МОТОРНЫЕ СМАЗОЧНЫЕ МАСЛА И ГОРЮЧЕЕ

Для хорошей работы авиамотора необходима соответствующая смазка. Смазка имеет настолько важное значение, что если при отсутствии нужных сортов масел приходится пользоваться непод­ходящими соріами, то это вызывает даже некоторую потерю мощности мотора. Прежде чем переходить к смазке, познакомимся с самим сма­зочным маслом.

Смазочное масло является продуктом перегонки нефти. Капля нефти, как показано на рис. 256—262, состоит из смеси различных химических соединений водорода с углеродом, которые сильно отличаются по своей структуре. Поэтому специфические свойства углеводородов с различным молекулярным строением также раз­личны.

В настоящее время из нефти добывается около 500 различных углеводородных соединений, но, конечно, имеется еще немало других соединений, которые до сих пор неизвестны химикам. Водород и углерод, если они не соединены химически с какими-нибудь дру­гими элементами, сохраняют свои свойства. Древесный уголь, гра­фит и алмаз, являющиеся разными формами углерода, различаются друг от друга как по внешнему виду, так и по физическим свой­ствам. Как видно из рис. 256—262, это различие зависит от расположения атомов и характера связи между ними.

Например, бутан и метан, представляющие собой только два родственных углеводородных соединения из тысяч других соеди­нений нефти, все же имеют различный удельный вес, точіуу ки­пения и пр.

Как вы видите из формулы, приведенной на рисунке, это разли­чие вызывается не только числом атомов углерода и водорода, вхо­дящих в соединение, но и их расположением. Хотя эти сведения не имеют прямого отношения к вопросам смазки, все же их сле­дует знать.

Масляная пленка. Смазать какую-нибудь часть машины, это значит отделить друг от друга поверхности двух движущихся частей машины масляной пленкой. Например, стенки поршня должны быть отделены от стенок цилиндра тончайшей масляной пленкой. Но задача не будет еще полностью разрешена, если мы удовлетво­римся смазкой движущихся частей и не примем во внимание темпе­ратуры смазываемых частей и окружающей их среды и давления, производимого этими частями на масляную пленку. Смазочное масло, пригодное для авиамотора, работающего в тропиках, не будет го­диться для того же самого мотора при полетах самолета вблизи северного полюса. Чтобы понять важность применения соответ­ствующего сорта смазочного масла, представим себе, что случится со швейной машиной, если ее смазывать таким же сортом сма­зочного масла, который употребляется для паровозов, и наоборот, если паровоз смазывать маслом, предназначенным для швейной машины.

Рис. 263. Здесь для наглядности показана очень толстая масля­ная пленка. Когда вал неподвижен, масло выдавливается под дей­ствием веса вала. В точке касания В, как видно из рисунка, толщина масляной пленки весьма мала. Эта пленка в точке В не должна исче­зать ни при каких обстоятельствах. Часто бывает, что смазочная пленка вокруг вала А образуется только при движении вала. Взгля-

ните на рис. 264, где вал А только что начал вращаться в направлении, указанном изогнутой стрелкой. Вал изменил свое положение, при­чем тончайшая масляная пленка, отделявшая его от подшипника, передвинулась к С. По мере возрастания скорости вращения, вал, вследствие вязкости смазочного масла, увлекает его за собой, как показано на рис. 265, до тех пор, пока не будет достигнута полная скорость вращения.

Рис. 266. Вы видите, что во время движения вала смазочное масло, увлекаемое им, распределяется более равномерно. Чтобы вы лучше представили себе масляную пленку, давления, оказывае­мые вращающимся валом, указаны на рисунке в следующем порядке:

в точке Q — высокое давление

» » О — максимальное давление

» » Н — уменьшающееся давление

>> » F — минимальное давление

Когда мы говорим, что смазочное масло, применяемое для авиа­мотора, хорошее, это значит, что оно не содержит в себе посторон­них примесей; оно не выделяет углерода или других осадков и не содержит серы, от которой смазочное масло приобретает свойство давать коррозию. Однако, это не означает, что оно является под­ходящим для любого авиамотора.

Рис. 267. Вязкость смазочного масла определяется следующим образом. В прибор для определения вязкости наливают 60 куб. см масла. Вода в наружной «бане» доводится до температуры, при которой предполагается определить вязкость масла. Удаляют пробку, запи­рающую сточное отверстие в дне прибора, и наблюдают по часам,

т

в течение какого времени взятое количество масла вытечет. Ясно, что чем выше температура, тем меньше времени потребуется на вытекание масла.

