Управление силовыми установками с поршневыми двигателями и выбор режимов полета

Для полета на заданной высоте и скорости требуется вполне определенная полезная мощность силовой установки При наличие винта фиксированного шага эту’ мощность можпо получить тишь при одном значении частоты вращения, которая изменяется с № ремещением рычага управления двигателем (кривая 2 па рпс 23.16). Иная картина получается с винтом изменяемого шага, где можно получить одну и ту же мощность при различной частоте вращения двигателя (рнс 23.17).

Пусть двигатель работает иа малом газе с полностью затяв.’ леиным винтом. Развиваемую при этом мощность Ь! и соотастст вугощую ей частоту вращения ротора двигателя щ обозначим точ кой 1. Не трогая рычага управления винтом, т е оставляя шаг винта неизменным, будем передвигать рычаг управления звите лем в переднее крайнее положение. Тогда получим кривую 1—2, являющуюся винтовой (дроссельной) характеристикой двигзтетй с полностью затяжеленным винтом, который в этом случае явля ется, по существу, фиксированным.

Кривая 2—3 получается при облегчении винта с поиюстью от крытой дроссельной заслонкой Следовательно, она является вист

ней характеристикой двигателя. В точке 3 лопасти винта устанав­ливаются на упор минимального угла установки. Частота враще — яия, соответствующая этой точке п3, зависит от величины мини­мального угла установки фшм-

В подавляющем большинстве случаев углы фщы, выбираемые из условия получения высокого КПД винта на взлете, позволяют по­дучить взлетные значения частоты вращения при работе двигате­лей на земле.

Если ИЗ положения, соответствующего точке З, ие изменяя угла установки лопастей, убрать рычаг управления двигателем до край­него заднего положения, то получим винтовую характеристику 3—4 для полностью облегченного винта. В данном случае винт ни­чем не отличается от винта фиксированного шага. Кривая 4—/ получается при затяжелеиии винта с полностью убранным рыча­гом у правления двигателем.

Полученная таким образом площадь 1—2—3—4 представляет собой поле мощностей двигателя при работе на земле с винтом, имеющим заданный диапазон углов установки лопастей от <ртш до фтах — Любую точку (мощность и частоту вращения) в пределах этой площади мы можем получить, изменяя соответствующим об­разом положение рычагов управления двигателем и винтом. В ка­честве примера рассмотрим отрезки 3—а, а—б, б—е.

Предположим, что мощность и частота вращения двигателя в данный момент соответствуют значениям точки 3. В этом случае рычаги управления двигателем и винтом находятся в переднем крайнем положении. Убирая частично рычаг управления двигате­лем иа себя, режим работы будет снижаться от точки 3 до точки а. При частичном затяжелеиии винта режим работы двигателя будет изменяться по кривой а—б. Если теперь медленно убирать РУД, то режим работы двигателя будет изменяться от точки б до точки в.

В этом случае частота вращения двигателя поддерживается задан­ной (п2) за счет облегчения винта (срабатывает регулятор и меха­низм винта). В точке в лопасти устанавливаются на упор мини­мального угла установки, и при дальнейшем убирании рычага уп­равления двигателем как мощность, так и частота вращения будут

Уменьшаться, т. е изменение режи­ма будет соответствовать кривой в —4.

Рассмотрим теперь случай рабо­ты силовой установки в полете на некоторой высоте h и скорости по­лета V (рис. 23.18). В полете при наличии поступательной скорости винт фиксированного шага делает­ся легче, чем при работе на месте.

Поэтому значения частоты враще­ния, соответствующие точкам 1′, 2′,

S’ и 4′ и полете, будут больше, чем при работе на земле. В связи с этим на рис. 23.18 они дополнительно обозначены штрихами. Значении мощности могут быть больше и

меньше в зависимости от высоты полета и частоты вращения. В полете можно получить частоту вращения пр значительно выше «взл. Такая частота вращения при эксплуатации двигателей — не до­пускается, так как при этом их детали испытывают большие ди иамические нагрузки, на которые они не рассчитаны.

Таким образом, полученная для данной скорости полета зона 5—3’—б (заштрихованная) не используется. Это зона раскрутки впита при продолжительной работе, в которой двигатель может выйти из строя. Для того чтобы исключить возможность работы двигателя в этой зоне, в управлении регулятором ВИШ устанав­ливается ограничитель максимальной (взлетной) частоты враше пия, соответствующей точке 5. Он ограничивает степень затяжки пружины регулятора. При наличии такого ограничителя летчик перед взлетом может рычаг управления винтом ставить в переднее, крайнее положение (до упора). Двигатель в этом случае как при работе на месте, так и при взлете и наборе высоты будет сохранять частоту вращения лвал — Это обеспечивается постепенным автомати­ческим затяжелением винта по мере увеличения скорости полета

Если в полете при режиме работы двигателя, соответствующем точке 5, убирать рычаг управления двигателем, то, очевидно, из­менение режима будет протекать по вертикальной линии 5—6. В точке 6 лопасти устанавливаются иа угол фтш, и при дальней­шем убирании РУД частота вращения будет уменьшаться, так как винт становится фиксированным. Таким образом, поле мощностей двигателя с ВИШ, которое может быть использовано в полете, ог­раничивается точками Ґ—2’—5—6—4’—/’ (иезаштрихованиая площадь).

Предположим, что для полета на некоторой скорости требуется мощность двигателя N:i. Эту мощность можно получать в широком диапазоне изменения частоты вращения. Возникает вопрос чему отдать предпочтение, меньшей или большей частоте вращения-1 На этот вопрос дают ответ характеристики часовых расходов топлива

б зависимости от частоты вращения при различных скоростях по. лета (рис. 23.19), где V,> Vs> V2> У,. Очевидно, наивыгодкейшей частотой вращения является та, которая соответствует минимуму расхода топлива при данной скорости полета. Кривая, проходящая через точки, соотпетствующие минимумам расхода топлива на кривых Ch—f(n) (пунктирная линия), является оптимальной ха­рактеристикой двигателя. Она характеризует наивыгоднейшее со­четание частоты вращения и величины наддува двигателя, т. е. определяет положение рычагов управления двигателем и винтом на всех скоростях полета. На рис. 23.J8 эта характеристика изо­бражена кривой 5—7—8.

Таким образом, для нашего случая задается режим, соответст­вующий точке 7 Этот режим после взлета и набора высоты уста­навливается в следующей последовательности. Сначала убирают рычаг управления двигателем до получения заданной скорости, а затем затяжеляют винт до получения заданной частоты вращения Если при этом скорость несколько изменится, то ее окончательно устанавливают рычагом управлении двигателем. В точку 7 можно принта п в иной последовательности перемещения рычагов газа и винта, т. е. сначала затяжелить винт до получения заданной часто­ты вращения, а затем убрать рычаг управления двигателем до по­лучения заданной скорости. Но этот порядок изменения режима запрещается, так как затяжеление винта при большом наддуве вызывает перегрузку двигателя, что сопровождается тряской, по­вышением температуры и даже детонацией.

В случае необходимости повышения режима работы двигателя сначала нужно облегчить винт, а затем увеличить наддув, т. е. пе­ремещать рычаги в обратной последовательности.

Нанвыгоднсйшсе сочетание частоты вращении и наддува для различных высот полета приводится в руководствах по летной экс­плуатации летательных аппаратов в виде таблиц и крейсерских графиков. Для наиболее характерных режимов полета сочетание частоты вращения и наддува рекомендуется иметь в кабине летчи­ка в специальной табличке. Этим он может воспользоваться при вынужденном отклонении от заданного режима.