КОЭФФИЦИЕНТ НАПОЛНЕНИЯ И ИНДИКАТОРНАЯ МОЩНОСТЬ. КОЭФФИЦИЕНТ ИЗБЫТКА ВОЗДУХА

Для поршневого двигателя, как и для турбореактивного, расход воздуха является одним из основных параметров, характеризующих внутренние процессы в двигателе, так как от нею в основном зависят индикаторная мощность, индикаторное давление и коэффициент наполнения. Поэтому при глубоких исследованиях работы двигателя необходимо этот параметр определять особо тщательно.

Существует много способов измерения расхода воздуха. Наиболее простой из них заключается в том, что в некоторой части всасывающей линии устанавливается приемник для замера скорости, присоединенный к какому-нибудь манометрическому прибору, например, к указателю скорости. Около этого же места измеряется температура воздуха при помощи специальной тер­мопары. Зная величину индикаторной скорости, давление и тем­пературу, можно найти значение истинной скорости, а зная дав­ление и температуру, можно найти и значение плотности воз­духа. Перемножая эти величины, находим весовой расход воз­духа.

Так как поле скоростей в трубопроводе неравномерно, а приемник имеет свои поправки, его предварительно тарируют в земных условиях. С этой целью к входу во всасывающую си­стему двигателя при помощи специально сделанных переходни­ков присоединяют специальный эталонный насадок, который время от времени проверяют на воздуходувной установке. За­пускают двигатель и постепенно увеличивают обороты. Записы­вают одновременно показания тарируемого приемника и эталон­ного насадка, температуры и давления в соответствующих ме­стах. Затем для каждого режима вычисляют поправочный коэф­фициент £ = —~~ для тарируемого приемника, исходя из следую­щих соображений.

Расход воздуха через всасывающую систему равен

где F — площадь поперечного сечения, р и Т — давление и тем­пература воздуха; р0=760 мм рт. ст.; Г0=288°К; VnP (или УПР. ИСПР ) — показания указателя скорости, присоединенного к та­рируемому приемнику, с инструментальной поправкой. Анало­гично, для эталонного насадка имеем

1,0

5

0,9

0,8

о 10 го зо 4о i^p м/сек

приравнивая обе величины, найдем

(18.1)

Зная 5эт, находим £; обычно этот коэффициент слегка изме­няется в зависимости от скорости; типичный график такой зави­симости показан на фиг. 18. 1.

Знание этого коэффициента позволяет найти расход воздуха и среднюю скорость, если в полете измерены Упр, р и Т в месте установки приемника. Внеся инструментальные поправки, под­считывают расход воздуха по выведенной выше формуле

G = — V л/~ в R V пр у т п

и среднюю скорость по формуле

(18-8)

Температуру можно измерять любыми способами, но так как для процессов в двигателе и всасывающей системе наиболее ин­тересна температура торможения, непосредственно связанная с теплосодержанием воздуха, лучше всего использо­вать термометры торможения (см. гл. V, § 5).

Знание расхода воздуха позволяет вычислить весьма важную характеристику двигателя — коэффициент наполнения i)v, если известны температура Т* и давление рк воздуха на входе в двигатель, по известной формуле

120Ов 120 GBRTk 120R GJk ^

г) =——- =————— =————— . (18.4)

’ Т kVhn PkVhn Vh nPk ’

Коэффициент наполнения и расход воздуха тесно связаны с индикаторной мощностью двигателя. В самом деле, по известной формуле Б. С. Стечкина:

Для заданного топлива и заданного двигателя по этой фор­муле получаем, что мощность пропорциональна GB и—. Если

а

мы знаем величину —, то по величине GB можем подсчитать

и индикаторную мощность. гп

атч («=і)

Существуют специальные индикаторы, позволяющие опреде­лять индикаторные диаграммы в полете; однако они не получили распространения из-за большой сложности, малой точности и неудобства эксплоатации.

Если одновременно с измерением расхода воздуха измерялся расход горючего Q, легко получить следующую весьма важную
характеристику работы двигателя — коэффициент из­бытка воздуха

GB3600

QL0 9

где L0 — количество воздуха, теоретически необходимое для сгорания одного килограмма топлива.

§ 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЧЕСТВА НАГНЕТАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ

Назначение всасывающей и нагнетающей системы — под­вести воздух к двигателю таким образом, чтобы по возможности увеличить его мощность. Мощность двигателя определяется по формуле Б. С. Стечкина (18. 5). Но коэффициент наполнения, со­гласно опытным данным, изменяется пропорционально квадрат­ному корню из температуры Ть на всасывании:

Подставляя это значение в формулу Стечкина и заменяя т*

pk

выражением—— , получим

RTk

уу 30 Ни Yjj Vhnrvо Pk

і=шТ0Т RYT^Vn ~

_ ЗО Ha УкЩупРн Pk 632 L0 a R /~1 kQ I fj pfj

называют термодинамическим коэффициентом; качества нагнетающей системы. Чем больше это^ коэффициент, тем большую мощность может развить двигатель] при заданной степени сжатия. Заметим во избежание недоразу-j мений, что этот коэффициент не обязательно меньше единицы;] у современных установок с комбинированным наддувом он! нередко больше единицы благодаря охлаждению воздуха в про­цессе сжатия в промежуточном воздухо-воздушном радиаторе,- а также впрыску воды и испарению бензина. У хороших уста­новок коэффициент т]аД достигает значения 1,5 и даже выше.

Для оценки термодинамического коэффициента необходимо знать только величины Тк, Т#, рк и ря;все эти величины легко измеряются и вычисление г}ад не представляет затруднений.