Výška effectsEdit
Rolls-Royce Merlin, přeplňovaný leteckých motorů z druhé Světové Války. Kompresor je v zadní části motoru v pořádku
Odstředivý kompresor Bristol Centaurus radiální letecký motor.
kompresory jsou přirozeným doplňkem pístových motorů letadel, které jsou určeny pro provoz ve vysokých nadmořských výškách. Jak letadlo stoupá do vyšší nadmořské výšky, tlak vzduchu a hustota vzduchu klesá., Výstup pístového motoru klesá kvůli snížení hmotnosti vzduchu, který lze vtáhnout do motoru. Například, hustota vzduchu ve výšce 30 000 ft (9,100 m) 1⁄3, že na úrovni moře, tedy pouze 1⁄3 množství může být vzduch nasáván do válců, s dostatek kyslíku, aby poskytovat efektivní spalování pouze třetinu, jak moc paliva. Takže při 30 000 ft (9 100 m) může být spáleno pouze 1⁄3 paliva spáleného na hladině moře. (Výhodou snížené hustoty vzduchu je, že draku zažívá pouze asi 1/3 aerodynamického odporu., Kromě toho dochází ke snížení zpětného tlaku na výfukové plyny. Na druhou stranu se spotřebovává více energie, která drží letadlo s menším množstvím vzduchu, ve kterém se vytváří výtah.)
kompresor může být chápána buď jako uměle zvyšuje hustota vzduchu pomocí, nebo jako nutit více vzduchu, než je obvyklé do válce pokaždé, když se píst pohybuje dolů na sacím zdvihu.
kompresor stlačuje vzduch zpět do moře-level-ekvivalentní tlaky, nebo dokonce mnohem vyšší, aby motor produkovat jen tolik energie na cruise altitude, jak to dělá na úrovni moře., Se sníženou aerodynamického odporu ve vysoké nadmořské výšce a motor stále produkovat jmenovitý výkon, přeplňovaný letadlo může letět mnohem rychleji, ve vyšší nadmořské výšce než atmosférickým sáním. Pilot řídí výstup kompresoru škrticí klapkou a nepřímo prostřednictvím řízení regulátoru vrtule. Jelikož velikost kompresor je zvolen k výrobě daného množství tlaku ve vysokých nadmořských výškách, kompresor je předimenzován pro nízké nadmořské výšce. Pilot musí být opatrný s škrticí klapkou a sledovat manometr rozdělovače, aby se zabránilo nadměrnému zvýšení v nízké nadmořské výšce., Jak letadlo stoupá a hustota vzduchu klesá, musí pilot plynule otevřít škrticí klapku v malých krocích, aby udržel plný výkon. Nadmořská výška, ve které škrticí klapka dosáhne plného otevření a motor stále produkuje plný jmenovitý výkon, se nazývá kritická Nadmořská výška. Nad kritickou nadmořskou výškou začne klesat výkon motoru, když letadlo pokračuje ve stoupání.
účinky teplotyedit
kompresor CDT vs. Nadmořská výška., Graf ukazuje rozdíly CDT mezi kompresorem s konstantním zvýšením a kompresorem s proměnným zvýšením při použití v letadle.
Jak je uvedeno výše, přeplňování může způsobit nárůst teploty, a extrémní teploty způsobí detonaci směsi vzduchu a paliva a poškození motoru. V případě letadel to způsobuje problém v nízkých nadmořských výškách, kde je vzduch hustší a teplejší než ve vysokých nadmořských výškách. Při vysokých teplotách okolního vzduchu by mohlo dojít k detonaci při odečtu manometru potrubí hluboko pod červenou čárou.,
kompresor optimalizovaný pro vysoké nadmořské výšky způsobuje opačný problém na straně sání systému. S zpomalenou škrticí klapkou, aby se zabránilo nadměrnému zvýšení, může teplota vzduchu v karburátoru klesnout dostatečně nízko, aby se na škrticí desce vytvořil led. Tímto způsobem by se mohlo hromadit dostatek ledu, který by způsobil poruchu motoru, a to i při plném jmenovitém výkonu motoru. Z tohoto důvodu mnoho přeplňovaných letadel představovalo měřidlo teploty vzduchu karburátoru nebo varovné světlo, které upozornilo pilota na možné námrazy.,
bylo vyvinuto několik řešení těchto problémů: mezichladiče a aftercoolers, Anti-detonantní injekce, dvourychlostní kompresory a dvoustupňové kompresory.
