ÖZGÜR YUMAKOĞULLARI THY TEKNİK A.Ş Powerplant Troubleshooting Tech. Ekim 2006
ENGINE BLEED AIR SUPPLY SİSTEMLERİ (A319/A320/A321/A330/A340)

Spesifik olarak farklılık gösterseler de Airbus uçaklarındaki pnömatik sistemler temelde birbirlerine benzerdir. Bilindiği üzere pnömatik sistemin motorlar, apu ve harici hava kaynağı olmak üzere üç ana kaynağı vardır. Bu kaynaklardan sağlanan basınçlı hava motorları çalıştırmada, wing anti-ice sisteminde, kabin basınçlandırması ve air condition amacıyla pack sistemlerinde, su tankları-hidrolik rezervuarların basınçlandırılmasında, bazı uçaklarda kargoların ısıtılmasında ve nacelle anti-ice sisteminde kullanılmaktadır.

Motorların HP kompresor kademelerinde yüksek oranda sıkıştırılmış sıcak hava bulunmaktadır. Motorun belirli kademelerinden bu havanın bir kısmı çalınarak yukarıda bahsettiğimiz sistemlerde kullanılır. Ancak motorun devri her zaman sabit olmadığı için alınan havanın basınç ve sıcaklığı da değişkendir. Yüksek devirlerde kompresörün son kademelerinde bulunan hava uçak sistemlerinde kullanılamayacak kadar sıcak ve yüksek basınçlıdır. Bunun için kompresörün ön (IP-Intermediate Pressure) ve arka (HP-High Pressure) kademeleri olmak üzere iki ayrı bölgesinden basınç ve sıcaklığı kontrol edilebilecek değerlerde hava alınarak sistemde kullanılır. Örneğin A330'da kullanılan CF680E1 motorunda Hpc 8.kademe (IP) ve Hpc 14.kademe (HP), A319/320/321'lerde kullanılan CFM56-5B motorunda Hpc 5.kademe (IP) ve Hpc 9.kademe (HP), IAEV2500-A5 motorunda Hpc 7.kademe (IP) ve Hpc 10.kademe (HP), A340'da kullanılan CFM56-5C motorunda Hpc 5.kademe (IP) ve Hpc 9.kademe (HP) olarak kullanılır. Görüldüğü gibi hava alınan kademeler motorun yapısına göre değişmekte ama temel olarak motordan bleed ductlar kanalıyla düşük basınçlı olan ön kademelerden IP, yüksek basınçlı arka kademelerden HP havası alınmaktadır.

