1.14 Avion F-16 aflat în decolare cu forțajul aprins

Secțiunea unui dispozitiv de evacuare în cazul folosirii unei camere de postcombustie este mai mare decât secțiunea unui dispotiv de evacuare fără forțaj. În cazul forțajului secțiunea este mai mare pentru a decelera gazele de evacuare. Din această cauză dispozitivul de evacuare al unui motor, care dispune de cameră de forțaj, trebuie să aibă o secțiune reglabilă pentru a funcționa optim la toate regimurile de zbor (cu sau fără postcombustie).

Există câteva condiții pe care trebuie să le ăndeplinească camera de postcombustie. În general aceste condiții sunt aceleași ca și la camera de ardere, dar există și câteva probleme care se regăsesc doar la camera de forțaj.

Camera de postcombustie nu este un dispoztiv care are o funcționare continuă, datorită consumului mare de combustibil. În timpul în care nu funcționează, acesta reprezintă o sursă care determină pierderi de presiune totală, care duce la micșorarea vitezei de evacuare a gazelor din motor și totodată scade tracțiunea motorului. Principala cauză de pierdere a presiunii totale este reprezentat de fenomenul de frecare.

Fenomenul de frecare este determinat în mare parte de geometria canalului de curgere. Prin această geometrie se înțelege rampa de combustibil și injectorele de combustibil. O altă sursă de frecare este prezența stabilizatoarelor de flacără. Folosirea conului turbinei ca și stabilizator de flacără prin creșterea bruscă a secțiunii curgerii constituie o sursă de pierdere de presiune totală. Dar aceste pierderi pot fi relativ mici în cazul în care creșterea bruscă a secțiunii nu depașește 35 %.

Organizarea arderii

Camera de forțaj se poate considera ca fiind alcătuită din doua părți.

Prima parte formează un difuzor, al cărui rol este acela de a micșora viteza gazelor arse provenite din camera de ardere prin turbină. Viteza gazelor nu depășește 0,7 Mach, iar viteza după frânare va fi de maxim 0,3 Mach. Această viteză trebuie micșorată pentru a putea avea o ardere stabilă.

A doua parte este constituită dintr-o zonă de ardere, care are o secțiune constantă sau puțin crescătoare. Acestă parte cuprinde două sisteme care sunt necesare pentru orgnizarea arderii:

Sistemul de injecție a combustibilului

Sistemul de stabilizare a flacării

La rândul ei sistemul de injecție are în componență rampa de combustibil și injectoarele. La proiectarea camerei de postcombustie se urmărește folosirea a unui număr cât mai mare de injectoare dispuse într-un mod cât mai eficient. Acestă mărire a numărului punctelor de injecție se face pentru a micșora debitul de combustibil pe acestea. Dacă debitul de combustibil scade, amestecul de combustibil se realizează în condiții mai bune, iar durata evaporării combustibilului scade.

În prezent la unele motoare turboreactoare, numărul de injectoare al camerei de postcombustie a ajuns la cifra 100. Pentru înbunătățirea pulverizării combustibilului, se preferă injectarea în contracurent.

Principiul de funcționare al sistemului de stabilizare al flăcării se bazează pe dispunerea unor corpuri în câmpul curgerii flăcării. Aceste corpuri au un profil care determină o zonă trubionară în spatele lor, care contribuie la stabilizarea flăcării.

Există mai multe dispozitive de stabilizare a flacării, dintre care cele mai importante fiind stabilizatorul inelar cu profil în ”V” și stabilizator radial cu profil în ”V”. De regulă aceste stabilizatoare nu se folosesc individual ci în combinație, adică un stabilizator radial este legat de unul sau mai multe stabilizator inelar.

O altă metodă de stabilizare a flăcării este folosirea conului turbinei prin înlăturarea zonei sale de vârf.

Camera de postcombustie se bazează pe fenomenul arderii combustibilului în exces de aer în camerele de ardere principale ale motorului. Deci aerul rămas în exces, care este folosit și pentru a răci gazele arse pentru protejarea turbinei, permit folosirea camerei de postcombustie. Acest aer întreține arderea combustibilui în camera de forțaj. Temperaturile în camera de postcombustie pot depăși temperatura maximă admisă pentru că gazele fierbinți nu vor mai fi în contact cu piese care se pot deteriora din cauza temperaturilor mari, cum ar fi paletele de turbină. De-a semenea răcirea gazelor se pot face într-o manieră mai ușoară în această zonă.

Există motoare foarte performante care pot avea temperaturi până la 2000° K în camera de forțaj. Arderea are loc între secțiunea de ieșire din difuzor și secțiunea de ieșire din camera de forțaj. La cuplarea acestui dispozitiv aprinderea se face în urma unei surse exterioare de căldură, deci fără bujii.

Mărirea temperaturii gazelor în camera de forțaj duce la mărirea vitezei de evacuare a acestora și implicit tracțiunea motorului crește, deci este util ca această temperatură să fie cât mai mare. Însă și în acestă zonă temperatura are o limită maximă, creșterea temperaturii implică și scăderea rezistenței materialului, deci este necesar ca pereții camerei să fie răciți.

În afara rezistenței materialului există încă o limită impusă temperaturii maxime de către aerul disponibil pentru ardere, care se află în cantitate limitată. Teoretic temperatura în camera de ardere crește pănă când aerul, din gazele evacuate din turbină, este consumat în totalitate. Dar în realitate pentru ca aerul să ardă în totalitate este necesară o cameră foarte lungă, pentru că odată cu diminuarea cantității de aer din gaz scade și viteza reacției de ardere a combustibilului.

1.1.5 Dispozitive de evacuare

Dispozitivul de evacuare al unui motor turboreactor este un tub sau canal care are rolul de evacua gazele arse în mediul exterior la vitezele necesare și practic prin această cale se produce tracțiunea. Acesta situat în avalul turbinei și este componenta motorului care face legătura cu mediul exterior.

Secțiunea de intrare în dispozitivul de evacuare se poate găsi în trei locuri :

În secțiunea de ieșire din camera de ardere, dar numai în cazul în care vorbim de un motor statoreactor.

În secțiunea de ieșire din turbină, sau din camera de postcombustie dacă acesta există, este cazul motoarelor turboreactoare sau turbopropulsoare.

În secțiunea de ieșire din compresorul fluxului exterior(secundar) sau secțiunea de ieșire din camera de ardere al fluxului exterior(dacă există), este vorba despre motoarele turboreactoare dublu flux.(4)

Părțile componente

În principal părțile componente ale unui dispozitiv de evacuare rezultă din rolul pe care îl are acesta. În cazul în care dispozitivul este amplasat la secțiunea de ieșire din turbină și preia gazele arse din locul respectiv. În acest caz o componentă indispensabilă pe care trebuie să o aibe camera de ardere este un sistem de corpuri profilate. Gazele arse evacuate din turbină au o viteză de rotație, iar rolul acestor corpuri este aceea de a anula această viteză roatativă și de a o transforma în viteză axială.

Fig. 1.15 Schema unui dispozitiv de evacuare(5)

Părțile componente ale dispozitivului de evacuare reprezentat în schema din fig.1.15 sunt tubul intermediar (I), tubul prelungittor(II), ajutajul reactiv(III), conul turbinei(IV) și sistemul de corpuri profilate(V).(5)

În imediata vecinătate a ieșirii din turbină, unde gazele arse se frânează, se află tubul intermediar al gurii de evacuare. Gazele arse trebuie frânate pentru că nu este indicat ca aceste gaze să parcurgă toată lungimea dispozitivului cu viteză mare pentru că apar piederi de presiune totală.

Această zonă mai cuprinde doua componente și anume conul turbinei și sistemul de corpuri profilate. Conul turbinei este un corp central și simetric care are rolul de a împiedica un fenomen care se întâlnește după turbină și care constă în apariția unei zone turbionare provocat de gazele evacuate din turbină. Discul turbinei trebuie protejat de gazele arse care au o temperatură ridicată, iar conul turbinei îndeplinește și această sarcină.

După ieșirea din tubul intermediar, gazele intră în următoarea componentă care este tubul prelungitor. Rolul principal al acestuia este aceea de a transporta fluidul de lucru către zona de evacuare din dispozitiv. Lungimea tubului variază în funcție de dispunerea motorului pe avion. Folosirea acestei componente nu este obligatorie la proiectarea și construcția unui dispozitiv de evacuare.

Ajutajul reactiv este componenta ce face legătura cu atmosfera. Rolul acesteia este aceea de a accelera gazele care au o viteză destul de mică la o viteză mai mare necesară producerii unei tracțiuni optime. Deoarce există pierderi de energie cauzate de frecarea gazelor cu pereții ajutajului, accelerarea gazelor trebuie să se facă pe o lungime cât mai mică.

În general dispozitivul de evacuare are rolul de a ajuta la producerea unei forțe de tracțiune care să ajute avionul la deplasarea spre în față, dar este foarte importantă și frânarea avionului la aterizare pe o distanță cât mai scurtă. Pentru a obține frânarea dorită se poate folosi și de dispozitivul de evacuare a motorului. Dispozitivul care permite prin această metodă frânarea se numește reversor de jet. Acest reversor este mai mult folosit la avioanele comerciale, și doar câteva avioane de luptă folosesc acest sistem cum ar fi Tornado (fig.1.16), pentru că implică un consum mai mare, mentenanța acesteia se face mai greu și nu sunt 100% controlabile.

Fig. 1.16 Reversor de jet la avionul Tornado http://www.airliners.net/photo/0622254/L/

Geometria ajutajului reactiv

Alegerea unui profil pentru ajutajul reactiv este esențial și trebuie să satisfacă următoarele condiții:

Pierderile de energie prin frecare să fie minime;

Componenta radială a vitezei fluidului să fie minimă;

Greutatea și dimensiunile ajutajului reactiv să fie cât mai mici;

Să existe posibilitatea reglajului geometriei ajutajului și acesta să fie cât mai simplă; (6)

În vederea îndeplinirii primei condiții conform căreia frecarea să fie cât mai mică, ajutajul reactiv trebuie să fie cât mai scurtă și pe cât posibil viteza gazelor arse trebuie să fie cât mai uniformă pe toată suprafața ajutajului.

În ceea ce privește a doua condiție, ideal ar fi dacă curgerea ar fi cilindrică și nu radială. Această condiție se poate îndeplini cel mai ușor prin proiectarea unui ajutaj cu o lungime mai mare, dar aceasta ar fi contrar condiției trei, deci această opțiune nu ar fi una optimă. Crearea unei curgeri dorite se poate realiza doar pentru un anumit regim de funcționare și rezultă o construcție mai complicată.

Avem două tipuri de ajutaje reactive: cel convergent și convergent-divergent.

Ajutajul convergent este cel mai des întâlnit la motoarele turboreactoare. Creșterea forței de tracțiune se realizeză prin accelereare gazelor arse și destinderea acestora. Ajutajul convergent poate realiza o accelerare a gazelor până la viteza sunetului. Este important de știut că ajutajul convergent care are în general secțiunea de ieșire mai îngustă va produce o tracțiune mai mică și o viteză de evacuare a gazelor mai mare, iar ajutajul convergent care are secțiunea mai largă va produce o tracțiune mai mare și o viteză de evacuare a gazelor mai mica.