dvourychlostní a dvoustupňové kompresoryedit
v roce 1930 byly vyvinuty dvourychlostní pohony pro kompresory pro letecké motory poskytující flexibilnější provoz letadel. Uspořádání také znamenalo větší složitost výroby a údržby., Zařízení připojen kompresor motoru pomocí systému hydraulické spojky, které byly původně ručně zapojeno nebo rozpojeno pilot s ovládání v kokpitu. V nízkých nadmořských výškách by se používal rychlostní stupeň s nízkou rychlostí, aby se udržely nízké teploty v potrubí. Na přibližně 12 000 stop (3.700 m), kdy plyn byl plný vpřed a potrubí tlak začal klesat, pilot by retard plyn a přepnout na vyšší rychlostní stupeň, pak upravit, plyn na požadovaný tlak v potrubí., Pozdější instalace automatizovaly převodovku podle atmosférického tlaku.
v bitvě o Británii byly letouny Spitfire a Hurricane poháněné motorem Rolls-Royce Merlin vybaveny převážně jednostupňovými a jednofázovými kompresory. Stanley Šlapka Rolls Royce, s cílem zlepšit výkon motoru Merlin, vyvinula dva-rychlost dvoustupňové přeplňování s aftercooling s úspěšnou aplikaci na Rolls Royce Merlin 61 motor aero v roce 1942. Výkon a výkon byly zvýšeny ve všech nadmořských výškách., Šlapka je vývoj dovoleno letadla jsou poháněné zachovat zásadní výhodu oproti německé letouny se proti celé druhé Světové Války, navzdory německé motory je výrazně větší v posunutí. Dvoustupňové kompresory byly také vždy dvourychlostní. Poté, co byl vzduch stlačený v nízkotlaké fázi, vzduch proudil přes intercooler chladiče, kde se ochladí předtím, než je stlačený znovu na vysokotlaké fáze a pak případně také aftercooled v dalším výměníku tepla., Dvoustupňové kompresory poskytovaly mnohem lepší výkon ve vysoké nadmořské výšce, jak je typické pro Supermarine Spitfire Mk IX poháněné Rolls-Royce Merlin 61 a Severoamerický Mustang.
v některých dvoustupňových systémech by pilot otevřel nebo zavřel klapkové dveře, aby podle potřeby obešel jeden stupeň. Některé systémy měly kokpitu ovládání pro otevření nebo zavření klapky na intercooler/mezichladičem, které poskytují další způsob, jak kontrolovat teplotu., Rolls-Royce motory Merlin měl plně automatizovanou podporu řízení s pilotem museli udělat, bylo předem škrticí klapky s ovládací systém omezení zvýšit podle potřeby až do maximální nadmořské výšky bylo dosaženo.
TurbochargingEdit
mechanicky poháněný kompresor musí vzít svůj hnací výkon z motoru. Při jednostupňovém jednorychlostním přeplňovaném motoru, jako je například časný Rolls-Royce Merlin, používá kompresor asi 150 koní (110 kW)., Bez přeplňování, motor může produkovat asi 750 koní (560 kw), ale s kompresorem, který produkuje asi 1000 koní (750 kW)—zvýšení o 400 hp (750 – 150 + 400 = 1000 hp), nebo čistý zisk 250 hp (190 kW). Zde je zřejmá hlavní nevýhoda kompresoru. Motor musí spalovat další palivo, aby mohl pohánět kompresor. Zvýšená hustota vzduchu během vstupního cyklu zvyšuje specifický výkon motoru a jeho poměr výkonu k hmotnosti, ale za cenu zvýšení specifické spotřeby paliva motoru., Kromě zvýšení nákladů na provoz letadla má kompresor potenciál snížit jeho celkový rozsah pro specifické zatížení palivem.
Na rozdíl od kompresoru poháněného samotným motorem je turbodmychadlo poháněno jinak zbytečným výfukovým plynem z motoru. Množství energie v plynu je přímo úměrný rozdílu tlaku výfukových plynů a tlak vzduchu, a tento rozdíl se zvyšuje s nadmořskou výškou, pomáhá přeplňovaný motor kompenzovat měnící se nadmořské výšce., Tím se zvyšuje výška, ve které maximální výkon motoru je dosaženo ve srovnání s kompresorem posílení, a umožňuje lepší spotřebu paliva ve vysoké nadmořské výšce ve srovnání s ekvivalentní přeplňovaný motor. To usnadňuje zvýšení skutečné rychlosti letu ve vysoké nadmořské výšce a dává větší provozní rozsah, než ekvivalentně posílen motoru pomocí přeplňování.
