25)Высотная характеристика авиационного поршневого двс

25)Высотная характеристика авиационного поршневого двс.

Влияние высоты на мощность двигателя. С увеличением высоты понижаются температура, давление и плотность окружающей среды. Вследствие этого с подъемом на высоту будет уменьшаться и весовой заряд цилиндров, соответственно уменьшается и мощность двигателя.

Двигатели, которые не могут сохранять свою номинальную мощность с подъемом на высоту, называются невысотными. Падение мощности с высотой у таких двигателей очень велико. Например, на высоте 5000 м эффективная мощность невысотного двигателя будет в 2 раза меньше, чем на земле при тех же оборотах коленчатого вала.

Мощность, развиваемая двигателем на высоте при полном открытии дроссельной заслонки, постоянном числе оборотов и постоянном составе смеси (α = const) подсчитывается по формуле: N_eH = N_e•A , (20)

где N_eH – мощность двигателя на высоте; N_e – мощность двигателя на земле (мощность по внешней характеристике) при полном открытии дроссельной заслонки; А – коэффициент падения мощности при подъеме на высоту. Коэффициент А зависит от давления и температуры окружающего воздуха.

Высотной характеристикой невысотного двигателя называется зависимость его эффективной мощности и удельного расхода топлива от высоты полета при полном открытии дроссельной заслонки, при постоянных оборотах и неизменном качестве смеси.

Рис. 9. Высотная характеристика невысотного двигателя.

Высотными называются двигатели, которые сохраняют мощность до некоторой высоты, называемой расчетной. Расчетная высота двигателя не является потолком самолета – она всегда значительно ниже его.

Высотной характеристикой двигателя с нагнетателем называется зависимость его эффективной мощности и удельного расхода топлива от высоты при постоянных оборотах, составе смеси и постоянном (до расчетной высоты) давлении наддува.

Рис. 10. Высотная характеристика двигателя с ПЦН

На рис.10 показана высотная характеристика двигателя с приводным центробежным нагнетателем (ПЦН) при работе двигателя на номинальном режиме. Из характеристики видно, что эффективная мощность до расчетной высоты увеличивается, а удельный расход топлива падает.

Повышение мощности двигателя при подъеме от уровня земли до расчетной высоты происходит вследствие увеличения весового заряда цилиндров свежей смесью. Падение мощности двигателя на высотах выше расчетной объясняется теми же причинами, что и падение мощности с подъемом на высоту невысотного двигателя, т.е. в основном уменьшением весового количества воздуха, поступающего в цилиндры двигателя.

Высотность поршневых двигателей с ПЦН ограничивается величиной 5000-6000 м вследствие большой мощности, потребляемой нагнетателем. Применение турбонагнетателей позволило довести высотность двигателей до 10000 м и более и одновременно значительно увеличить экономичность силовой установки в целом.

26)Как обеспечивается высотность авиационного поршневого двс?

Для поддержания мощности двигателя по высоте наибольшее распространение получил центробежный нагнетатель.

В двигателях без нагнетателя сохранение номинальной мощности до определенной высоты, т.е. получение высотности, может быть обеспечено только в том случае, если двигатель развивает свою номинальную мощность на уровне земли при неполностью открытой дроссельной заслонке. Такие двигатели называются «переразмеренными», так как рабочий объем их цилиндров избыточно велик для получения номинальной мощности на уровне земли. Такой «переразмеренный» двигатель дросселируется на земле до номинальной мощности, постоянство которой с высотой поддерживается путем постепенного открытия дроссельной заслонки. Очевидно, что такой путь обеспечения высотности двигателей является крайне нерациональным.

В настоящее время подавляющее большинство авиационных поршневых двигателей имеет установленный на впуске нагнетатель центробежного типа с приводом от вала двигателя или от газовой турбины, использующей энергию отработавших газов, удаляемых из цилиндров двигателя.

Нагнетатель выполняет две основные функции: увеличение мощности двигателя за счет наддува и обеспечение высотности двигателя, т.е. сохранении заданного значения наддува до некоторой расчетной высоты полета. Характеристики двигателей с нагнетателями обладают целым рядом особенностей. Особенно сильно сказывается установка нагнетателя на высотных характеристиках двигателя.

