Просмотр полной версии : РоФ и реалистичное управление двигателем
Управление винтомоторной установкой складывается из управления системами охлаждения, зажигания, топливной системой, системой смесеобразования, наддувом и шагом винта. Две крайние системы пока в РоФе не применяются, поэтому мы их опустим. Относительно системы охлаждения особых вопросов не возникает, управление опережением зажигания и топливными баками в РоФе не реализовано (надеюсь что в будущем эти системы будут добавлены в симулятор), а вот насчет смесеобразования хотелось бы поговорить поподробнее.
Должно быть, всем известно, что горючий газ, необходимый для работы двигателя внутреннего сгорания, образуется непосредственно во время его работы в так называемом «карбюраторе». Казалось бы, нехитрая операция по испарению бензина на деле оказалась непростой задачей и пытливые умы изобретателей создали огромное количество различных устройств, предназначенных для ее решения, прежде чем был найден удовлетворительный результат. Только в США к двадцатым годам прошлого века было зарегистрировано несколько тысяч патентов с описаниями различных карбюраторов, пожалуй, больше только число проектов вечных двигателей! :)
Первая мировая война была развязана как раз в самый разгар процесса поиска оптимальной конструкции карбюратора, поэтому РоФ мог бы предоставить замечательную возможность ознакомиться с прогрессом в этой области.
Самолеты, реализованные в РоФе, оснащены карбюраторами самых разнообразных систем, поэтому любопытно было бы исследовать различия в управлении самолетом, вызванные различиями в их конструкции.
Для начала составим таблицу применяемости карбюраторов на основе описаний самолетов и базы знаний человечества :) , размещенной в этой ветке: Авиационные карбюраторы - краткий исторический обзор (http://www.sukhoi.ru/forum/showthread.php?t=69501)
Бензин не испаряется за одно мгновение, создание горючей смеси в карбюраторе только начинается, поэтому его основная функция заключается в соединении бензина с воздухом в правильной пропорции.
К расчету этой правильной пропорции приложили свою руку химики – они определили, что необходимое для сгорания углеродного, то бишь нефтяного топлива количество воздуха зависит только от соотношения углерода и водорода в его молекулах. Бензин в нашем мире встречается различных сортов и, в зависимости от его состава, количество воздуха, необходимое для сгорания 1 кг. бензина, колеблется от 14,6 до 15,2 кг. Обычно в расчетах использует среднее значение и считают, что карбюратор в нормальных условиях должен смешивать бензин с воздухом в весовом соотношении 1:15.
После того, как была найдена теоретически верная пропорция, возникло предложение использовать для оценки работы карбюратора отношение фактического количества воздуха, содержащегося в смеси, к теоретическому. Это отношение получило название «коэффициент избытка воздуха» и обозначение в виде буквы α (альфа). Например, если по результатам измерений карбюратор готовит смесь, в которой на 1 кг. бензина приходится 20 кг. воздуха, то α = 20/15 = 1,3 и экспериментаторам сразу становится ясно (дальше будет понятно, почему), что с таким карбюратором мотор долго не протянет.
Вскоре после этого инженерам-практикам стало интересно, а что произойдет с мотором, если горючая смесь не будет соответствовать теоретическому значению? И в этот момент сильно повезло будущим создателям авиационных симуляторов. В результате многочисленных натурных экспериментов, оказалось, что абсолютно все двигатели внутреннего сгорания реагируют на это издевательство совершенно одинаково. По результатам исследований была построена кривая зависимости мощности мотора от коэффициента избытка воздуха, которой мы и воспользуемся в дальнейшем:
Также было обнаружено, что выход коэффициента избытка воздуха за пределы 0,75<α<1,15 приводит к сбоям в работе авиационного мотора, несовместимыми с его нормальной жизнедеятельностью, именно поэтому кривая обрывается на этих значениях, а не потому, что экспериментаторам было лень ее рисовать дальше. :)
Максимум мощности приходится на значение α = 0,9 а не α = 1, как можно было бы предположить, так уж устроен мир, ничего не поделаешь! :)
В ходе дальнейших исследований было установлено, что минимальный расход топлива достигается при α = 1,15 поэтому карбюраторы для здоровенных бомбардировщиков желательно настраивать именно на это значение.
И если уж совсем войти в азарт и продолжить эксперименты с составом горючей смеси и дальше, то можно обнаружить что она вообще перестает быть горючей при выходе за пределы 0,52<α<1,29 и эти значения получили название «пределы воспламенения».
С составом смеси разобрались, возвращаемся к нашим баранам, то есть карбюраторам.
Из таблицы, которую я привел выше, видно, что карбюраторы по своему принципу действия делятся на две большие группы: впрыскивающие и всасывающие. Всасывающие карбюраторы неоднократно были описаны в различных учебниках, поэтому начнем с впрыскивающих.
Изобразим схему карбюратора впрыскивающего типа в таком виде:
Бензобак A, поперечное сечение которого равно sт, заправлен топливом с плотностью γт, которое находится под давлением pт и уровень zт которого опускается со скоростью vт, поскольку топливо проходит через открытый топливный кран B и истекает на уровне z0 через топливную форсунку C поперечного сечения s0 со скоростью v0. Плотность топлива на выходе из форсунки остается неизменной: γт, а давление воздуха равно p.
У входа в воздушный канал карбюратора присутствует воздух с плотностью γв, давлением p0 и скоростью v0. Воздух засасывается в карбюратор и вблизи форсунки его плотность остается без изменений: γв, а давление равно p и скорость равна vв.
Попробуем определить, как эти параметры влияют на работу карбюратора. Применим к нашему карбюратору закон Бернули, который гласит о том, что сумма динамического, статического и весового давлений являются постоянной для любого сечения жидкости.
В качестве одного сечения используем уровень топлива в баке, а другого – уровень топлива на выходе из форсунки.
Тогда, для топлива в баке:
pт – статическое давление
vт^2/2*g – динамическое давление
γт*zт – весовое давление
и для форсунки:
p – статическое давление
γт*v0^2/2*g – динамическое давление
γт*z0 – весовое давление
Записываем уравнение Бернулли:
pт + γт*vт^2/2*g + γт*zт = p + γт*v0^2/2*g + γт*z0
Но, сколько в трубу вошло, столько и выйдет:
sт*vт = s0*v0
Допустим, что площадь поперечного сечения форсунки s0 много меньше площади поперечного сечения бака sт (так оно и есть, клянусь! :) )
Тогда скорость опускания уровня топлива в баке vт будет очень мала по сравнению со скоростью истечения топлива из форсунки v0.
