Turbokompresorių diegimas mažuose lėktuvuose su stūmokliniais varikliais reikalauja griežto atitikimo FAA Part 23 ir Part 33 reglamentams. Šiame techniniame žinyne aprašomi principai, kaip užtikrinti saugų ir efektyvų variklio darbą naudojant išmetamosiomis dujomis varomus agregatus.
Montuojant turbiną į aviacinį variklį, būtina atlikti šiuos inžinerinius vertinimus:
Eksploatacijos metu privaloma stebėti tokius parametrus kaip EGT (Exhaust Gas Temperature) ir TIT (Turbine Inlet Temperature). Viršijus leistinas temperatūras ar sūkius (angl. Overspeed), kyla mechaninio turbinos rato suirimo (angl. Wheel Burst) rizika. Todėl turbinos korpusas turi būti sertifikuotas sulaikyti galimas skeveldras.
Taip pat svarbu įvertinti Vapor Lock (kuro garų kamščių) riziką degalų sistemoje, kuri tampa kritiška dideliame aukštyje dėl padidėjusios kuro temperatūros ir sumažėjusio aplinkos slėgio.
Tikrinant Hartzell (buvusių Garrett) TA04 serijos agregatus, pavyzdžiui, modelį P/N 466014-0005, būtina preciziškai išmatuoti ašinį (angl. axial play) ir radialinį laisvumą. Ašinis laisvumas turi neviršyti 0,003–0,006 colio ribos. Viršijus šiuos parametrus, atsiranda tiesioginė sparnuotės lietimosi į korpusą rizika. Inžinieriai privalo naudoti mikrometrinius indikatorius, kad nustatytų guolių mazgo nusidėvėjimą dar prieš pasireiškiant matomiems tepalo pratekėjimo požymiams.
Kritinis sistemos komponentas yra kintamo absoliutaus slėgio valdiklis (VAPC – Variable Absolute Pressure Controller). Jo kalibravimas tiesiogiai veikia „wastegate“ pavaros (angl. actuator) darbą. Tikslus derinimas apsaugo nuo pavojingo „overshoot“ reiškinio staigiai didinant galią. Naudojant specifinius testavimo stendus, nustatomas spyruoklės įtempimas ir membranos sandarumas. Tai užtikrina, kad maksimalus įpūtimo slėgis būtų pasiektas be nepageidaujamų pulsacijų.
Ilgalaikė turbokompresoriaus eksploatacija priklauso nuo prevencijos prieš alyvos koksavimąsi (angl. oil coking) guolių kasetėje. Po tūpimo būtina išlaikyti variklį tuščiąja eiga bent 3–5 minutes. Per šį laiką turbinos ratas, pagamintas iš Inconel 713C lydinio, atvėsta kontroliuojamai. Taip pat privaloma kas 100 valandų tikrinti V-tipo jungiamąsias apkabas (angl. V-band clamps), pavyzdžiui, P/N 631544. Jų trūkimas skrydžio metu sukelia staigų gaisro pavojų dėl išmetamųjų dujų nuotėkio į variklio skyrių.
Svarbu įvertinti kompresoriaus siurbčiojimo (angl. *compressor surge*) riziką, kuri dažniausiai pasireiškia esant dideliam aukščiui ir mažai droselio atidarymo eigai, kai oro srautas per kompresoriaus sparnuotę tampa nestabilus. Norint išvengti šio aerodinaminio reiškinio, privaloma tiksliai sureguliuoti *bypass* vožtuvų atsidarymo greitį, užtikrinant, kad *wastegate* aktuatorius, pavyzdžiui, P/N 407558-0004, reaguotų į slėgio šuolius per milisekundes. Nustatant šiuos parametrus, inžinieriai privalo naudoti kalibravimo stendus, imituojančius variklio darbo režimus sūkių diapazone nuo 1800 iki 2700 RPM, kad išvengtų srauto atitrūkimo nuo mentelių, galinčio sukelti turbinos vibraciją ir greitą guolių dėvėjimąsi.
Eksploatuojant *Inconel 713C* lydinio turbinos ratus, būtina reguliariai tikrinti TIT (turbinos įėjimo temperatūros) jutiklių, pavyzdžiui, K tipo termoporų (P/N 10-384357), tikslumą, nes net 20-30°C paklaida gali lemti kritinį sparnuotės medžiagos nuovargį. Ilgalaikio naudojimo metu termoelementai degraduoja dėl oksidacijos, todėl privaloma atlikti periodinę varžos ir atsako laiko patikrą. Tikslus temperatūros duomenų stebėjimas leidžia išvengti „terminio šoko“, kuris pasireiškia sparčiai keičiantis apkrovai, ypač kai naudojamos modernios *variable geometry* (kintamos geometrijos) sistemos, kuriose *vane* (mentelių) užstrigimas dėl suodžių sankaupų gali sukelti nekontroliuojamą slėgio padidėjimą.
