Pístové letecké motory

[Farky]

Já už asi tuším proč se neshodujeme. Ty pravděpodobně uvažuješ o jiném systému regulace plnícího tlaku než já.

Pokud kompresor automatickou regulační klapku nemá, pak je to pro pilota složitější, pak opravdu reguluje plnící tlak přímo plynem a v malé výšce nesmí dát plný plan protože by přešvihl plnící tlak. Je to nebezpečné řešení a také neekonomické.

Chápu to tedy správně, že pokud je plnící tlak regulován pouze plynem, dodávám motoru kvůli udržení plnícího tlaku s přibývající výškou větší (těžší) množství směsi a kvůli tomu stoupá spotřeba? Jestliže se shodneme na výše napsaném, tak se musíme shodnout i na tom ostatním.

4. Viz výše. Protože v soustavě byla jediná klapka. Nebezpečné a troufnu si říci že i hloupé řešení.

To je určitě důvod, proč se tu nemůžeme dohodnout. Totiž i v soustavě s automatickým regulátorem plnícího tlaku byla jediná klapka. Pokud jsem to správně pobral, ty jsi uvažoval o dvou (a více) klapkách.

Dnes už mám obrázky a jak už jsem psal, jsem přesvědčený o tom že do toho vnesou světlo.

Takhle vypadá automatický regulátor plnícího tlaku v Allisonu V-1710-81 -



Část "S" je napojená na škrtící klapku karburátoru. V dolní části, jak jsou ty menší obrázky, je uvedeno, že v případě poklesu plnícího tlaku regulátor kompenzuje ten pokles otevřením karburátoru. Ten vypadal takhle -



Tam došlo ke tvorbě směsi a ta následně šla ke kompresoru.



Z obrázků je zřejmé, že mezi karburátorem a kompresorem už žádná další klapka nebyla. Plnící tlak byl regulovaný jednou jedinou klapkou.

Byla by tabulka? Mám pocit že tento nárůst výkonu se nebude přesně krýt s nárůstem hodinové spotřeby.

Byla. A podle ní se ten nárůst výkonu při konstantních otáčkách při konstantním plnícím tlaku de facto kryje s nárůstem spotřeby. Je to vidět dole v sekci Minimum specific consumption.



-------------------
Btw - stejný systém regulace plnícího tlaku měl zřejmě i Merlin, alespoň to podle řezu v Ikalově článku vypadá.

[Malej Achil]

No nebudu se vměšovat do diskuze o počtu klapek (souhlasím s jersey.se, že více klapek je lepších, ale na těch obrázcích jsem našel také jenom tu jednu).
Pro Farkyho:

Chápu to tedy správně, že pokud je plnící tlak regulován pouze plynem, dodávám motoru kvůli udržení plnícího tlaku s přibývající výškou větší (těžší) množství směsi a kvůli tomu stoupá spotřeba?