Значит, динамическое давление в баке γт*vт^2/2*g будет стремиться к нулю и им можно пренебречь:
pт + γт*zт = p + γт*v0^2/2*g + γт*z0
Отсюда скорость истечения топлива из форсунки будет равна:
v0 = (2*g(h + pт/γт - p/γт))^0,5 Где
h = zт - z0 – расстояние между отверстием в форсунке и уровнем топлива в баке
Примем, что атмосферное давление на уровне топлива в баке равно атмосферному давлению на входе во всасывающую трубу карбюратора и давление на поверхность топлива в баке pт измерено относительно атмосферного.
Тогда скорость истечения топлива из форсунки будет равна:
v0 = (2*g(h + pт/γт + Δp/γт))^0,5 Где
Δp = p0 – p – разрежение во впускной трубе карбюратора
Аналогичным образом составим уравнение Бернулли для потока воздуха:
p0 + γв*v0^2/2*g + γв*zв = p + γв*vв^2/2*g + γв*z0
разделим обе части уравнения на γв:
p0/γв + v0^2/2*g + zв = p/γв + vв^2/2*g + z0
Примем, что скорость воздуха у отверстия всасывающей трубы v0 = 0, тогда:
p0/γв + zв = p/γв + vв^2/2*g + z0
Отсюда:
vв^2/2*g = zв - z0 + p0/γв - p/γв Где
Δp = p0 – p – разрежение во впускной трубе карбюратора
Уровень потока воздуха у входа в карбюратор равен уровню потока воздуха у форсунки: zв = z0, тогда скорость воздуха у форсунки будет равна:
vв^2/2*g = Δp/γв
Отсюда:
vв = (2*g*Δp/γв)^0,5
Секундный расход воздуха через карбюратор будет равен произведению скорости потока на площадь поперечного сечения воздушного канала и на плотность воздуха:
Gв = vв*fв*γв = fв*(2*g*Δp*γв)^0,5
И секундный расход топлива:
Gт = vт*fт*γт = fт* (2*g(h*γт^2 + pт*γт + Δp*γт))^0,5
Отсюда находим коэффициент избытка воздуха:
α = Gв/Gт*L0 = fв*(γв*Δp)^0,5/L0*fт* (h*γт^2 + pт*γт + Δp*γт)^0,5
В реальном мире бессилие науки проявляется в существовании эмпирических, то есть, никаким образом не объяснимых коэффициентов. Не обошлось без них и здесь. Реальные расходы несколько отличаются от теоретических и в связи с этим в нашу формулу придется добавить некие параметры μв и μт, называемые коэффициентами расхода воздуха и топлива соответственно.
Они не помешают нам в дальнейшем, пусть все будет по-взрослому! :)
В результате всего этого умничания мы получили формулу впрыскивающего карбюратора:
α = Gв/Gт*L0 = μв*fв*(γв*Δp)^0,5/L0*μт*fт*(h*γт^2+pт*γт+Δp*γт)^0,5
Выясним, от чего же, в конце концов, зависит состав смеси которую получает ротативный мотор?
Эмпирическим путем было обнаружено, что эмпирические коэффициенты расхода воздуха и расхода топлива остаются постоянными при постоянных оборотах мотора, поэтому во время эксперимента обороты изменять не будем.
Исследуем работу карбюратора в горизонтальном полете, тогда:
в числителе: все параметры являются постоянными величинами
в знаменателе: теоретически необходимое количество воздуха L0 – постоянная величина, площадь поперечного сечения форсунки fт – постоянная величина, произведение плотности воздуха на разрежение в карбюраторе Δp*γт – постоянная величина, а вот произведение высоты столба жидкости на квадрат плотности топлива h*γт^2 – величина, понятное дело, переменная, поскольку топливо у нас во время полета расходуется и его уровень в баке изменяется.
Также интерес представляет параметр pт*γт – это произведение давления наддува бака на плотность топлива.
Теперь садимся в научно-исследовательский «Дырчик», оснащенный альфаметром и двумя баками – один с наддувом, а другой – без, заправляемся как следует, взлетаем и, не трогая секторы газа и корректора, снимаем показания с прибора. Смотрим в графики:
Оказывается, наш «Дырчик» чуть не упал в бурьян, когда у него оставалась четверть топлива в баке! Уровень топлива настолько сильно влияет на состав смеси, что рычаг корректора требует к себе повышенного внимания. Но насколько повышенного? Вспоминаем школьную задачку про басейн, трубу… ну, и так далее. Накладываем на результат зависимость мощности от коэффициента избытка воздуха и получаем следующий график:
Оказывается, мотор теряет мощность с разной скоростью, в зависимости от заправки бака. С полным баком падение мощности происходит медленно, но по мере уменьшения запасов горючего мощность падает все быстрее и быстрее.
А что же бак с наддувом? Оказывается, подключение «велосипедного насоса» к бензобаку «драмматично» изменяет ситуацию. Влияние уровня топлива на работу мотора становится практически незаметным. Теперь, наконец, стало понятно, почему англичане на своем Папе и Триплане полетали, полетали да и прикрутили к ним насосы. Но суровые арийские парни не опускались до таких мелочей! :)
У всего вышеизложенного есть еще один интересный аспект. Если пилот «Дырчика», поддерживающий состав смеси корректором на должном уровне, зайдет на посадку с четвертью бака и пойдет перекурить, а механик дольет ему бак до полного и запустит мотор, оставив корректор в предыдущем положении, то мотор «Дырчика» получит такую смесь, словно он летит на высоте…
А на какой высоте он летит – вы прочитаете в следующем номере нашего журнала! :)
DogEater
27.05.2011, 09:42
По моему, твои статьи надо в отдельный подраздел помещать, что бы всё было собрано в одном месте...
Вад, у вас потрясающий дар популяризатора техники, и способность объяснять иногда сложные вещи доступным и ясным языком!
Мое почтение!
An.Petrovich
27.05.2011, 10:34
:D
Отличный журнал, согласен с предыдущими ораторами!
