Didelio našumo pramoninio turbokompresoriaus, pavyzdžiui, BorgWarner S366, konversija į reaktyvinį variklį yra sudėtingas inžinerinis projektas, reikalaujantis gilių termodinamikos, skysčių dinamikos ir rotacinių mechanizmų žinių. S366, paprastai naudojamas vidaus degimo varikliuose su turbopūtimu, pasižymi patvariu besisukančiu mazgu, gebančiu atlaikyti didelius apsisukimų dažnius (iki 120 000 aps./min.), būtinus reaktyvinei traukai.
S366 modelyje naudojamas kaltinis frezuotas kompresoriaus ratas (FMW) ir tvirta turbinos sekcija. Norint modifikuoti šį įrenginį, būtina suprasti gamyklines tolerancijas ir ribas.
Būtina griežtai laikytis šių tarpų. Viršijus leistiną išilginį laisvumą, kompresoriaus ratas lies korpusą, kai esant aukštam slėgiui vyks savaiminis degimas.
Sudėtingiausias konversijos aspektas – žiedinės arba „can“ tipo degimo kameros gamyba. Tikslas yra įpurkšti degalus į suslėgto oro srautą, išeinantį iš kompresoriaus prieš jam patenkant į turbinos korpusą. Reaktyvinio variklio konversijai paprastai naudojamas propanas arba „Jet-A“ aviacinis kuras.
Degimo kamera turi būti pagaminta iš karščiui atsparių lydinių, būtent „Inconel 625“ arba 310 klasės nerūdijančio plieno, kad atlaikytų ilgalaikę aukštesnę nei 850°C darbinę temperatūrą. Vidinis slėgis turi išlikti stabilus, kad būtų išvengta kompresoriaus „pumping“ (srauto atbulinės eigos) reiškinio. Oro ir degalų santykis turi būti tiksliai sureguliuotas; stechiometrinis mišinys sukels turbinos menčių eroziją. Inžinieriai saugiam darbui paprastai taiko maždaug 50:1 – 60:1 oro ir degalų santykį.
BorgWarner S366 aušinimui ir tepimui naudoja slėginę alyvos tiekimo sistemą. Reaktyvinio variklio pritaikyme alyvos temperatūra turi būti žemesnė nei 100°C, kad būtų išvengta jos koksavimo. Būtina naudoti atskirą išorinį alyvos siurblį (gebantį užtikrinti 30-50 PSI slėgį) ir padidinto našumo alyvos radiatorių. Alyvos slėgio kritimas sukels velenėlio riebokšlių nesandarumą, o tai sąlygos katastrofinį guolių korpuso gedimą.
Jei besisukantis mazgas buvo išardytas patikrai, surenkant būtina griežtai laikytis šių sukimo momento verčių:
Prieš pirmąjį paleidimą įrenginys turi būti dinamiškai subalansuotas. Bet koks besisukančio mazgo disbalansas esant dideliems apsisukimams sukels momentinį veleno lūžį. Atlikdami pirmuosius bandymus, visada naudokite apsauginį skydą. Elektroninis išmetamųjų dujų temperatūros (EGT) stebėjimas yra kritiškai svarbus. Naudokite K tipo termoporą, įtaisytą tiesiai prie turbinos įėjimo. Jei EGT viršija 950°C, degalų tiekimą būtina nedelsiant nutraukti, kad būtų išvengta turbinos menčių išsilydymo.
BorgWarner S366 konversija reikalauja tikslių matavimų ir efektyvaus šilumos valdymo. Nors S366 yra puiki platforma eksperimentinei reaktyvinei traukai, vartotojas privalo prioritetą teikti struktūriniam vientisumui, tinkamam tepimui ir tiksliam EGT stebėjimui, kad užtikrintų sėkmingą ir saugų darbą. Visada pasitikrinkite konkretaus modelio „BorgWarner“ techninės priežiūros vadovą, kad užtikrintumėte komponentų suderinamumą.