Motor çalıştığında düşük devirlerde IP kademesindeki havanın basıncı düşük olduğu için sisteme hava HP kademesinden HP valf vasıtasıyla alınır. HP bleed ductın üstünde bulunan HP valf, üzerindeki regulatör vasıtasıyla havayı 36 psi seviyelerinde regule ederek çıkışına gönderir. HP valf pnömatik olarak çalışan bir valftir ve üzerindeki pozisyon sw vasıtasıyla BMC (Bleed Monitoring Computer)'e konumunu bildirir. Valfin açılabilmesi için girişinde en az 8-10 psi hava olmalıdır. HP kademesinden gelen hava ile IP kademesinden gelen hava birleşerek Bleed valf olarak da bildiğimiz Pressure Regulating Valve (PRV)'e girer. HP'den gelen basınçlı havanın motorun ön kademelerine girerek kompresörün stall olmasını engellemek için IP bleed hattına bir adet IP Check Valf yerleştirilmiştir. PRV pnömatik olarak çalışan; pylonda bulunan Thermostat Solenoid (Ths) tarafından pnömatik olarak kontrol edilen regüleli bir valftir. Çıkış basıncını şartlara göre 36-51 psi arasında regüle eder. Hava PRV'den çıktıktan sonra normal olarak full açıkta bulunan ve arıza durumunda uçak sistemlerini aşırı basınçtan korumak için pnömatik olarak kapanan Overpressure Valf (OPV) den geçtikten sonra pylondaki precooler'a girer. Burada sıcak olan hava motor fan kısmından gelen soğuk hava ile soğutularak Bleed sistem ducta girer ve kullanılacağı birimlere (pack, wing anti-ice v.s.) ulaşmış olur. Pack sisteminde bu hava kabinde olması istenen değere şartlandırılır. Uçaktaki her motorda aynı şekilde bir bleed sistem olup bleed sistem duct ile kendi pack sistemini besler. Motor devri yükseldiği zaman IP ve HP kademesindeki hava basıncı da yükselir. HPV, HP kademesindeki yüksek basınçlı havayı 36 psi da regüle ettiği için yüksek devirlerde IP'deki basınç HP valf çıkışındaki basınca ulaşır ve IP Check Valfi açarak ve HPV'i kapatır. Hp valfin pnömatik olarak normal şartlarda kapanmaması halinde valf girişindeki basınç 100 psi'a ulaştığında BMC tarafından HPV üzerindeki solenoid enerjilendirilerek kapanması elektriki olarak sağlanır. Normal olarak HPVnin kapanması motorun %80-85 N2 devirleri civarında olur. PRV'nin kontrolünü pnömatik olarak yapan Ths, pylonda preecoolerdan hemen sonra thermostat kısmı bleed duct içinde olan ve dışarıdan iki sense hattıyla PRV'ye bağlanan bir komponenttir. Solenoidi enerjisizken PRV den sense hattı ile gelen havayı 8-10 psi kontrol havası olarak tekrar PRVye sense hattıyla göndererek valfin daha etkin regülasyon yapmasını sağlar. Eğer bleed sistemdeki basınç normal değerleri geçmeye başlarsa (Overtemperature Protection) basıncı artan havanın sıcaklığı da artacağı için 235 C den sonra termostat PRV'nin kontrol havasını düşürerek valfi kapalıya doğru götürür. Sıcaklık arttığı sürece PRV kapalıya doğru gidecek ve nihayetinde tam kapalı olduğu zaman BMC PRV üzerindeki pos swden aldığı bilgi ile ECAM ve gerekli birimlere uyarılarını ileterek BLEED FAULT ikazı üretecektir. Ths içindeki komparator sayesinde sense hatlarıyla aldığı PRV giriş basıncı ile precooler çıkış basıncını sürekli karşılaştırarak sistemde motora doğru bir ters akış hissettiği anda PRV'nin kontrol havasını kaçırarak PRV'yi pnömatik olarak kapalıya götürecek ve motoru reverse flowdan koruyacaktır. Bu durum aynı kanatta birden fazla motor olan uçaklarda (A340 gibi) çok daha önemlidir. Bunun için A340'da bunlara ek olarak flow unbalance koruması mevcuttur. Ayrıca Apu'dan hava aldığımızda, motor çalıştırmada, overpressure, overheat ve bleed leak detection durumlarında otomatik olarak; ilgili Eng Bleed P/B sw OFF edildiğinde veya Eng Fire P/B'a basıldığında BMC Ths'nin solenoidini enerjileyerek PRV'yi aynı zamanda HPV solenoidini enerjileyerek HPV'yi kapalıya götürecektir.

Precoolerdan geçen sıcak havayı soğutmak için kullanılan fan havasının miktarını kontrol etmek için sistemde bir adet Fan Air Valve (FAV) bulunmaktadır. FAV'i de, sistemde pylonda Ths'den hemen önce bulunan Thermostat Controller (Thc) bir sense hattı vasıtasıyla kontrol ederek precoolera fandan giren soğuk havanın miktarını ayarlamaktadır. Şöyleki normal şartlarda FAV, Thc kontrolü ile Bleed ducttan geçen havanın sıcaklığı 200 C'yi geçmeyecek şekilde ayarlamaya çalışır. Eğer pack sisteminde kabine verilen havanın sıcaklık kontrolünü etkin bir şekilde yapamayacak bir arıza olursa (örneğin; air cycle machine arızalanırsa) packler çalışmaya devam eder ve wing anti-ice sistemi de OFF ise packlerde sıcaklık kontrolunün yapılabilmesi için Zone Controller'ın isteği ile FAV Bleed ducttan geçen havanın sıcaklığını 150 C'yi geçmeyecek şekilde ayarlar.

Bunlara ek olarak pylonda Ths'den hemen sonra iki adet pressure tranducer (Pr ve Pt) ve bir adet temperature sensor (T) vardır. Pr, PRV çıkış basıncını yani Bleed duct basıncını BMC kanalıyla ECAM'a gönderir. Pt, HPV çıkış basıncını BMC'ye gönderir. T Bleed duct sıcaklığını BMC kanalıyla ECAM'a gönderir. BMC bu parametreleri kullanarak sistemi aktif olarak kontrol eder.

PRV, HPV ve FAV üzerlerinde manual çevirme mekanizması ve indikasyonu, deaktivite vidası ve arıza durumunda dışarıdan test yapabilmek için test portları bulunmaktadır. Ayrıca aşırı ısıya maruz kaldıklarında (450 C) valfi fail-safe konumuna geçiren thermal sigortaları bulunmaktadır. Sistemde Bleed air kaynaklarını birbirinden ayırmak için bir adet de cross-bleed valf bulunmaktadır.

Burada aktardığım bilgiler genel bilgi mahiyetinde olup, sayısal değerler için mutlaka ilgili manuelleri dikkate almanız gerektiğini hatırlatarak, sizlere keyifli ve huzurlu çalışmalar diliyorum.

ÖZGÜR YUMAKOĞULLARI

oyumakogullari@thy.com