P.S. Предвижу вопросы: а как в RoF?.. ;) напишу... позже :)
Очень интересный материал, спасибо автору!
По моему, твои статьи надо в отдельный подраздел помещать, что бы всё было собрано в одном месте...
Присоединяюсь!
Буду детей по ним учить!
О сложном и интересном, простыми и доходчивыми словами!
SilverFox
27.05.2011, 11:32
Тогда следует сначала http://www.sukhoi.ru/forum/showthread.php?t=69501 почитать.
Там Wad историю карбюраторов разбирает , а вверху он запостил табличку какие карбюраторы конкретно применялись на конкретных самолетах.
Поэтому его словам я верю, а ваши - общее рассуждение, с позиции сегодняшнего знания о современном состоянии дел в деле подготовки горючей смеси.
dmitrimull
27.05.2011, 12:03
[QUOTE=SilverFox;1628475]Тогда следует сначала http://www.sukhoi.ru/forum/showthread.php?t=69501 почитать.
Статья очень хорошая, большое спасибо за ссылку. Но тогда совсем не понятно что за схему рассматривает уважаемый ТС, и почему качество смеси зависит от уровня топлива в баке, при наличии различных устройств регулирующих перепад давления на топливной трубке?
На схеме нет карбюратора, есть трубочка из бака вставленная во впускной коллектор.
SilverFox
27.05.2011, 13:08
Взгляните на табличку в первом посте этой темы и отметьтьте самолет Fokker EIII и Dr1. Вот это о них.
Даже на 8м фокере тоже самое /
--- Добавлено ---
Wad а как у Верблюда? У нег бак основной герметичный , значит подкачивается туда воздух, и таких проблем как у Дырчика у него нет?
--- Добавлено ---
А на Ньюпортах , значит, таже проблема, что и у Дырчика?
"Трубочка в коллекторе" - это есть карбюратор впрыскивающего типа, в который топливо подается под давлением за счет разницы между уровнем топлива в баке + давление в баке (если оно есть) и уровнем топлива на выходе из "трубочки". Уровень топлива в баке изменяется, поэтому, ясное дело, изменяется и поток топлива в карбюратор. Такие карбюраторы были возможны только на заводах, где двигатели работали все время примерно на одинаковых оборотах и в авиации, потому что пропеллер ни с чем не связан и его скорость вращения в основном зависит только от положения дроссельной заслонки, а она во время полета двигалась не каждую секунду и поток воздуха, который засасывал в себя мотор пока заслонка стояла на месте не изменялся, поэтому можно было успеть при необходимости и дроссельную заслонку повернуть и кран, регулирующий подачу топлива. На автомобиле колеса жестко связаны с землей, поэтому у них обороты мотора могут изменяться в зависимости от холмиков на дороге и такие карбюраторы в автомобилях никто никогда в жизни не делал, иначе постоянно пришлось бы регулировать поступление топлива в зависимости от изменения оборотов мотора и водитель скорее бы врезался в дерево, чем добился бы правильной работы такого карбюратора. Поэтому специально для автомобилей был придуман карбюратор, в котором разница давлений, необходимая для распыления топлива из форсунки, возникала бы за счет нулевого давления топлива на входе в форсунку и разрежения, которое создавали у выходного отверстия форсунки. Чтобы избавиться от перепада давления между уровнем топлива в баке, который все время изменяется, и входом топлива в карбюратор, к такому карбюратору приделали отдельный маленький бачок, в котором разными способами (обычно это был просто поплавок с клапаном) поддерживался все время постоянный уровень. Такие карбюраторы стали называть "всасывающими" и тоже прикрутили к самолетам, потому что в них не нужно постоянно крутить топливный кран и они удобнее "впрыскивающих". Однако несовершенство мира проявилось в том, что у "всасывающих" карбюраторах появилась нездоровая зависимость от оборотов мотора, поэтому, чтобы не возвращаться опять к ручному регулятору состава смеси, для них пришлось создавать различные системы коррекции смеси от оборотов. Все это изложено здесь: Авиационные карбюраторы - краткий исторический обзор (http://www.sukhoi.ru/forum/showthread.php?t=69501) , рекомендую предварительно ознакомиться.
Справедливости ради, следует отметить, что существовали еще и впрыскивающие карбюраторы с поплавковыми камерами, которые были независимы от уровня топлива в баке, например такой стоял в австрийском авиационном двигателе Hiero, но они встречались редко, в РоФе их нет и я решил, что информации и так уже настолько много, что все это может показаться нудным, поэтому не стал о них упоминать в историческом обзоре.
В таблице сверху написано - на каком самолете стял впрыскивающий карбюратор а на каком - всасывающий. Кроме того, на работу впрыскивающего карбюратора оказывает сильнейшее влияние конструкция бензобака. На картинках у меня показаны зависимости состава смеси от уровня топлива в баке (при постоянном положении топливного корректора) как для баков свободно сообщающихся с атмосферой ("открытых"), так и герметичных (с давлением). Характер зависимости одинаковый для всех одинаковых типов: в горизонтальном полета при неподвижном топливном корректоре состав смеси будет очень сильно изменяться на всех самолетах с карбюраторами типа "впрыскивающий" и баком "открытый" и почти не меняться на всех самолетах с карбюраторами "впрыскивающий" и типом бака "герметичный" и вообще не изменяться (для этого их и придумали) на самолетах с карбюраторами типа "всасывающий".
В жизни был еще один интересный момент: если Дырчик сидел на хвосте у Верблюда и засаживал ему пулю в ж задний бак :D , то пилот Верблюда переключался на резервный бак и моментально начинал летать как Дырчик, потому что у него основной бак "герметичный", а резервный - "открытый"!
dmitrimull
27.05.2011, 14:21
[QUOTE=SilverFox;1628499]Взгляните на табличку в первом посте этой темы и отметьтьте самолет Fokker EIII и Dr1. Вот это о них.
Даже на 8м фокере тоже самое /[COLOR="Silver"]
Извините, а Вы сами читали статью, ссылку на которую даете? Согласно приведенной таблице на Dr1 установлен карбюратор Block-Tube, так его конструкция не имеет ничего общего со схемой принятой для расчетов уважаемым Wad.
Если Вы думаете что инженеры-механики начала 20-го века творили чудеса изобретательности, строили новые моторы, придумывали такие технические изюминки, что современникам и не снились, и при этом "не заметят" изменение подачи топлива от уровня в бензобаке, то Вы глубоко ошибаетесь.
