Турбонаддувом: TURBOCHARGED definition | Cambridge English Dictionary

Наверх

Содержание

EnglishBusinessExamplesTranslations

Турбокомпрессоры — AOPA

Улучшенные характеристики двигателя на высоте

C. Hall «Skip» Jones

Двигатель Apiston развивает максимальную мощность, когда вдыхает воздух с давлением на уровне моря. Поскольку давление и плотность воздуха уменьшаются с высотой, двигатель становится все более задыхающимся по мере набора высоты. В результате его мощность снижается. Турбокомпрессоры с выхлопными газами решают эту проблему, поскольку они сжимают разреженный воздух, восстанавливая его плотность, до того, как двигатель вдыхает его.

Большинство поршневых самолетов, предназначенных для полетов на большой высоте, имеют турбокомпрессор. Некоторые самолеты, такие как одномоторный Piper Malibu/Mirage, имеют два турбонагнетателя, по одному на каждый ряд из трех цилиндров. Турбокомпрессоры также могут подавать сжатый воздух в салон. Это метод, используемый для наддува самолетов с поршневыми двигателями.

Критическая высота

Турбокомпрессоры увеличивают критическую высоту поршневого двигателя, то есть максимальную высоту, на которой двигатель может поддерживать полную номинальную мощность. Поскольку максимальная мощность двигателя без наддува (без турбонаддува) достигается в стандартных условиях на уровне моря, уровень моря является критической высотой для этого двигателя. Однако, поскольку большинство аэропортов находится над уровнем моря, двигатели без наддува, на которые приходится подавляющее большинство поршневых авиационных двигателей, в том числе почти на всех учебных самолетах, не развивают полную номинальную мощность на взлете. Вот почему диаграммы характеристик самолетов содержат данные о характеристиках для различных барометрических высот.

Турбокомпрессор сжимает всасываемый двигателем воздух для поддержания давления во взлетном коллекторе на уровне моря и полной номинальной мощности вплоть до критической высоты двигателя. Эта высота зависит от конкретной установки двигателя/турбокомпрессора. Но когда самолет поднимается выше критической высоты, давление в коллекторе и результирующая мощность уменьшаются, как это происходит с двигателем без наддува при наборе высоты от уровня моря.

Ручное давление

Турбокомпрессор состоит из круглого корпуса, в котором находится небольшое турбинное колесо, соединенное валом с небольшим рабочим колесом. (Турбина и крыльчатка представляют собой миниатюрные версии турбины и колес компрессора, которые составляют основные компоненты реактивного двигателя.) Выхлоп двигателя направляется непосредственно в турбонагнетатель, где он вращает турбину. Турбина приводит в движение рабочее колесо, которое сжимает (нагнетает) всасываемый двигателем воздух, прежде чем он попадет во впускной коллектор двигателя. Чем быстрее вращается турбина, тем больше она сжимает всасываемый воздух и тем выше возможное давление в коллекторе.

Выхлопные газы вращают турбину так же, как ручей или ручей вращают водяное колесо. Скорость вращения турбины (об/мин) зависит от количества выхлопных газов, проходящих через нее. В простейших системах пилот регулирует количество выхлопных газов, проходящих через турбину, поворачивая отдельную ручку управления в кабине, которая, в свою очередь, регулирует клапан, обычно называемый вестгейтом. Вестгейт расположен перед турбиной (между выпускным коллектором двигателя и турбокомпрессором) и регулирует количество выхлопных газов, поступающих на турбину. Когда пилот закрывает вестгейт, к турбине поступает больше выхлопных газов, и турбина вращается быстрее.

Крыльчатка турбокомпрессора обычно вращается с той же скоростью, что и турбина. Чем быстрее вращается крыльчатка, тем больше давление всасываемого двигателем воздуха и, следовательно, выше мощность двигателя. Таким образом, существует прямая зависимость между объемом выхлопных газов, поступающих на турбокомпрессор, и выходной мощностью двигателя.

Сегодня не так много самолетов с турбонаддувом и ручными вестгейтами. Обычно они встречаются на самолетах без наддува, оснащенных турбокомпрессором. Такой самолет, вероятно, будет иметь отдельные органы управления дроссельной заслонкой, частотой вращения винта, смесью и турбокомпрессором.

Управляя самолетом с ручным вестгейтом, вы должны понимать систему и уделять особое внимание манометру коллектора. Если вы закроете вестгейт и таким образом повысите давление на впуске при взлете в аэропорту с низкой высотой, вы можете легко превысить допустимое давление в коллекторе и повредить двигатель. Точно так же, если вы работали на большой высоте с полностью закрытым вестгейтом, но забыли открыть его при спуске, повышение давления окружающего воздуха приведет к чрезмерному наддуву.

Автоматическое давление

Потенциал чрезмерного наддува двигателя с турбонаддувом значительно снижается, когда вестгейт работает автоматически, а не через панель управления. Обычно эта система находится в двигателе с турбонаддувом, установленном на заводе.

Автоматический вестгейт управляется давлением моторного масла и контроллером абсолютного давления (АРС). APC — это устройство, которое измеряет давление воздуха, нагнетаемого компрессором турбонагнетателя, и использует эти показания для управления давлением масла на перепускной клапан. Пружина пытается держать вестгейт открытым, тем самым сбрасывая давление на впуске, в то время как APC использует давление масла, чтобы попытаться закрыть его, увеличивая давление на впуске.

