بدء تشغيل محرك الطائرة

يُعدّ تشغيل محركات الطائرات المكبسية يدويًا عن طريق تدوير المروحة أقدم وأبسط الطرق، إذ يُسهم غياب أي نظام تشغيل داخلي في توفير وزن ملحوظ. ويتم ضبط موضع المروحة بالنسبة لعمود المرفق بحيث تمر مكابس المحرك بنقطة المركز الميت العلوي أثناء شوط التدوير.

بما أن نظام الإشعال مصمم عادةً لإنتاج شرارات قبل الوصول إلى النقطة الميتة العليا، فهناك خطر ارتداد المحرك أثناء التشغيل اليدوي. لتجنب هذه المشكلة، يُزود أحد المغناطيسين المستخدمين في نظام إشعال محرك الطائرة النموذجي بـ" وصلة نبضية "، وهي عبارة عن جهاز زنبركي يؤخر الشرارة حتى الوصول إلى النقطة الميتة العليا، كما يزيد من سرعة دوران المغناطيس لإنتاج شرارة أقوى. عند تشغيل المحرك، تتوقف الوصلة النبضية عن العمل، ويتم تشغيل المغناطيس الثاني. ^{[ 1 ]} مع ازدياد سعة محركات الطائرات (خلال فترة ما بين الحربين العالميتين )، أصبح تحريك المروحة من قِبل شخص واحد أمرًا صعبًا بدنيًا - فكان أفراد الطاقم الأرضي ^{[ ٢ ] [ ٣ ]} تجدر الإشارة إلى أن هذا يختلف عن "تدوير" محرك المكبس الشعاعي يدويًا، والذي يُجرى لتفريغ الزيت المتراكم في الأسطوانات السفلية قبل بدء التشغيل لتجنب تلف المحرك. يبدو العمليتان متشابهتين، ولكن بينما يتطلب التشغيل اليدوي سحبًا قويًا وسريعًا للمروحة لبدء تشغيل المحرك، يتم التدوير ببساطة عن طريق تدوير المروحة بمقدار محدد.

وقعت حوادث أثناء تشغيل الطائرة يدويًا من قبل طيار واحد، سواءً بسبب ضبط دواسة الوقود على وضعية عالية، أو عدم استخدام المكابح، أو عدم استخدام دعامات العجلات، مما أدى إلى تحرك الطائرة دون وجود الطيار على أجهزة التحكم. ^{[ 4 ]} كما أن تشغيل المحرك مع ترك مفتاح التشغيل في وضعية "التشغيل" عن طريق الخطأ قد يتسبب في إصابات إذا بدأ المحرك فجأة عند إطلاق شمعة الإشعال شرارةً -فإذا لم يكن المفتاح في وضعية "التشغيل"، ستحدث الشرارة قبل أن يصل المكبس إلى النقطة الميتة العليا، مما قد يؤدي إلى ارتداد المروحة بقوة.

يُعدّ جهاز تشغيل هوكس (الذي اخترعه بينتفيلد هوكس خلال الحرب العالمية الأولى) بديلاً ميكانيكياً للطاقم الأرضي. يعتمد الجهاز على هيكل مركبة، ويستخدم عموداً مدفوعاً بقابض لتدوير المروحة، وينفصل عند بدء تشغيل المحرك. يُستخدم جهاز تشغيل هوكس بانتظام في مجموعة شاتلوورث لتشغيل الطائرات القديمة. ^{[ 3 ]}

تُجهز الطائرات الشراعية ذاتية التشغيل (المعروفة غالبًا باسم "التوربينية") بمحركات صغيرة ثنائية الأشواط بدون نظام تشغيل، ولإجراء الاختبارات الأرضية، يُلف حبل حول محور المروحة ويُسحب بسرعة بالتزامن مع تشغيل صمامات تخفيف الضغط . تُشغل هذه المحركات أثناء الطيران عن طريق تشغيل صمام تخفيف الضغط وزيادة سرعة الهواء لتدوير المروحة. تستخدم النماذج الأولى من طائرة سلنجسبي فالك الشراعية نظام تشغيل بسحب الحبل مثبت في قمرة القيادة. ^{[ 5 ]}