PS Касательно игры, я не так много летаю в РОФ, но по моим наблюдениям как раз управление обогащением смеси практически не используется. Те перед запуском смесь выставляется один раз и затем практически не меняется, хотя в реальном двигателе необходимое количество топлива при холодном и нагретом до рабочей температуры впускном коллекторе отличается в разы.
ROSS_DiFiS
27.05.2011, 14:24
хотя в реальном двигателе необходимое количество топлива при холодном и нагретом до рабочей температуры впускном коллекторе отличается в разы.
Я уже дано не снимал галку "старт с прогретым двигателем".
[QUOTE]
Извините, а Вы сами читали статью, ссылку на которую даете? Согласно приведенной таблице на Dr1 установлен карбюратор Block-Tube, так его конструкция не имеет ничего общего со схемой принятой для расчетов уважаемым Wad.
В карбюраторе Block-Tube просто два топливных регулятора. Один связан с дроссельной заслонкой и изменяет состав смеси одновременно с перемещением дроссельной заслонки, а другой установлен отдельно и управляется пилотом. Мы рассматриваем сейчас изменение работы мотора при неподвижном секторе газа, поэтому регулятор топлива связанный с заслонкой = constant и его влияние можно не учитывать, при этом условии схема карбюратора Block-Tube будет в точности соответствовать рассмотренной выше.
SilverFox
27.05.2011, 15:18
[QUOTE]
Извините, а Вы сами читали статью, ссылку на которую даете? Согласно приведенной таблице на Dr1 установлен карбюратор Block-Tube, так его конструкция не имеет ничего общего со схемой принятой для расчетов уважаемым Wad.
Если Вы думаете что инженеры-механики начала 20-го века творили чудеса изобретательности, строили новые моторы, придумывали такие технические изюминки, что современникам и не снились, и при этом "не заметят" изменение подачи топлива от уровня в бензобаке, то Вы глубоко ошибаетесь.
PS Касательно игры, я не так много летаю в РОФ, но по моим наблюдениям как раз управление обогащением смеси практически не используется. Те перед запуском смесь выставляется один раз и затем практически не меняется, хотя в реальном двигателе необходимое количество топлива при холодном и нагретом до рабочей температуры впускном коллекторе отличается в разы.
Я не большой знаток карбюраторых систем, но про блок-тубе написано, что в них избавились от необходимости подстройки при изменении положения дроссельно заслони , но подстройка при изменении условий полета подстройка необходима, про это как раз Вад и объяснял. А схема примитивна по сравнению с блок-тубе, но не меняет его сущности и мне это понятно, как не специалисту. А вот спецы будут цеплять мелочи и не дадут Ваду продолжи$ть.
Галки насчет движка у меня сняты и при прогреве обороты увеличиваются при регулировки смеси движек откликается, но я пока СПАД мучаю, а там с карбюратором все прекрасно :) После на дельфина пойду, я теперь понял почему он мне понравилcя, крылья бы только покрепче ему :)
dmitrimull
27.05.2011, 15:24
[QUOTE]"Трубочка в коллекторе" - это есть карбюратор впрыскивающего типа, в который топливо подается под давлением за счет разницы между уровнем топлива в баке + давление в баке (если оно есть) и уровнем топлива на выходе из "трубочки".
Все-таки карбюратор - это устройство, позволяющее изготовить топливо-воздушную смесь нужного состава и в нужном количестве позволяющее подать его во впускной коллектор.А не трубопровод из бака во впускной.
Во-вторых Вы не поняли до конца принцип работы инжекционного карбюратора. Конкретно Block-Tube работает следующим образом (согласно приведенной Вами схеме): В топливной магистрали создается избыточное давление, которое регулируется затяжкой пружины регулятора тонкой настройки. Подача топлива через жиклер меняется в зависимости от изменения его проходного сечения по мере вытаскивания иглы вместе с заслонкой.
Таким образом давление в топливной магистрали НЕ зависит от уровня топлива в баке, а зависит только от положения регулятора тонкой настройки.
Другой вопрос, как создается это избыточное давление в топливной магистрали. Тут возможны варианты: герметичный бак с преддавлением, (но тогда куда идет слив лишнего топлива, в резервный бак?) или подкачивающий насос, я не знаю как было реализовано конкретно на тех самолетах. Но еще раз повторюсь, считать что те карбюраторы были просто трубочкой из бака во впускной с калиброванным отверстием - неправильно, и от уровня топлива в баке обогащение смеси не должно меняться (другое дело если происходили повреждения и работа системы нарушалась)
PS Касательно игры, считаю моделирование работы мотора и так выполнено достаточно хорошо, просто не надо выдумывать несуществующих дополнительных регулировок ИМХО))
SilverFox
27.05.2011, 17:40
Что-то уровень объяснения от dmitrimull слишком завышен для меня. Понять не могу , как в топливопроводе может быть избыточное давление, если насоса в нем нет и топливный бак открытого типа , значит давление определяется высотой уровня топлива в баке и высотой его бака относительно карбюратора. Да , отверстие не просто калиброваное ,а регулироемое иглой. То есть в зависимости от условий полета и от высоты уровня топлива есть возможность регулировки.
Разве не так?
Или есть сведния , что был топливный насос?
Вот вроде бы все предельно понятно рассказываю, но все равно находятся такие люди, которые считают что я что-то в этом вопросе не понимаю! :D
В Блок-Тюбе оба топливных регулятора устроены совершенно одинаково - регулировка происходит методом изменения проходного сечения жиклера калиброваной конической иглой. Пружинка над иглой нужна для того, чтобы герметично запирать топливный канал при закрытии регулятора.
Даже если бы вместо иглы в регуляторе тонкой настройки Блок-Тюба стоял бы подпружиненный клапан, то все равно он никаким образом не мог бы работать как регулятор давления на входе в карбюратор потому, что такой клапан (байпасный) регулирует давление в магистрали ДО клапана, а не ПОСЛЕ. Поток топлива, проходящий ЧЕРЕЗ такой клапан нужно было бы каким-то образом возвращать обратно в бензобак так что вся ценность этого решения пропадает.
