ХАРАКТЕРИСТИКА МОТОРА

Рис. 166. Кривая на диаграмме представляет мощность мотора на полном газу на уровне моря, т. е. эффективную мощность, передавае­мую на вал винта при различном числе оборотов в минуту. Она называется характеристикой мотора.

Характеристики мотора составляются для стандартных атмосферных условий. Если мотор испытывается при атмосферных условиях, отли­чающихся от стандартных, то в результаты испытаний вводят поправки с целью определить мощность, которую двигатель’ развивал бы в стандарт­ных условиях х. [22]

Когда нагрузка на винт не­велика и позволяет мотору на полном газу работать с чис­лом оборотов 2400 об/мин., то мотор развивает 650 л. с. Но, когда нагрузка на винт увели­чена и число оборотов умень­шено, например до 1800 об/мин., мотор развивает только 513 л. с.

Рис. 167. Какое влияние оказывает высота на мотор, ра­ботающий на полном газу? Ответ на этот вопрос дает диа­грамма, на которой вычерчена определенная опытным путем кривая изменения мощности мотора с высотой — высотная характеристика. Мощность мо­тора уменьшается с высотой не потому, что, как думает бестол­ковый Джо, у мотора закру­жилась голова от высоты и он ослабел, а вследствие уменьше­ния плотности воздуха.

Рис. 168 и 169. Относитель­ной плотностью для данной вы­соты называется отношение веса 1 ж3 воздуха на данной высоте к весу 1 м3 воздуха на уровне моря при стандартных усло­виях. При стандартных атмос­ферных условиях 1 м3 воздуха весит на уровне моря 1,225 кг, а на высоте 3 000 м — 0,909 кг; отношение второй величины к первой равно 0,740. На рис. 168 дана шкала относительной плотности воздуха по высоте через каждые 2 000 фут. (610 м).

На рис. 169 дана шкала относительной плотности воздуха по высоте для значений коэфициентов через каждые 0,05.

Рис. 170. На рис., 167 изображена характеристика мотора, ра­

ботающего на полном газу при 2 400 об/мин. на разных вы­сотах. Здесь же мы даем мощ­ность того же мотора при раз­личной относительной плотно­сти. Заметьте, что вместо кри­вой, как на рис. 167, мы полу­чили здесь прямую линию.

Рис. 171. Теперь вычертим кривую мощности нашего мо­тора при 2400 об/мин. по вы­сотам, вычисляя их по коэфи — циентам относительной плот­ности (рис. 170). Мы снова по­лучаем прямую линию. За­метьте, что на уровне моря мо­тор развивает 665 л. с., а на высоте 6100 м—только 311 л. с., т. е. только 47%. Бестолковый Джо хочет знать, зачем здесь изображена вторая линия, соот­ветствующая 2000 об/мин. Мы еще вернемся к этому вопросу.

Рис. 172. Только что проде­ланная нами работа позволяет нам установить один важный за­кон, а именно, что изменение эффективной мощности с вы­сотой в зависимости от относи­тельной плотности атмосферы изображается прямой линией. Вы можете убедиться, насколь­ко знание этого закона полезно, вычертив диаграмму, показыва­ющую изменение мощности мотора в процентах (приняв мощность на уровне моря за 100%) в зависимости от высоты. Из рис. 170 вы уже знаете, что мотор, работающий при 2400 об/мин., развивает на уровне моря 100% мощности, а на высоте 6100 .и только 47%, и что кривая мощности мотора изобра­жается в этом случае прямой линией. На вашей новой диаграмме проведите

прямую, соединяющую точку 100% (на уровне моря) с точкой 47% на высоте 6100 м. Эта линия изобразит процент мощности на любой высоте. Эта кривая годится для любого нормального мотора без наддува, если только он работает на полном газу и с постоянным числом оборотов.

Приложим эти сведения к мотору, работающему на полном газу при 2000 об/мин. Обратившись к рис. 166, мы увидим, что эффективная мощ­ность мотора, делающего 2000 об/мин. на полном газу, равна 570 л. с.; 47% этой мощности (мощность на высоте 6100 м) равны 268 л. с. Нанесите эту кривую на диаграмму на рис. 171, и вы получите вторую линию АВ — ту самую, которая интриговала бестолкового Джо. Она позволяет определить эффективную мощность мотора при 2 000 об/мин. на полном газу для любой высоты от уровня моря до 6100 м и выше. Вы видите, что кривые мощности вовсе не являются теоретическими измышлениями, как думает бестолко­вый Джо.