Fig. 1.17 Schema unui ajutaj convergenthttp://www.thaitechnics.com/engine/engine_construction_2.html

Un dispozitiv de evacuare convergent-divergent realizează o creștere a tracțiunii prin accelerarea gazelor arse. Gazele care trec de turbină și ajung în porțiunea convergentă a dispozitivului de evacuare, au o viteză subsonică. Viteza gazelor crește pe măsură ce se deplasează în dispozitivul convergent și secțiunea acesteia scade, și ajunge la o viteză sonică în momentul în care ajunge în secțiunea minimă, unde apare unda de șoc care împiedică accelerarea în continuare a gazelor. Gazele părăsesc secțiunea minimă și intră în partea divergentă a dispozitivului cu o viteză sonică și pe măsură ce secțiunea crește și gazele se accelerează la o viteză supersonică. (7)

Principalul avantaj al acestui dispozitiv este că odată cu creșterea numărului Mach a aeronavei, ajutajul convergent-divergent devine mai eficient. Tot pentru a realiza o creștere a eficienței acestui tip de ajutaj, partea divergentă nu trebuie să aibă o geometrie fixă, ci acesta trebuie să varieze în mod automat în funcție de curgerea masei de aer în motor.

http://sahil34935.blogspot.ro/2013_03_01_archive.html

Concepte moderne

Înbunătățirea componentelor motorului turboreactor de-a lungul timpului

Răcirea turbinei

Pentru a produce o tracțiune mai mare este nevoie ca în camera de ardere să fie presiuni și temperaturi mari, iar pentru ca aceste temperaturi și presini mari să se poate menține o perioadă mai îndelungată camera de ardere și turbina de gaze trebuie răcite corespunzător, dacă aceste componente nu sunt răcite pot apărea cedări de material care duc la disfuncționalități ale motorului. Primul sistem de răcire a fost cel cu aer folosit la motorul Jumo 004B, însă astăzi există tehnici moderne de răcire a turbinei cum ar fi injectarea unui lichid de răcire și amestecarea acestuia cu gazele fierbinți, acest lichid va curge pe suprafața palelor turbinei și va răci materialul totodată îi crește și rezistența la presiune și temperatură. În interiorul palelor de turbină există canale prin care circula lichidul de răcire și aerul, iar aceste canalae sunt concepute astfel încât substanța de răcire să treacă de mai multe ori pe suprafața palei.

Dispozitiv de evacuare

Concepția privind dispozitivul de evacuare a gazelor s-a modernizat foarte mult de-a lungul timpului, pronind de la o idee foarte simplă, o conductă convergentă folosit pentru a accelera gazele fierbinți, s-a ajuns la tehnologii prin care gura de evacuare are o geometrie variabilă. De asemenea acestea se pot folosi pentru a inversa fluxul de gaze și astfel aeronava se poate frâna mult mai repede. Acest dispozitiv poate asigura tracțiune vectorizată, stabilitate dinamică prin mărirea manevrabilității avionului, de-a semenea reduce și gradul de intensitate al zgomutului produs de motor. Pentru a fi posibile aceste caracteristici a trebuit să se dezvolte sisteme mai eficiente de răcire și tehnologii moderne de fabricare. Fig. 1.4 ilustrează sistemul de propulsie cu tracțiune vectorizată al avionului F 35 care este capabil să decoleze și aterizeze pe verticală.

Fig. 1.4 Sistemul de propulsie al avionului F 35

Compresorul cu mai multe trepte și statorul variabil

Pentru a realiza o compresie a aerului la o presiune mare, s-a adoptat compresorul cu mai multe trepte și statorul variabil. Acest tip de compresor are în compunere trei grupuri de trepte: compresorul de joasă presiune, compresorul intermediar și compresorul de înaltă presiune. Fiecare grup paote fi format dintr-o singură treaptă sau mai multe trepte de compresor. Există 3 axe diferite care antrenează fiecare grup în parte cu viteze de rotații diferite.

În cazul statorului variabil, palele acestuia se pot roti in jurul axei proprii în direcție opusă palelor de pe compresor. La pornirea motorului acestea se închid reducând raportul de compresie. Marele avantaj al statorului variabil este că compresorul poate opera la un raport de compresie mult mai mare. Acest tip de stator se poate folosi la la compresoare cu trepte de joasă presiune și trepte intermediare, la treptele de mare presiune unde există și o temperatura mai mare statorul nu poate rezista.

Camera de ardere

Camera de ardere reprezintă cea mai semnificativă inovație de când Whittle a realizat motorul cu un arzător cu un flux de aer inversat. Prin studiul fenomenelor de combustie, vaporizare și amestecarea combustibilului cu aerul având un raport chimic corect s-a putut dezvolta o cameră de ardere de dimensiuni foarte mici dar care să permită o ardere foarte eficientă.

În ziua de aztăzi nu numai eficiența motorului este foarte importantă ci și gradul de poluare. Se urmărește ca emisiile de substanțe nocive produse de motor să fie cât mai puține, aceste emisii sunt de oxid nitric NO, monoxid de carbon și emisii de hidrocarburi nearse. Pentru a dezvolta motoare cât mai economice se are în vedere adoptarea camerei de aredere cu mai multe trepte.

Tracțiunea și performanțele motorului

Motorul turboreactor este un motor termic care se folosește de aer și combustibil pentru a produce tracțiune. Prin gura de admisie aerul intră în compresor care poate să aibă mai multe trepte, aici aerul este comprimat la o presiune mare iar drept consecință este și încălzit. După ce trece de treptele compresorului, aerul cald ajunge în camera de ardere unde amestecându-se cu combustibilul are loc arderea. Energia obținuta prin ardere antrenează turbina și produce o tracțiune de sens invers evacuării gazelor prin gura de avacuare. Acest dispozitiv ajută la evacuarea mai rapidă a jetului înbunătățind tracțiunea. La rândul lui compresorul este pus în mișcare de turbină printr-un arbore.

Metode de creștere a tracțiunii

Creșterea tracțiunii la motoarele turboreactoare permite înbunătățirea performanțelor în decolare (fie se micșorează distanța de decolare, fie permite decolarea cu o sarcină utilă ridicată), performanțelor în regimul de urcare (viteza ascensională și rată de urcare ridicate) și permite zborul aeronavei cu o viteză maximă mai mare. De-a lungul timpului au existat cercetări care să dezvolte metode de creștere a tracțiunii, printre aceste metode se numără sistemul de postcombustie, injectare de lichid în compresor, prelevare de aer din compresor și sistemul de asistare cu rachetă.(27)

Injectarea de lichid în compresor este o metodă de creștere a forței de tracțiune dezvoltat de motorul turboreactor.. Injectarea lichidului înainte de intrarea în compresor, și evaporarea acestuia duce la scăderea temperaturii înainte de comprimarea fluidului. În timpul procesului de comprimare a fluidului, lichidul injecat se evaporă și răcește acest fluid de lucru. Deoarece temperatura fluidului în timpul procesului de compresie este redus, se obține o rată de compresie mai ridicată, acesta putând fi determinată în funcție de masa de aer și lichid injectat. Această rată de compresie ridicată duce la o curgere a masei de fluid mai mare în motor și la creșterea vitezei de curgere a fluidului, ambele consecințe ducând la creșterea tracțiunii.(27)

Această metodă poate fi folosită numai regimuri de zbor cu o viteză suficient de mare pentru avea o temperatură destul de ridicată astfel încât prin injectarea lichidului și răcirea fluidului să nu se ajungă la temperaturi care ar duce la o scădere a tracțiunii. S-au realizat însă câteva studii și s-a ajuns la concluzia că în prezența anumitor condiții se poate folosi această metodă și la viteze de zbor mici. Principala condiție este folosirea compresorului centrifugal. Folosirea metodei la viteză mică este posibilă datorită faptului că compresorul centrifugal elimină o parte din lichidul folosit din aer.(27)

Injectarea de lichid poate fi aplicată la orice motor echipat cu orice tip de compresor. Lichidul folosit este un ametec de apă cu metanol (alcool), iar apa este demineralizată pentru a preveni coroziunea. Alcoolul se folosește pentru a evita givrajul la altitudini de zbor mari. Această metodă crește tracțiunea cu aproximativ 10% – 30%. Raportul fluidului de lucru la această metodă este 1-5 livre de lichid la 100 livre de aer. (28)

Pe lângă toate aceste beneficii, această metodă are și câteva dezavantaje cum ar fi crește greutatea motorului, motorul poate suferi șoc termic, iar palele de compresor pot fi afectate de eroziune.

Sistemul de postcombustie reprezintă o altă metodă de creștere a tracțiunii. Combustibil suplimentar este injectat și ars în ajutajul reactiv. Din cauza faptului că acest proces de ardere are loc după turbină, nu mai avem o limitare pentru temperatura maximă, astfel că în această zonă avem temperaturi mult mai ridicate decât în camera de ardere. (27)

Această metodă realizează o creștere a tracțiunii prin creșterea temperaturrii și a vitezei de evacuare a jetului. Cu ajutorul postcombustiei se poate crește tracțiunea cu până 100% dar și consumul de combustibil crește foare mult. Tocmai din această cauză această metodă se folosește pe durate scurte, cum ar fi în decolare sau în accelerarea pentru atingerea vitezei supersonice. Combinarea celor două metode, injecatrea de lichid și postcombustia, este posibilă și reprezintă o nouă metodă de creștere a tracțiuni.

Prelevarea de aer din compresor reprezintă o nouă metodă de înbunătățire a tracținii. Acesta constă din prelevarea de aer din compresor, introdus într-o cameră de ardere auxiliară, unde amestecul este aproape stoichiometric, are loc arderea acestui amestec, iar gazele arse sunt evacuate printr-un ajutaj auxiliar. În locul aerului care este prelevat se injectează apă în camera de ardere, iar fluidul de lucru care antrenează turbina este un amestec de gaze fierbinți și o cantitate mare de vapori de apă. Trebuie să se aibă în vedere și cantitatea de combustibil care se injectează în camera de ardere pentru a păstra o temperatură normală înainte de turbină. De-a semenea se injectează apă și înainte de compresor pentru a asigura o creștere a tracțiunii. Acest sistem trebuie să fie prevăzut cu o supapă de închidere, care să oprească prelevarea de aer la comandă, astfel permițând motorului să funcționeze la un regim normal.(27)

Creșterea tracțiunii pentru acestă metodă se atribuie în principal jetului auxiliar, pentru că tracțiunea maximă se produce prin arderea unui amestec stoichiometric. De-a semenea creșterea tracțiunii se datorează și injectării de lichid înainte de compresor care înbunătățește tracțiunea atât a jetului principal cât și a jetului auxiliar. Această metodă poate fi folosită de turbomotoare având fie compresor axial fie compresor centrifugal, dar în cazul compresorului axial trebuie să existe o viteză de zbor suficient de mare pentru a obține temperaturi normale ale fluidului de lucru înainte de turbină.(27)

O altă metodă de creștere a tracțiunii, care diferă de cele prezentate până acum, este sistemul de asistare cu rachetă. Această metodă este folosită în principal în procesul de decolare, iare acesta constă din utilizarea a două sisteme de propulsie. Un sistem este reprezentat de propulsia principală a avionului care este motorul turboreactor, iar celălalt este sistemul de rachetă cu ajutorul căruia se accelerează avionul.

Tracțiunea vectorizată

Introducere

În lupta aerină, în “dogfight” cum s-ar zice, este esential ca să ajungi în spatele avionului inamic. Poziția din spate oferă un avantaj strategic absolut, și cel din spate are șanse foarte mari să doboare inamicul. Tocmai din acest motiv în industria aeronautică se caută soluții pentru a efectua manvre care să-i confere avionului o poziție avantajoasă. O astfel de soluție este tracțiunea vectorizată care este folosită de avioanele supermanvriere moderne și care are avantajul că permite avionului să efectueze virajele mult mai strâmte și mult mai rapid.

Tracțiunea vectorizată reprezintă abilitatea unui sistem de propulsie de a manipula direcția tracțiunii unui motor, adică direcția de ieșire a gazelor arse, pentru a putea controla poziția față de orizont și viteza unghiulară a avionului.

