Авиация Второй мировой
На главнуюПоиск на сайте English
 
Приборы на самолете Оборудование Оглавление

§ 2. Авиационные двигатели

Типы двигателей. На различных типах самолетов применяются различные типы двигателей. Так, например, на легких и средних самолетах ставят бензиновые двигатели внутреннего сгорания, различающиеся по способу охлаждения (воздушное или водяное) и по способу карбюрации (с поплавковым или беспоплавковым карбюратором); на тяжелых самолетах дальнего действия используются двигатели, работающие на тяжелом топливе, дизели, дающие большую экономию топлива при дальних полетах.

Для каждого из этих двигателей существует комплект приборов, обеспечивающих рациональное управление данным двигателем и контроль его работы (фиг. 11).

В связи с тем что остановка двигателя в воздухе вызывает вынужденную посадку самолета, наиболее ответственную роль играют приборы, контролирующие работу двигателя в целом и показывающие состояние работы отдельных его агрегатов. Пользуясь этими приборами, летчик имеет также возможность правильно отрегулировать режим работы двигателя для сохранения его прочности и продления срока службы.

Кроме того, приборы позволяют полностью использовать мощность двигателя для получения максимальных скоростей полета и маневренности в воздушном бою. Наконец при помощи приборов можно установить наиболее экономичный режим работы двигателя, дающий экономию топлива в полете.

В настоящее время в связи с распространением реактивных двигателей открылась новая область работы для конструктора авиационных приборов. Построенные на совершенно иных принципах, чем двигатели внутреннего сгорания, реактивные двигатели требуют применения новых конструкций авиационных приборов.

Бензиновый двигатель. Работа этого двигателя основана на использовании тепловой энергии, выделяемой бензином при сгорании в цилиндре двигателя. Энергия сжигаемого бензина преобразуется в механическую работу при повоздухе создает силу тяги, обеспечивающую продвижение самолета.

Для нормальной работы двигателя в течение всего времени полета необходим бесперебойный приток топлива к двигателю. Подача топлива к цилиндрам двигателя осуществляется группой агрегатов, объединенных в систему питания двигателя. Запас топлива находится в бензобаках, помещенных обычно внутри плоскостей (крыльев самолета).

Бензиномер указывает количество горючего в баках; показания этого прибора особенно важны летчику в длительном полете.

Для сгорания бензина в цилиндрах двигателя необходим кислород. Поэтому бензин должен поступать в цилиндры не в жидком виде, а в распыленном состоянии вместе с воздухом, в виде так называемой горючей смеси. Горючая смесь приготовляется в карбюраторе. Постоянный приток бензина к карбюратору обеспечивается бензиновой помпой, непрерывно перекачивающей бензин из баков в карбюратор под определенным постоянным давлением, которое поддерживается при помощи редукционного клапана. У бензиновых двигателей с поплавковыми карбюраторами это давление должно быть в пределах 0,2—0,35 ат, а при наличии беспоплавкового карбюратора 0,5—1 ат. При уменьшенном давлении приток горючего в карбюратор будет недостаточным, что вызовет перебои в работе двигателя.

Фиг. 11. Приборы, контролирующие работу авиационного двигателя.

Манометр бензина измеряет давление, под которым бензин поступает в карбюратор. Показания бензиномера и манометра бензина характеризуют состояние системы бензопитания двигателя и бесперебойность подачи горючего.

Состав горючей смеси, приготовляемой в карбюраторе (т. е. соотношение содержания бензина и воздуха), может быть различным. Для определения состава смеси служит газоанализатор, указывающий так называемый коэфициент избытка воздуха α. Малый коэфициент α. указывает на то, что количество воздуха в смеси недостаточно для полного сгорания бензина; такая смесь называется «богатой». Высокий коэфициент α указывает на излишек воздуха, и в этом случае смесь называется «бедной». Для каждого режима работы двигателя необходим свой состав смеси.

При своем движении части двигателя преодолевают сопротивление трения, что влечег за собой износ частей и потерю мощности двигателя. Система смазки двигателя обеспечивает постоянную подачу масла ко всем трущимся деталям для уменьшения трения и износа материала. Для обеспечения достаточной и бесперебойной смазки масло подается под давлением, создаваемым масляной помпой. У современных авиационных двигателей это давление поддерживается постоянным в пределах 5—8 ат при помощи редукционного клапана. Давление в системе смазки показывает манометр масла.