To bude asi čertovo kopýtko. Pokud použijeme např. kinetickou teorii plynu, tak podle ní je tlak v plynu (tedy i tlak na stěnu, protože je to názornější a i se tak nejlépe měří) způsoben nárazy jednotlivých molekul plynu a to buď mezi sebou navzájem-tlak "uvnitř" plynu, nebo jejich nárazy na nějakou stěnu-tlak, který vyvozuje plyn (resp. určitý objem plynu) na svoje okolí-tento tlak naměříš nějakým tlakoměrem v sání a také ho pocítí píst ve válci.
Takový tlak se dá zvýšit teoreticky dvěma způsoby:
1) Zvýším rychlost těch molekul, aby jejich nárazy na stěnu (budu to rozebírat na případu interakce plynu a nějaké stěny) byly prudší, silnější. V praxi to odpovídá zvýšení vnitřní energie plynu dodáním tepla-tedy ohřevem plynu.
2) Molekuly víc "zahustím", natlačím více na sebe aby jich za stejný časový okamžik naráželo na stěnu více (byť se stejnou rychlostí). Toto odpovídá zvýšení tlaku mechanickým stlačením nějakého objemu plynu.
V reálu ty dva děje chodí ruku v ruce-i při čistě mechanickém stlačení plynu se plyn ohřeje.
Hmotnost plynu je dána prostě hmotností molekul a jejich počtem. Tedy pokud mám ve větší výšce atmosféry řidší vzduch (neboli vzduch o menším tlaku), je v nějakém konstantním (nejlépe jednotkovém) objemu vzduchu menší počet molekul, než v tomtéž objemu u hladiny moře. Tudíž tento jednotkový objem ve výšce méně váží.
Pro spalovací motor je důležitý právě poměr mezi počtem molekul vzduchu a počtem molekul paliva (benzínu). Pro zachování bohatosti směsi je potřeba tento poměr zachovat (ber jenom jako takovou sumaci, nepředpokládám, že tohle nevíš ).
Takže pokud s letadlem nastoupu do řidšího vzduchu, musí mi něco (tady kompresor) dodat toho vzduchu více (větší objem, přesně objemový tok v metrech krychlových za sekundu m^3/s) abych do motoru dostal stejné množství molekul a mohl tam spálit stejné množství benzínu, tedy "zachoval" jeho výkon.
Tedy: Objemový tok bude větší, ale hmotnostní tok (kg/s) bude pořád stejný.
Takže i když více otevřeš klapku před kompresorem, aby se do něj dostal větší objem vzduchu (větší objemový tok), tak paliva tam musíš pustit pořád stejně.

[Farky]

To co napíšu se týká Allisonu V-1710 a dalších motorů s regulační klapkou v karburátoru.

Pointa je dle mého v tom, že plnící tlak je vztažený k "vakuu" (platí u amerických motorů za WWII), ne k atmosférickému tlaku vzduchu v té dané výšce.

Plnící tlak je vlastně součet atmosférického tlaku a tlaku za kompresorem. Chci udržet z nějakého důvodu plnící tlak na stejné hodnotě. Pokud klesne atmosférický tlak, musí stoupnout tlak za kompresorem. Když budu udržovat stejný tlak za kompresorem a bude mi klesat tlak atmosférický, klesne mi i plnící tlak.

Například, čistě teoreticky, pokud úplně pomineme jiné vlivy - při hladině moře nastavím plnící tlak 31 in Hg (1050 hPa). Atmosférický tlak má hodnotu 1013 hPa. Za kompresorem tedy musí být tlak 37 hPa.
Vystoupám do 15 000 stop. Zde je atmosférický tlak 555 hPa. Abych se dostal na hodnotu 1050 hPa, musí být za kompresorem tlak 495 hPa.

Ta jediná klapka se tedy musí otevřít do takové míry, aby nejen vyrovnala řídčí vzduch, ale aby tam toho vzduchu pustila ještě víc. To má za následek vyšší spotřebu paliva, ale tím pádem také vyšší výkon.

Tak asi tak nějak to vidím já.

[jersey.se]

Zdar, já si raději před podrobnější odpovědí ještě vše promyslím ;)

Ale co můžu říct už teď - to že se jedná o absolutní tlak, to jsem psal už prve a znamená to právě to, že směsi musí být za kompresorem v každé výšce stejuně, jsou-li stejné otáčky i plnící tlak.

Tlak za kompresorem tedy nestoupne, ten je pořád stejný - je to ten plnící tlak. Co stoupne je kompresní poměr před klapkou a za kompresorem.

Klapka defacto nepouští víc vzduchu - ta se stará o to, aby ho do motoru vstupovalo pořád stejně.

Tolik teorie.

[Farky]

Tak jsem si to celé znova přečetl a souhlasím. Pletu se a chápu to celé špatně. Takže jsem zase na začátku, bezvadný.

[jersey.se]

Nic si z toho nedělej, i s tou teorií o plnící účinnosti je to asi trochu jinak než jsem to prve pojal. Zítra nebo pozítří si udělám pár obrázků a tak

[Malej Achil]

Hrome Farky, aby tady někdo po takhle pohodový, klidný diskuzi ještě v klidu a chlapsky přiznal vlastní nedostatek, to jsem tady už chvíli neviděl!! Já snad půjdu někam bouchnout šáňo (ač ho nepiju).
Jinak úplně na začátku nejseš, přišlo mi, že taky něco víš...akorát tam už jenom zapasovat ten zbytek (nový poznatky).