Удельный эффективный расход будет зависеть только от механического КПД, равного ξ_m = N_e/N_i. До расчетной высоты мощности N_e и N_i изменяются таким образом, что ξ_m возрастает и достигает наибольшего значения на Н_р. После расчетной высоты мощность трения остается почти постоянной, а N_e и N_i падают. Вследствие этого ξ_m падает, удельный расход топлива растет.

Рис. 11. Высотная характеристика двигателя с турбонагнетателем

На рис.11 показана примерная высотная характеристика двигателя с турбонагнетателем. На уровне земли заслонка перепуска отработавших газов в атмосферу устанавливается в такое положение, чтобы обеспечивалось заданное значение давления наддува. С подъемом на высоту атмосферное давление падает, и чтобы поддержать постоянное давление наддува, необходимо увеличить число оборотов турбонагнетателя. Это достигается уменьшением перепуска отработавших газов в атмосферу путем прикрытия заслонки перепуска. На расчетной высоте полете заслонка перепуска закрывается полностью. При дальнейшем увеличении высоты давление наддува начинает падать, соответственно падает и мощность, развиваемая двигателем.

Показанное на рис.11 снижение эффективной мощности от земли до расчетной высоты объясняется повышением температуры воздуха на впуске в результате повышения сжатия воздуха в нагнетателе при увеличении его оборотов. Отмеченное падение мощности может быть устранено установкой радиатора для охлаждения воздуха, поступающего в двигатель.

Характеристики кабин Volvo FH

Размеры кабины

Globetrotter XXL: комфорт и просторность

Кроме того, в кабине Globetrotter XXL можно безопасно и комфортно разместить двух человек. Она отличается повышенным удобством сна благодаря более широкой нижней спальной полке, удлиненной за счет увеличения длины кабины.

Globetrotter XL: вместительные вещевые отделения

Кабина Globetrotter XL (CAB-XHSL) с удобно оборудованными спальными местами для двух человек имеет увеличенную высоту и дополнительное пространство для вещевых отделений. Внутренняя высота кабины — 220 см, по крышке моторного отсека — 211 см.

Кабина Globetrotter: комфорт и удобство для двоих

Кабина Globetrotter (CAB-HSLP) с удобно оборудованными спальными местами для двух человек. Благодаря организации пространства по вертикали эта кабина располагает дополнительным вещевым отделением. Внутренняя высота — 205 см, по крышке моторного отсека — 196 см.

Спальная кабина

Спальная кабина (CAB-SLP) с удобными спальными местами для одного или двух человек. Внутренняя высота — 171 см, по крышке моторного отсека — 162 см.

Низкая спальная кабина

Низкая спальная кабина (CAB-LSLP) с подвеской и дополнительным грузовым местом над кабиной. Внутренняя высота — 147 см, по крышке моторного отсека — 138 см.

Высота кабины над землей*

Высота А (мм)

Высота B (мм)

Высота С (мм)

Высота D (мм)

Седельный тягач

Высота шасси

Грузовой автомобиль с кузовом

Высота шасси

Особенности кабины — непревзойденная гибкость.

Четырехточечная подвеска кабины
Кабина может иметь винтовые пружины с полной амортизацией, винтовые пружины спереди и пневматическую подвеску сзади, а также полностью пневматическую подвеску.

Воздухозаборники
Расположены с левой стороны и предлагаются в высоком или низком исполнении, в зависимости от предназначения автомобиля. Также доступен передний воздухозаборник.

Цветовые решения
Выберите цвет, подходящий именно вам. Доступно около 650 вариантов цветовых решений.

Обивка
Доступно несколько стилевых решений. винил, текстиль и велюр. Сиденья, не отделанные винилом или текстилем, можно заказать с функцией вентиляции.