Нормальная работа двигателя в значительной степени зависит также от температуры смазывающего масла. При низкой температуре (ниже 10—20° С) вязкость масла сильно возрастает, скорость течения его по трубопроводам уменьшается, и особенно затрудняется подача масла через каналы малого сечения для смазки подшипников двигателя.

Слишком высокая температура масла также плохо сказывается на работе двигателя. При высокой температуре вязкость масла уменьшается, оно приобретает текучесть и плохо удерживается в зазорах между трущимися частями; при чрезмерно высокой температуре масло горит и продукты его сгорания засоряют трущиеся поверхности. Таким образом необходимо поддерживать температуру смазывающего масла в определенных пределах, например, на входе в двигатель 55—70° С, на выходе из двигателя 90—110° С. Кратковременные повышения температуры масла в определенных пределах допустимы.

Температуру масла измеряют термометром масла. Изменение температуры масла в полете достигается двумя путями: либо изменением числа оборотов двигателя, либо изменением условия охлаждения маслорадиатора. Например, при слишком высокой температуре масла либо понижают число оборотов двигателя, либо открывают заслонки маслорадиатора, благодаря чему увеличивается его обдув и, следовательно, охлаждение.

При сгорании горючей смеси выделяется большое количество тепла, и цилиндры двигателя сильно нагреваются. При чрезмерно высокой температуре цилиндры начинают деформироваться, что может вызвать заедание поршней двигателя. Для того чтобы температура цилиндров и поршней поддерживалась в допустимых пределах, приходится применять искусственное охлаждение. В зависимости от способа отвода тепла авиационные двигатели делятся на двигатели с воздушным и жидкостным охлаждением.

При воздушном охлаждении цилиндры обдуваются потоком воздуха. Температура цилиндров на этих двигателях контролируется путем измерения температуры головок цилиндров специальными термометрами. Допустимый предел нагрева головок цилиндров двигателя 240—250° С.

При жидкостном охлаждении двигателя излишек тепла отводится еодой или специальной жидкостью, непрерывно омывающей наружные стенки цилиндров и отдающей тепло воздуху в радиаторе. В двигателях с жидкостным охлаждением о нагреве цилиндров судят косвенным образом — по температуре жидкости, выходящей из рубашек цилиндра. Эта температура также имеет допустимый предел, различный для разных двигателей, в зависимости от конструкции охлаждающей системы и от свойств охлаждающей жидкости.

При водяном охлаждении допустимая температура воды на рыходе равна примерно 85—90° С. Для повышения этого предела применяют специальные жидкости с температурой кипения выше 100° С, а также системы охлаждения, работающие при повышенном давлении. В этих случаях верхний предел температуры жидкости может быть повышен до 110—120° С. Температуру жидкости, выходящей из рубашек цилиндров, измеряют термометром воды.

Для двигателя опасен не только перегрев, но и излишнее охлаждение цилиндров, так как при этом уменьшается скорость сгорания горючей смеси. Двигатель теряет приемистость, т. е. скорость перехода на другой режим работы. Потеря приемистости особенно опасна при посадке, когда в некоторых случаях необходимо быстро увеличить обороты винта, чтобы не потерять скорости.

Минимально допустимая температура головок цилиндров для двигателей воздушного охлаждения около 120° С. Минимальная температура охлаждающей жидкости на выходе из двигателя так же, как и температура смазывающего масла, должна регулироваться строго в заданных пределах.

В полете температуру регулируют изменением режима работы двигателя или открытием створок радиатора, что изменяет условия охлаждения. На некоторых двигателях установлены автоматы, которые поддерживают заданную температуру цилиндров или жидкости, изменяя условия охлаждения. Однако применение автоматов не исключает применения термометров для контроля за исправностью действия автоматов.

