- •А.А. Царенко, т.О.Шипко
- •Классификация авиационных поршневых двигателей.
- •Принцип работы поршневого двигателя.
- •Методы повышения мощности поршневых двигателей. Рабочий объем. Коэффициент сжатия.
- •Процесс сгорания топливовоздушной смеси
- •Условия горения твс
- •Способы воспламенения твс
- •Скорость сгорания твс
- •Конфигурация и порядок зажигания двигателя
- •Преждевременная вспышка смеси
- •Детонация
- •Процесс впуска
- •Процесс сжатия
- •Процесс расширения
- •Процесс выпуска
- •Диаграмма газораспределения двигателя
- •Индикаторная диаграмма двигателя
- •Работа цикла
- •Контрольные вопросы по теме №1.
- •Тема 2. Характеристики двигателей
- •Расчет и измерение мощности.
- •Факторы, влияющие на мощность двигателя.
- •Смеси / наклон, преждевременное зажигания.
- •Индикаторный расход топлива
- •Индикаторный кпд
- •Тепловой баланс двигателя
- •Эффективные параметры двигателя Эффективная мощность
- •Мощность механических потерь
- •Мощность привода нагнетателя
- •Механический кпд двигателя
- •Эффективный удельный расход топлива
- •Эффективный кпд двигателя
- •Режимы работы авиационных поршневых двигателей
- •Общие сведения о характеристиках
- •Внешняя характеристика двигателя
- •Винтовая характеристика
- •Высотные характеристики
- •Контрольные вопросы по теме №2.
- •Тема 3. Конструкция двигателя
- •Картер двигателя
- •Кривошипно-шатунный механизм Коленчатый вал. Распределительные валы. Отстойник.
- •Шатун, впускной и выпускной коллекторы
- •Сборка цилиндра и поршня
- •Поршневые кольца
- •Поршневой палец
- •Газораспределительный механизм
- •Клапанный механизм
- •Кулачковая шайба; 2 – толкатель;3 – тяга; 4 – коромысло;
- •Коробка вспомогательных приводов
- •Редукторы воздушного винта
- •Контрольные вопросы по теме №3.
- •Тема 4. Топливные системы двигателя
- •4.1 Карбюратор
- •Беспоплавковый карбюратор с переменным сечением топливного жиклера
- •Типы, строение и принципы работы. Охлаждение и нагревание.
- •Поплавковый карбюратор
- •4.2 Системы впрыска топлива Типы, строение и принципы работы.
- •Особенности применения непосредственного впрыска
- •Контрольные вопросы по теме №4.
- •Тема 5 системы запуска и зажигания Системы запуска Назначение пусковых устройств и требования к ним
- •Основные требования к бортовым пусковым устройствам
- •Запуск сжатым воздухом
- •Запуск рабочей смесью
- •Пиротехнический самопуск ап-3
- •Инерционный стартер ри
- •Системы зажигания Общие сведения о зажигании
- •Агрегаты, входящие в систему зажигания, и их назначение
- •Типы магнето, строение и принципы функционирования. Системы низкого и высокого напряжения.
- •Анализ работы магнето
- •Изменение магнитного потока в сердечнике трансформатора
- •Работа магнето при постоянно разомкнутой первичной цепи
- •Работа магнето при постоянно замкнутой первичной цепи
- •Рабочий процесс магнето
- •Конденсатор
- •Величина зазора между контактами прерывателя
- •Конструкция магнето типа бсм
- •Пусковая катушка
- •Проводка системы зажигания, свечи зажигания
- •Переключатель
- •Порядок присоединения проводов к свечам
- •Принципиальная схема системы зажигания двигателя
- •Высотность системы зажигания
- •Магнето для многоцилиндровых двигателей
- •Контрольные вопросы по теме №5
- •Тема 6 впускная, выхлопная и охладительная системы впускная система Устройство и работа всасывающих систем, включая запасные воздушные системы
- •Воздушные фильтры
- •Охлаждение воздуха после нагнетателя
- •Выхлопные системы
- •Основные требования к выхлопным коллекторам
- •Выхлопные коллекторы звездообразных моторов
- •Выхлопные коллекторы рядных моторов
- •Расположение коллектора в капоте
- •Глушители
- •Системы охлаждения двигателя Общие сведения
- •Воздушное охлаждение двигателя
- •Капоты двигателей воздушного охлаждения
- •Принудительное воздушное охлаждение
- •Жидкостное охлаждение двигателя
- •Устройство и работа агрегатов системы жидкостного охлаждения
- •Контроль и регулировка охлаждения двигателя
- •Преимущества и недостатки воздушного и жидкостного охлаждения. Особенности эксплуатации системы охлаждения
- •Контрольные вопросы по теме №6.