Солидные теоретические познания для всякой специальности—то же, что прочный фундамент для дома.

Рис. 173. Предположим, что на высоте 3960 м мотор работает на пол­ном газу при 1950 об/мин. и развивает 580 л. с. Какой процент полной мощности представляют эти 580 л. с.? Для того чтобы ответить на этот воп­рос, достаточно обратиться к диаграмме рис. 172. Ответ гласит: 63%. Бес­толковый Джо, который кончил только пять классов школы, никогда не слыхал о «пропорциях» и не имеет никакого представления о том, как определить мощность на уровне моря. Для вас же не составит труда соста­вить и решить следующую пропорцию:

На практике получить эту мощность от мотора невозможно без опасно­сти аварии.

Предположим, что мы должны построить кривую мощности мотора С наддувом, т. е. мотора, снабженного компрессором, нагнетающим воздух

во всасывающий трубопровод и таким образом поддерживаю­щим в нем то же давление, что на уровне моря или даже боль­шее.

Чтобы получить представле­ние о том, как работает мотор с наддувом, вообразите, что вы летите на самолете с таким мо­тором и что вы хотите поддер­живать 1950 об/мин. при давле­нии 876 мм рт. ст. во всасываю-

щем трубопроводе. Вы увидите, что для этого вам при подъеме придется все больше и больше открывать дроссель, пока вы не наберете высоту, на кото­рой вы сможете поддерживать данное число оборотов только при полно­стью открытом дросселе. Высота, на которой это произойдет, называется, как мы знаем, критической (или расчетной) высотой вашего мотора.

Опыты над мотором рассматриваемого нами типа, т. е. мотором с над­дувом, работающим при постоянном числе оборотов 1950 об/мин. и при по­стоянном давлении во всасывающем трубопроводе, показали, что мотор развивает на уровне моря 71% полной теоретической мощности и что на рас­четной высоте 2 260 м его мощность составляет 78% полной. Кривая мощ­ностей этого мотора от уровня моря до высоты 2 260 м показана линией В А. После достижения расчетной высоты мощность мотора изменяется по кри-

Опыты показали также, что если мотор этого типа работает при перемен­ном давлении во всасывающем трубопроводе и с постоянным числом обо­ротов 1950 об/мин., то он развивает на уровне моря 78% полной теорети­ческой мощности и сохраняет эту мощность до расчетной высоты (как показано пунктирной кривой СА), после чего его мощность изменяется по кривой AQ. Заметьте, что после достижения расчетной высоты мощ­ность мотора изменяется по той же кривой, что и мощность мотора без наддува.

Пока вы можете поддерживать во всасывающем трубопроводе постоянное давление, мощность вашего мотора будет увеличиваться с высотой. Это уве­личение вызывается понижением давления воздуха на выхлопе мотора, а также тем, что мотор работает при температурах более низких, чем на уров­не моря. Мощность по кривой С А постоянна от уровня моря до расчетной высоты мотора. Это значит, что наддув, при котором мотор начал работать
на уровне моря, гораздо выше атмосферного давления на уров­не моря и что потеря наддува с высотой компенсируется уве­личением мощности мотора вследствие уменьшения давле­ния в выхлопном коллекторе. С другой стороны, кривая В А, соответствующая постоянному числу оборотов и постоянному наддуву, показывает, что на уровне моря мотор работает с минимальным наддувом и по^ этому развивает меньшую мощ­ность.

Повышение мощности с вы­сотой объясняется тем, что при сохранении давления во всасы­вающем трубопроводе постоянным атмосферное давление по мере подъема на высоту падает.

Рис. 174. На рис. 166 мы построили кривую эффективной мощности, соответствующей различному числу оборотов в минуту, для мотора, рабо­тающего на полном газу. На данной диаграмме приведены кривые мощности при различном числе оборотов в минуту и для разных значений давления на всасывании. Кривая LS представляет мощность мотора, работающего на полном газу. Если изменить воздушную нагрузку на винт так, что винт будет делать только 1550 об/мин. при давлении 876 мм рт. ст. во вса­сывающем трубопроводе, то мотор разовьет 593 л. с. (точка С). Если вы бу­дете попрежнему поддерживать во всасывающем трубопроводе давление 876 мм рт. ст. при одновременном уменьшении нагрузки на винт, то вы по­лучите кривую CR, представляющую мощность мотора при постоянном дав­лении на всасывании 876 мм рт. ст. и при различном числе оборотов. Число оборотов в минуту может увеличиться только в случае уменьшения на­грузки на винт. Подобным же образом можно вычертить кривые для мото­ров, работающих при давлениях 762, 660, 559, 457 мм рт. ст. и т. д.