většina letadel, motorů používaných během druhé Světové Války použit mechanicky poháněného dmychadla, protože oni měli některé významné výrobní výhody oproti turbodmychadly., Přínos pro operační dosah však byl dán mnohem vyšší prioritě amerických letadel kvůli méně předvídatelnému požadavku na operační dosah a nutnosti cestovat daleko od svých domovských základen. V důsledku toho, turbodmychadla byl hlavně zaměstnán v Amerických letadel, jako jsou motory Allison V-1710 a Pratt & Whitney R-2800, které byly srovnatelně těžší, když přeplňovaný, a požadované dodatečné potrubí drahé high-teplota kovové slitiny v plynové turbíny a pre-turbína ve výfukovém systému., Samotná velikost potrubí byla vážným konstrukčním aspektem. Například, jak F4U Corsair a P-47 Thunderbolt používá stejné hvězdicový motor, ale velký barel-tvarovaný trup přeplňovaný P-47 bylo potřeba, protože množství potrubí a od turbodmychadla v zadní části letadla. F4U používal dvoustupňový mezichlazený kompresor s kompaktnějším uspořádáním. Nicméně turbodmychadla byla užitečná u bombardérů ve vysokých nadmořských výškách a některých stíhacích letadel kvůli zvýšenému výkonu a dosahu ve vysoké nadmořské výšce.,
přeplňované pístové motory podléhají také mnoha stejným provozním omezením jako motory s plynovou turbínou. Přeplňované motory také vyžadují časté kontroly jejich turbodmychadla a výfukové systémy hledat případné škody způsobené extrémní teplo a tlak turbodmychadla. Takové poškození bylo významným problémem v raných modelech amerických bombardérů Boeing B-29 Superfortress s vysokou nadmořskou výškou používaných v tichomořském divadle operací v letech 1944-45.,
Přeplňovaných pístových motorů pokračoval být používán ve velkém množství poválečných letadel jako B-50 Superfortress, KC-97 Stratofreighter, Boeing Stratoliner, Lockheed Constellation, a C-124 Globemaster II.
Ve více nedávné době většina motory do letadel pro všeobecné letectví (lehká letadla) jsou přirozeným sáním, ale menší počet z moderní letecké pístové motory navržen tak, aby běžet ve vysokých nadmořských výškách použití turbodmychadla nebo turbo-normalizer systémy, místo toho, aby kompresor poháněný od klikové hřídele. Změna myšlení je do značné míry způsobena ekonomikou., Letecký benzín byl kdysi bohatý a levný, upřednostňoval jednoduchý, ale hladový kompresor. Vzhledem k tomu, že se náklady na palivo zvýšily, běžný kompresor vypadl z laskavosti. Také v závislosti na tom, jaký měnový inflační faktor člověk používá, se náklady na palivo nesnížily tak rychle, jako náklady na výrobu a údržbu.
Účinky paliva oktanové ratingEdit
Až do konce roku 1920, všechny automobilové a letecké pohonné hmoty obecně bylo dimenzováno na 87 oktanový nebo méně. Toto je hodnocení, které bylo dosaženo jednoduchou destilací „lehké surové“ ropy., Motory z celého světa byly navrženy tak, aby práce s tímto grade palivo, které stanoví limit výše zvýšení, která by mohla být poskytována kompresor při zachování rozumné kompresní poměr.
oktanové hodnocení podporující přísady, jako je tetraethyllead, bylo v té době zkoumáno. Pomocí těchto technik by méně cenná surovina mohla stále dodávat velké množství užitečného benzínu, což z ní učinilo cenný ekonomický proces., Přísady však nebyly omezeny na výrobu nekvalitního oleje do 87 oktanového benzínu; stejné přísady lze také použít k posílení benzínu na mnohem vyšší oktanové hodnocení.
palivo s vyšším oktanem odolává automatickému zapalování a detonaci lépe než palivo s nízkým oktanem. V důsledku toho by mohlo být zvýšeno množství zvýšení dodávaného kompresory, což by mělo za následek zvýšení výkonu motoru., Rozvoj 100-oktanového leteckého paliva, propagoval v USA před válkou, povoleno použití vyšší boost, tlaky, aby být použity na vysoký výkon leteckých motorů a byl použit k vytvoření velmi vysoké výkony – na krátkou dobu – v několika předválečných rychlostní rekord letadel. Provozní využití nového paliva během druhé světové války začalo počátkem roku 1940, kdy bylo britskému královskému letectvu dodáno 100 oktanových paliv z rafinerií v Americe a ve východní Indii. Obdobné palivo měla i německá Luftwaffe.,
Zvýšení klepání limity stávajících leteckých paliv se stal hlavní zaměření vývoje leteckých motorů za druhé Světové Války. Do konce války, paliva byl dodán v nominální 150-oktanové číslo, na kterém pozdě-válka letecké motory Rolls-Royce Merlin 66, nebo Daimler-Benz DB 605DC vyvinuté, stejně jako 2,000 hp (1,500 kW).