- •Тема 7 наддув/турбонаддув Принципы и назначение наддува и его влияние на параметры двигателя
- •Устройство и работа систем наддува / турбонаддува. Системная терминология.Системы управления.
- •Мощность, затрачиваемая на нагнетатель
- •Турбокомпрессоры
- •Сравнение двигателей с турбокомпрессором и двигателей с пцн
- •Комбинированный наддув
- •Защита систем
- •Контрольные вопросы по теме №7
- •Тема 8 масла и топлива Свойства и спецификации Топлива для поршневых двигателей
- •Масла для поршневых двигателей
- •Техническая характеристика
- •Присадки к топливу.Меры.
- •Катализаторы горения.
- •Тема 9 системы смазки Виды трения
- •Трение скольжения
- •Трение качения
- •Назначение смазки в авиационном двигателе
- •Способы смазки трущихся частей двигателя
- •Функционирование / план и элементы системы.
- •Внешняя система смазки двигателя
- •Внутренняя система смазки двигателя
- •Контрольные вопросы по теме №9
- •Тема 10 системы индикации двигателей Скорость двигателя
- •Температура головки цилиндра. Температура выходящих газов
- •Давление и температура масла. Давление топлива.
- •Расход топлива
- •Давление наддува.
- •Топливомер
- •Контрольные вопросы по теме №10.
- •Тема 11 размещение силовой установки Конструктивные мероприятия, направленные на обеспечение пожарной безопасности
- •Конфигурация противопожарных перегородок
- •Конфигурация обечаек
- •Конфигурация звукопоглощающих панелей
- •Конфигурация подвесок двигателя, виброизолирующих опор
- •Обвязка авиационных гтд
- •Конфигурация шлангов, труб
- •Конфигурация фидеров, соединителей, оплетки
- •Конфигурация тросов управления и тяг системы управления
- •Конфигурация точек подъема и стоков
- •Контрольные вопросы по теме №11
- •Тема 12. Проверка двигателя и эксплуатация на земле Процедуры запуска и гонки двигателя на земле
- •Интерпретация мощности и параметров двигателя
- •Проверка двигателя и его деталей: критерии, допустимые отклонения и данные, указанные производителем двигателя. Техническое обслуживание и эксплуатация деталей цилиндро-поршневой группы
- •I группа неисправностей
- •II группа неисправностей
- •Неисправности коленчатого вала
- •Техническое обслуживание механизма газораспределения
- •Съемник; 2- поддержка; 3- дюритовый шланг;
- •Неисправности деталей механизма газораспределения, их причины, устранение и предупреждение
- •Неисправности нагнетателя, их определение, устранение и предупреждение
- •Техническое обслуживание картера
- •Техническое обслуживание приводов агрегатов
- •Неисправности масляной системы, их признаки, способы определения и предупреждения
- •Техническое обслуживание масляной системы
- •Техническое обслуживание топливной системы
- •Неисправности топливного насоса, их причины, способы определения и устранения
- •Техническое обслуживание системы зажигания
- •Неисправности системы зажигания
- •Контрольные вопросы по теме №12.
- •Тема 13. Хранение и консервация двигателя Материалы и тара, применяемые при консервации двигателя
- •Консервация двигателя и деталей / систем
- •Разконсервация двигателя и деталей / систем
- •Контрольные вопросы по теме №13.
- •Список использованной литературы
Устройство и работа систем наддува / турбонаддува. Системная терминология.Системы управления.