Acesta reprezintă o tehnologie care deviază fluxul de gaze de evacuare față de linia de centru în vederea transferării unor forțe pe axele dorite. Cu ajutorul acestui dezechilibru se creează un moment care este folosit pentru modificarea poziției avionului față de orizont. Printre altele, tracțiunea vectorizată înbunătățește într-o mare măsură manevrabilitatea, chiar și la unghiuri de atac mari sau viteze de zbor mici unde suprafețele de control convenționale nu au efect. Controlul tracțiunii vectorizate este realizat prin metode complexe cu ajutorul unor actuatori mecanici capabili să modifice geometria dispozitivului de evacuare, și astfel se deviază fluxul. Geometria variabilă a dispozitivului de evacuare crește cu mult greutatea motorului, iar mentenanța acestuia se face mai greu.(9)

Acest noncept nu este tocmai nou, Germania în timpul celui de al doilea Război Mondial a folosit mijloace de control, fabricate din grafit, la sistemul de propulsie al rachetei balistice V-2 pentru controlul acestuia. Totuși, tracțiunea vectorizată la avioane este un concept nou, care a fost discutat și a devenit cunoscut pe timpul războiului rece. (24)

Tracțiunea vectorizată are o aplicapilitate destul de largă folosindu-se și în industria rachetelor spațiale. Aparatele de zbor ce efectuează misiuni înafara atmosferei au nevoie de tracțiune vectorizată pentru a putea schimba direcția de zbor, deoarece suprafețele de comandă convenționale nu au efect. (8)

O altă aplicabilitate a tracțiunii vectorizate este convertoplanul. Tracțiunea vectorizată la convertoplan se realizează prin intermediul unui motor turbopropulsor. Acesta reprezintă o construcție complexă și mai greu de realizat. Complexitatea mecanică a structurii este problematică , și apar tensiuni de torsiune în componentele de transmisie. Majoritatea convertoplanelor sunt echipate cu 2 rotoare poziționate unul lângă altul.

La început, tracțiunea vectorizată a fost proiectată doar pentru folosirea ei în decolare și aterizare pentru a se putea efectua pe distanțe cât mai scurte (V/STOL). Ulterior s-a ajuns la concluzia că această tehnologie ar fi foarte benefică și în lupta aerină. Tracțiunea vectorizată permite avionului să efectueze o varietate de menvre care nu pot fi executate de avioanele echipate cu motoare conventionale. Pentru efectuarea virajelor sau diferitelor manevre, avioanele care nu dispun de tracțiune vectorizată se bazează doar pe suprafețele de control, cum ar eleroanele sau profundorul, însă avioanele cu tracțiune vectorizată folosesc suprafetele de comandă în mai mică măsură și se bazează mai mult pe capacitățile sistemului de propulsie cu privire la tracțiunea vectorizată.(8)

Cele mai multe avioane având tracțiune vectorizată utilizează turboventilator. Acest sistem poate devia fluxul de gaze arse cu 90° față de linia de centru. Motorul trebuie proiectat mai ales pentru tracțiune pe verticală decât pentru zbor normal, ceea ce implică o greutate mai mare. O problemă care apare la tracțiunea vectorizată este reprezentată de implementarea sistemului de postcombustie. Acest dispozitiv este greu de realizat la motoarele ce tracțiune vectorizată deoarece fluxul de gaze de evacuare este foarte fierbinte și poate afecta pista de decolare/aterizare. Fără acest sistem de postcombustie, este foarte greu să atingi viteze de zbor supersonice.

Tracțiunea vectoriztă poate să fie de doua tipuri : 2D sau 3D. Dacă avoionul poate să direcționeze dispozitivul de evacuare, adică tracțiunea doar într-o singură direcție atunci vorbim despre tracțiune vectorizată 2D, iar dacă tracțiunea poate să fie controlată în toate direcțiile (tangaj, ruliu și girație) atunci avionul respectiv dispune de o tracțiune vectorizată 3D. Mulți oameni consideră că tracțiunea vectorizată 3D este mult superioară peste cel de 2D, dar acest fapt a fost infirmat de mai mulți specialiști.(10)

Forțe și ecuații

În timpul zborului aeronvei există patru forțe care acționează asupra acesteia: forța portantă, greutatea, forța de tracțiune și forța de rezistență la înaintare. Mișcarea aeronavei în aer depinde de mărimile acestor foțe și de orientarea proprie. În zbor orizontal, rectiliniu și uniform, cele patru forțe sunt în echilibru. În cazul avioanelor moderne care dispun de tracțiune vectorizată, cu ajutorul ajutajului pot schimba unghiul sub care tracțiunea acționează asupra avionului.(18)

Aceste forțe pot fi reprezentate cu ajutorul vectorilor, și sunt caracterizate de mărime și direcție. De-a semenea rezultatele acestor forțe, adică accelerația, viteza și deplasarea aeronavei pot fi reprezentate cu ajutorul vectorilor, și care pot fi determinate prin aplicarea principiului II al mecanicii (Legea a II-a al lui Newton). Așadar există un sistem de 2 ecuații, o ecuație pentru calculul forței totale pe plan vertical (Fv), iar cealaltă pentru forța totală de pe planul orizontal (Fo). Dacă notăm forța de tracțiune cu litera T, forța portantă cu L, forța de rezistență cu D, și greutatea cu G, cele două ecuații în zbor orizontal sunt:

Fv= L – G; (1)

Fo= T – D; (2)

Cu ajutorul ecuației (2) se poate determina accelerația aeronavei. Avioanele de luptă supermanevriere au nevoie ca această forță Fo să fie cât mai mare pentru a putea obține valori ale accelerației cât mai mari. Capacitatea unei aeronave de a urca în altitudine depinde de ambele ecuații (1) și (2). Deoarece forța de tracțiune are o mărime considerabil de mare, cercetătorii au căutat modalități de a introduce această forța în ecuația (1), adică în ecuația forțelor ce acționează pe verticală. Cu ajutorul sistemelor moderne s-a putut crea tracțiunea vectorizată, care are capacitatea de a devia jetul de evacuare (care produce și tracțiunea) sub un anumit unghi c. Schema forțelor care acționează asupra aeronavei în cazul utilizării tracțiunii vectorizate este ilustrată în fig.x. În acest caz ecuațiile (1) și (2) devin:

Fv= L – W + T sin(c); (3)

Fo= T cos(c) – D; (4)

Prin aplicarea direcă a legii a II-a a lui Newton se pot afla și accelerațiile pe ce cele două planuri:

av=Fv/m; (5)

ao=Fo/m; (6)

unde m este masa avionului.

Fig. Forțele ce acționează asupra avionului(18)

Prin această modalitate cu ajutorul sistemului de vectorizare s-a putut introduce tracțiunea în ecuația forțelor ce acționează pe verticală, ceea ce aduce un benificiu major în peformanțele avionului, care poate câștiga altitudine mult mai rapid și poate executa viraje mai strânse decât un avion fără tracțiune vectorizată.(18)

Unul dintre obiectivele principale ale acestei tehnologii este înbunătățirea performanșelor avioanelor în decolare. Această înbunătățire constă în minimizarea distanței de rulaj a avionului în decolare. În figura x sunt ilustrate forțele ce acționează asupra avionului în timpul accelerării în decolare. Aceste forțe sunt aplicate în centrul de greutate. În acest caz ecuațiile de mișcare pot fi scrise în felul următor(26):

= 0 = –R + Tcos (η) – GAx/g – Ff (7)

0 = P + Tsin(η) – G + Gt. (8)

Fig. X. Forțele ce acționează asupra avionului în timpul decolării (26)

Unde Fx , Fz – forțele ce acționează pe axele x și z,

R – forța de rezistență la înaintare,

T – forța de tracțiune,

η – unghiul dintre traiectoria avionului și tracțiune (unghi de vectorizare),

G – greutatea avionului,

Ax – accelerația de-a lungul axei x,

g – accelerația gravitațională,

Ff – forța de frecare,

P – forța de portanță

Gt – greutatea avionului distribuită pe roți.

Folosind relația (8) ajungem la relația

Gt = G – P – Tsin(η). (9)

În timpul accelerării, forța portantă este generată, în principal, de bracarea flapsului. Forța de frecare dintr roți și pista poate fi scrisă sub forma următoare(26):

Ff = µGt. (10) Dacă rescriem relația (7) cu ajutorul relației (10) vom obține:

Ax = g[Tcos(η) – R – µGt]/G, (11)

Viteza la care aeronava se desprinde îi corespunde forței portante notate cu Pr, care trebuie să fie Pr ≥ G – Tsin(η + θr), unde Pr este forța portantă totală care ar putea fi generată dacă avionul se desprinde având un unghi de tangaj θr, și care este o funcție de viteză

Pr = qSCL, (12)

unde q reprezintă presiunea dinamică, S este suprafața aripii (ft2) și CL reprezintă coeficientul de portanță, care depinde de unghiul de atac.(26)

Pentru a putea calcula distanța de rulaj necesară avionului pentru a se putea desprinde trebuie să se atribuie valori parametrilor ce țin de avion (greutate, suprafața aripilor, etc.), de pistă (coeficientul de frecare), de-a semenea trebuie cunoscut și unghiul de vectorizare η, și folosind relația (11) putem afla că această distanță este: (26)

D = ; (13)

V = dt ; (14)

În diagrama x. este ilustrată variația distanței de decolare în funcție de unghiul de vectorizare η pentru diverse valori ale coeficientului de frecare µ. Se poate observa că η optim, pentru care distanța de rulaj la decolare este minimă, este în jurul valorii de 12°.

Diagrama x. Variația distanței de decolare în funcție de η

De-a semenea înbunătățirea performanțelor la aterizare este un al obiectiv fundamental al tracțiunii vectorizate. În acest caz se urmărește cu ajutorul tracțiunii vectorizate ca în faza finală a aterizării să se micșoreze cât se poate de mult distanța de rulaj din momentul contactului cu solul până la oprirea avionului. Pe figura x sunt reprezentate forțele ce acționează asupra avionului în faza finală a aterizării. Cu ajutorul legii a doua al lui Newton putem scrie următoarele relații.(26)

= 0 = -R + Tcos(η) – GAx/g – Ff; (13)

= 0 = P + Tsin(η) – G + Gt; (14)

Fig. x. Forțele care acționează asupra avionului în timpul aterizării(26)

Aceste ecuații sunt identice cu relațiile în cazul decolării (7) și (8). Presupunând că forța portantă este nulă din cauza bracării frânelor aerodinamice, greutatea pe roți poate fi exprimată din relația (14), astfel:

Gt = G – Tsin(η). (15)

Forța de rezistență la înaintare poate fi exprimată în felul următor:

R = qSCD0. (16)

Considerăm că tracțiunea are o valoare pozitivă dacă are o orientare spre în față, deci în faza de aterizare forța de tracțiune va fi orientate spre spate și va avea o valoare negativă (acesta se datorează reversorului de jet). În acest caz vom considera că unghiul de vectorizare η pozitiv va crea o componentă a tracțiunii în jos, acesta duce la creșterea forței de frecare.(26)

Dacă rescriem relația (13) și atribuind valori corespunzătoare pentru condițiile pistei(µ coeficientul de frecare) și a avionului (greutatea, greutate pe tren, suprafața aripii) și cunoscând unghiul de vectorizare η putem calcula accelerația avionului și distanța de rulaj măsurată de la zona de contatc a roților cu pista până în momentul opririi avionului, astfel avem.(26)

Ax = g[Tcos(η) – R – µGt]/G; (17)

D = (18)

V = Vcontact + dt ; (19)

Rulajul la aterizare începe cu o viteză care îi corespunde vitezei de contatc a aeronavei, și se termină în momentul în care aeronava se oprește (viteza lui devine nulă). În diagrama x se poate observa o variație a distanței și a timpului de rulaj în funcție de unghiul de vectorizare. Comform diagramei atât distanța cât și timpul de rulaj cu tracțiune vectorizată sunt mai mici decât în cazul în care nu se folosește tracțiune vectorizată.