بدأ تزويد الطائرات بأنظمة كهربائية حوالي عام 1930، تعمل ببطارية ومولد صغير يعمل بطاقة الرياح . لم تكن هذه الأنظمة في البداية قوية بما يكفي لتشغيل محركات التشغيل. وقد حل إدخال المولدات التي تعمل بمحركات الاحتراق الداخلي هذه المشكلة. ^{[ 6 ]}

أدى إدخال محركات التشغيل الكهربائية لمحركات الطائرات إلى زيادة سهولة الاستخدام، ولكن على حساب زيادة الوزن والتعقيد. وكانت هذه المحركات ضرورية للطائرات المائية ذات المحركات المرتفعة التي يصعب الوصول إليها. يعمل محرك التشغيل ببطارية داخلية أو مصدر كهربائي أرضي أو كليهما، ويتم تشغيله بواسطة مفتاح أو زر في قمرة القيادة. عادةً ما يُسهّل نظام المفتاح تشغيل المغناطيسات. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

في ظروف البرودة، يُسبب الاحتكاك الناتج عن لزوجة زيت المحرك حملاً عالياً على نظام التشغيل. ومن المشاكل الأخرى صعوبة تبخر الوقود واحتراقه في درجات الحرارة المنخفضة. ولذلك، طُوّرت أنظمة تخفيف الزيت (بخلط الوقود مع زيت المحرك)، ^{[ 8 ]} واستُخدمت سخانات مسبقة للمحرك (بما في ذلك إشعال النار أسفل المحرك). كما استُخدم نظام مضخة كي-جاس للتحضير الأولي للمساعدة في تشغيل المحركات البريطانية. ^{[ 9 ]}

يتم تشغيل الطائرات المزودة بمراوح متغيرة الخطوة أو مراوح ثابتة السرعة بخطوة دقيقة لتقليل أحمال الهواء والتيار في دائرة محرك التشغيل.

تُجهز العديد من الطائرات الخفيفة بضوء تحذير "تشغيل المحرك" في قمرة القيادة، وهو شرط إلزامي لصلاحية الطيران للحماية من خطر فشل محرك التشغيل في الانفصال عن المحرك. ^{[ 10 ]}

كان بادئ تشغيل كوفمان جهازًا يعمل بخرطوشة متفجرة، حيث تعمل الغازات المحترقة إما مباشرة في الأسطوانات لتدوير المحرك أو من خلال ناقل حركة مسنن. تم تقديمه لأول مرة في محرك الديزل يونكرز جومو 205 عام 1936، ولم يُستخدم بادئ تشغيل كوفمان على نطاق واسع من قبل المشغلين المدنيين بسبب تكلفة الخراطيش. ^{[ 11 ]}

في عام 1920، صمم روي فيدن نظام بدء تشغيل بالغاز لمحرك مكبسي، استُخدم في محرك بريستول جوبيتر عام 1922. ^{[ 3 ]} كان النظام المستخدم في محركات رولز رويس كيستريل المبكرة ينقل الهواء عالي الضغط من وحدة أرضية عبر موزع يعمل بواسطة عمود الكامات إلى الأسطوانات عبر صمامات عدم الرجوع ، وكان لهذا النظام عيوب لم تُتغلب عليها إلا بالتحويل إلى بدء التشغيل الكهربائي. ^{[ 12 ]}

عند الحاجة إلى تشغيل محرك مكبسي أثناء الطيران، يمكن استخدام محرك التشغيل الكهربائي. هذا إجراء معتاد للطائرات الشراعية المزودة بمحرك والتي كانت تحلق مع إيقاف تشغيل المحرك. خلال المناورات البهلوانية في أنواع الطائرات القديمة، كان من الشائع أن يتوقف المحرك أثناء المناورات بسبب تصميم المكربن . في حال عدم وجود محرك تشغيل كهربائي، يمكن إعادة تشغيل المحركات عن طريق خفض الطائرة لزيادة سرعة الهواء وسرعة دوران المروحة. ^{[ 13 ]}