Приводной центробежный нагнетатель (ПЦН)
Приводной центробежный нагнетатель (рис. 60) состоит из входной улитки или входного патрубка 1, крыльчатки 2, лопаточного или безлопаточного диффузора 3, сборника или выходной улитки 4 и привода 5 крыльчатки.
Входная улитка или входной патрубок 1 служит для подвода воздуха в нагнетатель и закрутки его. Закрутка воздушного потока во входной улитке в сторону вращения крыльчатки нагнетателя делается для того, чтобы воздух входил в крыльчатку без удара о лопатки, т. е. чтобы его скорость относительно лопаток крыльчатки была направлена по касательной к ним. Закрутка воздушного потока перед крыльчаткой в сторону ее вращения уменьшает мощность, затрачиваемую на вращение крыльчатки, и напор, создаваемый крыльчаткой.
В авиационных центробежных нагнетателях улитка не применяется. Воздух в таких нагнетателях поступает в крыльчатку в направлении ее оси (осевой вход). Кроме того, в некоторых нагнетателях перед крыльчаткой устанавливается направляющий аппарат, представляющий собой ряд лопаток, расположенных радиально перед входом в крыльчатку. Лопатки могут вращаться вокруг своих осей. Это так называемые поворотные лопатки Стечкина-Поликовского. Они дают возможность изменять закрутку воздуха на входе в крыльчатку нагнетателя во время его работы и тем самым регулировать мощность, затрачиваемую на его вращение, и создаваемое им давление. Во входном патрубке 1 устанавливается дроссельная заслонка 6, которой можно регулировать давление наддува и количество воздуха, поступающего в нагнетатель (при наличии поворотных лопаток специальной дроссельной заслонки не требуется).
Рисунок 7.2. Схема приводного центробежного нагнетателя:
а - механизм передачи; б - входная улитка; в - выходная улитка; 1 - входная улитка (входной патрубок); 2- крыльчатка; 3-диффузор;4-выходная улитка (сборник); 5 - привод; 6 - заслонка; 7 -направляющий аппарат
Крыльчатка 2 предназначена для увеличения скорости и давления проходящего через нее воздуха. Для того чтобы обеспечить безударное поступление воздуха в крыльчатку как при осевом входе, так и при применении поворотных лопаток, входные кромки лопаток загибаются в сторону вращения, образуя подвижной направляющий аппарат 7. Подвижной направляющий аппарат может быть выполнен за одно целое с крыльчаткой или отдельно. В последнем случае он насаживается на ось или втулку крыльчатки.
Крыльчатка вместе с направляющим аппаратом приводится во вращение от коленчатого вала двигателя через шестеренчатую передачу. Число оборотов крыльчатки в современных двигателях может достигать 25000 ÷ 30000 в минуту. Отношение числа оборотов крыльчатки nкр к числу оборотов коленчатого вала n называется передаточным числом:
Диффузор 3 служит для преобразования кинетической энергии проходящего через него воздуха в потенциальную энергию давления. По своему типу диффузоры делятся на безлопаточные (щелевые) и лопаточные. На рис. 16.7.2 показан лопаточный диффузор.
Сборник или выходная улитка 4 направляет выходящий из диффузора воздух во впускные трубопроводы цилиндров двигателя. Входной патрубок 1, крыльчатка 2, диффузор 3 и выходная улитка 4 составляют гидравлическую часть ПЦН.
Привод 5 представляет собой систему шестерен, при помощи которых вращение от коленчатого вала передается к крыльчатке.
Если привод обеспечивает вращение крыльчатки нагнетателя с одним передаточным числом i, то нагнетатель называется односкоростным, при наличии двух передаточных чисел i1 и i2 нагнетатель называется двухскоростным.
Число передач к крыльчатке нагнетателя может быть и больше двух. Такие передачи обычно называются многоскоростными. Кроме того, существуют так называемые бесступенчатые передачи, дающие возможность непрерывно изменять передаточное число в некоторых пределах. К таким передачам относятся передачи, включающие в себя, кроме обычных шестерен, гидромуфты.
Увеличение числа передач к крыльчатке нагнетателя имеет своей основной целью регулирование числа его оборотов и поглощаемой им мощности в зависимости от высоты полета.
Рассмотрим работу приводного центробежного нагнетателя.