Diagrama x. Variația distanței și timpului de rulaj în funcție de η

Metode de construcție pentru tracțiunea vectorizată

Pentru a putea construi un sistem de propulsie cu tracțiune vectorizată trebuie să se conceapă o modalitate prin care să devieze jetul de aer. Acesta poate fi realizat cu ajutorul unor dispozitive mecanice, care de obicei sunt reprezentate de ajutajul reactiv sau de diferite tipuri de mecanisme. Mecanismul de vectorizare ideal ar trebui să aibă o greutate similară cu cea a unui ajutaj reactiv obișnuit și ar trebui să asigure o vectorizare continuă de la 0° la 90° cu pierdere minimă de energie. Până în prezent nu s-a putut dezvolta un astfel de sistem. În continuare sunt prezentate câteva metode cu ajutorul cărora se realizează tracțiunea mecanică. (24)

Tracțiunea vectorizată poate fi realizată cu ajutorul unui flaps special, care are principiul de funcționare asemănător cu cel al unui flaps normal dispus pe intradosul aripii. Folosind acest sistem și operând flapsul la 90°, are loc o pierdere de tracțiune de aproximativ 3-6%. Flapsul de vectorizare poate fi dispus pe partea exterioară a ajutajului. (24)

Sistemul de tracțiune vectorizată de tip „bucket” este o altă metodă constructivă, care are principiul de funcționare similar cu cel al dispozitivului reversor de jet. Marele avantaj al acestui sistem este aceea că toată forța de tracțiune este deviată cu ajutorul articulației care permite mișcarea dispozitivului, ceea ce înseamnă că actuatorii acestui dispozitiv pot avea o dimensiune destul de mică. Un alt avantaj îl reprezintă faptul că suprafața de deviere a jetului poate fi folosită foarte eficient, astfel că la o vectorizare de 90° are loc o pierdere a tracțiunii de 2-3%. (24)

O altă variantă constructivă este reprezentată de sistemul de vectorizare axi-simterică. La acest tip de ajutaj, dispozitivul de evacuare este format din trei componente. Aceste componente sunt conectate cu ajutorul unor inele circulare care permit rotirea componentei din mijloc în jurul axei longitudinale în timp ce celelalte două părți păstrează aceeași poziție. Această variantă constructivă are o pierdere de energie de 3-5% la un unghi de vectorizare de 90°. (24)

Dispozitivul de evacuare ventral este o altă soluție constructivă folosită la tracțiunea vectorizată. Acesta reprezintă un ajutaj reactiv care are în partea inferioară o gaură, cu ajutorul căreia se crează un dispozitiv de evacuare cu ieșirea în jos. Ieșirea dispozitivului normal (cel care elimină gazele arse spre în spate) este blocată cu ajutorul unei supape speciale. Aceste supape pot fi folosite într-o manieră simplă pe motoarele cu postcombustie deoarece acestea se pot dispune în amontele turbinei. Această soluție constructivă are pierderi de 3-6% la unghi de vectorizare 90°. De-a semenea dispozitivul de evacuare ventral rezolvă problemele referitoare la echilibru la avioanele cu decolare/aterizare pe verticală (VTOL). (24)

O altă soluție constructivă a tracțiunii vectorizate care este folosită la avionul AV-8 Harrier este ajutajul reactiv de tip „cot”. Această soluție prezintă avantajul că are o construcție simplă, o greutate redusă, și nu necesită forță de acționare mare. Un dezavantaj al acestei soluții constructive este reprezentat de faptul că jetul este deviat cu 180° pe toată durata funcționării motorului, chiar și în zbor orizontal. Din această cauză acest sistem are pierderi de tracțiune de 6-8% pe toată durata zborului, în timp ce la celelate soluții constructive pierderea de tracțiune are loc numai în faza de decolare sau când se utilizează vectorizarea. (24)

Fig. x. Soluții constructive la tracțiunea vectorizată

Programe de ceretare NASA

Tracțiunea vectorizată este considerată o arie foarte importantă a ingineriei aerospațiale și tocmai din acest motiv NASA a inițiat mai multe proiecte de cercetare pe această temă :

proiectul S/MTD în care au demonstrat o manvrabilitate superioară în jurul planului transversal dacă se folosește un sistem de propulsie care se poate vectoriza doar în tangaj(11);

un alt proiect s-a numit HARV prin care, cu ajutorul unui avion F-18 care era echipat cu sistem de propulsie cu ajutaj vectorizat în tangaj și girație, au cercetat aerodinamica avionului la unghiuri de atac foarte mari, până la 70°.(12)

Proiectul HAVR a fost urmat de un proiect de cercetare în care s-a folosit avionul X-31 având ajutajul vectorizat în tangaj și girație. Acest proiect a studiat mai în detaliu utilitatea tactică a acestei tehnologii pe timpul luptei aeriene unu contra unu la unghiuri de atac până la 70°.(13)

Avionul YF-22 utilizând tracțiune vectorizată doar în tangaj, a fost utilizat pentru a arăta superioritatea în manevrarea aeronavei în tangaj la viteze de zbor mici când un pericol foarte mare îl reprezintă angajarea involuntară a avionului.(14)

MATV este un program de cercetare în care s-a folosit un avion F-16 având tracțiune vectorizată cu ajutaj axi-simetric, tehnologie care a permis studiul mai amănunțit al avantajului tactic oferit de tracțiunea vectorizată pe timpul luptei aeriene unu contra unu, și unu contra doi la mai multe unghiuri de atac.(15)

Proiectul ACTIVE

a)Prezentare generală. Un program de cercetare foarte important în domeniul tracțiunii vectorizate este proiectul ACTIVE. Cercetările s-au realizat pe un avion F-15 (fig. ) modificat, iar scopul principal al proiectului a fost extinderea anvelopei de zbor în care tracțiunea vectorizată să poate fi folosită pentru a înbunătăți performanțele, manevrabilitatea avionului.

Fig. Avionul F-15 folosit în programul ACTIVE

Etapa actuală a proiectului ACTIVE are 4 obiective prin care se urmărește evaluarea capabilităților și beneficiilor ajutajului reactiv vectorizat în tangaj și girație, aceste obiective sunt:

Extinderea anvelopei de operare a ajutajului

Identificarea efectelor ajutajului asupra aerodinamicii avionului

Identificarea performanțelor avionului și a ajutajului

AdAPT.(17)

Primul obiectiv, extinderea anvelopei de utilizare a ajutajului, include operarea sistemului de acționare și control logic al comenzilor motorului, compatibilitatea dintre motor și ajutaj. Identificarea efectelor ajutajului asupra aerodinamicii avionului se folosește de anumite măsurători pentru a estima forțele generate de sistemul de vectorizare dinamic și momentele ce acționează asupra avionului. Prin identificarea performanțelor avionului se evaluează înbunătățirile acestor performanțe, inbunătățiri ce se datorează folosirii ajutajului reactiv vectorizat în tangaj și ruliu; în timp ce testarea performanțelor ajutajului conduce la evaluarea capacității acestuia în realizarea unei vectorizări eficiente a tracțiunii. Al patrulea obiectiv al programului, tehnologia de adaptare a performanțelor aeronavei, are în vedere optimizarea performanțelor aeronavei și a sistemului de vectorizare pe durata zborului într-un timp relativ scurt, utilizând un algoritm special.

b)Descrierea avionului de teste. Avionul de teste a fost un F-15B împrumutat de la Forțele Aeriene ale SUA. Aeronava a suferit mai multe modificări și nu seamănă cu avionul F-15 produs în serie. S-a ales F-15 din cauza sistemului de propulsie și al sistemului de control al zborului care prezintă mai multe calități, cum ar fi flexibilitate, comenzi digitale și fly-by-wire. Figura ilustrează configurația avionului de teste.(16)

Fig. Configurația avionului de teste al proiectului ACTIVE(16)

După cum am precizat și mai înainte, avionul de teste a suferit mai multe modificări. Una dintre modificările cele mai importante îl reprezintă montarea unui ampenaj orizontal în configurație de canard. Canardul este ampenajul orizontal modificat al avionului F-18, și este amplasat în zona de deasupra dispozitivului de admisie înaintea aripii. (16)

Avionul este echipat cu 2 motoare turboreactoare F100-PW-229, modificat și echipat cu sistem de vectorizare în tangaj și girație, și care poate modifica direcția de evacuare a jetului până la 20° față de linia de centru. (16)

Structura aeronavei a fost modificată pentru a putea rezista la o forță laterală de vectorizare de 1780 daN. Conturul învelișului și a structurii în zona fuselajului posterior au fost modificate pentru a putea potrivi sistemul de acționare a vectorizării, acesta având o mărime mai mare.

În sistemul de control al motorului și al suprafețelor de comandă au fost făcute modificări majore. Suprafețele de comandă sunt controlate prin intermediul unui sistem digital fly-by-wire. Toate legăturile mecanice dintre manșă, paloniere, și suprafețele de comandă au fost scoase. Manetele de gaze controlează digital motoarele prin intermediul unui bus 1553 și prin sistemul de control digital electric al Motorului (IDEECs). Nu există legături mecanice îintre manetele de gaze și motoare.

La sistemul de control integrat al suprafețelor de comandă/ propulsiei (IFPC) a fost adăugat sistemul VMSC. Acest sistem are în compunere mai multe calculatoare care sunt integrate în sistemul de comenzi, doua calculatoare (stânga și dreapta) controloează dispozitivele de admisie și două calculatoare IDEECs cu rol în controlul motoarelor F100-PW-229. Toate calculatoarele din sistemul ACTIVE sunt integrate în bus-ul 1553 (fig. ). Această arhitectură permite folosirea unor algoritmi elaborate de sistemul VMSC, care coordonează vectorizarea în tangaj și ruliu, echilibrează suprafețele de comandă din punct de vedere aerodinamic, controlează dispozitivele de admisie și modifică operarea motorului. Prin urmare toate suprafețele de comandă aerodinamice și sistemele de control ale motoarelor pot fi accesate de sistemul VMSC care optimizează performanțele acestor sisteme.

Fig. Schema sistemului ACTIVE de la bordul avionului F-15(16)

c)Descrierea sistemului de propulsie al sistemului ACTIVE. Sistemul de propulsie este format din două motoare turboreactoare F100-PW-229, ficare motor este echipat cu sistem de vectorizare în tangaj și ruliu (Y/YBBN). Figura prezintă schema arhitecturii ajutajului ACTIVE .

Fig. Schema arhitecturii ajutajului sistemului ACTIVE(16)

Acest model F100-PW-229 este o producție recentă din seria motoarelor F100. Poate dezvolta o tracțiune de 12900 daN, este echipat cu un turboventilator cu 3 trepte și un compresor cu 10 trepte, antrenat de o turbină cu 2 trepte. De-a semenea motorul are în compunere și un dispozitiv de post-combustie. S-au făcut câteva modificări și la corpul principal al motorului pentru a putea instala sistemul de vectorizare. Aceste modificări includ întărirea părți frontale și posterioare a sistemului de turboventilație, pentru a putea rezista la sarcinile generate în timpul vectorizării. Sistemul de vectorizare în tangaj și girație este acționat pneumatic cu aer din sistemul de compresie al motorului.

d)Capacitățile dispozitivului de ajutaj. Sistemul de vectorizare în tangaj și girație o vectorizare mecanică de 20° în orice direcție de pe circumferință. Acest unghi nu este limitat de setările de putere a motorului, în schimb ajutajul este supus unei forțe de vectorizare de 1780 daN, forță care limitează acest unghi de vectorizare.