Собственно говоря, я говорю о том, что карбюраторы на самолетах были устроены по-разному, по-разному работали и поэтому по-разному управлялись. Были такие самолеты в которых работа карбюратора зависила от уровня топлива в баке, были и такие, в которых она не зависила. Вопрос независимости решался тоже по-разному, а иногда и не решался вовсе, потому что уровень топлива в баке - это далеко не самое значительное изменение условий полета, требующее регулировки, о чем я и собираюсь рассказать чуть позже.
Раз в этой теме возник интерес к устройству регулятора тонкой настройки конструкции Рене Тампиера - привожу подробный чертеж его устройства. В этом варианте регулятора у основания иглы сделан конический клапан а не шарик, что принцип действия этого регулятора не изменяет. Шарик был добавлен для лучшей центровки иглы в жиклере.
dmitrimull
27.05.2011, 23:52
Спасибо за подробный ответ. Осталось уточнить местоположение регулятора тонкой настройки, а также степень наддува в герметичном баке, чтоб оценить влияние изменения уровня высоты топливного столба на 0.15-0.2м?
Регулятор тонкой настройки включается перед карбюратором. Наддув топливного бака, согласно инструкциям по эксплуатациям тех лет, был приблизительно одинаковый для всех самолетов и поддерживался в диапазоне 0,2-0,3 ата. Диаметр ротативных моторов около метра, соответственно в случае установки гравитационного бака под капот высота столба жидкости может изменяться приблизительно в пределах 0,1-0,4 м. от высоты выходного отверстия топливной форсунки, расположенной в полости коленвала. Расход топлива мотора Le Rhone 9J = 0,313 г/л.с./час (указан в книге Textbook of Aeroengines. Sherbondy. 1920 для эффективной мощности 110 л.с., максимальная же мощность этого мотора составляет 112 л.с., поэтому на графике изменения мощности от времени полета присутствует примечание: "крейсерский режим"). Расход воздуха расчитан исходя из площади поперечного сечения воздушного канала карбюратора мотора Le Rhon 9J, указанного на его чертеже в книге Les Carburateurs et la carburation. Lamy. 1920.
Wad, спасибо за материал. "Простенько и со вкусом" (с):thx:
...уровень топлива в баке - это далеко не самое значительное изменение условий полета, требующее регулировки, о чем я и собираюсь рассказать чуть позже.
Тонкий намек на высоту и перегрузку?:popcorn::rolleyes:
Вопрос подключения различных баков на самолетах тех лет, как мне кажется, лучше всего проясняет схема топливной системы самолета Fokker E.III (см. вложение).
Этот самолет был оснащен двумя топливными баками - один (основной) был расположен под капотом, топливо из него подавалось в двигатель самотеком. Другой бак (дополнительный) размещался в фюзеляже за сидением пилота и топливо из него подавалось в мотор под давлением, которое создавал пилот периодически подкачивая воздушный насос. Насос соединялся с бензобаком через воздушный кран, позволявший сбросить давление в баке для того, чтобы можно было заправиться. Второй кран - топливный, он позволял переключать питание мотора с одного бака на другой, также с его помощью можно было прямо во время полета заполнить основной бак топливом из дополнительного, а чтобы не перелить бензин через дренаж, дополнительный бак был снабжен указателем уровня топлива.
Благодаря такому устройству топливной системы и карбюратору, в котором можно было крутить дроссель отдельно от регулятора топлива этот самолет просто предназначен для того, чтобы стать живым пособием по физике и истории техники так что лично я был бы очень рад, если бы вся эта красота когда-нибудь у него бы заработала.
Wad, спасибо за материал. "Простенько и со вкусом" (с):thx:
Тонкий намек на высоту и перегрузку?:popcorn::rolleyes:
Рыбак рыбака видит издалека! :D
Существует еще одна более подробная схема топливной системы E.III, автор которой - известный историк авиационной техники Dan-San Abbott. В ней присутствует небольшая ошибка - от ручного насоса Handpump идет отвод к воздушной помпе To Engine Air Pump. Когдя я спросил Дан-Сана - почему у него на схеме изображен этот элемент, когда известно, что мотор Oderursel U.I никогда не был оснащен воздушной помпой? - он ответил, что в 96 году он этого еще не знал и поэтому сделал так, как это было на образце - реплике Фоккера E.III из Сан-Диего, а на этой реплике был установлен не Оберурсель, а другой клон Гнома, который, как выяснилось, отличался от оригинала наличием воздушной помпы. Это хороший пример того, что даже к высокоточным копиям следует относится с разумной осторожностью.
Очевидно, что реплика из Сан-Диего послужила образцом и для Айндеккера в РоФе, потому что в РоФе на этом самолете в передний бензобак вставили указатель топлива на 115 литров, еще и не подходящий туда по своему диаметру точь-в-точь такой, как на этой реплике. Понятно, что указатель, который работает за счет перемещения поплавка по вертикальной шахте 22-литрового бензобака никогда и никаким образом не может получить информацию о том, сколько топлива заправлено в другой, 100-литровый бак, тем ни менее мы можем наблюдать, что топливомер с никогда не летавшей реплики вдруг в РоФе зажил своей жизнью и стал показывать суммарное количество топлива в двух баках! Шильдики с приборной панели реплики, откровенно выполненные кустарным способом, тоже перекочевали в РоФ, ну да ладно...
Дан-Сан Аббат, родившийся в 1923 году, участвовавший во Второй мировой и исследовавший Первую (его имя можно встретить на страничках Wiki официального сайта) несколько дней назад умер. Это событие как-то прошло незамеченным на этом сайте но я хотел бы, чтобы все, кому небезразлична история авиации помнили бы о нем. Помимо того, что он обладал энциклопедическими знаниями, это был еще и очень интересный и общительный человек. Как говорят англичане: Blue skies, Dan-San!
SilverFox
28.05.2011, 09:25
Хм не понял так какой наддув в отрытом баке?
Значит у Е3 все же был наддув. Наверное и у Дырчика тогда был?
А.... Извиняюсь , я на схему сразу клюнул, текст потом прочитал. :)
Зависимость состава горючей смеси от высоты полета для карбюраторов всасывающего типа неоднократно была описана в самых разнообразных источниках, поэтому я не буду утомлять читателей выводом формул и ограничусь только конечным результатом:
Для карбюратора элементарного типа: α' = α*(γв'/γв)^0,5 Где
α’ – коэффициент избытка воздуха на высоте
α – коффициент избытка воздуха вблизи земли
γв’ – плотность воздуха на высоте
γв – плотность воздуха вблизи земли
То есть, состав смеси для карбюратора элементарного типа, при неизменном положении органов его управления, пропорционален квадратному корню из плотности воздуха.