Hidrodinaminė žurnalinio guolio sistema, naudojama „BorgWarner S300SX3“ architektūroje (pvz., dalių numeriai 177281, 177275), remiasi pastoviu alyvos pleištu, siekiant palaikyti radialinį stabilumą esant dideliems veleno greičiams. Perkeliant ją į turboreaktyvinių variklių pritaikymus, guolio korpusą reikia modifikuoti, kad būtų išvengta alyvos kokso susidarymo dėl šiluminės inercijos išjungimo metu, nes aušinančio vidaus degimo ciklo nebuvimas sukelia staigius temperatūros šuolius centrinėje korpuso besisukančioje mazge (CHRA). Rekomenduojama naudoti sintetinę, didelio klampumo indekso alyvą – pavyzdžiui, 15W-50 esterio pagrindo lenktyninę tepalą – siekiant išlaikyti plėvelės stiprumą esant ekstremaliai šiluminei apkrovai. Be to, alyvos grąžinimo linija turi būti nuolydžiu nupilama, turėdama ne mažesnį kaip 12 mm vidinį skersmenį, kad nebūtų sukuriamas atgalinis slėgis, kuris kitaip priverstų alyvą praeiti pro stūmoklio žiedo tipo dinaminius sandariklius, sukeldamas pavojingą patekimą į kompresoriaus arba turbinos kasetes.
Besisukančio mazgo tikslus balansavimas yra privalomas agregatams, pasiekiantiems 120 000 aps./min. S366 kompresoriaus ratas turi išplėstinio galiuko technologiją, kuri žymiai padidina masės inerciją peiliukų periferijose, palyginti su standartinės geometrijos ratais. Surinkimo metu kompresoriaus rato ir veleno derinimas turi sekti gamyklos žymeklius; netikslus suderinimas pakeičia masės centrą, sukeldamas žemo dažnio vibracijas, kurios lemia greitą turbinos veleno medžiagos nuovargį. Inžinieriai turėtų naudoti vibracijos analizatorių, kad įsitikintų, jog dinaminė pusiausvyra išlieka O-klasės ISO 1940 standarto ribose. Be to, patikrinkite, ar turbinos rato išleidimo anga (eksdūceris) termiškai neišsiplečiant nesiliečia su turbinos korpuso gaubtu; tarpas turi būti tikrinamas esant aplinkos temperatūrai naudojant tarpiklio matuoklius, siekiant užtikrinti ne mažiau kaip 0,50 mm, atsižvelgiant į nikelio lydinio turbinos rato ir ketaus arba nerūdijančio plieno turbinos korpuso skirtingus plėtimosi koeficientus.
Kuro tiekimo sistemos integravimas reikalauja kalibruoto, daugiafunkcinio kuro purkštukų kolektoriaus, esančio prieš pagrindinę degimo zoną, siekiant užtikrinti purškimą prieš oro srautui patenkant į turbinos korpusą. Atsižvelgiant į tai, kad S366 yra suprojektuotas slėgio kolektorių pritaikymams, korpuso įvadas – dažnai T4 padalintas dvigubo srauto (twin-scroll) konfigūracijos – sukuria reikšmingą atgalinį slėgį, kuris gali sukelti kompresoriaus „surge“ (stūmį), jei degiklio antgalio kalibravimas yra neteisingas. Siekiant sumažinti šią riziką, į kompresoriaus išleidimo vamzdyną turėtų būti integruotas didelio slėgio (pvz., Tial Q serijos ar panašus) nukrovimo vožtuvas (BOV), veikiantis kaip apsaugos nuo „surge“ įtaisas staigaus stabdymo ar kuro nupjovimo metu. Būtina stebėti slėgio santykį per kompresorių naudojant diferencialinio slėgio jutiklį (pvz., „Honeywell PX2“ serijos), kad būtų išlaikyta kompresoriaus žemėlapio „sala“, taip išvengiant katastrofiškų „surge“ ciklų, kurie sukelia ašinę osciliaciją ir sunaikina traukos guolių kasetę, ypač gležnus žalvarinius ar vario-švino traukos tarpiklius, kurie nustato veleno padėtį CHRA viduje.