Alyvos koksavimosi (angl. *oil coking*) prevencijai guolių kasetėje vis dažniau rekomenduojama naudoti sintetinę alyvą, atitinkančią SAE J1899 standartus, kuri pasižymi aukštesniu atsparumu terminio skilimo procesams. Po intensyvaus skrydžio būtina užtikrinti, kad alyvos cirkuliacija per guolių mazgą nenutrūktų staiga, nes likutinis karštis, sklindantis iš turbinos korpuso į centrinę kasetę, gali „iškepti“ alyvą, sudarydamas kietas anglies nuosėdas, kurios vėliau veikia kaip abrazyvas. Papildoma priežiūros priemonė yra tepalo filtro elementų (pvz., P/N AA48108-2) mikroskopinė analizė, siekiant anksti identifikuoti besiskiriančias metalo daleles iš slydimo guolių, kol dar nėra pasiekta 0,006 colio ašinio laisvumo riba.
Montuojant turbokompresoriaus nukreipimo vožtuvo (wastegate) mazgus, pavyzdžiui, Hartzell Engine Tech (HET) valdiklius, būtina skirti ypatingą dėmesį aneroidinės membranos (bellows) išankstinio įtempimo kalibravimui. Naudojant kalibravimo stendą atmosferos slėgio pokyčiams imituoti, technikai privalo stebėti tikslų įпускini (manifold) slėgį (MP), kuriuo metu pradeda veikti sklendė (butterfly valve). Jei valdiklis rodo „neveikliosios zonos“ (dead-band) vėlavimą arba nesugeba palaikyti tiesios linijos kritinio aukščio metu, tikėtina kaltininkė yra vidinė diafragmos nuovargis – dažnai sukeltas didelio dažnio išmetamųjų dujų vibracijos. Mazgo keitimas FAA-PMA sertifikuotu agregatu (pvz., P/N 407558-0004) reikalauja visiško stendinio bandymo naudojant vakuuminį šaltinį ir kalibruotą manometrą, siekiant patvirtinti, kad spyruoklės standumas atitinka specifinę variklio apkrovos kreivę, taip užkertant kelią katastrofiškam slėgio perviršiui (over-boost) sparčiai didinant trauką esant aukštam tankio aukščiui.
Išmetamųjų dujų ir turbokompresoriaus jungčių struktūrinis vientisumas labai priklauso nuo tinkamo V-juostos jungčių (V-band couplings) pritaikymo, ypač sprendžiant problemas, istoriškai susijusias su taškinio suvirinimo konstrukcijomis. Technikai privalo pereiti prie didelio stiprumo, nesuvirintų alternatyvų, tokių kaip AeroForce serija (pvz., P/N AF3003 serija), siekdami sumažinti įtampos korozinio krekingo (stress corrosion cracking) riziką flanšo sąsajoje. Montavimo metu klijų neleidžiančios pastos (anti-seize compound) naudojimas T-varžtų sriegiams yra privalomas, siekiant pasiekti tikslias suveržimo vertes (dažnai 40-50 colio svarų, priklausomai nuo specifinio flanšo skersmens), reikalingas tolygiam apsukamajam įtempimui aplink perimetrą užtikrinti. Nepaisymas nurodytos suveržimo sekos arba deformuotos jungties pakartotinis naudojimas neišvengiamai sukels lokalizuotą didelio greičio išmetamųjų dujų nuotėkį, kuris, esant 1500°F+ darbinėms temperatūroms, eroduos aplink esančius aliuminio lydinio komponentus.
Hidrodinaminių atraminių guolių (journal bearing) būklė dažnai yra pirmasis sisteminio tepimo pablogėjimo rodiklis, ypač analizuojant TA04 serijos turbokompresoriuose naudojamų pilnai plūduriuojančių guolių komplektų veikimą. Naudodamas specializuotą indikatoriaus stendą (dial indicator rig), technikas turi pritaikyti kontroliuojamą radialinį slėgį turbinos velenui, kad patikrintų „judėjimo“ (rocking) judesį, kuris viršija leistiną 0.003-0.006 colio toleranciją, jei bronzinėse guolių įvorėse pastebimas paviršiaus įbrėžimas ar lako apnašos. Be to, alyvos nupylimo (scavenge) linija turi būti apžiūrėta dėl lokalizuoto užsikimšimo ar „alyvos telkimosi“ (oil-pooling) žemiausiame centrinio korpuso besisukančio mazgo (CHRA) taške. Jei alyvos nutekėjimas nėra tinkamai ventiliuojamas gravitacijos pagalba arba yra pažeistas suangliavusių alyvos nuosėdų, atsirandantis atgalinis slėgis privers alyvą prasiskverbti pro dinaminiais stūmoklinio žiedo sandariklius (piston-ring seals) į įsiurbimo kolektorių, galiausiai sukeliant antrinį detonacijos įvykį arba pastebimus dūmų pėdsakus didelio galingumo kilimo operacijų metu.