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):
Ответить с цитированием