يستخدم بادئ تشغيل محرك الطائرة بالقصور الذاتي دولاب موازنة مُدار مسبقًا لنقل الطاقة الحركية إلى عمود المرفق، عادةً عبر تروس تخفيض السرعة وقابض لمنع حالات عزم الدوران الزائد. وقد استُخدمت ثلاثة أنواع: يدوي، وكهربائي، ومزيج من الاثنين. عند تزويد دولاب الموازنة بالطاقة الكاملة، يتم سحب كابل يدوي أو استخدام ملف لولبي لتشغيل البادئ. ^{[ 14 ]}

يمكن استخدام نوعين من محركات التشغيل الكهربائية، وهما: محرك التشغيل المباشر (الذي يُفصل كما في محركات الاحتراق الداخلي) ونظام مولد التشغيل (الذي يعمل بشكل دائم). ^{[ 17 ]}

يمكن تشغيل محركات التوربينات الغازية الصغيرة، وخاصة محركات التوربينات العمودية المستخدمة في المروحيات والطائرات النفاثة الصاروخية الجوالة، بواسطة محرك هيدروليكي مزود بتروس باستخدام ضغط الزيت من مصدر أرضي. ^{[ 18 ]}

في أنظمة بدء التشغيل بالهواء، تدور بكرات ضاغط محرك التوربينات الغازية بفعل كمية كبيرة من الهواء المضغوط الذي يؤثر مباشرة على شفرات الضاغط أو عن طريق تشغيل المحرك من خلال محرك توربيني صغير مزود بتروس . يمكن أن يقل وزن هذه المحركات بنسبة تصل إلى 75% عن وزن نظام كهربائي مكافئ. ^{[ 15 ]}

يمكن توفير الهواء المضغوط من وحدة طاقة مساعدة (APU) على متن الطائرة ، أو مولد غاز محمول يستخدمه الطاقم الأرضي، أو عن طريق التغذية المتبادلة للهواء المسحوب من محرك قيد التشغيل في حالة الطائرات متعددة المحركات. ^{[ 19 ]}

استُخدم مولد الغاز توربوميكا بالوست لتشغيل محركات سبي في طائرة بلاكبيرن بوكانير . وزُوّدت طائرة دي هافيلاند سي فيكسن بمولد بالوست خاص بها في حاوية قابلة للإزالة أسفل الجناح لتسهيل تشغيلها بعيدًا عن القاعدة. ^{[ 20 ]} وتشمل أنواع الطائرات العسكرية الأخرى التي تستخدم الهواء المضغوط المُزوّد ​​من الأرض للتشغيل طائرة لوكهيد إف-104 ستارفايتر، وطرازات مختلفة من طائرة إف-4 فانتوم التي تستخدم محرك جنرال إلكتريك جيه 79 النفاث التوربيني .

يمكن إيقاف محركات التوربينات الغازية أثناء الطيران، إما عن قصد من قبل الطاقم لتوفير الوقود أو أثناء اختبار الطيران أو عن غير قصد بسبب نقص الوقود أو انطفاء اللهب بعد توقف الضاغط .

تُستخدم سرعة هواء كافية لتشغيل الضاغط، ثم يتم تشغيل الوقود والإشعال، ويمكن استخدام وحدة طاقة مساعدة على متن الطائرة على ارتفاعات عالية حيث تكون كثافة الهواء أقل. ^{[ 16 ]}

أثناء عمليات الصعود السريع لطائرة لوكهيد NF-104A، تم إيقاف تشغيل المحرك النفاث عند الصعود إلى ارتفاع 85000 قدم (26000 متر)، وتم تشغيله باستخدام طريقة طاحونة الهواء عند الهبوط عبر هواء أكثر كثافة. ^{[ 26 ]}