Различные системы коррекции состава смеси от оборотов вносят некоторые изменения в характер этой зависимости, но мы их пока опустим, чтобы рассмотреть ситуацию в целом.
Вывод формулы, отражающей зависимость состава смеси от высоты для карбюраторов впрыскивающего типа мне в литературе не встречался, поэтому я приведу его здесь на тот случай, если кому-нибудь понадобится эта информация.
Характеристика карбюратора впрыскивающего типа, как это было показано выше, имеет вид:
α = Gв/Gт*L0 = μв*fв*(γв*Δp)^0,5/L0*μт*fт* (h*γт^2 + pт*γт + Δp*γт)^0,5
Установим, какие переменные в этой формуле не зависят от изменения высоты, это:
fв – площадь сечения воздушного канала
fт – площадь сечения топливной форсунки
По результатам экспериментальных исследований, коэффициент расхода воздуха μв практически не зависит от изменения высоты.
Коэффициент расхода топлива μт и его удельный вес γт при выводе формулы для карбюратора всасывающего типа считают независящим от высоты, примем это же условие и для карбюратора впрыскивающего типа.
Обозначим штрихом переменные, зависящие от высоты, тогда:
α' = Gв'/Gт*L0 = μв*fв*(γв'*Δp’)^0,5/L0*μт*fт* (h*γт^2 + pт*γт + Δp’*γт)^0,5
Таким образом:
α'/α = μв*fв*(γв'*Δp')^0,5/L0*μт*fт*(h*γт^2 + pт*γт + Δp'*γт)^0,5/μв*fв*(γв*Δp)^0,5/L0*μт*fт*(h*γт^2 + pт*γт + Δp*γт)^0,5
С учетом того, что Δp' = Δp*γв'*T’/(γв*T) получаем окончательную формулу для расчета:
α' = α*(γв'/γв)*(T’/T)^0,5*(h*γт + pт + Δp)^0,5/(h*γт + pт + Δp*γв'*T’/(γв*T’)^0,5
Интересно отметить, что известный советский ученый-двигателист Борис Сергеевич Стечкин в своих лекциях по теории авиационных двигателей, прочитанных им в 1922 году в Академии им. Н. Е. Жуковского, указал, что коэффициент избытка воздуха для карбюраторов впрыскивающего типа пропорционален плотности воздуха, правда дал эту зависимость пренебрегая значениями высоты столба жидкости в топливной системе и разрежением у форсунки. И действительно, если в формуле, приведенной выше, приравнять к нулу переменные h и Δp, то переменная pт, равная давлению наддува бака, сокращается и формула вырождается в выражение α' = α*(γв'/γв)*(T’/T)^0,5, причем квадратный корень из отношения абсолютной температуры на высоте к абсолютной температуре вблизи земли (T’/T)^0,5 близок к единице и им тоже можно пренебречь. Однако это справедливо только для случая использования бака с наддувом, для которого значение наддува pт на порядок больше остальных переменных под знаком корня. Если же карбюратор питается из открытого бака, то давление наддува pт = 0, и переменными под знаком квадратного корня пренебрегать нельзя.
В последующие годы карбюраторы впрыскивающего типа без регуляторов давления топлива на входе потеряли свою актуальность, в связи с чем определение Б. С. Стечкина является единственным, из всего того, что мне удалось найти в отечественной теории авиационных двигателей по этому вопросу и более развернутым, чем определение, которое давали французы в своем курсе теории ротативных двигателей, поэтому более полное выражение, данное мной выше, возможно, представляет некоторый технический интерес.
Строим графики (значения высоты указаны в тыс. метров):
Ой, держите меня четверо, щаз полезу самолеты испытывать! :D
А среди аппаратов ПВМ вообщеесть что нить с изменяемым шагом ? Вообще и в РОФ в частности. И охлаждение.. воздушное или не только ??... )))
А среди аппаратов ПВМ вообщеесть что нить с изменяемым шагом ? Вообще и в РОФ в частности. И охлаждение.. воздушное или не только ??... ))) А с каких это пор рядники стали воздушного охлаждения? Да и винтов металлических тогда не существовало только деревянные моноблочные.
схема топливной системы самолета Fokker E.III
Этот самолет был оснащен двумя топливными баками - один (основной) был расположен под капотом....
Другой бак (дополнительный) размещался в фюзеляже за сидением пилота
Надо прояснить неясность.
На схеме Сен-Дана бак за сиденьем обозначен как основной (Main)
А с каких это пор рядники стали воздушного охлаждения? Да и винтов металлических тогда не существовало только деревянные моноблочные.
А что тут разве только рядники стоят везде ? )) Вот и я акромя дерева ничего не видел.. а топик стартер так загадочно написал -" пока не применяются". Вот и подумал что может не увидел чего.. )))
Надо прояснить неясность.
На схеме Сен-Дана бак за сиденьем обозначен как основной (Main)
Просто я посчитал передний бак главным, потому что на предыдущей модификации этого самолета (E.II) этот бак был единственным.
На E.III добавили второй бак за спинку пилота - по идее его следовало бы назвать "дополнительный", но Дан-Сан назвал его "главным" - может быть он и прав. Как их сами немцы называли - непонятно, на шильдике топливного крана положение подачи топлива из заднего в передний бак называется просто "Бак № 1"! :)
В общем, тот бак который у него под капотом - открытый и из него топливо подается в карбюратор самотеком, а тот, что за спинкой сиденья - с наддувом а какой из них называть "главным" - пока не ясно. :)
--- Добавлено ---
Случайно потерял температуру в формуле зависимости коэффициента избытка воздуха для впрыскивающего карбюратора, которую я запостил выше. Вставил ее назад и тут заметил, что у Стечкина температуры тоже не было. Стал перепроверять все свои расчеты - никак не мог поверить в то, что у Стечкина там ошибка, поэтому задержался с тестированием самолетов. По результатам проверки пришел к выводу, что Стечкин скорее всего еще и температуру проигнорировал, но просто никому об этом не сказал. По расчетам влияние температуры на изменение состава смеси оказалось очень незначительным - на высоте 10 000 метров смесь обогащается из-за падения температуры на 0,04 единицы. В этом, наверное, и заключается мастерство ученого - в умении отделять главное от второстепенного. :)
Тем ни менее, я добавил температуру в свои формулы и подкорректировал свой пост с графиком зависимости состава смеси от высоты, чтобы не возникали вопросы о том, куда она делась.