[kpo]

Zdarec chlapi neví náhodou někdo gde sehnat výkresovou(výrobní) dokumentaci k motorům
Walter Pegas II-M2 , Walter Pegas III-M2 nebo jakýkoliv hvězd.motor?

[Algernon]

No nebudu se vměšovat do diskuze o počtu klapek (souhlasím s jersey.se, že více klapek je lepších, ale na těch obrázcích jsem našel také jenom tu jednu).

Můžu se zeptat „proč je více klapek lepších“?

[Algernon]

Mám dotaz a začnu touto tabulkou -

[img]

http://www.palba.cz/forumfoto/albums/userpics/11965/Allison_V-1710-81.jpg[/img]

Je to Allison V-1710-81 z P-40N. Jde mi o levý sloupec. Je tam vidět, že při stejných otáčkách (2250 rpm) a při stejném plnícím tlaku (31 in. Hg) s přibývající výškou stoupá i hodinová spotřeba paliva. Mohl by mi prosím někdo osvětlit proč tomu tak je?

Abych udržel stejnou hodnotu absolutního tlaku, musí se zvýšit i přetlak. Jinak řečeno, abych udržel ten plnící tlak, musím tam poslat za stejný časový úsek větší množství vzduchu. A jestliže zvýšíme množství vzduchu, pokud chceme zachovat stejný poměr vzduch - palivo, musíme dodat víc paliva. Nebo ne?

Když použiju ten příklad s P-40E ze svého předchozího příspěvku - jelikož nemám automatický regulátor plnícího tlaku, při konstantním plnícím tlaku a při konstantních otáčkách musím s přibývající výškou plynule přidávat plyn, jinak plnící tlak poklesne. Musím do karburátoru pustit větší množství vzduchu otevřením škrtící klapky. Tím stoupne spotřeba paliva. Směs jde následně do kompresoru, kde je stlačena a poté do sacího potrubí. V něm je sice tím pádem víc směsi než třeba při hladině moře, ale plnící tlak (absolutní tlak) je stejný kvůli většímu podtlaku. Stoupající množství směsi nám způsobí, že s přibývající výškou při konstantním plnícím tlaku a konstantních otáčkách výkon motoru stoupá. Samozřejmě jen do kritické výšky (asi správněji "nominální výšky"), kde ten výkon dosáhne maxima. Nebo ne?

No a automatický regulátor plnícího tlaku (což je případ P-40N) nedělá nic jiného, než že sám "přidává plyn" aniž by se muselo pohnout pákou plynové přípusti.

Pokud je to co jsem sem teď napsal špatně (což vůbec nevylučuji), mám dvě otázky -

Proč musel pilot (například) v P-40E s přibývající výškou přidávat plyn aby udržel konstantní plnící tlak?
Proč s přibývající výškou (při konstantním plnícím tlaku a konstantních otáčkách) stoupá výkon motoru?

Tak jsem si to celé znova přečetl a souhlasím. Pletu se a chápu to celé špatně. Takže jsem zase na začátku, bezvadný.

Stále nic?

[Farky]

No, když jsem si tehdy po debatě v tomto vláknu prošel trochu teorii, nakonec jsem se obloukem vrátil k té své původní úvaze (kterou cituješ). Klíčový hráč je atmosférický tlak klesající s přibývající výškou. Motor si "říká" s přibývající výškou o více vzduchu aby vyrovnal ten pokles, více vzduchu znamená více paliva (poměr vzduch/palivo musíme zachovat). Z toho plyne vyšší spotřeba (a vyšší výkon).

[selmausama]

Nejde o tlak vzduchu ,ale o objem kysliku neboť ...

[Mirek58]

selmausama:
tak nevím, probírá se tu pístový spalovací motor , nebo kyslíko-benzinový řezák?