Ajutajul are capacitatea de a vectoriza cu o viteză minimă de 60 grade/sec la orice regim de funcționare a motorului, iar viteza maximă fiind 120 grade/sec la condiții de zbor bine definite. Viteza de vectorizare a fost limitată printr-un software de la 20 grade/sec, în condiții de zbor cu presiune dinamică mare, la 80 grade/sec în aproape toată anvelopa de zbor subsonică. Prin această limitare se simplifică sistemul de siguranță al avionului pentru că se evită crearea excesivă a momentelor create de vectorizare.

e)Sistemul de comandă al ajutajului. Secțiunea divergentă al sistemului de vectorizare în tangaj și direcție este alimentată de instalația hidraulică a avionului, care este independentă de sistemul de comandă al secțiunii convergente. Pentru siguranță fiecare ajutaj a fost proiectat să pot fi instalate pe el două surse hidraulice independente, deși în programul ACTIVE se folosește o singură sursă per ajutaj. Sursa nr 1 a avionului deservește secțiunea divergentă a ajutajului de pe partea stângă, iar sursa nr 2 alimentează partea divergentă a ajutajului de pe partea dreaptă. Aceste surse sunt conectate și oferă informații pentru sistemul de interfață ajutaj/avion.

f)Rezultatele testelor de cercetare. Extinderea anvelopei de operare a ajutajului a fost obiectivul cel mai important al programului ACTIVE, obiectiv care a fost primul îndeplinit. Pentru toate celelalte cercetări a fost nevoie de anumite condiții clare pentru a analiza beneficiile oferite de instalarea sistemului de vectorizare pe avion. Prin extinderea anvelopei de operarea a ajutajului s-a verificat operabilitatea ajutajului, a motorului precum și compatiblitatea celor două.

Extinderea anvelopei de operare a ajutajului s-a realizat într-o manieră clasică, s-a început de la mijlocul anvelopei și de acolo s-a început extinderea lui. Testele au arătat că operarea ajutajului s-a realizat fără nicio problemă până la o presiune dinamică maximă de 720 mb la 32,000 ft la o viteză de Mach 1.95 fără operarea sistemului de vectorizare și 455 mb altitudinea de 10,000 ft și viteza de Mach 0.95 cu operarea sistemului de vectorizare.

Rezultatele testelor de zbor inițiale au demonstrat operarea în condiții de siguranță a motorului și a sistemului de vectorizare în tangaj și girație până la o viteză de zbor Mach 2.0 fără folosirea sistemului de vectorizare, și până la viteza de zbor Mach 1.6 cu operarea vectorizării.

Pe durata primelor zboruri folosind tracțiunea vectorizată, datorită vectorizării, răspunsul avionului la comenzi a fost mai slabă decât se așteptaseră. Aceste răspunsuri ale avionului la comenzi împreună cu câtevă teste suplimentare au arătat că eficacitatea sistemului de vectorizare a fost cu 50% mai slabă decât se așteptaseră.

Testele de verificare a ajutajului au demonstrat operarea în bune condiții a sistemului de acționare divergent și convergent pe timpul vectorizării cu viteză maximă (grade/sec). De-a semenea au fost verificate absența fenomeneleor de instabilitatea curgerii și rezonanță acustică. Testele de compatibilitate motor/ajutaj au verificat ca nu au apărut noi probleme de stabilitate odată cu instalarea sistemului de vectorizare în tangaj și girație.

Extinderea anvelopei de operare a ajutajului s-a început la 20,000 ft, la viteza de Mach 0.6 . Mai mulți parametrii primari ai ajutajului depind de presiunea dinamică, de tracțiune și de temperatura ajutajului. Din această cauză inițial tehnicile de extindere s-au folosit de o creștere ușoară a presiunii dinamice (nu mai mult de 145 mb). Suplimentar, s-au efectuat trei teste folosind o presiune dinamică mai mică decât cea existentă la 20,000ft și viteza de Mach 0.6 pentru a putea construi partea stângă a anvelopei.

Toate testele de extindere a anvelopei de operare a ajutajului au fost duse până la capăt fără probleme. Sistemul de vectorizare în tangaj și girație, dezvoltat de compania Pratt&Whitney este unul capabil să ofere aeronavelor moderne un sistem de vectorizare foarte eficient. Prin dezvoltarea acestei tehnologii, pe viitor se poate vorbi de sistemul de vectorizare ca fiind o comendă primară de zbor.

În această cercetare simulatorul a avut un rol important în identificarea potențialoelor probleme ce ar fi putut apărea, probleme care nu erau anticipate prin metode de calcul sau pe durata testelor, iar pentru descoperirea acestor probleme ar fi fost nevoie de o dezvoltare a sistemelor de siguranță care necesiteau costuri ridicate.

Acest program de cercetare a scos la iveală o discrepanță semnificativă între ceea ce s-a măsurat și ceea ce s-a proiectat în privința eficienței sistemului de vectorizare. Pe viitor se vor desfășura cercetări care să aducă noi înbunătățiri în pilotarea aeronavelor și în performanțele acestor, de-a semenea este posibil dezvoltarea a unor noi regimuri de zbor în care sistemul de vectorizare va fi principalul element.(16)

Avantajele și dezavantajele tracțiunii vectorizate

Cercetările din domeniul tracțiunii vectorizate au identificat și au demonstrat multe potențiale beneficii ale acestei tehnologii la avioanele moderne. Aceste beneficii includ manevrabilitate superioară, performanțe sporite, supraviețuire ridicată în lupta aeriană precum și tehnologia stealth. Totuși, aceste beneficii pot fi înbunătățite în viitor la avioanele de generații mai noi deoarece configurația mecanică existentă la momentul actual prezintă câteva dezavantaje cum ar fi greutatea ridicată, complexitatea structurii și costurile ridicate de producție și întreținere. (24)

Agilitatea este o cerință și condiție esențială pentru avioanele de luptă care ține de manevrabilitate. Prin intermediul tracțiunii vectorizate este înbunătățite această caractersitică. Agilitatea poate fi exprimată prin momentele de tangaj, girație și ruliu. De-a semenea accelerațiile, decelerațiile și rata de viraj sunt elemente importante ce caracterizează agilitatea. (24)

Un alt avantaj adus de această tehnologie îl reprezintă capacitatea avioanelor de a decola și ateriza pe distanțe scurte. Acesta reprezintă un avantaj deoarece avioanele cu tracțiune vectorizată pot opera pe port-avioane, pe aerodromuri afectate la care numai o parte a pistei fi folosită.

La unele regimuri de zbor cum ar fi urcarea, coborârea sau regimul de croazieră, datorită sistemului de tracțiune vectorizată, este nevoie de tracțiune mai scăzută pentru a avea rezultatele dorite. Datorită acestui fapt consumul de combustibil scade. Ca urmare a scăderii consumului, raza de acțiune a avionului crește.(24)

Pornind de la considerentul că tracțiunea vectorizată poate înlocui suprafețe de control aerodinamice, compania McDonnell Douglas a reușit să construiască un avion fără ampenaj vertical, X-36 (Fig.x). La acest tip de avion, tracțiunea vectorizată îndeplinea rolul ampenajului. Beneficiile oferite de lipsa ampenajului sunt reprezentate de faptul că rezistența la înaintare scade, greutatea avionului este mai mică, iar radarul poate detecta avionul mai greu datorită suprafeței mai mici. Aceste avioane fără ampenaj sunt mai „invizibile” decât avioanele având un aspect convențional.(24)

Pe lângă toate aceste beneficii, tracțiunea vectorizată are propriile limitări și dezavantaje. Sistemul de control al tracțiunii vectorizate implică o creștere a greutății avionului, iar costurile cresc semnificativ. Datorită complexității sistemului, acesta poate dăuna performanței avionului, de-a semenea prin tracțiunea vectorizată nu se obțin întotdeauna rezultatele dorite. (24)

Fig. X. Avionul X-36 (http://www.diseno-art.com/encyclopedia/strange_vehicles/x-36.html)

3Implicații manageriale

Pocesul de mentenanță în Forțele Aeriene Române

Aspecte generale.

Procesul de mentenanță a echipamentelor militare din Forțele Aeriene este asigurată de către structurile logistice. Logistica este o structură de sprijin din cadrul armatei, care împreună cu alte structuri din cadrul bazelor aeriene asigură sprijinul logistic al acțiunilor militare. Dacă vorbim de mentenanță trebuie luate în calcul toate activitățile care contribuie într-un fel sau altul la acest proces, cum ar fi planificarea, achiziția, transportul, procesul de reparație, controlul, iar în acest caz nu vorbim de logistică în sens general ci este vorba despre logistica de consum.

Logistica de consum este o componentă a logisticii, prin care se realizează managmentul resurselor nemijlocite (materiale) și organizarea serviciilor care asigură sprijinul logistic. Aceasta are două componente:

Logistica de bază;

Logistica operațională;

Logistica de bază are rolul de a asigura administrarea resurselor materiale, procesul de mentenanță la nivel de intermediar și complex, transportul, realizarea sprijinului pentru forțele proprii pe timpul operațiilor, administrarea unei baze de date pentru gestionarea datelor și a fluxurilor logistice, precum și casarea bunurilor materiale care nu mai pot fi folosite în vreo activitate.

Logistica de bază trebuie să asigure:

Asigurarea sprijinului pentru forțele proprii pe timpul operațiilor;

Gestionarea datelor de logistică;

Mentenanța (doar la nivel intermediar și complex);

Administrarea bunurilor materiale;

Casarea resurselor materiale care nu mai pot fi folosite;

Transportul.

Logistica operațională are rolul de a asigura toate resursele necesare, în cantitatea și calitatea solicitată, la locul și timpul oportun. Acesta este formată din structurile de logistică din cadrul bazelor aeriene și din secțiile de mentenanță ecipamente militare (SMEM). Logistica operațională poate să execute mai multe tipuri de misiuni, cum ar fi :

Aprovizionarea cu bunuri consumabile (carburanți, lubrifianți, muniție);

Asigurarea și evacuarea medicală;

Mentenanța echipamentelor la nivel de luptă (cea mai importantă);

Execuția transporturilor logisitice;

În cadrul armatei, logistica este o structură complexă care poate îndeplini o varietate de misiuni:

Achiziția de resurse materiale;

Administrarea de resurse materiale;

Mentenanța tehnicii și a echipamentelor militare ale forțelor proprii;

Transport de personal, resurse materiale și ecipamente militare;

Administrarea financiar-contabilă a resurselor;

Planificarea și execuția bugetară.

Pe lângă aceste misiuni, baza logistică are și anumite competențe:

Planificarea, execuția și controlul lucrărilor de mentenanță a echipamentelor militare, care sunt la nivel de intermediar și complex;

Fabricarea de utilaje de aerodrom, a unor dispozitive pentru protecția tehnicii de aviație și a personalului;

Elaborarea și aprobarea de tehnologii de fabricație, reparație, modernizare, precum și de întreținere a tehnicii de aviație;

Aprobarea planurilor de lucrări de întreținere a infrastructurii cazărmilor;

Acordarea nivelului de autorizare și admiterea personalului tehnic la exploatarea tehnicii;

Administrarea și monitorizarea activităților financiare.

În cadrul Forțelor Aeriene Române, la nivel de logistică există anumite relații funcționale. Aceste relații sunt prezentate în schema x.