Для проверки выбрал три самолета - Fokker D.VIIF (его карбюратор работает как элементарный, если не трогать секторы газа); Dr.I (впрыскивающий карбюратор, открытый бак) и Sopwith Triplan (впрыскивающий карбюратор, бак с наддувом). Все упрощения, кроме прогрева мотора и дополнительных приборов, выключены. Загрузка топливом полная, боеприпасов нет. Старт был выполнен из быстрого редактора, с земли. После запуска мотора на всех самолетах были выполнены настройки состава смеси, соответствующие земному уровню: на D.VIIF дал полный нормальный газ, высотный газ был полностью закрыт, на остальных самолетах установлено положение регулятора состава смеси, соответствующее максимальным оборотам (α = 0,9). С целью проверки влияния высоты на состав горючей смеси - на каждом самолете, не изменяя положения органов управления карбюратором, выполнил набор высоты до статического потолка.
Во время испытаний все самолеты с земными настройками состава горючей смеси набрали примерно одинаковую высоту: Фоккер D.VIIF - 5 000 м., Dr.I - 5 000 м., Triplan - 4 500 м. Несмотря на то, что для мотора с карбюратором элементарного типа граница появления сбоев в работе мотора лежит в районе 4 000 м, никаких неполадок в работе мотора D.VIIF вообще не наблюдалось. Зато именно на этой высоте они наблюдались на самолетах с карбюраторами впрыскивающего типа, хотя для них этот момент должен был бы произойти значительно раньше (см. графики выше) - на Dr.I в районе высоты 2 000 м., а на Триплане - в районе высоты 1 750 м. Перебои в работе моторов не помешали самолетам с карбюраторами впрыскивающего типа набрать высоту, соответствующую значению α = 0,55, с которым работа авиационного двигателя практически невозможна.
От полетов по прямой переходим к криволинейным траекториям, на которых, как известно возникают инерционные силы, воздействующие на самолет, в том числе и на его топливную аппаратуру.
Карбюраторы, оснащенные поплавковыми камерами, практически не изменяют состав топливной смеси под воздействием перегрузок. Исключением являются карбюраторы типа Mercedes, в корпусе которых в воздушном потоке парит гравитационный клапан. Разрежение за клапаном соответствует его весу, который изменяется при положительных и отрицательных перегрузках, вызывая ненужное обеднение или обогащение смеси. Однако характеристики этого процесса требуют особого исследования, поэтому работу этого карбюратора мы пока опустим.
Напомню характеристическую формулу карбюраторов впрыскивающего типа с подачей топлива под давлением:
α = μв*fв*(γв*Δp)^0,5/L0*μт*fт* (h*γт^2 + pт*γт + Δp*γт)^0,5
В этой формуле параметр h*γт является весом столба жидкости единичной площади с плотностью γт и высотой h. Под воздействием инерционных сил, возникающих при маневрировании самолета, этот вес будет изменяться, вызывая обогащение или обеднение горючей смеси. Для примера рассмотрим правильный горизонтальный вираж на экспериментальном Dr.I. В этом вираже вес жидкости увеличится на коэффициент перегрузки. Оценим изменение состава горючей смеси для различных сочетаний карбюраторов и бензобаков:
А что тут разве только рядники стоят везде ? )) Вот и я акромя дерева ничего не видел.. а топик стартер так загадочно написал -" пока не применяются". Вот и подумал что может не увидел чего.. )))
1. Рядники=водянка.
2. Звёзды=воздух.
Без вариантов на все времена существования поршневой авиации. И тех и этих в РОФ приблизительно поровну. Не заметить такого типа сильные различия конструкции и как следствие специфичных видов носов еропланов ещё надо постаратся :).
Написать это исследование меня побудила статья одного опытного летчика, посвященная вопросу вынужденной посадки и опубликованная в журнале "Вестник воздушного флота" за № 1 от 1920 года. В этой статье, обращенной к молодому поколению авиаторов, он писал:
"Известны случаи, когда даже старые летчики боятся трогать регулировочные сектора во время полета, что бы с мотором ни происходило. Такие летчики могут лететь, - как заведенные пружиной, - до первого отказа, дальше они беспомощны. Настоящее же правильное обращение с мотором требует не только умения регулировки после его отказов в работе, но требует большой и тонкой работы секторами на подъеме, горизонтали, на виражах, спуске, на больших высотах, в облаках, в дождь, для всего этого необходима особая регулировка, необходимо знание и опыт."
Как известно, самолет состоит из двух равнозначных по своей важности частей: планера и винтомоторной группы. На фоне, не побоюсь этого слова, ошеломляющей по своей реалистичности аэродинамики, "большая и тонкая работа секторами", выражающаяся в том, чтобы обогатить смесь во время запуска мотора, затем взять сектор чуть на себя и забыть о нем до двух тысяч, выглядит несколько... несоответствующей всему остальному.
Лофт как то сказал, что "менее одного процента знают как должно быть на самом деле" (с). :)
Мне понравился ответ SMERSHA: "Тогда это была правда. Сейчас надеюсь нет."
Я тоже надеюсь на это.
Wad
=U2=Castro
30.05.2011, 11:01
Спасибо, Wad, очень интересно (хотя многие тех вопросы для меня как китайская грамота:D, чего вы хотите от гуманитария:ups:). Очень интересны практические эксперименты в симе. Может в экперимент добваить подъём самолета силами бота (через редактор) и посмотреть как он управляет двигателем. Это чтобы оценить, что заложено разработчиками ботам при управлении смеьсю?
ROSS_DiFiS
30.05.2011, 11:14
спасибо. тоже читаю с удовольствием.
когда почитал про карбюраторы, вообще стало интересно, как бой то вести, когда надо во время полета столько внимания самому самолету уделять.