Заметьте, что кривая для полного газа непараллельна кривым для по­стоянных давлений во всасывающем трубопроводе и что она вообще не имеет отношения к давлению во всасывающем трубопроводе, как кривые, распо­ложенные ниже. Это объясняется тем, что на полном газу давление во вса —

бывающем трубопроводе мотора я» изменяется с изменением числа оборотов в зависимости от на — т грузки на винт.

По этой диаграмме, пока — я» зывающей кривые давлений во 2 всасывающем трубопроводе на |600 уровне моря, вы легко можете I определить мощность, развивае — | т мую при данном числе оборотов § и данном давлении во всасы — вающем трубопроводе. Предпо­ложим, например, что мотор ра — зоо ботает с числом оборотов 1950 об/мин. при абсолютном давле — гоо нии762лшрт. ст. во всасываю­щем трубопроводе. Кривая дав — >оо1 ления в этом случае пересечет * линию, соответствующую 1 950 оборотам, в точке F. Посмотри­те на шкалу ординат против этой точки (чтобы помочь бестолковому Джо, я провел от этой точки к оси ординат пунктирную линию), и вы увидите, что точка ^соответствует мощности 560 л. е. Если мотор работает на полном газу, то вам нет надобности учитывать давление во всасывающем трубопроводе. Для того чтобы определить развиваемую мотором мощность, вы просто нахо­дите линию, соответствующую данному числу оборотов, например 1750 об/мин.; пересечение ее с кривой мощности на полном газу в точке О пока­зывает вам, что при этих условиях мотор развивает мощность 740 л. с.

По этой диаграміче вы можете также найти мощность мотора при по­стоянном числе оборотов и при переменном давлении во всасывающем трубопроводе. Возьмите, например, линию для 1550 об/мин. В точках пересечения ее с кривыми, давления G, Н, J, К, Съ L вы найдете соответст­вующие эффективные мощности. Мотор при 1550 об/мин. и при абсолют­ном давлении во всасывающем трубопроводе 457 мм рт. ст. развивает на уровне моря только 168 л. с. Заметьте, как с увеличением давления во всасывающем трубопроводе повышается мощность мотора.

Рис. 175. Теперь вы можете получить данные, необходимые для пост­роения новой кривой, изображающей мощность на уровне моря в зави­симости от абсолютного давления во всасывающем трубопроводе. Прежде

всего, перенесите с рис. 174 на рис. 175 величины: Qr Н, J, К, О и L, представляющие значе­ния мощности, развиваемой мо­тором при постоянном число оборотов — 1550 об/мин. и при давлениях во всасывающем тру­бопроводе 457, 559, 660, 762 и 876 мм рт. ст. и, наконец, на полном газу. Пользуясь этой же диаграммой, постройте кри­вые давления во всасывающем трубопроводе, в зависимости от мощностей при других числах оборотов (заметьте, что все эти кривые являются в сущности прямыми линиями). Соединив теперь точки L, 0 и S, перенесенные с рис. 174, вы получите кривую давления во всасывающем трубопроводе при работе мотора на полном газу на уровне моря.

Из этой новой диаграммы вы можете найти мощность, развиваемую мо­тором при увеличении числа оборотов и при любом данном давлении во вса­сывающем трубопроводе. Пунктирная линия, пересекающая кривые числа оборотов, представляет абсолютное давление во всасывающем трубопро­воде 876 мм рт. ст. Еще раз заметьте, что при этом давлении (как и при всяком другом постоянном давлении во всасывающем трубопроводе) увели­чение числа оборотов сопровождается увеличением мощности мотора.

Рис. 176. Теперь построим кривые чисел оборотов мотора, работаю­щего на полном газу, при различных эффективных мощностях на различных высотах. Перенесите значения кривой мощностей мотора на полном газу с рис. 175 на шкалу ординат рис. 176, соответствующую уровню моря; это будут точки S, М, О, Т п L. Из рис. 172 вы уже знаете, что мотор, ра­ботающий на полном газу при постоянном числе оборотов в минуту, раз­вивает на высоте 6100 м 47% мощности, которую он развивал на уровне моря. По этим двум величинам (100% эффективной мощности на уровне моря и 47% этой мощности на высоте 6100 м) вы можете построить кривые высотности для каждого рассматриваемого числа оборотов, как показано на диаграмме (немного дальше мы расскажем, что изображают жирные кри­вые на этом рисунке).

