أنظمة الطاقة الهيدروليكية والهوائية في الطائرة

تستند كلمة (هيدروليكي) إلى الكلمة اليونانية التي تعني الماء، وتعني في الأصل دراسة السلوك الفيزيائي للماء أثناء الراحة والحركة اليوم، تم توسيع المعنى ليشمل السلوك الفيزيائي لجميع السوائل بما في ذلك السائل الهيدروليكي، حيث أن الأنظمة الهيدروليكية ليست جديدة على الطيران كانت الطائرات المبكرة تحتوي على أنظمة فرامل هيدروليكية عندما أصبحت الطائرات أكثر تطوراً، تم تطوير أنظمة جديدة ذات طاقة هيدروليكية.

أهم خصائص أي نظام هيدروليكي

تُستخدم سوائل النظام الهيدروليكي بشكل أساسي لنقل وتوزيع القوى إلى وحدات مختلفة ليتم تشغيلها السوائل قادرة على القيام بذلك؛ لأنها تكاد تكون غير قابلة للضغط ينص قانون باسكال على أن الضغط المطبق على أي جزء من السائل المحصور ينتقل بكثافة غير منقوصة إلى كل جزء آخر وبالتالي، في حالة وجود عدد من الممرات في النظام، يمكن توزيع الضغط من خلالها جميعًا عن طريق السائل.

أولًا اللزوجة Viscosity

عادةً ما يحدد مصنعو الأجهزة الهيدروليكية نوع السائل الأنسب للاستخدام مع أجهزتهم في ضوء ظروف العمل والخدمة المطلوبة ودرجات الحرارة المتوقعة داخل وخارج الأنظمة والضغوط التي يجب أن يتحملها السائل وإمكانيات التآكل والظروف الأخرى.

ويجب أن يؤخذ في الاعتبار إذا كانت عدم الانضغاط والسيولة هما الصفات الوحيدة المطلوبة، فيمكن استخدام أي سائل ليس سميكًا جدًا في النظام الهيدروليكي، لكن يجب أن يمتلك السائل المُرضي لتركيب معين عددًا من الخصائص الأخرى تتم مناقشة بعض الخصائص التي يجب مراعاتها عند اختيار سائل مرضٍ لنظام معين.

من أهم خصائص أي سائل هيدروليكي لزوجته اللزوجة هي مقاومة داخلية للتدفق، حيث يتدفق سائل مثل البنزين ذو اللزوجة المنخفضة بسهولة، بينما يتدفق السائل مثل القطران الذي يحتوي على لزوجة عالية ببطء تزداد اللزوجة مع انخفاض درجة الحرارة يجب أن يحتوي السائل المرضي لنظام هيدروليكي معين على جسم كافٍ لإغلاق المضخات والصمامات والمكابس جيدًا، ولكن يجب ألا يكون سميكًا لدرجة أنه يوفر مقاومة للتدفق، مما يؤدي إلى فقد الطاقة وارتفاع درجات حرارة التشغيل تضيف هذه العوامل إلى الحمل والتآكل المفرط للأجزاء يؤدي السائل الرقيق جدًا أيضًا إلى التآكل السريع للأجزاء المتحركة أو الأجزاء ذات الأحمال الثقيلة.

ويعرف الجهاز المستخدم لقياس لزوجة السائل بجهاز مقاييس اللزوجة، حيث يتم استخدام عدة أنواع من مقاييس اللزوجة اليوم يقيس مقياس اللزوجة سيبلوت الوقت المطلوب، بالثواني حتى يمر 60 مل من السائل المختبر عند 100 درجة فهرنهايت من خلال فتحة قياسية يتم استخدام الوقت المُقاس للتعبير عن لزوجة السائل.

• اللزوجة النوعية: هي نسبة لزوجة السائل إلى لزوجة الماء عند 20 درجة مئوية. بما أن لزوجة الماء 1 سنتي عند 20 درجة مئوية.

• اللزوجة الحركية: تعرف بأنها هي نسبة اللزوجة الديناميكية إلى كثافة السائل، ووحدة اللزوجة الحركية هي م2/ث (متر مربع/ثانية). كما تُستخدم مقاييس اللزوجة لأكواب التدفق بشكل شائع في العمل الميداني لقياس لزوجة الزيوت والأشربة والورنيش والدهانات ومستحلبات البيتومين.

وعند إجراء الاختبار يكون مشابه تمامًا لمقاييس اللزوجة للأنبوب الشعري، حيث يتم قياس وقت التدفق لحجم معين من السائل من خلال فتحة ثابتة في قاع الكوب لتمثيل لزوجة السائل ونظرًا لأن لزوجة السائل النيوتوني مستقلة عن أبعاد مقياس اللزوجة المستخدمة، فمن الممكن تحويل أوقات التدفق إلى اللزوجة الحركية عن طريق مخططات التحويل أو عن طريق الصيغ المقترحة من قبل الشركات المصنعة للمعدات.