[SssnakessS]

...
Každopádně se my dva nedohodneme. Ty máš za to, že briti měřili rozdíl okolního tlaku v závisloti na výšce a já za to, že měřili rozdíl k tlaku atmosferickému u země. Ani jeden druhého nepřesvědčíme a najít nějaké důkazy o takhle okrajovém tématu je docela obtížné. Nechal bych tedy debatu zavřenou do doby, než najdeme nějaký důkaz, či se do toho zapojí někdo, kdo to rozsekne svým důkazem.
(kdyby byl důkaz letecký simulátor, tak to mám v kapse Ale ani sám bych si to neuznal...)

Navazuji na několik let starou debatu a spor o to, co vlastně ukazovaly budíky plnícího tlaku v britských a německých letadlech. Myslím, že ten spor už lze rozseknout … and the winner is Tempik … gratulujeme ;)

„Zero boost“ 0 lb/sq.in boost na budíku v kokpitu Spitfiru se rovná 14.7 lb./sq.in. absolutního tlaku, což je tlak vzduchu na hladině moře, což je 1 atm a to je 1.03323 ata (atu) na budíku plnícího tlaku v Bf 109 a odpovídá to 29.9 in.Hg na přístroji v Mustangu což je 101 piezes v Hawku z dodávky pro Francii …

Našel jsem v časopisu „Flight Magazine“ z 2. prosince 1943 článek s názvem „A Case for Standardisation“ s podtitulem „Puzzle of the Boost Gauge; British Unit an Anachronism; ‚Centibar‘ Suggested", kde je vysvětleno jaké metodiky určování plnícího tlaku používají Britové, Němci a Američané spolu s připojenou srovnávací tabulkou odpovídajících si hodnot plnícího tlaku v různých jednotkách včetně hodnot, které jsou indikovány na Francouzských přístrojích.
Vznik článku byl inspirován potřebou standardizovat metodu měření plnícího tlaku, protože v té době bylo v Británii možno narazit na několik způsobů. Britská letadla s britskými přístroji, americká letadla pro Francii s francouzskými přístroji, ta samá letadla s americkými přístroji, atd. Další zmatek může vznikat v souvislosti s motory RR Merlin vyráběnými v Americe a montovanými jak v britských tak amerických letadlech (samozřejmě s různými přístroji).
Dále autor doporučuje standardní jednotku plnícího tlaku centibar, což je onen francouzský pieze.
Docela zajímavá věc je na konci článku, kdy autor píše, že: (volný překlad)

„... společná standardizace britského a amerického průmyslu je velice žádoucí. Po válce bude většina letadel produkována v Británii a v USA a tak by se jejich společná jednotka plnícího tlaku mohla rozšířit i do ostatních zemí.“

Evidentně už v prosinci 1943 bylo o výsledku války jasno … jen Němcům a Japoncům se to asi zatím nedoneslo ;)
Na úplný závěr autor doporučuje přidat se k americkému způsobu měření plnícího tlaku, pokud by Američané odmítli přejít na jinou společnou jednotku, protože britský lb./sq.in. boost systém je prostě nemožně zastaralý a měl by být zapomenut.

[Tempik]

Díky Snakesi.
Ostatně se stačí i zamyslet nad tím, proč by by ve velkých výškách ukazovali budíky britských letadel při plně otevřené škrtící klapce třeba - 5 (mínus pět) lb./sq.in., když by to podle někoho mělo být bráno k okolnímu tlaku vzduchu. Bylo by zvláštní, aby ve válcích byl při plnění podtlak oproti vnějšku.