Рис. 177. Теперь мы мо-

jhm дм

жем построить для нашего мо — 1067 42

ТОра НОВЫЙ рЯД КрИВЫХ ДЛЯ раз — т ао

ных давлений во всасывающем so ж трубопроводе на различных вы — 3» х сотах. Заметьте, что чем боль — | ш 3, ше число оборотов на полном § т я газу, тем вьнпе можно поднять | ш х мощность мотора при одинако — J w вом давлении во всасывающем | т гб трубопроводе, как показывают | ш гА точки А, В, С, D, Е и F для

77 ^ 559 22

давления 762 мм рт. ст. и точки U, У, W, X, Г и Z для дав- “ 20

one 457 К

ления 876 мм рт. ст. во всасы-

— 40S 1S

вающем трубопроводе.

Если перенести эти точки на кривые мощностей на разных высотах, изображенные на предыдущей диаграмме, то мы получим кривые A… F… и U… Z… Такие же кривые могут быть, само собою разумеется, по­строены для любого другого давления во всасывающем трубопроводе. По этой диаграмме можно определить давление во всасывающем трубопроводе и мощность на любой данной высоте, когда мотор работает на полном газу и при постоянном числе оборотов.

Вернемся к рис. 175 и найдем точку Т — максимальную мощность, ко­торую мотор может теоретически развивать при 1950 об/мин. и при давле­нии во всасывающем трубопроводе 876 мм рт. ст. Перенесем эту точку на ось ординат диаграммы рис. 176, соответствующую уровню моря, и соединим ее прямой сточкой Y, в которой линия, соответствующая 1950 об/мин., пересекается линией давления во всасывающем трубопроводе 876 мм рт. ст. Эта новая линия Т Y представляет мощность, развиваемую мотором при 1950 об/мин. и давлении во всасывающем трубопроводе 876 мм рт. ст. на разных высотах. На практике вы во время полета получили бы эти мощности, постепенно открывая дроссель до полного газа.

Вы уже знаете, что критической (расчетной) высотой вашего мотора на­зывается высота, вплоть до которой можно поддерживать постоянное дав­ление во всасывающем трубопроводе. Для каждого мотора имеется не­сколько расчетных высот. Например, если мотор работает при 1950 об/мин. и при давлении во всасывающем трубопроводе 876 мм рт. ст., то расчетной

W 813 864 914 965 1016 1067 1117 1168 1219 1270мм Абсолютное давление на всасывании Рис. 178.

6/0 660 Щ

высотой, как показывает линия Т Y, будет 1230 м. Если изменить число оборотов до 1650 об/мин., оставив то же давление go всасывающем тру­бопроводе, то расчетная высота будет около 600 м, тогда как расчетная вы­сота мотора, развивающего 1950 об/мин. при давлении во всасывающем трубопроводе 762 мм рт. ст., будет несколько больше 2440 м.

О 305 610 9J5 1220 1525 1850 2135 2440 2745 3050 3355 3660 3965 4270 4575 м Высота Рис. 179. Рис. 178 и 179. Кривыми мощностей мотора на уровне моря (рис. 175) и кривыми мощностей на различных высотах можно пользоваться для оп­ределения фактической мощности данного мотора, если мы знаем высоту, число оборотов в минуту, давление во всасывающем трубопроводе и темпе­ратуру воздуха в карбюраторе.

На рис. 178 кривые чисел оборотов мотора изображены в зависимости от давления во всасывающем трубопроводе и от мощности. На рис. 179 построены кривые чисел оборотов и давления во всасывающем трубопроводе на разных высотах. Вы хотите узнать мощность, развиваемую при 1800 об/мин. при абсолютном давлении во всасывающем трубопроводе 660 мм рт. ст. Найдите на рис. 179 точку А пересечения кривой давления 660 мм с кривой 1800 об/мин. На рис. 178 найдите точку В пересечения линии, соответствующей давлению 660 мм, с кривой для 1800 об/мин. Эта точка, как вы увидите, проследив по жирной линии, соответствует мощности 430 л. с. Перенесите точку В в С на рис. 178 и соедините С с А прямой. Эта линия укажет мощность, развиваемую на любой высоте до 4270 м мотором при 1800 об/мин. и при давлении во всасывающем трубопроводе 660 мм рт. ст. Например, на высоте 2 440 м (точка D) мотор будет разви­вать 510 л. с.