للحصول على دقة عالية، يتم التحكم في درجة حرارة وعاء الاحتفاظ بالسائل والفتحة عن طريق غمرها في حمام يتم التحكم فيه حراريًا ويعتبر مقياس اللزوجة سيبولت، أحد مقاييس اللزوجة في كوب التدفق، الأداة القياسية لاختبار المنتجات البترولية.

جهاز SAYBOLT VISCOMETER

هو جهاز يستخدم لقياس لزوجة مائع و يتحكم مقياس اللزوجة سيبولت في حرارة السائل واللزوجة هي الوقت الذي يستغرقه السائل لملء حاوية 60cc.

• ” (cc)”  هي “cubic centimetre”.

• 1 CC يساوي دائمًا 1 ml .

يُعرف الجهاز المستخدم لقياس اللزوجة جهاز بمقياس اللزوجة، حيث تعتبر لزوجة المائع مقياسًا لمقاومة التشوه الذي يحدث بالتدريج عن طريق إجهاد الشد أو إجهاد القص وحدات اللزوجة عبارة عن سنتيبواز أو بواز.

ثانيًا الاستقرار الكيميائي Chemical Stability

الثبات الكيميائي أو الاستقرار الكيميائي: هو خاصية أخرى مهمة للغاية في اختيار السائل الهيدروليكي إنها قدرة السائل على مقاومة الأكسدة والتدهور لفترات طويلة تميل جميع السوائل إلى الخضوع لتغيرات كيميائية غير مواتية في ظل ظروف التشغيل القاسية هذا هو الحال، على سبيل المثال، عندما يعمل النظام لفترة زمنية طويلة في درجات حرارة عالية.

درجات الحرارة الزائدة لها تأثير كبير على عمر السائل، وتجدر الإشارة إلى أن درجة حرارة السائل في خزان نظام هيدروليكي التشغيل لا تمثل دائمًا حالة حقيقية لظروف التشغيل تحدث النقاط الساخنة الموضعية على المحامل أو أسنان التروس أو عند النقطة التي يتم فيها دفع السائل تحت الضغط من خلال فتحة صغيرة، قد ينتج عن المرور المستمر للسائل عبر هذه النقاط درجات حرارة محلية عالية بما يكفي لكربنة السائل أو ترسبه، ومع ذلك قد لا يشير السائل الموجود في الخزان إلى درجة حرارة عالية بشكل مفرط.

تتمتع السوائل ذات اللزوجة العالية بمقاومة أكبر للحرارة من السوائل الخفيفة أو منخفضة اللزوجة المشتقة من نفس المصدر، حيث أن متوسط ​​السائل الهيدروليكي له لزوجة منخفضة لحسن الحظ، هناك مجموعة واسعة من السوائل المتاحة للاستخدام ضمن نطاق اللزوجة المطلوب للسوائل الهيدروليكية.

قد تتحلل السوائل في حالة تعرضها للهواء أو الماء أو الملح أو الشوائب الأخرى، خاصةً إذا كانت في حالة حركة مستمرة أو معرضة للحرارة بعض المعادن، مثل الزنك والرصاص والنحاس الأصفر والنحاس، لها تفاعل كيميائي غير مرغوب فيه على سوائل معينة تؤدي هذه العمليات الكيميائية إلى تكوين الحمأة واللثة  والكربون أو الرواسب الأخرى التي تسد الفتحات وتتسبب في التصاق الصمامات والمكابس أو تسربها.

حيث تعطي تزييتًا رديئًا للأجزاء المتحركة بمجرد تكوين كميات صغيرة من الحمأة أو الرواسب الأخرى، يزداد معدل التكوين بشكل عام بسرعة أكبر عندما تتشكل، تحدث بعض التغييرات في الخصائص الفيزيائية والكيميائية للسائل عادة ما يصبح السائل أغمق في اللون وأعلى في اللزوجة وتتكون الأحماض.

ثالثًا نقطة الوميض

نقطة الوميض: هي درجة الحرارة التي يعطي عندها السائل بخارًا بكمية كافية للاشتعال لحظيًا أو وميضه عند تطبيق اللهب يُفضل وجود نقطة وميض عالية للسوائل الهيدروليكية؛ لأنها تشير إلى مقاومة جيدة للاحتراق ودرجة منخفضة من التبخر في درجات الحرارة العادية.

رابعًا نقطة الحريق

نقطة الحريق: هي درجة الحرارة التي تصدر عندها مادة بخارًا بكمية كافية للاشتعال والاستمرار في الاحتراق عند تعرضها لشرارة أو لهب مثل نقطة الوميض، فإن نقطة النار العالية مطلوبة للسوائل الهيدروليكية المرغوبة.