Сиденье водителя
Имеется три различных уровня комфорта: Progressive (обивка из велюра или кожи), Dynamic (тканевая обивка) и Robust (обивка из винила). В любом варианте исполнения возможен выбор обивки. Дополнительную гибкость обеспечивает общий диапазон регулировки сиденья вперед-назад — 240 мм и вертикальная регулировка — 100 мм. Сиденье водителя в базовой комплектации оснащено подголовником, регулируемой и откидной спинкой, устройством регулировки в вертикальном и продольном направлениях, регулируемой поясничной опорой и системой угловой регулировки.

Пассажирское сиденье
Имеется три различных уровня комфорта: Progressive (обивка из велюра или кожи), Dynamic (тканевая обивка) и Robust (обивка из винила). Пассажирские сиденья в стандартной комплектации оснащены подголовником. Можно установить сдвигающееся пассажирское сиденье.

Спальные полки
Обеспечивают комфортный ночной сон. Размеры спальных полок: 74×200 см, со средней секцией шириной 81,5 см, либо 74×200 см с возможностью расширения до 88×200 см, со средней секцией шириной 95,5 см. Длина кровати в кабине Globetrotter XXL составляет 213 см. Ширина в области головы, корпуса и ног составляет 99/106,5/91 см соответственно.
Насладитесь комфортным сном в кабине на очень удобном беспружинном матрасе толщиной 16 см с независимыми пружинами. Предлагаются три уровня жесткости: мягкий, полужесткий и жесткий.
Доступны два варианта наматрасников: улучшенный комфорт и упрощенный процесс подготовки спальной полки.
Другие опции: откидная спальная полка с регулируемой спинкой и комфортабельная верхняя спальная полка с размерами 60×190 см или 70×190 см.

Внутренние вещевые отделения
В кабине предусмотрены передняя полка с четырьмя нишами по стандарту DIN и два больших вещевых отделения со шторными дверцами со стороны водителя и пассажира. На задней стенке расположена облегченная верхняя задняя полка с отличной подсветкой.
Под спальным местом расположены два выдвижных ящика общим объемом 130 литров. Кроме того, на спальной полке под матрасом предусмотрены два меньших вещевых отделения объемом 10 литров (в ногах) и 15 литров (у изголовья), а в ногах находится дополнительное отделение для пластиковой бутылки.

Внешние вещевые отделения
С обеих сторон кабины расположены два вместительных вещевых отделения, которые можно открыть как снаружи, так и изнутри. Дополнительный необогреваемый вещевой отсек объемом 30 литров с обеих сторон под кабиной.

Окно/люк в крыше
Кабина оснащена стационарным окном в крыше или, как вариант, люком в крыше, который открывается на 50 мм. Также может использоваться в качестве аварийного выхода. Люк открывается вручную или с помощью электропривода.

Рулевое колесо
В зависимости от комплектации грузового автомобиля имеются рулевые колеса двух размеров — диаметром 450 или 500 мм. Диапазон регулировки рулевого колеса составляет 90 см по высоте и 28° по углу наклона рулевой колонки. С помощью регулируемой шейки (дополнительное оборудование) вертикальное положение рулевого колеса можно регулировать от -5° до +15°, тем самым повышая комфорт вождения. В целях безопасности и увеличения комфорта на рулевом колесе находятся органы управления системой круиз-контроля, звуковым сигналом, телефоном и функциями приборной панели и информационного дисплея.

Система климат-контроля
Для контроля температуры предлагаются три различных системы климат-контроля.
• Вентилятор с традиционным отопителем от системы охлаждения двигателя.
• Кондиционер с ручным управлением (MCC).
• Кондиционер с автоматической регулировкой температуры (ECC/ECC2). Система может также оснащаться датчиками солнечных лучей, тумана и качества воздуха.
Система климат-контроля может также оснащаться автономным отопителем кабины и двигателя и автономным охладителем кабины I-ParkCool.