Schema x. Relații funcționale și fluxuri logistice din FA

Vârful piramidei în acest caz este reprezentat de SMFA, care emite ordine și dispoziții logistice către baza logistică a forțelor aeriene. La rândul lui, baza logistică emite propriile ordine și dispoziții, dar care să fie în concordanță cu cele emise de SMFA, către depozitele centrale, centrul de mentenanță și către secția logistică al bazei aeriene. Secția logistică este formată din mai multe unități componente, iar aceste componente pot primi ordine și dispoziții de la secția logistică de care aparțin. O altă unitate care poate emite ordine și dispoziții logistice este centrul de mentenanță, iar aceste ordine sunt adresate secțiunii de mentenanță a echipamentelor militare (SMEM).

Structura A4 al bazei aeriene poate solicita sprijin logistic direct de la SMFA, de la baza logistică a forțelor aeriene, de la secția logistică sau chiar de la SMEM. Secția logistică împreună cu SMEM oferă sprijinul logistic solicitat structurii A4 al bazei aeriene. De-a semenea și secția logistică oferă sprijinul logistic necesar secțiunii de mentenanță.

O altă structură din cadrul logisticii este centrul de mentnanță, care la rândul ei poate avea anumite competențe:

Asigură starea de funcționare și operativitate a echipamentelor de aviație și acordă asistență tehnică în vederea executării misiunilor ordonate;

Execută lucrări de mentanță care au un nivel intermediar sau complex;

Fabrică utilaje de aerodrom destinate protecției tehnicii de aviație.

Organizarea și executarea procesului de mentenanță.

Conform Dicționarului Explicativ al Limbii Române, mentenanța reprezintă totalitatea operațiilor de întreținere și reparație ale unui sistem tehnic. În cadrul Forțelor Aeriene sau chiar în cadrul armatei sistemul de mentenanță este o componentă foarte importantă a sistemului logistic și are rolul de a menține starea de operativitate a tehnicii și a echipamentelor aflate în dotare.

Planul de producție anual (PPA) este un document prin care se realizează planificarea, executarea și evaluarea activităților de producție din cadrul unităților din Ministerul Apărării Naționale. Acesta se întocmește la nivel de SMFA și poate fi modificat numai cu aprobarea șefului SMFA. Acesta este întocmit în funcție de solicitările bazelor aeriene și în funcție de capabilitățile centrului de mentenanță și a secțiilor de mentenanță. (22)

Planificarea activităților de mentenanță în cadrul bazei logistice este prezentat în schema x. Personalul in cadrul escadrilei înaintează către structura A4 din cadrul statului major al bazei aeriene cererea de mentenanță. Această structură coordonează activitățile secției logistice și a centrului de mentenanță. A4 transmite mai departe cererea de mentenanță către baza logistică, și mai înaintează și o situație cu resursele tehnice și materiale disponibile. Baza logistică înaintează către eșaloanele superioare situația resurselor tehnice și materiale și a capacităților de producție. La nivel structurii A4 din cadrul SMFA se analizează aceste cereri și se elaborează planul de producție anual și se transmite către baza logistică. Pe baza PPA baza logistică coordonează activitatea centrului de mentenanță.

Schema x. Planificarea activităților de mentenanță în baza logistică

Programul de producție anual, pe timp de pace, este întocmit de unitățile productive, dar nu cuprinde și secțiile de mentenanță (SMEM) în funcție de sarcinile pe care le primesc pe cale ierarhică se la unitățile de care aparțin, de-a semenea acesta mai depinde și de capacitățile de producție, competențele și fondurile care sunt alocate.(22)

Pe timp de război situația se schimbă, astfel că PPA este întocmit în funcție de ordinul pe care îl dă comandantul eșalonului superior sau de ordinul pentru sprijin logistic al acestui eșalon. Centrul de mentenanță își va desfășura activitatea în funcție de acest plan. Secția de mentenanță a echipamentelor militare va întocmi un program de producție lunar PPL (un model este prezentat în anexa 1). Acesta va trebui să cuprindă activitățile specifice mentenanței de luptă. Planul de producție anual trebuie avizat de eșalonul superior al unității productive, iar acesta va fi aprobat de directorii de programe majore.(22)

În baza PPA se execută mentenanța iar în Forțele Aeriene există mai multe structuri responsabile de executarea acestui proces, acestea fiind structuri de conducere și structuri de execuție.

Structurile de conducere din cadrul Forțelor Aeriene sunt:

Serviciul logistic din cadrul Statului Major al Forțelor Aeriene;

Comandamentul Bazei logistice;

Comandamentul Centrului de mentenanță;

Comandamentul secției logistice;

Structura A4 ;

Structurile de execuție ale procesului de mentenanță sunt:

Structurile de mentenanță din compunerea Bazei logistice;

Secțiile de mentenanță din compunerea bazei aeriene.

În funcție de mai mulți factori, cum ar fi starea tehnicii militare, momentul efectuării lucrărilor și costurile aferente acestor lucrări, mentenanța poate fi preventivă, corectivă și complexă.

Mentenanța preventivă cuprinde acele activități de verificare, de întreținere a tehnicii și de reparații care sunt planificate la intervale de timp bine stabilite (ore de funcționare, ore de zbor), și care conduc la disponibilitate operațională mai mare, dar și costurile sunt relativ mai ridicate, iar aceste lucrări nu sunt întotdeauna în concordanță cu nevoile reale.(19)

Mentenanța corectivă reprezintă acele activități care sunt desfășurate pentru restabilirea capacității normale de funcționare a unor ansambluri, subansambluri defecte, și repunerea în stare de funcționare a acesteia. Mentenanța corectivă cuprinde activități cu caracter de corecție cum ar fi testarea, localizarea și corectarea defecțiunilor prin procese de înlocuire sau reparare a elementelor deteriorate, precum și verificarea lucrărilor.(19)

Mentenanța complexă este o combinație între mentenanța preventivă și cea corectivă, care este aplicată în funcție de câteva criterii funcționale și economice specifice utilizării sistemelor. Odată cu verificările ce se execută cu ocazia întreținerilor periodice, se determină și parametrii echipamentelor și a agregatelor cu aparatură de testare. Acesta se face pentru a stabili „punctul critic”, care reprezintă momentul în care trebuie aplicate lucrări de mentenanță corectivă (se înlocuiesc sau se repară componente înainte ca acestea să se defecteze).(19)

Noul sistem de mentenanță operațional al tehnicii militare este organizat pe niveluri de intervenții de mentenanță. Aceste niveluri se stabilesc în funcție de mai mulți factori, cum ar fi durata de imobilizare a tehnicii, complexitatea lucrărilor, dotarea cu aparatură, echipamente și utilaje, precum și calificarea personalului, astfel avem:

Nivelul de bază – nivelul „O” – cuprinde lucrări de mentenanță cu imobilizări de scurtă durată a tehnicii; include intervenții de mentenanță de nivel 1 și 2;

Nivelul intermediar – nivelul „I” – include intervenții de mentenanță de nivel 3 și 4, cu imobilizări ale tehnicii pe durate medii de timp;

Nivelul general – nivelul „G” – acesta cuprinde intervenții de mentenanță de nivel 5, cu imobilizări ale tehnicii pe durate relativ mari de timp.(19)

Intervenția de mentenanță de nivel 1 (I.M. 1) cuprinde operațiuni de verificare, de întreținere (întrețineri zilnice ale tehnicii, înaintate sau întrețineri ale tehnicii după o misiune). Aceste lucrări sunt executate, în mod normal, la nivel de subunitate, folosind aparatură și materiale din lotul de bord individual, iar tehnica devine disponibilă în ziua respectivă.(20)

Intervenția de mentenanță de nivel 2 (I.M. 2) cuprinde lucrări de întreținere a tehnicii de volum mare și reparații de nivel 1, care reprezintă lucrări de mică amploare executate de personalul din unitate cu mijloace și forțe proprii, iar tehnica, de obicei, va fi disponibilă în a doua zi.(20)

Intervenția de mentenanță de nivel 3 (I.M. 3) se ocupă cu reparații de nivel 1 dar care necesită un volum de muncă mare. Aceste reparații sunt efectuate de personalul specializat din marea unitate tactică, folosind mijloace și aparatură aparținând acestei structuri. Tehnica care urmează a fi supus operațiilor de reparație devine disponibilă ziua următoare.(20)

Intervenția de mentenanța de nivel 4 (I.M. 4) cuprinde reparații de nivel 2 sau 3, care necesită un volum mic de lucrări și au o complexitate redusă. Aceste operații sunt executate de personalul din cadrul marilor unități operative. Tehnica reparată devine disponibilă după 3-4 zile după începerea lucrărilor.(20)

Intervenția de mentenanță de nivel 5 (I.M. 5) cuprinde reparații de nivel 1, 2 și 3 (care depășesc posibilitățile eșalonului operativ). Aceste operațiuni sunt executate de forțele și mijloacele mobile de reparații din cadrul Bazelor Teritoriale de Administrație, în zonele de acțiune ale marilor unități operative, precum și în uzine și întreprinderi de fabricație sau reparații. Durata procesului de reparație depășește 4 zile,iar după finalizarea acestor operațiuni tehnica poate fi distrubuită, în funcție de ordinele primite de la eșaloanele superioare, altor unități.(20)

Lucrările de mentenanță care se execută la nivel de luptă sunt:

Inspecții zilnice și periodice;

Inspecții ordonate de eșaloane superioare;

Testarea echipamentelor;

Reparații ce se realizează prin înlocuirea componentelor;

Reparații minore;

Activități de înteținere;

Lucrările de mentenanță care sunt specifice nivelului de luptă sunt efectuate de către personalul tehnic din cadrul bazei aeriene, și sunt recepționate de o comisie care este numită de șeful logisticii bazei aeriene. Certificarea și controlul lucrărilor în mod corect și în volumul cerut se execută de inginerul șef din cadrul escadrilei sau de șeful formației de mentenanță.

Planificarea, organizarea, executarea și controlul lucrărilor de mentenanță de nivel „O” (inspecțiile și intreținerile) se execută conform instrucțiunilor de mentenanță specifice ficărui tip de tehnică și lucrare de către formațiunile logistice din cadrul bazelor aeriene. Pentru a primi asistență tehnică de la secția de mentenanță a echipamentelor militare, baza aeriană trimite către această structură o cerere de asistență tehnică. În această cerere se specifică operațiile care trebuie efectuate de către SMEM, de-a semenea se specifică și anumite responsabilități care care trebuiesc asigurate de SMEM. În final se precizează și perioada de timp necesară efectuării operațiilor.

Planificarea, organizarea, executarea și verificarea lucrărilor de mentenanță de nivel altele decât „O” , care cuprind reparații minore, testări și diagnosticări, cu cosnumuri de materiale sau reparații prin înlocuirea unor ansambluri sau subansambluri, se face conform circuitului comenzii interne, care este lansată de secția logistică în baza solicitării bazei aeriene. La aceste operații se utilizează resursele materiale din gestiunea secției logistice.

Pentru efectuarea lucrărilor de mentenanță menționate anterior, secția logistică va trebui să întocmească dosarul comenzii. Acesta se efectuează conform tabelului, și trebuie să cuprindă:

Cererea bazei aeriene pentru deschiderea comenzii, care trebuie să cuprindă o specificație prin care să solicite sau nu asistență tehnică;

Fișa tehnologică a lucrării;

Formularul comenzii;

Lista centralizatoare de materiale;

Documente de consum;

Fișa de pontaj;(21)

Diagrama x Fluxul documentelor pentru deschiderea dosarului comenzii pentru lucrări de mentenanță executate în asistență tehnică din partea SMEM

Cererea de deschidere a comenzii se face de către structura A4 din cadrul statului major al forțelor aeriene, de-a semenea A4 o transmite mai departe către secția logistică. În cazul în care se solicită și asistență tehnică de la secția de mentenanță, acesta se va specifica în această cerere, iar un exemplar al acestuia trebuie transmis și către SMEM.(21)

Prin formularul comenzii se aprobă lansarea acestuia de către locțiitorul tehnic al comandantului secției logistice. De-a semenea se efectuează recepția de către comisia de recepție care este numită de șeful structurii A4.(21)

Fișa tehnologică a lucrării și lista centralizatoare de materiale se întocmește de către inginerul șef al escadrilei sau de șeful formației de mentenanță. Aceaste documente trebuie aprobate de locțiitorul tehnic al șefului A4 din cadrul bazei aeriene. Pentru lista centralizatoare de materiale, distribuirea materialelor se aprobă de locțiitorul comandantului secției logistice.(21)

Fișa de pontaj se va întocmi după ce se finalizează lucrările, iar secția logistică transmite către secția de mentenanță fișa de pontaj pentru personalul care a efectuat asistența tehnică.

