Частным пилотам об обледенении карбюраторов поршневых двигателей.

ANS Training Centre
Др.инж. Игорь Чернов
Частным пилотам об обледенении карбюраторов поршневых двигателей.
Обледенение карбююратора- одна из серьезнейших проблем, о которой много говорится молодым людям, стремящимся получить лицензию приват-пилота. Чем же в действительности является обледенение карбюратора?
При попадании воздуха через входной воздухозаборник двигателя, оснащенного карбюратором, происходят различные его физико-механические изменения. Прежде всего воздух проходит через воздушный фильтр, предназначенный для отделения твердых частиц, могущих присутствовать в набегающем потоке воздуха, и предотвращающий дальнейшее их попадание во внутренний тракт двигателя. В дальнейшем воздух смешивается с некоторым количеством топлива- обычно это бензин марки AvGas, но иногда MoGas (или целый спектр авиационных бензинов 100, 100LL и.т.д). Затем мелкодисперсная топливно-воздушная смесь (ТВС) попадает в циллиндры через коллектор.
Понятно, что воздух поступает в двигатель при некотором давлении Р, температуре Т и влажности . Чтобы получить ТВС, проще говоря добавить бензин в воздух, карбюратор использует преимущество, напрямую вытекающее из хорошо известного Закона Бернулли, по которому воздух, проходящий через сужающийся канал ускоряется и, как следствие, уменьшается в объеме и понижается в давлении. Теперь ускорившийся и понизившейся в давлении воздух как бы “засасывает” бензин из поплавковой камеры карбюратора в количестве, обеспечивающем дальнейшее его эффективное сгорание. Однако надо вспомнить о том, что воздух расширяясь и понижаясь в давлении охлаждается. Таким образом засчет пропорционального снижения Т и Р воздуха в сужающемся канале карбюратора мы получаем охлажденную ТВС на выходе из него.
Этот эффект практически не имеет значения, если Т охлажденных воздушных капель ниже Т замерзания, либо ниже Т точки росы. Проблема начинается тогда, когда Т достигает вышеуказанных температур. В этом случает мы получим Т конденсации во внутренней полости трубки Бернулли, что приведет в дальнейшем, при достаточном охлаждении стенок канала, к осаждению на них конденсированных капель и появлению льда на дроссельной заслонке и в других областях торможения потока.
Отложение льда будет постепенно нарастать, уменьшая тем самым еще больше поперечное сечение канала Бернулли и приводя к еще большему ускорению потока ТВС. Параллельно будет наблюдаться дальнейшее снижение Р и Т, что в конечном счете приведет к такому количеству льда на дроссельной заслонке и внутренней полости канала при котором карбюратор будет больше не способен обеспечить создание ТВС и двигатель выключится.
Между тем, имеется еще одна дополнительная проблема- это собственно то топливо, которое разреженный воздух “высасывает” из поплавковой камеры. Это топливо испаряется, забирая при этом тепловую энергию у воздуха, тем самым охлаждая его еще больше.
Чтобы избежать возникновение льда в карбюраторе была придумана система его обогрева, которая дополнительно вовлекала во входной канал карбюратора горячий воздух, прогретый засчет системы выхлопа отработанных газов. Таким образом Т воздуха и ТВС повышается и предотвращает возникновение льда в дальнейшем. Кроме того решается проблема оттаивания уже образовавшегося льда. Однако преимущество с одной стороны рождает, как правило, недостатки с другой. В нашем случае засчет увеличения Т воздуха на входе снижаются мощностные характеристики двигателя, так как горячий воздух более разряженный и степень сжатия в цилиндрах уменьшается, кроме того в единице объема его содержится значительно меньше и, как следствие, возникающее обогащение ТВС и увеличение расхода топлива.
Таким образом пилот вынужден работать при выключенной системе обогрева, тем самым экономя топливо и повышая эффективность работы двигателя.
Полет на взлетном режиме, в свою очередь, означает для пилота, что эффект сжатия в канале Бернулли самый низкий (дроссельная заслонка параллельно потоку) и, как следствие, охлаждения потока также сравнительно небольшое.
