Η πιο άμεση απάντηση, είναι: "Ο ένας προορίζετε για αεροσκάφος, ενώ ο άλλος για αυτοκίνητο !"
Πίσω της όμως αυτή η απάντηση, κρύβει μια σειρά "τεχνικών-μηχανολογικών επιχειρημάτων", τα οποία θα προσπαθήσουμε να αναλύσουμε παρακάτω.
'Ας τα δούμε αναλυτικά:
1. Άν εξαιρέσουμε τους radial και axial κινητήρες, οι υπόλοιποι εμβολοφόροι αεροσκαφών είναι διάταξης boxer. Σήμερα, ελάχιστες αυτοκινητοβιομηχανίες είναι αυτές που χρησιμοποιούν boxer κινητήρες (subaru, porsche, κτλ).
2. Ένα μεσαίου τύπου αυτοκίνητο, χρησιμοποιεί 12 με 15 άλογα ισχύος για να "πιάσει" ταχύτητες των 60 με 70 mph ενώ η συνολική ισχύς του είναι περίπου 10 φορές μεγαλύτερη αυτής (δηλαδή έχει ιπποδύναμη 120 hp με 150 hp). Επίσης ένα αυτοκίνητο ποτέ δε λειτουργεί στη μέγιστη δυνατή ισχύ του για περισσότερο από λίγα δευτερόλεπτα. Αντίθετα ένα αεροσκάφος, μπορεί να λειτουργεί με 100% της ισχύς του ακόμη και σε όλη τη διάρκεια του ταξιδιού ανάλογα με τις απαιτήσεις πλεύσης, τις καιρικές συνθήκες, κτλ.
3. Ένα αυτοκίνητο, καθ' όλη τη διάρκεια χρήσης του, χρησιμοποιεί κατά μέσο όρο στις περισσότερες διαδρομές-ταξίδια το 10% της ισχύς του. Σε ένα αεροσκάφος όμως, το ποσοστό αυτό κυμαίνεται μεταξύ του 70% και 80%. Αρκετή διαφορά !
4. Άν συμπεριλάβουμε τις δυνάμεις στη μελέτη μας, τότε καταλήγουμε οτι ο κινητήρας του αυτοκινήτου έχει έναν και μόνο ρόλο, να παράγει ώση (thrust) ενώ τα ελαστικά χρησιμεύουν για να παράγουν άντωση (lift). Αντίθετα, στο αεροσκάφος ο κινητήρας έχει 2 ρόλους. Μπορεί μεν να παράγει την απαιτούμενη ώση (thrust) αλλά εξασφαλίζει δε και μέρος της άντωσης (lift), οπου σε συνδυασμό με τα φτερά.....το αεροσκάφος κρατιέται στον αέρα. Άρα με λίγα λόγια, στα αυτοκίνητα ο κινητήρας ωθεί το αυτοκίνητο ενώ στα αεροσκάφη ο κινητήρας ωθεί και κρατά το αεροσκάφος ψηλα.
5. Δύο χιλιάδες ώρες λειτουργίας ενός κινητήρα αυτοκινήτου, αντιστοιχούν σε 70.000 με 100.000 μίλια διανυθείσας απόστασης, περίπου δηλαδή έχουμε φτάσει στη μέση της διάρκειας ζωής του κινητήρα αυτού. Αντίστοιχα, δύο χιλιάδες ώρες λειτουργίας ενός κινητήρα αεροσκάφους σηματοδοτούν και το τέλος της ζωής του κινητήρα αυτού. Eπίσης, ένας κάτοχος αυτοκινήτου κατα μέσο όρο θα συμπληρώσει τη παραπάνω απόσταση άρα και τις ώρες λειτουργίας μέσα σε 5 με 7 χρόνια χρήσης ενώ ένας κάτοχος αεροσκάφους εμβολοφόρου κινητήρα θα συμπληρώσει τις παραπάνω ώρες λειτουργίας σε διάστημα κατα μέσο όρο 40 χρόνων. Ακόμη, όσον αφορά τα αεροσκάφη, σπάνια χρήση τους και για περιορισμένο χρονικό διάστημα οδηγούν σε περαιτέρω φθορές και αυξημένη απαίτηση συντήρησης.