Рис. 268. Для определения пригодности того или иного сма­зочного масла необходимо знать температуру его застывания и за­мерзания. Большинство смазоч­ных масел состоит из парафи­новых углеводородов, так что 267. если мы нальем такое масло в бутылку и обложим льдом, то парафин совместно с другими веществами образует в масле от­дельное тело. Температура, при которой это происходит, назы­вается температурой застывания РиС. масла. 268′

При дальнейшем понижении температуры смазочное масло в бутылке становится таким густым, что не вытекает из бу­тылки при ее наклоне. Темпера­тура, при которой это происхо­дит, называется точкой замерза — ния масла. Для определения этой температуры бутылка ста­вится в горизонтальное поло­жение после каждого пониже­ния температуры на несколько градусов, пока не будет достиг­нута истинная точка замерзания.

Смазочные масла с очень высо­кими температурами застывания рИс. и замерзания не подходят для 270‘ смазки моторов, работающих в районах с низкой температурой.

Рис. 269. Такое же важное значение имеет температура вспыш­ки смазочного масла: по этой температуре можно правильно
определить сопротивление масла высокой температуре. Темпера­тура воспламенения определяется так: испытуемое смазочное масло наливается, как показано на рисунке, в бронзовую ванну, которую затем постепенно подогревают.

При каждом повышении температуры на 5° С пробуют зажечь масло — до тех пор, пока не вспыхнет поверхность масла. Та тем­пература, при которой масло воспламенится и будет гореть в тече­ние 5 секунд, и будет температурой воспламенения смазочного масла; чем выше эта температура, тем меньше изменяются свойства масла от высокой температуры.

Идеальным смазочным маслом было бы масло, которое не меняло бы своей вязкости с изменением температуры. Кривая вязкости такого масла представляла бы собой прямую.

Рис. 270. Кривая вязкости данного смазочного масла показы­вает, что масло, испытываемое, положим, при 98° С, при этой тем­пературе вытекает из прибора, служащего для определения вяз­кости, в 100 секунд. Когда же это масло будет охлаждено до 38° С, оно вытечет в 1100 секунд. Смазочное масло с пологой кривой вяз­кости, указанной на рисунке, вытекавшее в 100 секунд при 100° С, вытечет при 38° С в течение 600 секунд.

Из сказанного ясно, что предпочтение следует отдать маслу с пологой кривой вязкости; такое масло не так легко подвер­гается влиянию изменения температуры, особенно когда авиамо­тору приходится работать при чрезвычайно больших ее коле­баниях.

При выборе нужного сорта масла для данного мотора необхо­димо учитывать климатические условия, при которых мотору при­дется работать.

В тропиках, где мотору приходится работать при высокой тем­пературе, мы должны применять масло, обладающее вязкостью, при­ближающейся к наибольшей. Наоборот, в холодных странах нельзя пользоваться таким смазочным маслом, там более подходит значи­тельно менее вязкое масло.

От правильной смазки и применения правильного сорта масла зависят безопасность полета, а также сроки осмотра мотора и за­мены некоторых его частей.

Авиационный бензин. Бензин, являющийся одним из продуктов перегонки нефти, представляет собой соединение угле­водородов, точки кипения которых колеблются между 37,8—204,4° С. В состав бензина входит ряд углеводородов: пентан, гексан, гептан, октан, нонан, декан и ундекан. Еще недавно качество бензина определялось его удельным весом на том основании, что чем легче бензин, тем он более летуч. Считалось, что чем он более летуч, тем лучше.

В настоящее время такой способ определения качества горю­чего признан ошибочным. Горючее, удовлетворяющее по своим качествам всем требованиям, наряду с этим должно иметь больший удельный вес; в этом случае оно будет содержать больше тепловой энергии.

Конечно, бензин, применяемый для авиамоторов, не должен содержать воду и другие посторонние примеси. Он должен обладать соответствующей летучестью и не детонировать. Летучесть имеет весьма важное значение, так как слишком низкая температура испарения горючего может вызвать газовые пробки и неравно­мерные вспышки в цилиндрах.