На рис. 16.7.3 представлено изменение давления р, температуры Т и скорости с воздуха при движении его через нагнетатель. При вращении крыльчатки на входе в нее создается разрежение, вследствие чего воздух из окружающей среды, имеющей давление РН и температуру ТН, начинает поступать в нагнетатель. Размеры входного патрубка выбираются с таким расчетом, чтобы на расчетном режиме скорость воздуха во входном сечении была с0 = 60 ÷ 80 м/сек. При движении по входному патрубку скорость воздуха несколько возрастает и составляет на входе в крыльчатку (сечение 1) с1= 80 ÷ 100 м/сек. За счет увеличения скорости температура Т и давление р1 на входе в крыльчатку несколько понижаются.
В крыльчатке воздуху сообщается энергия, подводимая от двигателя к валу нагнетателя. Эта энергия затрачивается на сжатие воздуха и увеличение его кинетической энергии. Сжатие воздуха происходит за счет центробежных сил, развивающихся вследствие большой скорости вращения крыльчатки. В результате к выходу из крыльчатки (сечение 2) скорость воздуха повышается до с2 =300÷400 м/сек, а давление — до величины р2. Так как при сжатии воздуха повышается и его температура, то температура воздуха на выходе его из крыльчатки Т2 будет также выше температуры Т2 на входе в нее. Далее воздух попадает в диффузор, где кинетическая энергия воздуха, приобретенная в крыльчатке, преобразуется в давление. Каналы диффузора, образованные лопатками, постепенно расширяются, что приводит к уменьшению скорости движения воздуха до величины с3. Давление р3 и температура Т3 воздуха при этом возрастают. Из диффузора воздух поступает в выходную улитку 4, где происходит дальнейшее понижение скорости до величины с4 и повышение давления и температуры воздуха до значений р4 и Т4. Скорость воздуха c4 на выходе из улитки путем подбора проходных сечений делают приблизительно равной скорости с0 на входе, т. е. с4 ≈ с0.
Мощность Nc, затрачиваемая на вращение приводного центробежного нагнетателя, зависит от количества воздуха, протекающего через него в единицу времени, величины создаваемого им давления наддува и расчетной высоты и составляет от 10 до 20% от индикаторной мощности двигателя:
И
з
этой мощности только часть затрачивается
на повышение давления от рн
до р4,
а остальная часть расходуется на
механические потери в приводе к
нагнетателю (1÷2%), гидравлические потери,
вызываемые трением боковых поверхностей
крыльчатки в зазоре между ней и корпусом
нагнетателя (3÷8%), и потери, связанные
с протеканием воздуха через нагнетатель
(25÷35%). Гидравлические потери переходят
в тепло и вызывают дополнительное
повышение температуры сжимаемого
воздуха.
Из сборника или выходной улитки воздух по трубопроводам поступает в цилиндры двигателя.
Абсолютное давление р4 воздуха (смеси), замеренное непосредственно на выходе из нагнетателя, есть давление наддува, обозначенное нами ранее рк.
Абсолютное давление поступающего в цилиндры воздуха (смеси), замеренное во впускном трубопроводе двигателя перед впускными клапанами, может в случае установки карбюратора после нагнетателя значительно отличаться от рк. Это давление обозначается через ра.
Давление наддува pk зависит от давления воздуха на входе в крыльчатку и степени повышения давления в нагнетателе, определяемой диаметром крыльчатки и числом ее оборотов. Так как давление воздуха на входе в крыльчатку зависит от давления окружающей среды, то отсюда следует, что давление наддува зависит от степени открытия дроссельной заслонки нагнетателя или положения поворотных лопаток и высоты полета (давления окружающей среды).
В приводных центробежных нагнетателях современных двигателей температура в среднем повышается на 70 ÷ 150° С при работе двигателя на номинальном режиме.
Повышение температуры воздуха в нагнетателе (подогрев воздуха) приводит к повышению температурного режима работы двигателя и к уменьшению весового количества поступающего в цилиндр воздуха. Последнее вызывает понижение эффективной мощности двигателя. При сильном подогреве воздуха в нагнетателе необходима установка специального радиатора для охлаждения выходящего из него воздуха.