Peter Mattlov
30.05.2011, 12:16
Дифис, так вот именно по этому такие выкрутасы на этих машинах, которые мы в РоФ вытворяем в реальности никто не делал. Причем даже сейчас, на полностью аутентичных репликах, которыми управляют пилоты обогащенные опытом и знаниям уже нескольких поколений авиаторов/конструкторов никто штопорную бочку не закладывает. Хотя формально аппарат на это способен.
А вот уважаемые знатоки, поясните мне пожалуйста, почему на земле, при регулировании смеси и достижении максимальных оборотов при нулевом руде на Dr1 и DVIII (при одинаковых уберурселях) значение оборотов двигателя разное? у 8-ки на несколько делений больше...
Wad, отдельное от меня спасибо за информацию.
А ведь, до РоФ, несмотря на 5 летний стаж управления автомобилем, я практически не знал как работает ДВС...
=FB=LOFT
30.05.2011, 13:00
Дифис, так вот именно по этому такие выкрутасы на этих машинах, которые мы в РоФ вытворяем в реальности никто не делал. Причем даже сейчас, на полностью аутентичных репликах, которыми управляют пилоты обогащенные опытом и знаниям уже нескольких поколений авиаторов/конструкторов никто штопорную бочку не закладывает. Хотя формально аппарат на это способен.
Очень даже вытворяют они выкрутасы. Один Карлсон чего стоит на Др1. Просто поправка идет на то что у него попытка одна поэтому не такое разнообразие элементов.
1. Рядники=водянка.
2. Звёзды=воздух.
Без вариантов на все времена существования поршневой авиации.
Не совсем так. :) Вот очень хорошая иллюстрация этому, которую выложил уважаемый КАРЕН, за что ему большое спасибо!
http://www.sukhoi.ru//gallery/showimage.php?i=117&c=6
Это довольно популярный мотор Salmson - звезда с водяным охлаждением.
А еще на разных Фарманах некоторым успехом пользовались V-образные восьмерки Renault с воздушным охлаждением и вентилятором в кожухе для обдува цилиндров - после сокращения до четырех цилиндров получился мотор "Запорожца"! :)
--- Добавлено ---
Может в экперимент добваить подъём самолета силами бота (через редактор) и посмотреть как он управляет двигателем. Это чтобы оценить, что заложено разработчиками ботам при управлении смеьсю?
Я думаю, что бот просто достигнет показателей, соответствующих ТТХ самолета, вот и все. Целью эксперимента было проверить - есть ли различия в управлении для людей! :)
--- Добавлено ---
А вот уважаемые знатоки, поясните мне пожалуйста, почему на земле, при регулировании смеси и достижении максимальных оборотов при нулевом руде на Dr1 и DVIII (при одинаковых уберурселях) значение оборотов двигателя разное? у 8-ки на несколько делений больше...
Это потому, что у них разная максимальная скорость - отсюда винты с разным шагом а отсюда разное сопротивление вращению при работе на земле.
--- Добавлено ---
А ведь, до РоФ, несмотря на 5 летний стаж управления автомобилем, я практически не знал как работает ДВС...
LOFT как-то сказал, что РоФ - это не игра, а тренажер. Полностью с ним согласен! :) К тому же в первую очередь тренажер для мозгов. :) В этом я вижу, может быть, даже самое главное достоинство авиационных симуляторов. Ну, а кроме того они могут быть очень интересной игрой! :)
Peter Mattlov
30.05.2011, 16:14
Loft
А что за Карлсон на на драйдеккере?
ROSS_DiFiS
30.05.2011, 16:19
http://www.youtube.com/watch?v=Sf1W32vgEv8
Loft
А что за Карлсон на на драйдеккере?
Дык погуглил бы, чтоли...
http://www.google.com.ua/search?q=Dreidecker+Karlson&hl=ru&client=firefox&hs=jM2&rls=org.mozilla:ru:official&prmd=ivns&source=univ&tbm=vid&tbo=u&sa=X&ei=kIvjTaqnBYXSsgbJo4mSBg&ved=0CCsQqwQ&biw=1128&bih=713
Chapay запостил на офф. форуме отличную ссылку:
http://vimeo.com/23220442
Кстати, в этом ролике хорошо видно, как во время первого переворота через крыло стрелка на бензочасах падает к нулю, потому что самолет перевернулся, топливо оказалось в верхней части бака, а поплавок бензочасов - в нижней. И вообще стрелка указателя плавает потому что топливо в баке плещется. Хорошо бы в РоФе так указатель "оживили"...
Да кстати.. В БоБе стрелочки по началу прыгали. Потом кому то помешали.. :D На мой взгляд мелоч а приятно.. :) Поживее как то кокпит смотрится
ROSS_DiFiS
30.05.2011, 17:23
я вот смотрю как пулеметы трясуться и думаю, как о кучной стрельбе тут можно говорить?
и вообще вся конструкция так трясется - хорошо что это дело в роф реализовали красиво. а вот боб этим не осчастливился :) уже нехаватат этой тряски для очучений :)
Да были бы стрелки живые и визуализация вибрации по реалистичнее думаю в атмосферности РоФ сильно бы прибавил.
http://www.sukhoi.ru//gallery/showimage.php?i=117&c=6
Это довольно популярный мотор Salmson - звезда с водяным охлаждением. Всё таки это исключение из правил подтверждающие сами "правила". Редкие компановки были и выпускались вполне серийно. Меня лично всегда интересовали "Н" и "Х" образные 24-48 цилиндровые монстры стоявшие на Тайфунах и Темпестах, кольцевые и паровые радиаторы\испарители... но они то же "подтверждающие правила" :).
я вот смотрю как пулеметы трясуться и думаю, как о кучной стрельбе тут можно говорить?
и вообще вся конструкция так трясется - хорошо что это дело в роф реализовали красиво. а вот боб этим не осчастливился :) уже нехаватат этой тряски для очучений :)
Не ну в БоБе аппараты то посерьёзнее.. и конструкуции тамошние не такие гуляющие по идее должны быть.. :) Мне лично больше звуков шикарных не хватает.. ну и внятного ФМ :) А так и тем и тем есть что друг у друга посмотреть имхо :)
согласен со всеми, но думаю что дальнейшее обсуждение этого и соседнего продукта далее не уместно
Powered by vBulletin® Version 4.2.5 Copyright © 2024 vBulletin Solutions, Inc. All rights reserved. Перевод: zCarot