Применение для мотора непригодного горючего можно сравнить с попыткой кормить лошадь рыбой, а кошку сеном. Если животные отказываются есть такую пищу, это не беда, но если они проглотят ее, получится несварение желудка. Почему же не обращаться с мото­ром так же, как мы обращаемся с живыми существами? В конце концов мы можем получить наилучшие результаты от мотора лишь в том случае, если сделаем для него все необходимое. Кроме того, следует помнить, что всякие ненормальности машины могут быть отнесены за счет плохого ухода за ней. Эти ненормальности вызы­ваются не только небрежностью, но чаще всего недостаточными знаниями. Даже наиболее распространенный авиационный бензин может оказаться непригодным, если он не соответствует дан­ному мотору. Так, для мотора с большой степенью сжатия, тре­бующего горючего с более высоким октановым числом, не под­ходит горючее с низким октановым числом (об этом будет сказано ниже).

Рис. 271. Летучесть. Взгляните на рисунок и пред­ставьте себе, что в карбюраторе находится бензин, обладающий большой летучестью, т. е. что горючее испаряется в коллекторе раньше, чем оно засасывается воздухом при ходе всасывания поршня.

В результате этого окажется невозможным получить соответствую­щую смесь, так как цилиндры будут заполнены парами горючего и не дадут достаточного доступа воздуха, необходимого для полного сгорания смеси.

Рис. 272. Запуск м о — т о р а. Каждый сорт бензина имеет определенную температуру кипения и парообразования. Если мы нагреем какой-нибудь сорт бензина ниже температуры его кипения, то испарится только часть его, тогда как более тя­желые составные части останутся в жидком состоянии. Когда мотор запускается в холодную погоду, температура в коллекторе может быть ниже точки парообразования горючего. В этом случае во время всасывания в цилиндры попадет только часть горючего, а осталь­ная часть останется в виде ка­пелек на стенках коллектора. В результате получится очень бед­ная смесь и мотор не запустится.

Лучшей смесью горючего для всех температур является смесь из 13 частей воздуха (по весу) и 1 части горючего. Эту пропор­цию желательно сохранять и в тех случаях, когда мотор запу­скается при более низкой темпе­ратуре, чем температура, необхо­димая для хорошего испарения бензина. Для получения такой смеси при низкой температуре необходимо, чтобы испарилась только часть горючего. Посред­ством дросселя мы можем регули­ровать количество поступающего воздуха и, следовательно, полу­чить хорошую смесь при запуске. Например, если мы имеем два сорта бензина, из которых один испаряется на 10% своего объема при 62,8° С, а другой только при 75° С, можно рассчитывать па легкий запуск при более низкой тем-

иературе с первым бензином, а не со вторым. Таким образом, первый бензин (с более низкой 10% точкой испарения) более подходит для холодных областей, а второй — для тропиков.

Рис. 273. Ускорение. После того как мотор запущен, пройдет некоторое время, прежде чем впускной коллектор нагреется достаточно для испарения всего горючего. Мотор должен быстро достигнуть большого числа оборотов даже при низкой температуре. Для хорошего разгона авиамотора необходимо, чтобы горючее испа­рялось во время пробы на 50% при температуре не выше 100° С. Бензин с 50% точкой испарения при 132,2° С дает такой же быстрый разгон, как и бензин с 50% точкой испарения при 100°С, ноне раньше, чем нагреется впускной коллектор. В холодном климате бензин с 50% точкой испарения даст более быстрый разгон при более низкой температуре, и наоборот.

Рис. 274. Распределение. Смесь должна не только равномерно распределяться по всем цилиндрам, но также не пере­греваться, иначе она будет расширяться; из-за этого мотор будет сжигать в единицу времени меньше горючего (по весу) и в резуль­тате уменьшится отдача. Поэтому необходимо знать максимально допустимую температуру, не вызывающую заметного расширения смеси. Правильное распределение горючего во многом зависит от конструкции впускного коллектора, как это можно видеть у мотора Райт «Циклон». Но это не значит, что мотор будет удовлетворительно работать при неподходящем горючем. Распределительная способ­ность горючего определяется 90% точкой испарения, а это означает, что при некоторой температуре должно испариться 90% горючего. В виде примера можно указать, что горючее, пригодное для мотора «Циклон», должно иметь 90% точку испарения, примерно, при 135° С. Данная точка в значительной мере зависит от температуры среды, окружающей впускной коллектор: чем выше эта температура, тем выше должна быть 90% точка испарения.