Если температура воздуха в карбюраторе не равна температуре воздуха на данной высоте, то приходится вводить поправку по формуле, указан­ной на рис. 178. Поправка составляет примерно 1% на каждые 5,5° С от­клонения от стандартной температуры. Если температура воздуха в кар­бюраторе выше стандартной на 5,5° С, то мощность мотора следует умень­шить на 1%, если она ниже стандартной, то увеличить на 1%.

Людской фактор играет большую роль в летном деле

Характеристика авиационного мотора Райт при стандартных атмосферных условиях, без учета скоростного наддува. Возможны отклонения до ± 2,5 % Примечание На каждые 5,5°С увеличения температуры воздуха перед карбюратором против стандартной нужно прибавить /% к величине удель­ного расхода, показанного кривой Значения расхода горючего действительны при отклонениях до 100 об/мин от дроссельной характеристики Рис. 18 0.

Рис. 180. Эти диаграммы показывают характеристики мотора, ос­новные данные которого приведены в правом верхнем углу рисунка. Ха­рактеристики определены при стандартных атмосферных условиях и без учета скоростного наддува. Скоростным наддувом, как вам, вероятно, из­вестно, называется динамическое давление воздуха, поступающего в мотор через воздухозаборный патрубок. Скоростной наддув не учитывается по той простой причине, что во время полета он оказывает на мотор совершенно такое же действие, как нагнетатель. Чем больше поступательная скорость самолета, тем больше напор воздуха, и тем меньше надо открывать дрос­сель для данной мощности мотора.

Кривые на левой диаграмме не требуют особых объяснений. После на­ших предыдущих рассуждений я полагаю, что все вы (разве за исключе­нием бестолкового Джо) сумеете извлечь из этих диаграмм все нужные рам сведения о работе мотора.

Измеритель температуры Рис. 181.

Бестолковый Джо решил после наших объяснений брать с собой в по­лет побольше карандашей и миллиметровой бумаги, чтобы иметь возмож­ность получать все сведения относительно мощности своего мотора в по­лете. Конечно, этого делать не нужно, так как имеются удобные карманные счетные линейки (вычислители), позволяющие нам почти с одного взгляда находить все нужные нам данные. Эти вычислители состоят из графика, изображающего давление во всасывающем трубопроводе, мощность и число оборотов в минуту. Помните, однако, чем бы вы ни пользовались, каранда­шом и миллиметровой бумагой или готовым графиком, — вы всегда дол­жны учитывать все отклонения от стандартных атмосферных условий.

Рис. 181. На этом рисунке показана схема измерения температуры различных частей мотора. Указатель прибора, действующий посредством электричества, соединен с переключателем. От переключателя идут про­вода к тем частям мотора, температура которых измеряется. Чтобы узнать температуру любой из этих частей, вы включаете ее посредством переклю­чателя. Во время полета вас интересует главным образом температура го­ловок цилиндров, которая при взлете колеблется от 120 до 230° 0. При крей­серской скорости температура головок цилиндров должна быть ниже 200° С.

I 850л. с. на уровне моря 1 2100 об/мин	I 950л. с. на уровне моря 2200а6/мин
Давление	Температ	Давление	Температ.	Данные, полученные
				при испытании мотора
				„Циклон" В 1820-22
76Z	+ 15°	762	+15°	Воздухозаборный
643	-1°	691	-1°
655	-2,8°	704	-2J6°
795	+32°	858	+37°
932	+46°	1011	+52°	^■^ppS
762мм рт. ст. и 15°С	4Ж
[V…
| л От во^лозаборноголатр/биа до всасывающего v|
г,	трубопровода	и

Риз. і 82.

Рис. 182. Воздух, поступающий в мотор через воздухозаборный пат­рубок, поступает в нагнетатель, а оттуда во всасывающий трубопровод, как показано в правой части рисунка. Таблица, расположенная в левой части рисунка, показывает давление и температуру горючей смеси на пути от патрубка до всасывающего трубопровода для двух разных мощностей мотора на уровне моря при двух разных числах оборотов в минуту. Харак­тер этого изменения давления и температуры горючей смеси изображен двумя кривыми на диаграмме, расположенной в левом нижнем углу рисунка.

Знание принципа поможет вам
овладеть подробностями.