6. Όσον αφορά τις θερμοκρασίες περιβάλλοντος, είναι τελείως διαφορετικό ένας κινητήρας να "σκεπάζεται" απο το καπό (στη περίπτωση του αυτοκινήτου) και τελείως διαφορετικό να "σκεπάζεται" απο το περίβλημα της ατράκτου (στη περίπτωση του αεροσκάφους). Ιδιαίτερα, στους αερόψυκτους κινητήρες αεροσκαφών η μεταβολή θερμοκρασίας είναι τεράστια ! Για παράδειγμα, μπορεί ένας αεροσκάφος να απογειώνεται σε θερμοκρασία 35 οC απο το έδαφος αλλά μόλις ανέβει σε κάποιο x ύψος μπορεί η θερμοκρασία να πέσει και κάτω του μηδενός. Οπότε, γίνεται αντιληπτό το πόσο επηρεάζεται η όλη λειτουργία του κινητήρα απο τη θερμπκρασία περιβάλλοντος. Ακόμη, η ύπαρξη βροχής σε συνδυασμό με τη χαμηλή θερμοκρασία μπορεί να προκαλέσει τινάγματα και δονήσεις σε αθωράκιστο αερόψυκτο κινητήρα, τόσο στους κυλίνδρους όσο και στη κεφαλή αυτού. Επίσης, χειροκίνητη λειτουργία συστημάτων ψύξης ενός αεροσκάφους (π.χ cowl flaps) σημαίνει οτι τα συστήματα αυτά στη καλύτερη περίπτωση λειτουργούν υπο-βέλτιστα ενώ στη χειρότερη, λειτουργούν εσφαλμένα με οτι αυτό μπορεί να συνεπάγεται.
7. Τελείως διαφορετική είναι και η συντήρηση. Οι κινητήρες των αυτοκινήτων δε χρειάζονται τα λεγόμενα "tune ups" και αυτό διότι: η χρήση αμόλυβδη βενζίνης, τα σύγχρονα ηλεκτρονικά συστήματα, η βελτιωμένη μεταλλουργία, τα εξελιγμένα υλικά, κτλ έχουν συμβάλλει στη δημιουργία κινητήρων απαίτησης μόνο σε αλλαγές λιπαντικού, ικανών να ξεπεράσουν τα 100.000 μίλια χωρίς ουσιαστικά προβλήματα. Στους κινητήρες των αεροσκαφών, δεν είναι τόσο "ξέγνοιαστα" τα πράγματα αφού απαιτείται συνεχής, ακριβής, λεπτομερής και πλήρης συντήρηση και έλεγχος ανα τακτά χρονικά διαστήματα, τα οποία ορίζει ο κατασκευαστής.
7. Τέλος, σημαντικό ρόλο στη λειτουργία του κινητήρα παίζει και ο χειριστής, δηλαδή ο οδηγός και ο πιλότος αντίστοιχα. Σε αντίθεση με τον οδηγό, ο πιλότος ενός αεροσκάφους απαιτείται να είναι πολύ πιο προσεκτικός αφού έχει να χειριστεί διάφορες καταστάσεις και μια σειρά ενεργειών, όπως: με τι καύσιμο θα εφοδιαστεί ο κινητήρας, τι προδιαγραφών, ρυθμίσεις γκαζιού, ρυθμίσεις μίγματος, κτλ. κάτι που σχεδόν σε όλα αυτά στα αυτοκίνητα είναι αυτοματοποιημένα.
Σε ποιό συμπέρασμα καταλήγουμε λοιπόν ;
Πίσω της όμως αυτή η απάντηση, κρύβει μια σειρά "τεχνικών-μηχανολογικών επιχειρημάτων", τα οποία θα προσπαθήσουμε να αναλύσουμε παρακάτω.
'Ας τα δούμε αναλυτικά:
1. Άν εξαιρέσουμε τους radial και axial κινητήρες, οι υπόλοιποι εμβολοφόροι αεροσκαφών είναι διάταξης boxer. Σήμερα, ελάχιστες αυτοκινητοβιομηχανίες είναι αυτές που χρησιμοποιούν boxer κινητήρες (subaru, porsche, κτλ).
