Engine Rolling

Engine Rolling 

เวลาที่เดินทางด้วยเครื่องบินลำใหญ่ เคยสงสัยบ้างมั๊ยครับว่านักบินหรือช่างเครื่องบินเค้าติดเครื่องยนต์อย่างไร เหมือนกับรถยนต์มั๊ย เดี๋ยวผมจะพยายามเขียนให้อ่านกันพอเข้าใจนะครับ

เริ่มอย่างนี้ก่อนดีกว่า เครื่องยนต์ Gas Turbine มันจะติดได้ก็ต้องมีปัจจัยครบสามประการ ได้แก่ น้ำมันเชื้อเพลิง ประกายไฟ และอากาศ ถ้าครบสามอย่างนี้ก็จะทำให้เครื่องยนต์ติดได้ 

วิธีการติดเครื่องยนต์ของเครื่องบินจะต้องใช้อากาศร้อนแรงดันสูงที่เรียกว่า High pressure bleed air แหล่งกำเนิดของมันได้จาก Auxilliary Power Unit หรือ APU ซึ่งถูกติดตั้งอยู่ตรงตูดแหลมๆท้ายเครื่องบิน เหมือนเป็นเครื่องยนต์เล็กๆอันหนึ่งที่ติดขึ้นมาตรงท้ายเครื่อง ส่งเสียงดังพอควรเวลาไปยืนใกล้ๆ เอาไว้ป้อนระบบไฟฟ้า และ High pressure bleed air ให้กับระบบสตาร์ทเครื่องยนต์และใช้กับระบบปรับอากาศบนเครื่องบินได้ด้วยในช่วงที่ยังไม่ติดเครื่องยนต์หลัก ระบบสตาร์ทเครื่องยนต์จะถูกควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ระดับเทพที่เรียกว่า FADEC (Full Authority Digital Engine Control) โดยนักบินหรือช่างเครื่องบินจะเป็นผู้ทำการติดเครื่องยนต์โดยวิธี Manual หรือแบบ Automatic แล้วแต่ว่าเครื่องบินรุ่นนั้นเก่าหรือใหม่แค่ไหน ถ้ารุ่นใหม่ๆจะเป็นระบบ Automatic ซึ่งจะมีขั้นตอนที่ซับซ้อนน้อยกว่าระบบ Manual start ค่อนข้างมาก

ดูรูปประกอบไปด้วยเพื่อความเข้าใจนะครับ ในตัวเครื่องยนต์ Turbofan รุ่นใหม่ จะประกอบไปด้วยส่วนประกอบหลักที่เกี่ยวข้องกับการติดเครื่องยนต์ ได้แก่

- N1 เป็นส่วนที่เรียกว่า Low pressure section
- N2 เป็นส่วนที่เรียกว่า High pressure section (เครื่องบินรุ่นที่ใหญ่และใหม่กว่าอาจจะมี N3 ด้วยนะครับ)
- Combustion chamber หรือห้องสันดาป
- Nozzle ซึ่งอยู่ท้ายเครื่องสุด เป็นส่วนที่แรงขับของเครื่องยนต์ที่ได้จากการสันดาปถูกขับออกมาด้านท้ายเครื่องยนต์ และ
- Air Turbine starter

โดยในส่วนของ N1 จะประกอบไปด้วย
- N1 fan เป็นเหมือนกังหันอันใหญ่ที่ประกอบด้วยกลีบใบพัดอันเล็กหลายอัน อยู่ด้านหน้าสุด เห็นได้ชัดเจนเมื่อไปยืนอยู่หน้าเครื่องยนต์
- N1 compressor จะอยู่ต่อท้าย N1 fan
- N1 shaft คือแท่งโลหะที่เชื่อมต่อ N1 fan เข้ากับ N1 compressor และ N1 turbine
- N1 turbine คือกังหันหลายใบอยู่ท้ายเครื่องติดกับส่วน Nozzle

