Fråga:
Hur kan minskningen av kraften för snabbt på en kolvmotor skada den?
Qantas 94 Heavy
2014-01-04 09:21:30 UTC
view on stackexchange narkive permalink

På många ställen har det sagts att du bör sänka kraften långsamt för att förhindra motorskador. Beroende på vem du pratar med, säger vissa att du ska minska fördelningstrycket med 1 tum per minut, andra säger två. Jag är dock inte säker på hur snabbt att minska kraften kommer att skada en motor, och om du gör det, vad skulle hända. Kan någon förklara?

Sju svar:
#1
+20
Lnafziger
2014-01-04 09:49:37 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Det främsta bekymret som nämns när det gäller att minska kraften för snabbt är att du kan chocka motorn. En plötslig minskning av kraften, särskilt vid höga höjder där det är kallt, kan orsaka en snabb minskning av temperaturen på motorn vilket kan orsaka skador på cylinderhuvudena.

Men teorin är mycket kontroversiell eftersom det inte finns någon bevis för att kylningen orsakar ett problem, och faktiskt kyler motorn mycket snabbare när du stänger av den i slutet av en flygning. En mycket bra artikel med mer detaljer om kylning av flygplansmotorer finns här: fysik och metallurgi för "chockkylning".

En av de mer intressanta punkterna som diskuteras är att endast cirka 12% av värmen som genereras från förbränningen hamnar på väg genom blocket och försvinner genom luftkylning (kylfenor). Det betyder att det mesta av värmen redan går någon annanstans ändå (den största delen går ut i avgaserna), och "luftkylningen" gör inte så stor skillnad i alla fall. se till att du följer alla rekommendationer och begränsningar från din POH eller motortillverkare när det gäller motorkylning, CHT, etc. eftersom de också kan ha procedurer av andra skäl.

Jag har aldrig lagt mycket lager i teorin om chockkylning för de genomsnittliga GA-flygplanen. Tänk bara på alla flermotoriga tränare där ute som regelbundet stänger av den icke-kritiska motorn, möjligen dussintals gånger varje dag. Hur ofta utvecklar dessa motorer problem som inte den andra ser? Om du nu körde en turboladdad motor på 25 000 fot och plötsligt ryckte gasen till tomgång så kunde jag se att den hade en effekt. Om du gjorde det flera gånger kunde jag se att det hade en mycket dålig effekt.
Min TIO-540 vid kryssning vid 30 "MP kör 300F CHT och 1550F turbininloppstemperatur för turboladdaren. Det gör den till en av de hetaste motorerna i GA. POH rekommenderar 5 minuter om nedkylning före avstängning för att förhindra att het olja slår samman nära turboladdaren. Jag låter vanligtvis motorn gå på tomgång tills alla temperaturer stabiliseras, vilket innebär att ingen mer värme kommer att spridas när motorn går och drar sedan blandningen.
Jag minskar också försiktigt kraften i nedstigningen ner till 20 "MP, vid vilken tidpunkt det inte längre blir varmt (relativt), och oroa dig inte för det. 10 minuter är en typisk nedstigning från typiska kryssningshöjder i tonåren kl. 175-200kts sant. Du kan inte gå ner vid 30 "utan att gå till avdelningarna Vne ändå
Jag vet inte hur mycket värde _shock_-kylningen har, men problemet är att cylindrarna svalnar snabbare än kolvarna, vilket minskar spelrummet mellan dem och ökar slitaget. När du stänger av motorn rör sig kolvarna inte, så det spelar ingen roll då.
#2
+14
voretaq7
2014-01-05 14:20:21 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jag är vanligtvis inte ett fan av chockkylningsteorin själv, men jag är ett fan av "missbruk inte din motor".

Kolvmotorer har massor av rörliga delar. Plötsliga kraftförändringar, oavsett om de orsakas av att gasen flyttas fram eller fördröjer den, gör att alla dessa rörliga delar ändrar hastigheter snabbare än tröghet och vänlighet skulle vilja. gasen i rimlig takt under normal drift. Rimligt varierar naturligtvis - Generellt 2-3 sekunder från tomgång till fullgas verkar rimligt för start (du kanske är lite mer aggressiv vid återställning av avstängningsstall, men att ta 1-2 sekunder för att trycka in gasen bör inte riktigt påverkar din återhämtning).
På andra sidan borde du sällan behöva gå från fullgas till tomgång, men när du tränar motor-out-scenarier eller liknande tar du en sekund eller två för att smidigt minska kraften från kryssning till tomgång snarare än att bara ge på gasen är trevligare för dig och din motor.


Naturligtvis går alla råd ovan om att vara trevliga mot din motor ut genom fönstret i en verklig nödsituation - din prioritet är din säkerhet, dina passagerares säkerhet och säkerheten för människor på marken.
Om du faktiskt stoppar vingen, eller behöver avbryta en start, eller något annat händer där din första instinkt är en snabb kraftförändring, gör det inte tveka att snabbt placera gasreglaget där du behöver det, och motorn kan gilla eller klumpa i den så länge den gör vad den har sagt.