I-ParkCool
Теперь система кондиционирования работает без необходимости запуска двигателя. I-ParkCool позволяет поддерживать комфортную температуру в кабине стоящего автомобиля. Она использует автономный отопитель для поддержания комфортного микроклимата в кабине: это полезно, например, в ночное время, когда температура воздуха может резко понижаться.
Для возможности запуска двигателя грузового автомобиля система отслеживает состояние аккумулятора. Она же вычисляет необходимую мощность охлаждения для кондиционирования кабины. Если аккумуляторы частично разряжены, система рассчитает необходимый уровень их использования.
Более того, она обладает удивительно низким уровнем шума. По сравнению с представленными на рынке системами конкурентов, эта система тише примерно на 20 дБ, что важно во время сна.
Система климат-контроля полностью интегрирована в базовую систему вентиляции автомобиля*. Теплый или холодный воздух могут равномерно распределяться через штатные отверстия. При этом аэродинамика и высота внутренней части кабины остаются прежними.
* За исключением отопителя кабины (PH-CAB)

ЦИАМ – головная научная организация российского авиадвигателестроения

Государственный научный центр Российской Федерации, федеральное автономное учреждение «Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова» – единственная в стране научная организация, осуществляющая полный цикл исследований, необходимых при создании авиационных двигателей и газотурбинных установок на их основе, а также научно-техническое сопровождение изделий, находящихся в эксплуатации. В соответствии с приказом Минпромторга России от 26.08.2011 г. «ЦИАМ им. П.И. Баранова» признано научной организацией – лидером.

От имени Российской Федерации права учредителя и собственника имущества ФАУ «ЦИАМ им. П.И. Баранова» осуществляет Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный исследовательский центр «Институт имени Н.Е. Жуковского». Отдельные полномочия, определяемые Правительством Российской Федерации, осуществляют Министерство промышленности и торговли Российской Федерации и Федеральное агентство по управлению государственным имуществом.

Созданный в 1930 г., Институт успешно сочетает фундаментальные научные исследования с практикой участия в разработке с предприятиями отрасли перспективных авиационных двигателей, их узлов и систем. Все отечественные авиационные двигатели создавались при непосредственном участии Института и проходили доводку на его стендах.

В ЦИАМ ведутся работы по созданию опережающего научно-технического задела для авиационных, морских и стационарных двигателей, разработке новых горюче-смазочных материалов, исследования в области возобновляемых источников энергии, в том числе водородной энергетики, проводятся уникальные высотные и климатические испытания авиационных и аэрокосмических двигателей, ведутся работы по обеспечению энергоэффективности и энергосбережения.

Институт обладает крупнейшим в Европе уникальным комплексом для наземных и высотных испытаний двигателей, их узлов и систем. Все виды испытаний натурных двигателей, их узлов и систем можно проводить на его стендах. Наиболее сложные и энергоемкие виды обязательных испытаний авиационных двигателей, воспроизводящие натурные условия эксплуатации (высота, скорость, температура, влажность и др.), могут быть выполнены в России только на стендах Научно-испытательного центра (НИЦ) ЦИАМ.

В ЦИАМ работает большая группа видных ученых – руководителей научных школ, труды которых в области физико-технических проблем энергетики, гиперзвуковых технологий, теории пограничного слоя, турбулентности, горения и теплопроводности, течения электропроводящего газа, газовой динамики лопаточных машин, динамики и прочности, теории двигателей, математического моделирования высокого уровня, высокоэнергетического топлива, авиационной химмотологии и других дисциплин широко известны в нашей стране и за рубежом.

ЦИАМ располагается на двух площадках – в районе Лефортово Юго-Восточного административного округа Москвы (метро «Авиамоторная») и городе Лыткарино Московской области (НИЦ ЦИАМ).

Направления деятельности Центрального института авиационного моторостроения имени П.И. Баранова

• Разработка прогноза и основных направлений развития авиационных двигателей с учетом достижений мировой авиационной науки и техники.
• Методология создания двигателей.
• Фундаментальные исследования в областях газовой динамики, прочности, теплообмена, горения, акустики.
• Прикладные исследования по формированию облика различных типов воздушно-реактивных и авиационных поршневых двигателей; проектированию узлов и систем авиационных двигателей; обеспечению надежности и безотказности.
• Испытания авиационных двигателей, их узлов и систем в реальных условиях эксплуатации.
• Проектирование стендового оборудования и средств измерений.
• Разработка высокоэффективных ГТУ для энергетики и газоперекачки.