Siekiant optimizuoti S366 pagrinduoto turboreaktyvinio variklio termodinaminį efektyvumą, degimo kameros integracija turi atsižvelgti į FMW kompresoriaus specifinį išmetimo greitį. Kritiškai svarbu naudoti 13007110005 pagrindinio kapitalinio remonto komplektą, nes standartiniai slankikliniai guoliai nėra skirti ilgalaikei didelės apkrovos, nepulsuojančiai šiluminėms sąlygoms, būdingoms Braytono ciklo konversijai. Montuojant CHRA (kompresoriaus korpusą su kartridžu), būtina naudoti didelio molibdeno disulfido surinkimo tepalą traukos guolių komplektui – kurį sudaro 360 laipsnių traukos apykaklė ir dvigubi žalvariniai traukos poveržliai – siekiant sumažinti trintį pradiniame sukimosi etape. Bet koks ašinės krovimo aukščio nukrypimas sukels katastrofišką sparnuotės ir korpuso kontaktą, ypač turint į galvą agresyvų S366 išplėstinio galiuko kompresoriaus mentelių nuolydžio kampą. Būtina atlikti didelio greičio rotoriaus balansavimo procedūrą sertifikuotoje įmonėje, naudojant IRD arba Schenck balansavimo stakles, kad būtų užtikrinta, jog rotoriaus mazgas atitiktų G2.5 balansavimo kokybės klasę esant 100 000+ aps./min.; nepatikrinus to, atsiras harmoninė rezonanso indukcija, dėl kurios susidarys didelio ciklo nuovargis (HCF) turbinos veleno medžiagai.
Turbinos įleidimo temperatūros (TIT) valdymas yra ribojantis struktūrinio ilgaamžiškumo veiksnys, nes Inconel turbinos ratas yra jautrus slydimu sukeltam menčių pailgėjimui. Siekiant išvengti šiluminio pabėgimo, būtina įdiegti laipsnišką kuro įpurškimo strategiją, naudojant didelio impedanso Bosch EV14 tipo purkštukus, kurie užtikrina pranašesnius atomizacijos modelius, palyginti su supaprastintais vieno taško propano purkštukais. Degimo įdėklo konstrukcija turi turėti praskiedimo oro angas (pirminę, antrinę ir tretinę zonas), specialiai suprojektuotas valdyti liepsnos vamzdžio vidinį slėgio kritimą. Naudojant bendro slėgio zondą prieš turbinos korpusą (T4 įleidimas), inžinieriai gali stebėti slėgio santykį; jei slėgis už korpuso viršija 2,5:1, lyginant su aplinkos slėgiu, turbinos antgalio plotas yra efektyviai per mažas, dėl ko kompresorius išstumiama iš stabilaus veikimo lango. Tai reikalauja tikslaus antgalio žiedo arba mentelių reguliavimo – jei korpusas leidžia – kad turbokompresorius būtų nuverstas nuo užsikirtimo linijos ir palaikytų stabilų degimo branduolį pereinamųjų būsenų perėjimo metu.
Sprendžiant alyvavimo poreikius, perėjimas nuo vidaus degimo variklio (ICE) slėgio profilių prie turboreaktyvinio veikimo daro standartinį 30–50 PSI alyvavimą nepakankamu palaikyti guolių pleištą nuolat apkraunant. Rekomenduojama naudoti specializuotą, nusausintą sausą karterio alyvavimo sistemą su Tilton arba Peterson skysčio siurbliu, kad būtų užtikrintas minimalus 1,5 litro per minutę srautas esant didžiausiam veleno greičiui. Be to, 10 mikronų filtravimo sistemos įrengimas yra privalomas, nes metalinės dalelės, susidariusios klojant pasirinktą degimo aparatūrą, greitai nusidėvės guolių žurnalus. Siekiant išvengti šilumos kaupimosi po išjungimo – pagrindinės anglies kaupimosi ir alyvos kokimo guolių ertmėje priežasties – elektrinis alyvos cirkuliacijos siurblys turi likti aktyvus mažiausiai 180 sekundžių po kuro atjungimo. Ši šilumos valdymo protokolo dalis išsaugo dinamiškų stūmoklio žiedų sandariklių vientisumą ir neleidžia pablogėti centrinio korpuso vidiniams tolerancijoms, kurios yra sukalibruotos tiksliam 0,038 mm – 0,051 mm žurnalo tarpui.