Lucrările de mentenanță de nivel intermediar implică activități cu imobilizarea tehnicii de aviație pe durate medii. Aceste lucrări sunt executate de regulă de secțiunea de mentenanță a echipamentelor militare care aparține de baza aeriană. Aceste lucrări de mentenanță de nivel intermediar sunt :

Inspecțiile periodice;

Inspecțiile cerute de eșalonul superior;

Calibrările, reglajele, testările, diagnosticările ansamblurilor/subansamblurilor;

Reparațiile și înlocuirile componentelor;

Reparațiile fuselajului și a motorului;

Reparațiile echipamentelor electrice;

Lucrările de nivel intermediar pot fi lucrări planificate, care sunt aprobate prin planul de producție anual, de-a semenea pot fi și lucrări neplanificate. Lucrările neplanificate, în funcție de nivelul de dificultate și urgență, pot fi pot fi executate îm baza comenzii interne a secției logistice cu asistență tehnică din partea secției de mentenanță.

Dosarul comenzii pentru aceste lucrări neplanificate se întocmește conform schemei x, și va trebui să cuprindă:

Cererea de deschidere a comenzii;

Formularul comenzii;

Ordinul de reparație și ordinul de lucru;

Fișa tehnologică a lucrării;

Lista centralizatoare de materiale;

Fișa de pontaj;

Documentele pentru mișcarea și scăderea materialelor (bonurile de consum);

Schema x. Fluxul documentelor pentru dosarul comenzii în cazul lucrărilor de mentenanță de nivel intermediar neplanificate

Structura A4 al bazei aeriene transmite cererea de deschidere a comenzii către secția logistică. Secția logistică împreună cu secția de mentenanță face o analiză asupra necesarului de resurse de materiale și asupra volumului de muncă de asistență tehnică disponibile.

Ordinul de reparație și ordinul de lucru se transmit de la comandantul bazei logistice către baza aeriană dar numai când sunt îndeplinite anumite condiții, cum ar fi: statul major a aprobat executarea acestor lucrări care nu sunt incluse în PPA, iar cu disponibilul de asistență tehnică se pot executa aceste lucrări.

Prin formularul comenzii se aprobă lansarea comenzii de către locțiitorul tehnic al comandantului secției logistice. Prin acest document va fi menționată o comisie de recepție numită de șeful structurii A4 al bazei aeriene. Comandantul secției logistice aprobă scăderea bunurilor materiale utilizate.

Fișa tehnologică și lista de materiale se vor întocmi de șefii de ateliere din formațiile de lucru ale secției de mentenanță. Acestea vor fi aprobate de șeful SMEM. În cazul listei de materiale, distribuirea materialelor se aprobă de locțiitorul comandantului secției logistice.

Lucrări de mentenanță de nivel complex acele lucrări care implică o imobilizare a tehnicii pe durate de timp mari, aceste lucrări fiind executate de centrul de mentenanță și secția de lucrări complexe de aeronave sau chiar de agenții economici, care au competența necesară executării acestor lucrări și care au încheiat contracte de prestări servicii.

Lucrări de mentenanță de nivel complex inlud:

Revizii;

Reparații majore;

Modernizări și modificări;

Aceste activități ce includ lucrări de mentenanță de nivel complex, efectuate la centrul de mentenanță se va executa în conformitate cu planul de producție anual aprobat. În cazul lucrărilor de reparații efectuate de agenții econimici specializați, aceste lucrări vor fi efectuate în baza unui Ordin de reparație transmis de comandantul bazei logistice.

Reguli de mentenanță a motoarelor și a agregatelor acestora

Pe durata verificărilor efectuate la motoarele de aviație și la agregatele acestora, va trebui controlate:

Siguranța și inegritatea sigiliilor;

Starea suporturilor de fixare;

Dispozitivele de admisie, filtrele de aer, conductele de aer, dispozitevele de protecție și mecanismele de comandă.(23)

Pentru a putea efectua o mentenanță corectă și pentru a asigura o exploatare corectă a motorului există câteva regului care trebuie respectate:

Pentru funcționarea corectă a motorului se vor utiliza numai lubrifianți și carburanți omologați prevăzuți în manualele de exploatare;

Pe durata funcționării motorului atât la sol cât și în aer trebuie respectate parametrii regimurilor de funcționare și restricțiile impuse de acestea;

La motoarele turboreactoare, în timpul staționării avioanelor la sol, dispozitivele de admisie și de evacuare trebuie protejate prin intermediul unor capace de protecție;

În cazul lucrărilor de reparații efectuate la dispozitivele de admisie sau la controlul acestora, trebuie utilizat sistem de protecție adecvat și se interzice a avea în buzunare diferite scule în scopul de a evita pătrunderea acestora în compresorul motorului.(23)

De-a semenea pentru evitarea pătrunderii în motoarele turborectoare a unor obiecte străine se interzice încercarea acestora la sol în cazul în care în fața motoarelor există corpuri străine care pot fi aspirate. În situația în care pe calea de rulaj sau pe pistă există pietre, bucăți de gheață sau alte obiecte, mai întâi trebuie îndepărtate acestea după care aeronavă poate fi operată în condiții de siguranță.

Motorul turboreactor funcționează la turații, presiuni și temperaturi mari, și tocmai din această cauză acesta se poate deteriora foarte repede. Pentru a evita defecțiuni iremediabile ale motorului sunt interzise următoarele:

Exploatarea motoarelor în cazul în care natura defecțiunii nu a fost identificată și remediată;

Operarea motoarelor care au fost subiectul unui incendiu chiar dacă acesta a fost identificat și stins;

Exploatarea motoarelor a căror pale de compresor sau turbină prezintă fisuri, deformații, lovituri sau alte deteriorări;

Așezarea/plasarea pe pământ a motoarelor demontate de pe aeronave;

Operarea motorului dacă buteliile antiincendiu au fost descărcate și nu s-au efectuat lucrări de mentenanța pentru remediarea acestei probleme.(23)

În cazul descoperii șpanului în instalația de ungere a motorului, uleiul trebuie scurs și colectat într-un vas care să fie depozitat într-un alt loc decât lubrificanții corespunzători. Aceste motoare la care s-au descoperit șpanul, trebuie demontate și trimise la reparație. Motorul trebuie însoțit de actul de constatare. Dacă la motor se descoperă doar impurități în lubrificant se va proceda în aceeași fel.

Pe lângă reparații ale motorului, se efectuează și foarte multe operații de înlocuire de agregate și de componente a diferitelor instalații (de combustibil, de ungere sau hidraulică). La înlocuirea acestora trebuie respecate câteva regului:

La demontare trebuie luate măsuri de precauție necesare evitării pătrunderi apei sau a altor impurități în conductele, racordurile sau în alte părți a agregatelor;

Orice racord sau conductă care este demontată de pe motor, trebuie protejate cu capace speciale de protecție;

Este înterzisă folosirea unor capace de protecție improvizate;

Înainte de a monta componentele se verifică să nu fie deteriorări și de-a semenea trebuie să existe sigilii corespunzătoare;

Înainte de montare se verifică dacă datele înscrise pe agregate sunt corespunzătoare cu tipul de motor pe care se montează;

Se interzice ca la montare elementele de etanșare vechi să fie din nou folosite, ci acestea se vor înlocui cu altele noi;

După ce un agregat a fost montat, se va controla dacă acesta funcționează în mod corespunzător prin încercarea motorului montat pe bancuri speciale;

Dacă un agregat este demontat pentru prima dată, se efectuează mai întâi o studiere a îmbinării pieselor de fixare, astfel încât la procesul de montare să nu existe erori;

Demontarea și montarea agregatelor motorulu se poate efectua doar personal autorizat (tehnici și ingineri de aviație);

În cazul înlocuirii motorului este interzis montarea acestuia fără spalarea prealabilă a racordurilor și conductelor;

În livretele motoarelor se va menționa cauza care a determinat înlucuirea agregatului, și se va nota seria agregatlui cu care s-a înlocuit.(23)

În cazul înlocuirii motorului se va efectua controlul batiului acestuia, de-a semenea se va controla și dacă pilițele elementelor de amortizare nu sunt deteriorate. Dacă aceste elemente de amortizare prezintă defecțiuni, acestea se vor înlocui cu unele noi.(23)

Calculul costurilor totale ale lucrărilor

Implicațiile manageriale ce țin de mentenanța motorului sau a altor componente, de-a semenea cuprind calculul costurilor totale ale lucrărilor. Acesta este foarte importantă pentru că structura logistică trebuie să facă o situație cu bugetul care s-a folosit pentru efectuarea lucrărilor de mentenanță.

Prețul total al lucrărilor se calculează cu ajutorul relației: Preț total al lucrării = nr. ore manoperă x salariu mediu orar x (1 + cota de regie) + prețul materialelor consumate în proces.

Numărul orelor de manoperă reprezintă intervalul de timp, exprimar în ore, necesară pentru a efectua o lucrare de mentenanță. Acesta începe din momentul începerii dezansamblării componentelor și ia sfârșit când s-au montat totate ansamblele și avionul este pregătit de zbor. Dacă lucrările se desfășoară de-a lungul mai multor zile, orele de manoperă se iau în considerare numai când se lucrează efectiv (nu se iau în calcul orele înafara programului și pauzele).

Salariul mediu orar al personalului productiv se poate calcula prin raportarea fondului total de salarii brute pentru personalul direct productiv cu fondul de timp pentru personalul direct productiv (măsurat în ore).

La calcularea fondului total de salarii brute pentru personalul direct productiv se iau în considerare soldele/salariile de bază brute, cheltuielile privind asigurările sociale, cheltuielile privind protecția socială, cheltuielile privind asigurările de sănătate și alte cheltuieli salariale (dacă este cazul). Aceste cheltuieli se calculează pentru fiecare categorie de personal în parte (ofițeri și maiștri militari și subofițeri) după care se însumează și se obține fondul total de salarii brute pentru personalul direct productiv.

Pentru calcularea fondului de timp productiv, acesta trebuie calculat pentru fiecare categorie de personal în parte și trebuie însumat. Pentru a afla fondul de timp productiv pe categorii de personal trebuie calculat fondul de timp pentru o persoană și acesta trebuie înmulțit cu numărul total al personalului care este implicat în procesul de mentenanță. Fondul de timp productiv pentru o persoană se determină prin efectuarea diferenței dintre numărul orelor aferente fondului de timp calendaristic (din anul de plan) și totalul orelor care diminuează din fondul de timp calendaristic. Pentru aflarea totalului de ore care diminuează din fondul de timp calendaristic se au în vedere numărul orelor aferente zilelor de odihnă și sărbători legale, numărul orelor de concediu de odihnă, concediu medical, concediu de studii și concediu fără plată, numărul orelor pentru efectuarea serviciilor de zi pe unitate, numărul orelor pentru pregătire militară și de specialitate și alte absențe (program redus). În cazul pregătirii militare și de specialitate se au în vedere numărul de ore pentru efectuarea instructajului de protecție a muncii și de apărare împotriva incendiilor, numărul de ore pentru instruire teoretică militară (studiu individual și informări), prezentarea ordinelor și dispozițiunilor, numărul de ore pentru instruire practică aplicativă care cuprinde trageri cu armamentul individual (pregătire, admitere și ședința de tragere), educație fizică militară, instruire pentru apărarea CBRN, instruire de specialitate și revistă de front.

