РоФ и реалистичное управление двигателем

[SMERSH]

Wad, спасибо за материал. "Простенько и со вкусом" (с)

...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?

[Wad]

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]

Wad, спасибо за материал. "Простенько и со вкусом" (с)

Тонкий намек на высоту и перегрузку?

Рыбак рыбака видит издалека!

[Wad]

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]

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.

[Wad]

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):

[Wad]

Ой, держите меня четверо, щаз полезу самолеты испытывать!

[tos_62]

А среди аппаратов ПВМ вообщеесть что нить с изменяемым шагом ? Вообще и в РОФ в частности. И охлаждение.. воздушное или не только ??... )))

[пуфик]

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.

[Саян]

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)

[tos_62]

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.. )))

[Wad]

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.

[Wad]

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:

[пуфик]

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 .

[Wad]

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]

Спасибо, Wad, очень интересно (хотя многие тех вопросы для меня как китайская грамота, чего вы хотите от гуманитария). 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]

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]

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]

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.

[Wad]

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]

Loft
А что за Карлсон на на драйдеккере?

[ROSS_DiFiS]

[Саян]

Loft
А что за Карлсон на на драйдеккере?

Дык погуглил бы, чтоли...
http://www.google.com.ua/search?q=Dr...w=1128&bih=713

[Wad]

Chapay запостил на офф. форуме отличную ссылку:

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"...

[tos_62]

Да кстати.. В БоБе стрелочки по началу прыгали. Потом кому то помешали.. На мой взгляд мелоч а приятно.. Поживее как то кокпит смотрится