2. Ένα μεσαίου τύπου αυτοκίνητο, χρησιμοποιεί 12 με 15 άλογα ισχύος για να "πιάσει" ταχύτητες των 60 με 70 mph ενώ η συνολική ισχύς του είναι περίπου 10 φορές μεγαλύτερη αυτής (δηλαδή έχει ιπποδύναμη 120 hp με 150 hp). Επίσης ένα αυτοκίνητο ποτέ δε λειτουργεί στη μέγιστη δυνατή ισχύ του για περισσότερο από λίγα δευτερόλεπτα. Αντίθετα ένα αεροσκάφος, μπορεί να λειτουργεί με 100% της ισχύς του ακόμη και σε όλη τη διάρκεια του ταξιδιού ανάλογα με τις απαιτήσεις πλεύσης, τις καιρικές συνθήκες, κτλ.
3. Ένα αυτοκίνητο, καθ' όλη τη διάρκεια χρήσης του, χρησιμοποιεί κατά μέσο όρο στις περισσότερες διαδρομές-ταξίδια το 10% της ισχύς του. Σε ένα αεροσκάφος όμως, το ποσοστό αυτό κυμαίνεται μεταξύ του 70% και 80%. Αρκετή διαφορά !
4. Άν συμπεριλάβουμε τις δυνάμεις στη μελέτη μας, τότε καταλήγουμε οτι ο κινητήρας του αυτοκινήτου έχει έναν και μόνο ρόλο, να παράγει ώση (thrust) ενώ τα ελαστικά χρησιμεύουν για να παράγουν άντωση (lift). Αντίθετα, στο αεροσκάφος ο κινητήρας έχει 2 ρόλους. Μπορεί μεν να παράγει την απαιτούμενη ώση (thrust) αλλά εξασφαλίζει δε και μέρος της άντωσης (lift), οπου σε συνδυασμό με τα φτερά.....το αεροσκάφος κρατιέται στον αέρα. Άρα με λίγα λόγια, στα αυτοκίνητα ο κινητήρας ωθεί το αυτοκίνητο ενώ στα αεροσκάφη ο κινητήρας ωθεί και κρατά το αεροσκάφος ψηλα.
5. Δύο χιλιάδες ώρες λειτουργίας ενός κινητήρα αυτοκινήτου, αντιστοιχούν σε 70.000 με 100.000 μίλια διανυθείσας απόστασης, περίπου δηλαδή έχουμε φτάσει στη μέση της διάρκειας ζωής του κινητήρα αυτού. Αντίστοιχα, δύο χιλιάδες ώρες λειτουργίας ενός κινητήρα αεροσκάφους σηματοδοτούν και το τέλος της ζωής του κινητήρα αυτού. Eπίσης, ένας κάτοχος αυτοκινήτου κατα μέσο όρο θα συμπληρώσει τη παραπάνω απόσταση άρα και τις ώρες λειτουργίας μέσα σε 5 με 7 χρόνια χρήσης ενώ ένας κάτοχος αεροσκάφους εμβολοφόρου κινητήρα θα συμπληρώσει τις παραπάνω ώρες λειτουργίας σε διάστημα κατα μέσο όρο 40 χρόνων. Ακόμη, όσον αφορά τα αεροσκάφη, σπάνια χρήση τους και για περιορισμένο χρονικό διάστημα οδηγούν σε περαιτέρω φθορές και αυξημένη απαίτηση συντήρησης.
6. Όσον αφορά τις θερμοκρασίες περιβάλλοντος, είναι τελείως διαφορετικό ένας κινητήρας να "σκεπάζεται" απο το καπό (στη περίπτωση του αυτοκινήτου) και τελείως διαφορετικό να "σκεπάζεται" απο το περίβλημα της ατράκτου (στη περίπτωση του αεροσκάφους). Ιδιαίτερα, στους αερόψυκτους κινητήρες αεροσκαφών η μεταβολή θερμοκρασίας είναι τεράστια ! Για παράδειγμα, μπορεί ένας αεροσκάφος να απογειώνεται σε θερμοκρασία 35 οC απο το έδαφος αλλά μόλις ανέβει σε κάποιο x ύψος μπορεί η θερμοκρασία να πέσει και κάτω του μηδενός. Οπότε, γίνεται αντιληπτό το πόσο επηρεάζεται η όλη λειτουργία του κινητήρα απο τη θερμπκρασία περιβάλλοντος. Ακόμη, η ύπαρξη βροχής σε συνδυασμό με τη χαμηλή θερμοκρασία μπορεί να προκαλέσει τινάγματα και δονήσεις σε αθωράκιστο αερόψυκτο κινητήρα, τόσο στους κυλίνδρους όσο και στη κεφαλή αυτού. Επίσης, χειροκίνητη λειτουργία συστημάτων ψύξης ενός αεροσκάφους (π.χ cowl flaps) σημαίνει οτι τα συστήματα αυτά στη καλύτερη περίπτωση λειτουργούν υπο-βέλτιστα ενώ στη χειρότερη, λειτουργούν εσφαλμένα με οτι αυτό μπορεί να συνεπάγεται.