#3
+7
Frank
2015-08-26 17:33:36 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jag tror att man måste överge idén om chockkylning som en enda händelse som gör att en cylinder omedelbart spricker. Istället måste man tänka på det som cyklisk termisk utmattning där materialskador ackumuleras stegvis genom ett antal sådana cykliska händelser.

Termiska cykler är en inneboende del av det normala slitaget & som någon IC-motor måste klara och som i slutändan resulterar i en ändlig TBO istället för oändlig motorlivslängd. Start av en kall motor, avstängning av en het motor eller större förändringar i effektinställningen tillhör en normal driftscykel. Den angivna TBO för en motor innehåller implicit ett visst antal termiska cykler av dessa slag som kan upprätthållas utan för tidigt fel.

Turbintillverkare som har att göra med liknande livsbegränsande problem tar ett mer sofistikerat tillvägagångssätt och inkluderar uttryckligen både antalet cykler och antalet driftstimmar (kontinuerlig drift) med hänsyn till deras underhållsintervall (= TBO). Dessutom betraktas svårighetsgraden av olika händelser genom att tillämpa respektive viktfaktorer. En kall start t.ex. kostar mer livslängd än en varm start och har därför en högre viktfaktor. Nu bör analogin med chockkylningsfrågan bli tydlig. I allmänhet representerar varje effektreduktion för en het motor efter en stigning under full effekt en termisk utmattningscykel för vissa delar av motorn men mängden inkrementell skada som orsakas av denna utmattningscykel bestäms av ett antal faktorer: Hur varm är motorn och hur snabbt kraften reduceras. Om det görs aggressivt kommer den inkrementella skadorna att bli betydligt större än de skador som orsakas av en mild och gradvis effektreduktion. Således kommer motorn att förbruka en oproportionerlig mängd av dess totala livslängd jämfört med en mer noggrann hantering. En spricka kommer inte att bildas omedelbart, men en motor som behandlas på ett så hårt sätt med jämna mellanrum kommer säkert inte att nå hela TBO.

Några ord angående termisk trötthet och sprickbildning:

Det är inte kylhastigheten i sig som räknas utan temperaturgradienterna som byggs upp under kylningen, dvs temperaturfältets inhomogenitet. Termiska spänningar orsakas av områden inom en struktur där fri termisk expansion (eller krympning) begränsas av starka temperaturgradienter. Starka temperaturgradienter orsakas antingen av snabb uppvärmning eller snabb kylning. I båda fallen krävs höga värmeöverföringskoefficienter. Vid snabb kylning är höga värmeöverföringskoefficienter t.ex. orsakad av ett starkt luftflöde inuti kåpan som en direkt följd av hög lufthastighet. Situationen förvärras i områden där material med olika värmeutvidgningskoefficienter passar (AL och stål) eller på platser med höga spänningskoncentrationer (skåror, skarpa hörn Å andra sidan beror känsligheten hos en metall för utmattningsskador på den absoluta temperaturnivån vid vilken de termiska spänningarna uppstår. Samma temperaturgradient i en het metallbit är betydligt mer skadlig än om metallen är i ett kallare tillstånd.

Nu har vi alla ingredienser för att få en bättre förståelse för vad chockkylning egentligen betyder: En motor som är mycket varm efter en längre period av klättring under full effekt genomgår en snabb effektreduktion och samtidigt accelereras planet till högt lufthastighet (föreställ dig nedstigningen av ett bogserplan efter ett flygplan). Luftflödet inuti kåpan ökar avsevärt och motorn kyls ner snabbt (och inhomogent). Det resulterande värmeflödet inducerar temperaturgradienter och därmed följande termiska spänningar i strukturen. Medan de flesta termiska spänningar är obetydliga finns det några få livsbegränsande fläckar som avgasventilsäten etc. där en viss utmattningsskada utvecklas på grund av dessa spänningar. Den faktiska mängden utmattningsskador bestäms av händelsens svårighetsgrad, det vill säga ju varmare motorn, desto mer aggressiv effektreduktion efter stigningen och ju snabbare acceleration av planet, desto mer skada kommer att induceras.

Kommer till mitt ursprungliga uttalande: Jag tror inte på chockkylning som en enda händelse som kan orsaka sprickor på cylinderhuvudet på en gång, men jag tror definitivt att sådana händelser som beskrivs ovan förbrukar en oproportionerlig mängd motorns livslängd och för tidig sprickbildning är mycket troligt om denna typ av uppdragsprofil upprepas för ofta.

#4
+3
barit1
2014-12-12 20:44:19 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Snabba gasbyten? Fallskärmsflygplan ser MYCKET chockkylning och de betalar för det vid översyn. Och om du tror att cylinderhuvuden inte slänger mycket värme, titta på hur cylinderhuvuden utvecklades under 30-40-talet. De senare R-2800-fenorna är finbearbetade, ganska kontrast till tidigare motorer med gjutna fenor.