Рис. 275. В бензине не должно быть серы или каких-либо соединений серы, и в особенности сернистого водорода. Последний особенно вредно действует на все металлические части мотора, а также бензопроводы, карбюратор и пр. Для испытания го­рючее наливают в колбу, которую нагревают, примерно, до 50° С. После этого в колбу опускают чистую медную пластинку и оста­вляют в ней на три часа. Медная пластинка не должна обес­цветиться. Проба должна установить, что горючее не содержит более 0,1% серы.

Рис. 276. При продолжи­тельном хранении в бензине мо­гут образоваться смолистые от­ложения. Смолистые отложения свидетельствуют о недостаточно хорошей очистке бензина. Поэто­му рекомендуется испробовать го­рючее путем испарения 100 куб. см р„с. бензина. После испарения должно 275- остаться не более 10 мг смолы.

Рис. 277. Если горючее имеет свойство испаряться уже при низ­кой температуре, то в бензопрово­дах возникает газовая пробка, осо­бенно в жаркую погоду, главным образом, когда горячий мотор ра­ботает вхолостую. Это случается рис. и на быстро поднимающихся ис — 276′ требителях. Газовая пробка в этом случае возникает от быстрого уменьшения атмосферного дав­ления с высотой. Из практики установлено, что давление бензи­новых паров, нагретых до тем­пературы 38° С, не должно превышать во время проб 0,5 ат — Рис. мосферы.

277• Рис. 278. Ни при каких об­

стоятельствах нельзя допускать, чтобы мотор работал на бензине, вызывающем детонацию. Такой бензин приводит не только к зна­чительному уменьшению мощно­сти, но также и перегреву мотора, в результате чего мотор быстро Рис изнашивается. Каждый тип мото — 278‘ ров работает лучше всего на неде­тонирующем горючем специального состава. Антидетонирующие свой­ства горючего определяются так называемым октановым числом. Октановое число 80 означает, что когда бензин испытывался в лабо­
ратории и применялся в качестве горючего на пробном моторе, мотор детонировал, но когда его состав был изменен и приведен к пропор­ции 80% октана и 20% гептана, мотор перестал детонировать. Чем выше степень сжатия, тем больше должно быть октано­вое число горючего. Детонация вызывается прежде всего ско­ростью сгорания горючего при сжатии, большем, чем допустимо для данного горючего. Например, при нормальных условиях горючее сгорает со скоростью 13,72 м в секунду. Если мы применим то же горючее в моторе со слишком высокой степенью сжатия для октано­вого числа этого горючего, то детонация неизбежна, так как горючее будет сгорать со скоростью, во много раз превышающей нормаль­ную скорость сгорания. Представьте, как это будет вредно для мотора!

Помните, что мы всегда можем применять горючее с более высо­ким октановым числом, чем требуется для данного мотора, но никогда не следует применять горючее с меньшим октановым числом, иначе возможны серьезные повреждения мотора.

Обычно полагают, что горючее с более высоким октановым числом является непосредственной причиной увеличения мощности любого мотора. Горючее с большим октановым числом, применяемое в моторе с низкой степенью сжатия, никогда не увеличит его мощности и не уменьшит его удельного расхода топлива. Чтобы повысить мощность мотора, не увеличивая его веса и не изменяя его литража, следует повысить степень сжатия или подать более плотную смесь в цилиндры (для этого применяются нагнетатели). Но при повышении степени сжатия горючее с малым октановым числом даст детонацию, что при­ведет к уменьшению мощности мотора и повышению температуры в цилиндрах. Поэтому рекомендуется применять горючее с большим октановым числом, способное выдержать большое сжатие до зажи­гания без признаков детонации. Таким образом, в результате более высокой степени сжатия большее число калорий тепла превращается в механическую энергию, которая в свою очередь и увеличивает мощность мотора.

Когда применяют горючее с большим октановым числом на моторе, специально для него предназначенном, можно вводить в мотор более плотную смесь (посредством повышения давления в коллекторе), причем эту смесь можно сжать в камере сгорания, не опасаясь детонации.

Отсюда следует, что более выгодно иметь’ мотор, работающий на горючем с большим октановым числом. Конструирование такого

мотора и разрешает задачу увеличения мощности; мощность в дан­ном случае увеличивается за счет повышения степени сжатия или давления во всасывающем коллекторе, а не за счет повышения калорий тепла. Дело в том, что горючее с меньшим или боль­шим октановым числом не увеличивает и не уменьшает числа калорий тепла.

Побороть страх можно или пренебрежением опас­ностью или с помощью знаний; как правило, по­следний путь является лучшим.