Краткая историческая справка.
Родословная АШ-62ир восходит ко времени заключения лицензионного договора с корпорацией «Кэртис-Райт», подписанного в апреле 1933 года. На базе американского 9-ти цилиндрового двигателя воздушного охлаждения Райт-Циклон R-1820-F3 разработки 1929 года было создано семейство советских звездообразных двигателей воздушного охлаждения, в том числе и АШ-62ир (соответствующий американской модификации G), который последовательно назывался М-25Р, потом М-62ир, затем окончательно был переименован в АШ-62ир. В силу особенностей развития научно-технического прогресса, точнее, его низкого уровня, в те далёкие времена обеспечить заданные эксплуатационные свойства и ТТХ авиационного двигателя только конструкционными и технологическими приёмами было невозможно, поэтому часть функциональной нагрузки была перераспределена и на легкое горючее (бензин), специально спроектированный для специфических условий авиационного применения и обеспечения стабильности эксплуатационных свойств и ТТХ авиадвигателя. Хотя у американцев к тому времени были созданы законченные сорта высокооктановых авиабензинов, наши к мотору создать и организовать массовое произвотство такого специфического вида горючего как высокооктановый авиабензин готовы не были. Поэтому обеспечение шло через поставку базовой низкооктановой основы и необходимых присадок и компонентов для компаундирования с целью получения необходимого сорта на месте применения или нефтебазе. И только во второй половине 40-х годов были разработаны ГОСТированные марки авиабензинов. У нас до сих пор применяются авиационные ПД времен ВОВ. Потому что в СССР, да и в других странах работы по созданию новых образцов относительно мощных авиационных поршневых двигателей были в 1951 году прекращены. Приоритет был отдан газотурбинным двигателям. При этом мы добились рекордных показателей топливной эффективности, не превзойдённые до сих пор: двигатели на лёгком топливе – КПД – 49%, удельный расход – 148 г/л.с./час (правда, в немалой степени благодаря созданному в конце 40-х годов авиабензину БА с рекордными показателями – октановое число по моторному методу равно 145 ед, сортность – 160. Дальность стратегического бомбандировщика с поршневыми двигателями Ту-70 при этом увеличилась на 20, двигатели на тяжёлом топливе – КПД – 53%, удельный расход – 120 гр/л.с./час.
Основным показателем для авиационных бензинов является детонационная стойкость, которая характеризует способность сгорания топливовоздушной смеси в двигателе с воспламенением от искры без детонации, т.е. без взрывного характера распространения фронта пламени в камере сгорания. Отсутствие детонации обеспечивает достаточно плавное и динамичное наращивание мощности в цилиндре двигателя при воспламенении в нем рабочей смеси и обеспечивает надежность при всех режимах работы двигателя на бедных топливовоздушных смесях. На двигателе АШ-62ИР должен применяться авиационный бензин марки Б-91/115 по ГОСТ 1012, т.е. его октановое число на бедной смеси должно быть (не менее) 91 единицы по моторному методу. Фактически, эта величина, превышает нормативный показатель на 2 – 4 единицы, что обеспечивает запас качества на месте потребления. В авиационном бензине Б-91/115 в качестве антидетонационной присадки применяется ТЭС (тетраэтилсвинец). Кроме придачи бензину необходимой антидетонационной стойкости, ТЭС, точнее, свинец, выделяющийся при температурном разложении и его окислы, играет роль сухой, твёрдой смазки, своеобразного демпфера, смягчителя нагрузок на выпускной клапан и его седло.