Och snabb gasförflyttning kan äta dig levande i vissa flygplan från andra världskriget. Många T-6 tog sina piloter i ogräset på TO. BT-13 eller PT-22 kan snäppa om du har bråttom med gasen.

Jag arbetade på ett kolvdrivet skydive-center i tio år - vi chockade inte något. Piloten släpper tillbaka strömmen ungefär en minut före släppet och stänger kåpan. Motortemperaturen var mycket lägre före den snabba nedgången. Våra motorer gick vanligtvis till TBO utan alltför många problem.
T / O-problemen beror dock på svårigheter att kompensera den plötsliga förändringen i vridmoment snarare än något problem det skulle orsaka med själva motorn.
Ett annat problem med fallskärmshoppning jämfört med "normala" operationer är att nästan hela tiden på motorn spenderas i stigningen utan de långa perioderna av kryssning (och relativt lägre slitage) som en vanlig motor ser.
#5
+2
Skip Miller
2014-12-14 08:29:07 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Växlade motorer - de där motorn driver propellern genom en växellåda så att motorn kan svänga högre varvtal än propellern - är också mottagliga för skador om gasen reduceras för snabbt. Du ska aldrig flyga dessa motorer så att stödet driver motorn. Med andra ord försöker luftflödet genom stödet att köra motorn till högre varvtal. Växellådorna är uppenbarligen inte byggda för att ta krafterna i den här riktningen.

Så när du kör en växelmotor måste gasreglaget sakta ner. Lämplig användning av prop-kontrollspaken kan också hjälpa

Inkluderar detta Garrett TPE331 turboprops? Om inte, varför inte?
rbp, jag vet inte om några turboprops upplever detta problem. Kanske är deras design mer robust. Förhoppningsvis kan vissa turbopropförare kommentera.
Är flygväxellådor så mycket ömtåligare än växellådor för fordon? Jag använder regelbundet motorbromsning när jag kör, vilket gör exakt vad du beskriver, @SkipMiller, förutom att det är hjulen som vrider motorn istället för propellen.
Jag gör det också i en bil. Jag antar att svaret på din fråga är "Ja". Det finns många Old Wives 'Tales (OWT) inom luftfarten, men jag har aldrig hört talas om rådet "låt inte propellen köra motorn" som beskrivs som en OWT. Återigen hoppas jag att vissa utrustade motorförare kan kommentera.
#6
  0
Guest
2015-03-21 00:13:42 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jag har aldrig upplevt motorproblem i nedstigning, men jag har upplevt två motorfel strax efter start. Ett topplock spricker cirka 5 minuter efter start (C-150) och en fast ventil (C-172) mindre än en minut efter start.

Jag kan inte vara säker på den exakta orsaken, men Jag misstänker att den snabba uppvärmningen av motorn hade samma negativa effekt, men i omvänd ordning, av chockkylning.

Nu ser jag till att motorn är varm (via det som någonsin finns tillgängligt ...) innan ta av. Checklistan kan säga "eng temp in the green", men varför inte låta den klättra upp mot mitten av greenen lite längre så att motorn kan expandera lite mer innan du lägger till full effekt vid start? Motorn har fortfarande lite uppvärmning och expanderar när den är på tomgång och håller på att värmas snabbt när startkraften har satts på.

Kanske uppstår majoriteten av motorns stress / skada vid start, inte på nedstigning.

Även om detta är intressant och relaterat till termisk chock svarar det inte på frågan.
#7
  0
rbp
2015-03-22 19:53:03 UTC
view on stackexchange narkive permalink

I turboladdade motorer snurrar pumphjulet väldigt snabbt (25 000+ varv / min), har mycket små toleranser och arbetar vid EGT-temperaturer (eftersom kompressorn drivs av avgaserna).

Enligt handboken M20M (turbo Mooney) måste dessa motorer ges en nedkylningsperiod på fem minuter för att säkerställa att oljan fortsätter att cirkulera genom turboen och transporterar bort värmen.

Det sätt som jag flyger på det här planet är att minska blandningen samtidigt som kraften när du börjar nedstigningen, för att hålla temperaturen uppe och öka blandningen långsamt under nedstigningen för att sänka motortemperaturen. Sedan vid avstängning kör jag motorn med gasen helt tillbaka och låter alla temperaturer (CHT, EGT, olja och TIT) stabilisera sig. När temperaturen har stabiliserats vid lägsta effektinställning kan ingen värme extraheras från motorn.

enter image description here



Denna fråga och svar översattes automatiskt från det engelska språket.Det ursprungliga innehållet finns tillgängligt på stackexchange, vilket vi tackar för cc by-sa 3.0-licensen som det distribueras under.
Loading...