7. Τελείως διαφορετική είναι και η συντήρηση. Οι κινητήρες των αυτοκινήτων δε χρειάζονται τα λεγόμενα "tune ups" και αυτό διότι: η χρήση αμόλυβδη βενζίνης, τα σύγχρονα ηλεκτρονικά συστήματα, η βελτιωμένη μεταλλουργία, τα εξελιγμένα υλικά, κτλ έχουν συμβάλλει στη δημιουργία κινητήρων απαίτησης μόνο σε αλλαγές λιπαντικού, ικανών να ξεπεράσουν τα 100.000 μίλια χωρίς ουσιαστικά προβλήματα. Στους κινητήρες των αεροσκαφών, δεν είναι τόσο "ξέγνοιαστα" τα πράγματα αφού απαιτείται συνεχής, ακριβής, λεπτομερής και πλήρης συντήρηση και έλεγχος ανα τακτά χρονικά διαστήματα, τα οποία ορίζει ο κατασκευαστής.
7. Τέλος, σημαντικό ρόλο στη λειτουργία του κινητήρα παίζει και ο χειριστής, δηλαδή ο οδηγός και ο πιλότος αντίστοιχα. Σε αντίθεση με τον οδηγό, ο πιλότος ενός αεροσκάφους απαιτείται να είναι πολύ πιο προσεκτικός αφού έχει να χειριστεί διάφορες καταστάσεις και μια σειρά ενεργειών, όπως: με τι καύσιμο θα εφοδιαστεί ο κινητήρας, τι προδιαγραφών, ρυθμίσεις γκαζιού, ρυθμίσεις μίγματος, κτλ. κάτι που σχεδόν σε όλα αυτά στα αυτοκίνητα είναι αυτοματοποιημένα.
Σε ποιό συμπέρασμα καταλήγουμε λοιπόν ;
-> Πρώτα απ' όλα, ύπαρξη βλάβης σημαίνει και ταυτόχρονα διαφορετικές συνέπειες για κάθε περίπτωση. Στη περίπτωση του αυτοκινήτου, η πιο απλή λύση είναι να το ακινητοποιήσουμε στην άκρη του δρόμου, αλλά στη περίπτωση του αεροσκάφους ; Τι κάνουμε τότε ;;;
-> Είναι αρκετά εύκολο να γίνει επανασχεδιασμός των κινητήρων αυτοκινήτων, αφού η οικονομική επιβάρυνση γρήγορα θα οδηγηθεί σε απόσβεση αφού οι πωλήσεις είναι αρκετά υψηλές. Αντίθετα, ο επανασχεδιασμός των κινητήρων αεροσκαφών είναι αρκετά δύσκολος και οικονομικά ασύμφερος.