Для справки:
- Б-91/115 ГОСТ 1012-72. Содержание тетраэтилсвинца, г/1 кг бензина, не более 2,5;
- Б-92 ТУ 38.401-58-47-92. Пониженное содержание тетраэтилсвинца, г/1 кг бензина, не более 2,0;
Следует обратить внимание на вторую часть марки авиабензина (после дробной черты), которая характеризует сортность авиабензина, т.е. степень повышения мощности двигателя на богатой топливовоздушной смеси. Для эксплуатантов, этот показатель бензина обеспечивает надежность работы двигателя на взлетных и форсированных режимах работы двигателя, а также в случае резкого наращивания мощности обеспечит его бесперебойную (без хлопков и провалов) работу. Его величина по норме = 115 (не менее), определяется и гарантируется поставщиком при выпуске продукции. Т.е. сортность на богатой смеси показывает, что в силу своих свойств бензин обеспечивает повышение мощности на богатой смеси на 15%. Физика явления заключается в охлаждении внутренней полости камеры сгорания повышенным содержанием бензина в ТВС, что позволяет втиснуть большее количество ТВС и, соответственно, получить больше энергии. Кроме того, при снижении температуры в КС, снижаются требования к антидетонационной стойкости бензина. Наибольшей способностью повышать сортность бензина обладают ароматические углеводороды. Изучая историю (в частности «Руководство по применению авиатоплив, смазок и жидкостей в ГВФ», утверждён-ного Начальником НИИ ГВФ генерал-лейтенантом авиации Петровым 14 июля 1942 года и введённым в действие Приказом Зам. Начальника ГУГВФ бригадным комиссаром Семёновым по Главному управлению Гражданского Воздушного флота № 252 от 29 октября 1942 года), мы узнаем, что требование к октановому числу по моторному методу варьировалось от 89 до 91 ед. и, фактически бралось с запасом в 3-5 единиц для обеспечения бездетонационной работы самого теплонапряжённого цилиндра и цилиндра, к которому из-за большой длины патрубка доходила ТВС обеднённая ТЭС. Внешние признаки детонации начинают проявляться, когда детонирует около 5% смеси. При детонации средней интенсивности детонирует 10-12% смеси. Детонация становится очень сильной, если детонирует 18-20% смеси.
Материалы исследований по определению влияния детонационного процесса сгорания в поршневых авиационных двигателях на детали цилиндровопоршневой группы и на свечи зажигания показывают, что при длительной работе двигателя на начальной стадии (до 10% смеси) детонации происходит обгорание электродов свечей зажигания и газовая коррозия материала поршней. При возникновении детонации снижается мощность и экономичность двигателя, его перегрев и дымление на выпуске увеличиваются тем сильнее, чем в большем объеме смеси развивается детонация. Ударные волны, действуя локально и кратковременно, повышают полезную работу газовой смеси, но в то же время резко увеличивают теплоотдачу в стенки цилиндра и днища поршней, механические и тепловые ударные нагрузки на детали, вызывая газовую коррозию поверхностей, особенно днищ поршней.
Возникновению детонации двигателя, ее интенсификации и проявлению вышеперечисленных дефектов способствуют:
- обеднение состава смеси;
- большие нагрузки на двигатель;
- чрезмерно большой угол опережения зажигания;
- высокие температуры и давление воздуха на впуске в двигатель;
- перегрев стенок камеры сгорания и материала поршней.
Наибольшая склонность к детонации проявляется при работе двигателя на бедных смесях. При ее обогащении детонация уменьшается и может совсем исчезнуть. Поэтому на АШ-62ИР стоит экономайзер обогащающий смесь на взлетном режиме. За счет обогащения смеси понижается температура цилиндра, так как значительное количество тепла поглощается топливом. Наибольшая детонация в двигателе наблюдается при коэффициенте избытка воздуха а, близком к единице. Поршневые авиационные двигатели эксплуатируются при составах смеси в диапазоне а=0,6-0,7-1,0. Процесс горения топливовоздушной смеси зависит от многих факторов. Одним из таких является состав рабочей смеси. Скорость сгорания достигает своего максимума тогда, когда условия для процесса сгорания наиболее благоприятны. Исследования показали, что эти условия создаются при а = 0,85-0,9. В этом случае число реакций между молекулами топлива и кислорода достигает максимума, т.е. смесь будет стехиометрической. Сильное обогащение смеси ведет к неполному сгоранию. В продуктах сгорания появляется окись углерода СО, что понижает конечную температуру пламени и замедляет процесс окисления топлива, находящегося перед фронтом пламени, и соответственно понижает скорость сгорания. Сильное обеднение рабочей смеси также вызывает некоторое падение скорости сгорания. Причиной этого является сокращение числа реакций и относительное увеличение расхода энергии на подогрев избыточного воздуха и инертных газов.
Например величина скорости сгорания ТВС: а=0,6 - 11-22м/с; а=1,2 - 18-20м/с.
Ну и еще добавлю слова профессора:"Некоторые физические явления происходящие в ПД (поршневом двигателе) при его работе до сих пор не ясны и не изучены." Это так для справки...
Теперь понятно что произошло с ведомым Покрышкина? Не облегчив винт (не увеличив обороты винта) он полностью открыл дроссельные заслонки карбюратора (пустил туда воздух), а так бензонасос вращается через коробку приводов двигателя, то бензина стало поступать в карбюратор недостаточно (обороты ведь малы на затяжеленном винте и бензонасос не создал достаточное давление топлива перед карбюратором) и товливновоздушная смесь обеднилась. А далее как следствие детонация, теорию этого явления я изложил... Вот и все...
Ответить с цитированием