ในส่วนของ N2 ซึ่งอยู่ด้านในกว่า ประกอบไปด้วย
- N2 compressor อยู่ต่อท้าย N1 compressor
- N2 shaft คือแท่งโลหะที่เชื่อมต่อ N2 compressor และ N2 turbine
- N2 turbine คือกังหันหลายใบ ตำแหน่งของมันอยู่ก่อนหน้า N1 Turbine

ยกเว้นเครื่องบินแบบ B787 ที่ได้รับการออกแบบระบบเครื่องยนต์ที่ใช้เทคโนโลยี่ที่ล้ำหน้าชาวบ้านชาวช่องเค้าไปหนึ่งช่วงตัว กระบวนการที่ทำให้เครื่องยนต์ติดขึ้นมาของเครื่องบินหลายๆรุ่นโดยทั่วไป ไม่ว่าจะเป็นแบบ Manual หรือ Automatic จะมีขั้นตอนประมาณนี้ครับ

- กระแสลมร้อนความดันสูงจาก APU ที่อยู่ด้านหลังเครื่องบิน จะถูกส่งผ่าน Bleed air valves ไปที่ Air turbine starter ทำให้ตัว Air turbine starter หมุนและเคลื่อนตัวไปจับเข้ากับแกน Engine accessory drive ซึ่งมันจะไปหมุน N2 shaft ทำให้เครื่องยนต์เริ่มหมุน รวมไปถึงอุปกรณ์ต่างๆที่ต่อเข้ากับ Engine accessory drive ก็จะเริ่มทำงานได้

- พอ N2 shaft เริ่มหมุน ตัว N2 compressor ที่อยู่ด้านหน้า และ N2 turbine ที่อยู่ด้านหลังก็หมุนตามไปด้วยเพราะมันอยู่บน shaft เดียวกัน ปฏิกิริยานี้จะเหนี่ยวนำให้อากาศจากภายนอกถูกดูดจากด้านหน้าเครื่องยนต์ไปด้านหลังเครื่องโดยอัตโนมัติ

- พอ N2 shaft เริ่มหมุนเร็วขึ้น หัวเทียน (Ignitors) ที่อยู่ภายใน Combustion chamber จะเริ่มจุดระเบิดประกายไฟ

- เมื่อ N2 หมุนเร็วขึ้นมาอีกนิดนึง ระบบน้ำมันเชื้อเพลิงก็จะเริ่มทำงานโดยถูกฉีดเข้าไปภายใน Combustion chamber

- เมื่ออากาศที่ถูกเพิ่มความดันโดย compressor เจอกับประกายไฟ และน้ำมันเชื้อเพลิง ภายใน Combustion chamber ผลลัพธ์ที่ได้ก็คือ เครื่องยนต์เกิดการสันดาปหรือเกิดการลุกไหม้ขึ้นมานั่นเอง

- ตัว N1 turbine ซึ่งได้รับกระแสความร้อนที่เกิดจากการสันดาปภายใน Combustion chamber ก็จะไปหมุน N1 shaft และทำให้ N1 compressor เริ่มทำงานด้วย

- พอ N2 shaft หมุนไปจนถึงค่าหนึ่ง Bleed air valves ที่ทำหน้าที่ป้อนกระแสลมร้อนให้ Air turbine starter หมุนทำงานในช่วงแรก ก็จะปิดลง และถอดตัว Air turbine starter ออกจากแกนหลักเครื่องยนต์รวมไปถึงหัวเทียนก็จะหยุดจุดประกายไฟภายใน Combustion chamber

- จากนั้น เครื่องยนต์ก็สามารถหมุนไปได้เอง ณ รอบเดินเบาที่ถูกตั้งเอาไว้ จากนั้นนักบินสามารถเพิ่มกำลังเครื่องยนต์ได้เองตามที่ต้องการในแต่ละเฟสการบินครับ

ขอจบการบรรยายสรุปไว้เพียงเท่านี้