[Alda]

Přeji dobrý den vespolek. Jsem tady naprostý nováček. Zajímáme se se synem o letadla WWII (mimo jiné) a po delším hledání na webu jsem objevil tuto diskusi o leteckých motorech, která mě dost nadchla, protože jsem tady našel na jednom místě spoustu technických informací a údajů (tabulky, grafy, řezy a uspořádání motorů ...). Díky všem, kteří byli ochotní sem tyto informace dát. Nevím, jestli toto vlákno není už "mrtvé", protože sem několik let nikdo nepřispěl. Ale zkusím položit dotaz, který nám se synem vrtá hlavou, trochu se i přeme, a na který jsem (pro mě překvapivě) nenašel tady ani jinde na webu žádné podrobnější vysvětlení nebo pojednání.
Jedná se o způsob dodávky paliva do "konkurenčních motorů" hlavně německých a britských (typicky DB601 x Merlin). Tedy použití přímého vstřikování versus karburátorů. V několika příspěvcích se objevily drobné zmínky ( ze kterých jsem tak trochu vycítil, že TO JE PŘECE JASNÉ !), ale mně to úplně jasné není. Znám vcelku dobře fungování automobilových karburátorů s plovákovou komorou a měl jsem i nějaké rozebrané, ale jak to fungovalo u leteckých motorů (zvlášť určených pro stíhačky) ? V nějakých velmi strohých zmínkách na webu a snad i v nějakých válečných nebo dokumentárních filmech bylo patrné, že motory s karburátory při určitých manévrech vysazovaly z důvodu špatné(přerušované)dodávky paliva. Byl to vážný problém ? Byla to velká výhoda "Mezků" proti "Spitům" ? Měly i motory pro Mustangy až do konce války karburátory ? Byly tyto letecké karburátory nějak konstrukčně výrazně odlišné od automobilových ? Jak se choval motor s karburátory při různých otočkách, letu na zádech, letu střemhlav, v utažené zatáčce, při "svíčce", atp ... ? Myslel bych si, že nic moc, ale přesto tyhle motory "vyhrály válku". Takže zas tak velký handicap to asi nebyl. Ale to jsou jen moje úvahy a dohady. Tak vás chci poprosit, jestli by mně někdo z vás fundovaných odborníku nemohl k tomuto tématu podat nějaké "technické"vysvětlení. Mělo vstřikování zase jiné nevýhody (větší složitost,větší spotřebu ... )? A jak to fungovalo zřejmě bez elektroniky běžné v dnešní době ?
Díky.

[Hans S.]

Vítej .

Nemám moc čas a v dnešní době snad už skoro ani znalosti, na nějakou vyčerpávající odpověď. Navíc odpověď na těch X dotazů z různých oblastí je sama o sobě na X normostránek. Karburátor samozřejmě byl velký problém právě v okamžiku, kdy se mu postavilo přímé vstřikování. Britové (a nejen oni) si byli problému vědomi a v průběhu války vymysleli a zavedli zařízení, která v tomto směru dosti pomáhala. Nějaké základní pojednání najdeš na wiki, případně ještě TADY.

Původní karburátorové motory vysazovaly při jakémkoliv negativním přetížením delším než pár desetin vteřiny. Takže to byl problém pro jakékoliv manévry, ve kterých se letadlo třeba i jen na chvilku ocitlo v negativních G, typicky při prudším potlačení, nebo při letu na zádech. Třeba u Spitfiru bylo omezení potlačením nepříjemné nejen kvůli vysazení motoru, ale i kvůli tomu, že šlo jen velmi těžko kompenzovat půlvýkrutem - původní Spitfiry měly velmi mizernou klonivou rychlost a unikající nepřítel tak rychle získával náskok.

Regulace německých přímovstřikových motorů je kapitola sama o sobě.

[Alda]

Hansi, díky za odpověď a za odkazy, aspoň něco mně to přineslo. Včera jsem to jen zběžně prošel, budu to muset prostudovat podrobněji a nějaké pojmy si líp přeložit. Přece jen moje angličtina není tak dobrá . Kdyby ještě někdo přispěl nějakou troškou do mlejna, byl bych moc vděčný..

[jean]

Neviem, ako je to riešené pri leteckých karburátoroch, ale pri pílach a krovinorezoch sa používajú membránové karburátory bez plaváka, tie pracujú v každej polohe +- rovnako. Možno niečo podobné mali aj lietadlá.

[Pátrač]

Zdravím- nemáte někdo tušení kde se nám ztratil kolega Ikala? Naposledy zde byl před mnoha lety. Myslím tím jestli se pohybuje někde jinde. Přes letectvo třeba budete vědět.