Равна ли дроссельная заслонка мощности поршневого двигателя с турбонаддувом?

Положение дроссельной заслонки само по себе не равно мощности любого поршневого двигателя. Мощность - это крутящий момент в зависимости от оборотов, как и в любом двигателе.

Поршневые авиационные двигатели, с турбонаддувом или без, используют давление в коллекторе, абсолютное давление перед дроссельной заслонкой, выраженное в дюймах ртутного столба, как барометр, в качестве показателя крутящего момента, и пилот будет использовать график с кривыми, отображающими число оборотов в минуту и давление в коллекторе для получения производимой лошадиной силы. В автомобилях, если контролируется давление в коллекторе, они меняют концепцию и выражают его как вакуум (перепад между атмосферным и абсолютным давлением в коллекторе), поскольку давление в коллекторе обычно ниже окружающего при отсутствии наддува / турбонаддува.

Для данных атмосферных условий давление в коллекторе будет меняться при открытии дроссельной заслонки. Поскольку мощность является функцией крутящего момента и числа оборотов, 50% мощности будет достигаться в диапазоне значений давления в коллекторе (настройки дроссельной заслонки) и значений числа оборотов; например, вы можете получить 50% мощности при давлении в коллекторе 20 дюймов и 2000 об/мин, или 19 дюймов давления в коллекторе и 2100 об/мин, или 21 дюйме давления в коллекторе и 1900 об/мин.

Если винт имеет фиксированный шаг, вы теряете возможность контролировать обороты, и будет одна конкретная настройка дроссельной заслонки, которая приводит к 50% мощности, точке, в которой давление в коллекторе и обороты в минуту складываются до 50% от номинальной мощности для данной окружающей среды . состояние . Однако эта настройка будет меняться в зависимости от атмосферных условий и высоты над уровнем моря, поэтому вы все равно не получите положение дроссельной заслонки, которое соответствует 50% во всех условиях.

Турбонаддув / наддув на самом деле ничего не меняет, кроме того факта, что давление в коллекторе может быть выше, чем окружающее при максимальной мощности, и определенные давления в коллекторе могут быть достигнуты на больших высотах, чего не может двигатель без наддува. Кроме того, на двигателе с турбонаддувом или наддувом у вас будет максимальная настройка дроссельной заслонки, которая является функцией красной линии давления в коллекторе, которая может быть меньше, чем физически широко открытая дроссельная заслонка.

На радиальном PW-985 с механическим нагнетателем максимальная настройка дроссельной заслонки составляет 36 дюймов давления во впускном коллекторе. Нажатие дроссельной заслонки до упора вперед может привести к 38 или 39 дюймам, что приведет к повреждению двигателя. Таким образом, в этом случае вы увеличиваете газ до красной линии MP и останавливаетесь там, и вы окажетесь где-то за пределами физического предела хода дросселя, тогда как на атмосферном двигателе вы просто нажимаете на него, пока он не остановится.

Это по-прежнему сводится к тому факту, что X% процентов мощности достигается при различных комбинациях давления во впускном коллекторе и оборотов, и открытие дроссельной заслонки, которое приводит к заданному давлению во впускном коллекторе, будет соответственно варьироваться, и нет ни одной универсальной настройки, кроме широко открытой. дроссель.

Как правильно объясняет Джон К., зависимость между положением дроссельной заслонки или даже давлением во впускном коллекторе и крутящим моментом или мощностью никогда не бывает линейной. Но я хотел бы добавить одну вещь:

Если мощность двигателя и давление во впускном коллекторе перестают увеличиваться при 65% (или любом другом %) движения дроссельной заслонки, у вас есть двигатель с красной линией давления во впускном коллекторе, защищенный автоматическим перепускным клапаном (хотя двигатель с «плоскими характеристиками» этот термин стал использоваться только позже с турбинами).

Смысл турбонаддува двигателя в том, что он может производить больше мощности на больших высотах. Итак, скажем, ваш двигатель оснащен турбонаддувом, способным создавать давление в коллекторе 45 дюймов рт. . Но если бы двигатель выдерживал это, он должен был бы быть слишком тяжелым, а двигатели с искровым зажиганием (в отличие от дизелей) в любом случае ограничены примерно 55 дюймами рт. мощность и повредить двигатель.

Таким образом, с таким двигателем вам говорят, чтобы он не превышал, скажем, 54 дюйма ртутного столба, иначе двигатель может быть поврежден.

Более новые двигатели имеют автоматические перепускные клапаны в турбонаддуве. Это клапаны, которые сбросят давление, если оно превысит красную линию. Таким образом, если двигатель достигает 54 дюймов рт. ст. при 65% дроссельной заслонки, и вы продолжаете увеличивать дроссельную заслонку, перепускные клапаны откроются, а давление в коллекторе останется около 54 дюймов ртутного столба, и двигатель больше не будет производить мощность.

В более старых двигателях не было перепускных клапанов или они были только с ручным управлением, поэтому нужно было соблюдать осторожность, чтобы не перегрузить (превысить MP) двигатель.

С большими двигателями вам также, вероятно, скажут не превышать какой-то нижний предел в течение более некоторого времени. Например, максимум 2 минуты выше 49 дюймов ртутного столба. Что пилоты всегда должны следить за собой.

Авиасимуляторы, используемые для обучения летных экипажей, должны воспроизводить основное поведение органов управления полетом, важным из которых является реакция дроссельной заслонки. В авиасимуляторах это реализовано следующим образом:

• Измерьте входные параметры и связанные с ними выходные параметры (расход топлива) в нескольких соответствующих обстоятельствах. Например, в этом швейцарском исследовательском проекте по выбросам самолетов с карбюраторным двигателем, в котором они действительно заявляют, что «поток топлива поршневого двигателя постоянен для заданной мощности».
• Спроектируйте функциональность системы, основанную на физике системы. Для топливной системы, включая температуру и сжимаемость топлива, работу насоса, трение в линиях подачи и т. д.
• Запрограммируйте функциональность системы, затем выполните калибровку, используя точки данных измерений.

Утверждение типа «На обычном самолете с поршневым двигателем дроссельная заслонка равна мощности» определенно нуждается в подтверждении измерениями. Действительно ли установка мощности линейна с расходом топлива?

Однако поведение, которое вы описываете, может быть следствием характеристик, показанных в этом ответе : двигатели с турбонаддувом и наддувом имеют нелинейную зависимость между максимальной мощностью и высотой.