ЦИАМ аккредитован Федеральным агентством воздушного транспорта в качестве технически компетентного и независимого Сертификационного центра объектов гражданской авиации.

АНО «Центр сертификации «Качество», учредителем которой является ЦИАМ, является органом по сертификации Системы ИНТЕРГАЗСЕРТ (ПАО «Газпром»), уполномоченным проводить расчеты, испытания и сертификационную оценку соответствия двигателей, турбин и их компонентов, применяемых на объектах газотранспортных систем.

Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова участвует в разработке и реализации:

• Стратегии развития газотурбинного двигателестроения в авиационной промышленности Российской Федерации;
• Технологической платформы «Авиационная мобильность и авиационные технологии»;
• Национального плана развития науки и технологий в авиастроении;
• Государственной программы Российской Федерации «Развитие авиационной промышленности на 2013-2025 годы» и др.

Специалисты Института привлекаются в качестве экспертов при внесении изменений в Воздушный кодекс РФ, Закон о техническом регулировании, Закон о стандартизации, другие законодательные и нормативные акты.

Научно-технический журнал «Авиационные двигатели»

Для популяризации результатов исследований, выполненных сотрудниками Института и других организаций, ЦИАМ учредил отраслевое научно-техническое СМИ – журнал «Авиационные двигатели». В журнале публикуются статьи по актуальным научным вопросам авиационного двигателестроения.

Разработан высотный авиационный роторно-поршневой двигатель с уникальными удельными характеристиками

В рамках совместного проекта Фонда перспективных исследований и Центрального института авиационного моторостроения имени П.И. Баранова разработан перспективный авиационный односекционный турбированный роторно-поршневой двигатель (РПД). При рабочем объеме 0,4 литра и весе роторно-статорного модуля РПД в 28 килограммов достигнутое при моторных определительных испытаниях максимальное пиковое значение мощности составило более 120 лошадиных сил.

Основная задача, которая стояла перед разработчиками нового двигателя – ликвидация недостатка РПД, а именно низкого ресурса основных элементов двигателя и повышение общего ресурса силовой установки при улучшении ее высоких удельных характеристик. Решение состояло в применении в конструкции композиционных металлокерамических материалов нового поколения с высокими физико-механическими характеристиками. Композиты, в частности, применены в износостойкой вставке статора, радиальных, маслосъемных и торцевых уплотнениях ротора, подшипниковых узлах, износостойком покрытии эксцентрикового вала.

В двигателе также используется специально разработанная уникальная система турбонаддува, часть ее элементов изготовлена с помощью аддитивных технологий с использованием отечественного сырья. Также разработана отечественная электронная система управления двигателем и спроектирована современная система топливоподачи.

Правильность выбора указанных конструкторских и технологических решений подтверждена в ходе полного комплекса стендовых испытаний. В частности, проведены круглосуточные ресурсные испытания продолжительностью более 250 часов по самолетному и вертолетному циклам работы. Последующие дефектовки подтвердили крайне низкий износ деталей на уровне допустимых износов деталей классических ДВС и лучших РПД. На основании проведенных экспериментальных исследований по утвержденным методикам Центрального института авиационного моторостроения определен межремонтный ресурс двигателя в 1000 часов и полный ресурс – 5000 часов.

Также в ходе высотно-климатических испытаний на уникальном стенде УВ-3К с термобарокамерой подтверждена возможность стабильной эксплуатации РПД в широком диапазоне температур — от -63,8°С до +52°С и высот — до 10 000 метров, а также возможность поддержания взлетной мощности до высоты 7 000 метров. Двигатель способен работать на различных видах топлива, в том числе на газе, авиационном и автомобильном бензине.

Основные сферы применения перспективного двигателя— беспилотные летательные аппараты, легкомоторная авиация, робототехнические платформы различного назначения, в составе генераторов гибридных силовых установок, в качестве лодочных и автомобильных моторов.

Интерес к инновационной разработке российских ученых уже проявили ведущие предприятия авиастроительной отрасли, компании, специализирующиеся на производстве техники для активного отдыха, и представители Министерства обороны Российской Федерации.