Когда двигатель работает на холостом ходу, давление нагнетания компрессора турбонагнетателя — известное как давление на верхней палубе — низкое, и пружина способна удерживать вестгейт открытым. Когда вы увеличиваете дроссельную заслонку, давление на верхней палубе увеличивается, и APC перекачивает больше масла в контроллер вестгейта, чтобы перегрузить пружину и закрыть вестгейт. Это увеличивает давление в коллекторе до желаемой степени, исходя из манометра в кабине. При взлете APC автоматически ограничивает максимальное давление в коллекторе, чтобы предотвратить избыточное давление наддува. В качестве резерва система имеет клапан сброса давления, который открывается при заданном давлении, чтобы предотвратить чрезмерный наддув двигателя.

Давление на верхней палубе снижается по мере набора высоты из-за снижения давления окружающего воздуха. APC ощущает постепенное падение давления и компенсирует это, постепенно закрывая вестгейт, чтобы поддерживать давление в коллекторе, соответствующее выбранной вами мощности набора высоты. В конце концов самолет набирает высоту, при которой перепускная заслонка полностью закрыта, а турбокомпрессор не может поддерживать максимальное давление в коллекторе. Это критическая высота двигателя. Если самолет поднимется выше этой высоты, давление в коллекторе уменьшится, как и в двигателе без наддува.

В дополнение к APC некоторые системы турбонагнетателей также включают регулятор перепада давления (иногда называемый регулятором соотношения). Он измеряет давление как на верхней палубе, так и в коллекторе и ограничивает разницу между двумя давлениями до заданного максимума. Контроллер перепада давления устраняет состояние, называемое «самозагрузкой». Это может произойти, когда давление в коллекторе колеблется вверх и вниз или колеблется, вызывая соответствующий дрейф давления выхлопных газов, который вызывает дрейф скорости турбины турбонагнетателя и крыльчатки, что вызывает дрейф давления в коллекторе и т. д. Хотя это не вредно для двигатель, самозагрузка (или колебания мощности) могут раздражать пилотов и пассажиров.

Работа с турбонаддувом

Если вы летите на двигателе с турбонаддувом, вам необходимо знать, как работает система, и знать несколько важных приемов эксплуатации. Поскольку давление масла закрывает вестгейт, вы должны дать двигателю и маслу время полностью прогреться перед взлетом. Если давление масла низкое или масло холодное и вялое, перепускная заслонка может медленно закрываться, что означает, что двигатель не будет развивать полную номинальную мощность во время взлета и набора высоты.

Кроме того, моторное масло смазывает турбокомпрессор, который может вращаться со скоростью более 30 000 об/мин на взлетной мощности. При нормальной работе через подшипники турбокомпрессора каждую минуту проходит несколько галлонов масла. Холодное масло не течет должным образом. Если вы применяете настройки высокой мощности до того, как масло нагреется до нужной температуры, масло может недостаточно смазывать турбонагнетатель.

Мощность должна подаваться плавно и относительно медленно. Если дроссельная заслонка быстро прижимается к брандмауэру на взлете, механизмы управления турбокомпрессором могут не успеть нормально функционировать, вызывая помпаж двигателя и, возможно, чрезмерный наддув.

Для двигателей с турбонаддувом обычно требуется бензин с октановым числом 100 из-за высокого давления в цилиндрах. Использование топлива с более низким октановым числом может привести к детонации, которая вызывает большую озабоченность в двигателе с турбонаддувом, чем в двигателе с более низкой степенью сжатия без наддува.

Двигатели с турбонаддувом обычно нагреваются сильнее, чем двигатели без наддува, потому что сжатие всасываемого воздуха также нагревает его. Экстремальная жара очень вредна для авиационного двигателя с воздушным охлаждением, поэтому самолеты с турбонаддувом оснащены датчиками температуры головки блока цилиндров и температуры выхлопных газов. У некоторых также есть датчик температуры на входе в турбину. Важно внимательно следить за этими температурами.

Смесь важна при работе двигателя с турбонаддувом. При обеднении смеси температура на входе в головку блока цилиндров и турбину турбонагнетателя значительно и быстро повышается. Справочник пилота по эксплуатации самолета (POH) рекомендует правильную процедуру обеднения и дает максимальные температуры головки блока цилиндров и турбины на входе. Производители, как правило, не рекомендуют работать на обедненной смеси, когда мощность двигателя превышает 75 процентов.

Вам также следует подумать о термическом ударе или ударном охлаждении. Самолеты с турбонаддувом летают на больших высотах, где температура окружающей среды может быть на 100 градусов ниже температуры поверхности. Если вы резко уменьшите мощность на высоте, двигатель может остыть так быстро, что цилиндры деформируются. Деформированные цилиндры вызывают низкую компрессию и высокий расход масла, что требует капитального ремонта или замены. Вы можете избежать этой проблемы, постепенно уменьшая мощность, что позволяет двигателю охлаждаться более постепенно.

Кроме того, вы должны дать турбонагнетателю время медленно остыть после приземления. Помните, что турбина турбонагнетателя и рабочие колеса быстро вращаются и смазываются моторным маслом. Если вы заглушите двигатель, что приведет к прекращению подачи смазочного масла до того, как турбокомпрессор успеет замедлиться и остыть, результатом может стать преждевременный выход из строя подшипника.

Механики должны следить за утечками во впускной и выпускной системах двигателя с турбонаддувом. Поскольку давление в системе впуска может превышать барометрическое давление окружающей среды, утечки на впуске после турбонаддува могут вызвать потерю давления в коллекторе, что снижает критическую высоту и не позволяет двигателю развивать полную номинальную мощность.