-> Έχετε αναλογιστεί ποτέ, γιατί είναι τόσο ακριβή η εξέλιξη ενός κινητήρα ; Απλά σκεφτείτε οτι ο x κατασκευαστής παρουσιάζοντας τον (υποτιθέμενο) y βελτιωμένο κινητήρα, εγγυάται τη σωστή του λειτουργία και την ανταπόκρισή του στις απαιτήσεις του αγοραστή. Αυτή λοιπόν η "εγγύηση" του κατασκευαστή, κρύβει απο πίσω της μια σειρά αξιολογήσεων, παραμέτρων, μετρήσεων, σχεδίων, πειραματικές λειτουργίες, κτλ. Όταν λοιπόν μιλάμε για αεροπορικούς κινητήρες, στα παραπάνω προστίθονται και άλλοι παράμετροι που σχετίζονται με τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, τις μεταβολές της, της μεταβολές της πίεσης, κτλ. Έτσι λοιπόν η οικονομική απαίτηση....είναι το τίμημα της προόδου ! Εκτός λοιπόν όλων των παραπάνω, ένας κατασκευαστής αεροπορικών κινητήρων πρέπει να περάσει και απο μια γραφειοκρατία, που περιλαμβάνει πιστοποίηση απο τη "FAA" και απο διάφορα "CAAs"
~ Άρα λοιπόν, η εξέλιξη που θα ακολουθήσει τους αεροπορικούς εμβολοφόρους κινητήρες, θα έχει να κάνει με: i) την εξέλιξη των υλικών και της μεταλλουργίας που θα οδηγήσει σε ελαφρύτερους κινητήρες και πιο αποδοτικές προπέλες, ii) την εξέλιξη της χημείας, που θα φέρει αποδοτικότερα και πιο οικολογικά καύσιμα, λιπαντικά και ψυκτικά υγρά που θα ανταποκρίνονται σε πιο απαιτητικές συνθήκες λειτουργίας και iii) την εξέλιξη στη σχεδίαση ~
~ Γιατί ο ανταγωνισμός και πάνω απ' όλα η θέληση....... φέρνουν τη πρόοδο !!! ~
-> Είναι αρκετά εύκολο να γίνει επανασχεδιασμός των κινητήρων αυτοκινήτων, αφού η οικονομική επιβάρυνση γρήγορα θα οδηγηθεί σε απόσβεση αφού οι πωλήσεις είναι αρκετά υψηλές. Αντίθετα, ο επανασχεδιασμός των κινητήρων αεροσκαφών είναι αρκετά δύσκολος και οικονομικά ασύμφερος.
-> Έχετε αναλογιστεί ποτέ, γιατί είναι τόσο ακριβή η εξέλιξη ενός κινητήρα ; Απλά σκεφτείτε οτι ο x κατασκευαστής παρουσιάζοντας τον (υποτιθέμενο) y βελτιωμένο κινητήρα, εγγυάται τη σωστή του λειτουργία και την ανταπόκρισή του στις απαιτήσεις του αγοραστή. Αυτή λοιπόν η "εγγύηση" του κατασκευαστή, κρύβει απο πίσω της μια σειρά αξιολογήσεων, παραμέτρων, μετρήσεων, σχεδίων, πειραματικές λειτουργίες, κτλ. Όταν λοιπόν μιλάμε για αεροπορικούς κινητήρες, στα παραπάνω προστίθονται και άλλοι παράμετροι που σχετίζονται με τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, τις μεταβολές της, της μεταβολές της πίεσης, κτλ. Έτσι λοιπόν η οικονομική απαίτηση....είναι το τίμημα της προόδου ! Εκτός λοιπόν όλων των παραπάνω, ένας κατασκευαστής αεροπορικών κινητήρων πρέπει να περάσει και απο μια γραφειοκρατία, που περιλαμβάνει πιστοποίηση απο τη "FAA" και απο διάφορα "CAAs"
~ Άρα λοιπόν, η εξέλιξη που θα ακολουθήσει τους αεροπορικούς εμβολοφόρους κινητήρες, θα έχει να κάνει με: i) την εξέλιξη των υλικών και της μεταλλουργίας που θα οδηγήσει σε ελαφρύτερους κινητήρες και πιο αποδοτικές προπέλες, ii) την εξέλιξη της χημείας, που θα φέρει αποδοτικότερα και πιο οικολογικά καύσιμα, λιπαντικά και ψυκτικά υγρά που θα ανταποκρίνονται σε πιο απαιτητικές συνθήκες λειτουργίας και iii) την εξέλιξη στη σχεδίαση ~
~ Γιατί ο ανταγωνισμός και πάνω απ' όλα η θέληση....... φέρνουν τη πρόοδο !!! ~
Βιβλιογραφία: 1) http://www.planeandpilotmag.com/article/airplanes-cars-whats-the-difference/#.V7shRTXQhYF
Σχόλια
Δημοσίευση σχολίου