Cota de regie reprezintă raportul dintre totalul cheltuieilor indirecte și cheltuielile cu personalul direct productiv. Pentru a afla cheltuielile indirecte trebuie să se ia în considerare soldele și salariile de bază brute ale personalului indirect productiv (paza,etc.), sporuri, prime și îndemnizații prevăzute de lege, cheltuielile privind asigurările sociale și de sănătate, cheltuielile prvind protecția socială, materialele pentru curățenia și întreținerea spațiilor productive, cheltuielile pentru întreținerile tehnice, reparațiilor și reviziilor utilajelor, instalațiilor destinate mentenanței, cheltuieli cu serviciile poștale, de telefonie, curierat pentru scopuri tehnologice, cheltuielile pentru încălzit, apă și salubritate în hangarul de mentenanță, cheltuielile pentru energie, combustibil și alte materiale pentru activități de mentenanță, cheltuielile cu securitatea și sănătatea în muncă, cheltuielile de transport-aprovizionare pentru activități de mentenanță, cheltuielile pentru detașări, deplasări, transport persoane pentru efectuarea de lucrări de mentenanță și alte cheltuieli ce țin de activitatea de mentenanță. Cheltuielile cu personalul direct productiv reprezintă fondul total al salariilor brute, al cărui metodă de calcul a fost prezentată mai înainte.

Prețul materialelor cosumate în proces reprezintă costurile aferente materialelor cu care s-au lucrat în timpul procesului de mentenanță și care nu mai pot fi folosite la alte activități (exemplu lubrifianți, lichid hidraulic, piese de schimb, etc.).

Analiza SWOT al logisticii de mentenanță din cadrul Forțelor Aeriene Române

Analiza SWOT este o metodă managerială foarte eficientă prin care se pot evalua punctele forte, punctele slabe, oportunitățile precum și amenințările din cadrul unei organizații. O astfel de analiză poate fi realizată pentru un produs, industrie sau persoană. Acesta implică propunerea unui obiectiv și identificarea factorilor interni și externi care sunt favorabili sau nefavorabili pentru atingerea obiectivului propus. (29)

Această metodă a fost elaborată, în cea mai mare parte, de Albert Humphrey, care a efectuat cercetări la Standord Research Institute în anii 1960 și 1970. El a utilizat date de la mai multe companii, iar obiectivul studiului a fost aceea de a decoperi cauzele pentru care companiile dădeau greș în procesul de planificare. Inițial această metodă a fost numită analiză SOFT (Satisfactory – mulțumitor, Opportunity – oportunitate, Fault – greșeală, Threat – amenințare), dar în 1964 Urick și Orr, la o conferință, au schimbat denumirea în SWOT.(30)

Cuvântul SWOT este un acronim pentru cuvintele din engleză „strenghts”, „weaknesses”, „opportunities” și „threats”. Punctele forte sunt caracteristicile organizației care oferă un avantaj față de ceilalți competitori. Punctele slabe se află la polul opus, și acestea reprezintă un dezavantaj față de celelalte organizații. Oportunitățile reprezintă elementele de care organizația se poate folosi pentru a-și crea un avantaj. Amenințările sunt acei factori care pe viitor ar putea crea probleme pentru organizația respectivă. Punctele forte și cele slabe reflectă situația actuală a firmei, în timp ce oportunitățile și amenințările se referă mai mult la mediul în care se situează organizația și reflectă impactul acestuia asupra activității. (29)

Analiza SWOT este o tehnică foarte bună pentru că se poate aplica pe o arie largă, acesta putând fi folosită și la analiza unei organizații non-profit, cum ar fi o organizație guvernamentală (logistica de mentenanță din cadrul FA). Această metodă oferă beneficii majore deoarece ajută organizația pentru care se aplică analiza. Acesta oferă posibilitatea determinării dacă un obectiv propus poate fi atins și astfel organizația poate să-și aleagă și să-și planifice pașii și metodele prin care să îndeplinească acest obiectiv.

O analiză SWOT a logisticii de mentenanță din cadrul FA este prezentat în tabelul x.

Tabel x. Analiza SWOT al logisticii de mentenanță

Analiza SWOT este un instrument foarte benefic pentru planificarea strategică. Acesta poate fi o sursă importantă de planificare în procesul de planificare strategică. Cele patru elemente din cadrul acestei analize trebuie folosite în mod corespunzător, astfel organizația trebuie să construiască pe punctele forte, în timp ce punctele slabe trebuie eliminate, oportunitățile trebuie exploatate în limita posibilităților, iar amenințările trebuie depășite și dacă este posibil transformate în oportunități.

Punctul forte cel mai important al logisticii de mentenanță este reprezentat de faptul că această structură poate efectua lucrări de mentenanță la o mai multe tipuri de aeronave, cum ar fi MiG-21 Lancer (variantele aer-aer și aer-sol), IAR 330 PUMA (clasic și SOCAT), IAR 99 (Șoim și Standard), C-27J Spartan, C-130 Hercules, IAK 52 și IAR 316 Alouette. Procesul de mentenanță efectuat este reprezentat de LR (lucrări de reparații) și RM (revizie majoră).

Datorită misiunilor din cadrul NATO în străinătate (Baltica 07), și a foarte multor exerciții cu parteneri NATO (forțele aeriene din SUA, Franța, Bulgaria, Ungaria, Ucraina, Serbia, etc.) structurile de mentenanță au avut ocazia de a învăța de la acești parteneri și de a se perfecționa în mentenanța aeronavelor. De-a semenea personalul care efectuează mentenanța, dar și liderii secțiilor de mentenanță au ocazia de a partcipa la cursuri de perfecționare atât în țară cât și în străinătate.

Acest buget are un buget destul de flexibil deoarece acesta depinde foarte mult de situația militară mondială și regională, iar în caz de criză și război, bugetul este majorat. De exemplu în anii trecuți bugetul alocat forțelor aeriene a fost destul de redus, iar în acest an odată cu apariția tensiunilor dintre Ucraina și Rusia, factorul politic a majorat bugetul, astfel în prezent forțele aeriene, implicit și logistica de mentenanță dispune de un buget mai mare.

Personalul de comandă din cadrul logisticii de mentenanță dispune de o experiență vastă. De obicei, liderii au grade de căpitan-comandor sau comandor ceea sugerează faptul că au participat la numeroase cursuri de specializare și că au experiență în leadership.

Un avantaj major față de orice altă societate comercială este aceea că această organizație nu plătește taxe și impozite, deoarece aparține de stat. De-a semenea, fiind o organizație din cadrul statului, acesta nu are competitori.

Direcțiile strategice majore ale logisticii de mentenanță sunt îndreptate către consolidare și specializare. Acesta permite organizației să aibă un personal foarte bine pregătit într-un domeniu anume și cunoștințele de care dispun angajații să fie aprofundate. De-a semenea organizația nu trebuie să investească în pregătirea personalului în alte domenii, pentru că domeniul de lucru este foarte bine definit.

Punctele slabe ale acestei organizații sunt reprezentate în special de faptul că thenica de mentenanță și tehnologia utilizată este veche. Aeronavele de care dispun FA, în special MiG 21L, au fost achiziționate cu mult timp în urmă, tot în perioada respectivă cumpărându-se și tehnica cu care să se execute mentenanța. Este adevărat că de-a lungul timpului s-au efectuat medernizări dar niciodată nu s-a putut achiziționa tehnica și tehnologia de ultima oră.

Un dezavantaj major al acestei structuri din cadrul FA este reprezentat de faptul că acesta nu poate efectua lucrări de nivel RK (reparații capitale). Acesta se datorează faptului că logistica de mentenanță nu dispune de personal calificat pentru efectuarea de RK, de tehnica și tehnologia necesară. De-a semenea nu are o licență care să-i permită efectuarea acestor lucrări. De obicei RK este executat de societățile comerciale care au fabricat respectivele tipuri de aeronave.

Bugetul redus este o problemă majoră cu care se confruntă această organizație. Bugetul fiind redus, organizația nu își permite să aibă un personal numeros. De foarte multe ori din cauza acesta, a lipsei de personal, mentenanța unor aeronave nu poate fi terminată până la termen, astfel apar întârzieri care cauzează probleme și la alte nivele. De-a semenea, tot din această cauză, salariul personalului este mic, astfel avem o lipsă de motivație extrinsecă. Personalul având probleme financiare, nu își poate canaliza toată energia asupra activităților de la locul de muncă.

Acest domeniu este unul foarte delicat, tot personalul trebuie să știe ce are de făcut și activitățile desfășurate trebuie efectuate ca la carte, altfel o catastrofă aeriană este foarte probabilă. Din această cauză personalul trebuie să efectueze cursuri de pregătire în străinătate, cursuri care au costuri ridicate, și această organizație nu întotdeauna își permite să-și trimită personalul la aceste cursuri.

În cazul în care această organizație ar rămâne fără personal cu experiență, acesta ar fi foarte vulnerabilă. Această industrie este foarte delicată și necesită personal cu experiență, care știe ce are de făcut și care are cunoștințele necesare pentru a învăța și personalul cu experiență mai puțină. În cazul lipsei personalului cu experiență lucrările de mentenanță nu s-ar putea efectua la aceeași nivel de siguranță, iar personalul cu experiență mai puțină nu ar avea de la cine să învețe. Pierdera personalului cu experiență s-ar putea datora unei ieșiri masive la pensie sau părăsirea acestei organizații în detrimentul unui loc de muncă cu renumerație bănească superioară.

Oportunitatea cea mai importantă care poate fi exploatată în momentul de față este reprezentat de achiziționarea avionului multirol F-16. În momentul de față nicio societate comercială sau vreo organizație din țară nu deține o tehnologie și tehnică de mentenanță pentru acest tip de avion. De acesta ar putea profita logistica de mentenanță, astfel dacă s-ar achiziționa tehnică și tehnologie nouă, chiar de ultimă generație, pentru efectuarea de RK pentru F-16 nu ar mai trebui trimise aceste aparate la societăți comerciale din străinătate.

Criza din Ucraina a tras un semnal de alarmă pentru factorul politic, care a decis să aloce buget suplimentar pentru MapN. De acest buget s-ar putea folosi această organizație pentru a achiziționa tehnică și tehnologie nouă, de-a semenea personal mai mult ar putea fi tirmis la cursuri de specializare. Această criză nu este ceva îmbucurător dar ficare element chiar dacă este negativ trebui încercat să se transforme în oportunitate și trebuie exploatat.

Poziția strategică a României la granița de est a Uninuii Europene ar putea fi un avantaj care să fie exploatat. Poate la un moment dat, cineva din cadrul UE să hotărească să aloce un buget pentru MapN în scopul de a apăra interesle uniunii la granița de est. Zona în care este situată România este foarte agitată, mai ales că Rusia, care în ultima vreme a făcut probleme, este situată în apropiere, și la un moment dat cineva trebuie să sesizeze că România are nevoie de sprijin financiar.

Construirea de noi hangare unde să se execute mentenanța ar putea înbunătăți activitatea de mentenanță. Având spații mai multe unde să se execute mentenanța, personalul ar putea lucra simultan la mai multe aeronave, astfel nivelul de operabilitate ale mentenanței ar putea fi ridicat.

Anexa 1

http://lege5.ro/Gratuit/ge2danbwgy/instructiunea-privind-managementul-activitatilor-de-productie-din-unitatile-ministerului-apararii-nationale-din-24012011?pId=140767109#p-140767109