Тяга винта, продвигающая самолет в воздухе, зависит от числа оборотов в минуту винта, а следовательно, от числа оборотов в минуту коленчатого вала. Скорость вращения вала двигателя показывает тахометр. На большинстве двигателей устанавливается автомат, который поддерживает постоянное число оборотов винта путем изменения угла установки его лопастей (шага винта). В этом случае тахометр показывает, насколько исправно работает автомат винта. На взлетном режиме для лучшего использования мощности двигателя обычно изменяют регулирование автомата винта, с тем чтобы увеличить число оборотов.

Для полного сгорания бензина нужно определенное количество кислорода. Кислород содержится в воздухе, засасываемом двигателем. Но на большой высоте воздух сильно разрежен и когда он засасывается в цилиндры, то нехватает кислорода для сгорания топлива. Из-за этого снижается мощность двигателя на высоте. Приходится снабжать высотные двигатели нагнетателем, сжимающим воздух и подающим его под нужным давлением в цилиндры.

Это давление называется давлением наддува и измеряется мановакуумметром. На ряде двигателей имеется автомат, поддерживающий постоянное давление наддува во всасывающем магистрали авиационного двигателя. На взлетном режиме давление наддува увеличивают на 100—200 мм рт. ст., что необходимо для повышения мощности, развиваемой двигателем.

Для сохранения необходимой приемистости двигателя бензин в карбюраторе должен испаряться с достаточной скоростью. Скорость испарения зависит ог температуры карбюратора, которая измеряется термометром карбюратора.

Двигатель тяжелого топлива. В последнее время на самолетах начали применять дизели — двигатели, питающиеся тяжелым топливом (керосин, нефть, газойль). Основным преимуществом дизеля перед бензиновым двигателем является меньший расход топлива.

Система питания дизеля сходна с системой питания бензинового двигателя, имеющего беспоплавковый карбюратор с непосредственным впрыском топлива. Топливо поступает из бака в топливную помпу, откуда подается под давлением 2—4 ат к топливному насосу. Насос нагнетает топливо под давлением 500—1000 ат в форсунки, впрыскивающие топливо в цилиндры двигателя. Топливо не зажигается электрической свечой, как в бензиновых двигателях, а воспламеняется само от нагрева воздуха. Воздух нагревается до необходимой температуры благодаря высокой степени сжатия его в цилиндрах двигателя.

Количество топлива в баках измеряется бснзиномером, как и в бензиновом двигателе. Для измерения давления, под которым топливо подается помпой в топливный насос, служит манометр топлива, сходный по конструкции с манометром бензина, но отличающийся диапазоном измерений. Манометры топлива, применяемые на дизелях, имеют диапазон измерения до 6 ат, а манометр для бензинового двигателя с поплавковым карбюратором — до 1 ат; на бензиновом двигателе с непосредственным впрыском применяют манометр с диапазоном измерения 1,5—3 ат.

Важное значение в работе дизеля имеет прибор, измеряющий мгновенный расход топлива, так называемый расходомер топлива.

Управление дизелем основано на ином принципе, чем управление бензиновым двигателем. В карбюраторном двигателе мощность изменяют путем изменения количества горючей смеси, подаваемой в цилиндры. Для этого открывают дроссельную заслонку, связанную с рукояткой управления (сектор газа). Изменение мощности дизеля достигается изменением количества подаваемого топлива посредством специального перепускного устройства в топливном насосе. Зубчатая рейка управления насосом связана с рукояткой топливного сектора, расположенного в кабине летчика.

В дизеле подаваемое топливо должно точно дозироваться, а следовательно, необходим точный замер мгновенного расхода топлива. Естественно, что в дизеле не нужны газоанализатор и термометр карбюратора. Системы смазки и охлаждения дизеля соответствуют аналогичным схемам бензинового двигателя. Соответственно этому в дизеле применяются такие же контрольно-измерительные приборы: манометр масла, термометры воды и масла, термометр головок цилиндров.

В дизелях также применяется система наддува, поддерживающая их мощность на высоте. Вследствие отсутствия детонации топлива дизель допускает более высокое давление наддува, чем бензиновый двигатель. Мановакуумметры, применяемые в дизелях, имеют соответственно более высокий предел измерения.

Дата публикации на сайте: 18.11.2012


©AirPages
2003-