Однако при снижении, когда режим работы двигателя понижен (дроссельная заслонка почти закрыта) мы получаем максимальное охлаждение воздушного потока. В это время как раз наиболее вероятно появление льда в карбюраторе. Кроме того работая на низких оборотах Вы вероятней всего и не заметите появление льда пока не попытаетесь увеличить режим работы двигателя. Поэтому не стесняйтесь лишний раз перед взлетом проверить систему обогрева карбюратора, так как хотя эта процедура и включена в число обязательных к исполнению многие пренебрегают этой проверкой не понимая ее смысл и дальнейшую серьезную опасность для безопасности полетов.
Другим хорошим советом может быть открытие системы обогрева карбюратора, до дачи газа, особенно в том случае, если лед уже образовался. Во время набора высоты на взлетном режиме вряд ли возникнет проблема обледенения карбюратора, однако открытие системы обогрева в этом случае однозначно будет гарантировать отсутствие появления льда. При полете по маршруту на эшелоне, на относительно пониженных режимах работы двигателя пилоту также необходимо включать систему обогрева карбюратора по крайней мере каждые 10 минут на период до 30-40 секунд. То же самое необходимо делать при нахождении в относительно сухом воздухе. В том случае, если самолет находится вблизи облака, либо в нем, то рекомендуется включать обогрев каждые 5 минут, так как это будет являться отличной профилактикой такой болезни как обледенение карбюратора.
При снижении обязательно включайте обогрев карбюратора, особенно, если обороты двигателя при этом снижены до 40% и менее. На крейсерском режиме, чтобы получить максимальный эффект от горячего воздуха также включайте обогрев карбюратора, но делайте это до того как будете снижать обороты двигателя, либо уменьшать количество топлива, поступаемого из поплавковой камеры карбюратора. Кстати не забывайте выполнять последнюю процедуру, чтобы чрезмерно не обогащать ТВС по причине уменьшения плотности с высотой. При желании увеличить режим работы двигателя сначала выключите обогрев и только потом увеличивайте его обороты. При полете по схеме “круга”, во время предпосадочной проверки желательно включить обогрев карбюратора.
В том случае,если Ваш самолет оборудован двигателем Continental желательно выполнять все маневры на земле с включенным обогревом карбюратора, однако не забывайте выключать его при уходе на второй круг либо при заходе с касанием и уходом.
Кроме того на всех самолетах с двигателем Lycoming можно порекомендовать выключать обогрев карбюратора в конце предпосадочной проверки, но делать это только в том случае, если Вы не находитесь во влажном воздухе, либо наружная температура воздуха находится в диапазоне +12….-3 градуса С.
Пилот должен четко распознавать условия обледенения карбюратора и быстро реагировать на попадание в них путем включения полного либо частичного его обогрева. Однако, если Вы находитесь вне этих условий, то наиболее желательным является полет с выключенной системой обогрева. Все пилоты должны быть знакомы с признаками работы двигателя в том случае, если произошло обледенение карбюратора. Для двигателя, оборудованного винтом фиксированного шага (ВФШ- пропеллером), будет наблюдаться ступенчатое снижение оборотов, а для двигателей с винтом изменяемого шага (ВИШ- винт постоянной частоты вращения) будет наблюдаться ступенчатое снижение давления во впускном коллекторе (манифолде).
Когда симптомы начавшегося обледенения карбюратора распознаны необходимо незамедлительно включить обогрев карбюратора. В том случае, если наблюдалось небольшое снижение оборотов и ничто иное, то это наверняка был не лед и изменение оборотов не явилось следствием обледенения. Однако если при включении обогрева обороты изменяются резко, а реакция двигателя на дачу газа заторможена и при выключении обогрева двигатель крайне медленно набирает исходные обороты, будьте уверены, что не горячий воздух обогрева карбюратора заставил двигатель работать хуже. Грубое управление- это результат таяния льда и воды, проходящей через цилиндры двигателя. Оставьте обогрев карбюратора включенным до тех пор, пока лед не исчезнет вовсе, а затем действуйте по обстоятельствам, либо частично (периодически) обогревая двигатель для предотвращения возникновения льда в дальнейшем, либо, будучи уверенным, что Вы находитесь в прохладном и очень влажном воздухе, оставьте его включенным.
Подводя итог сказанному можно посоветовать всем пилотам в достаточной степени разобраться в хитрых условиях появления льда в карбюраторе, научиться распознавать их, ожидать их появления как обычное событие и адекватно реагировать на возникновение обледенения включением обогрева карбюратора для предотвращения роста льда и появления его в дальнейшем.
Помните, что лед превосходен жарким летом в холодном напитке- и вызывайте его появление только в Вашем бокале!!!