Файл: Otvety_1-28.docx

Винты автоматы с гидравлическим управлением работают совместно с РПО центробежного типа. Схема работы такого регулятора зависит от схемы работы винта. Основными схемами работы винтов с гидравлическим управлением являются прямая, обратная и двусторонняя схемы.

У винтов, работающих по прямой схеме, на лопасти надеты противовесы. Лопасти поворачиваются в сторону уменьшения шага силой давления масла, поступающего из РПО в механизм винта, и центробежными силами лопастей. На увеличение шага лопасти переводятся силами противовесов и аэродинамическими силами (рис.7).

У винтов, работающих по обратной схеме, лопасти на уменьшение шага поворачиваются собственными центробежными силами, а на увеличение шага – силами давления масла на поршень механизма винта и аэродинамическими силами (рис. 8).

Рис. 8. Работа втулки ВИШ обратной схемы

У винтов, работающих по двусторонней схеме, лопасти на уменьшение шага переводятся силами давления масла и центробежными силами, а на увеличение шага – силами давления масла и аэродинамическими силами.

21. Механизм флюгирования воздушного винта.

Специальный режим работы воздушного винта - флюгерный, который используется при выключении (чаще аварийном) двигателя в полете. Тогда лопасти выставляются «по потоку», чтобы не создавать лишнего сопротивления полету. Вывод лопастей во флюгерное положение обычно производится гидроприводом, двигатель (цилиндр) которого находится непосредственно в винте, а насос установлен вне винтомоторной группы и автономен, так как его работа требуется уже после отказа двигателя. Например, на поршневом самолёте Ил-14, на котором стоят две винтомоторные группы, каждая из которых состоит из двигателя АШ-82Т и винта АВ-50, рабочие положения лопастей — 22-46° относительно плоскости вращения, флюгерное — 94°, жидкость (моторное масло) для управления винтом при флюгировании подаёт специальный флюгер-насос «431» с двигателем постоянного тока 27 В — по одному на ВМГ.

На Ил-14 управление флюгированием-расфлюгированием ручное, но на многих самолётах при отказе двигателя в полёте флюгирование происходит автоматически, например, на Ил-18 или Ан-12 (четыре двигателя АИ-20) — по сигналу установленного в редукторе измерителя крутящего момента ИКМ, при отказе двигателя его крутящий момент резко падает вплоть до отрицательного.

22. Привод постоянных оборотов воздушного винта.

Регулятор оборотов автоматически поддерживает постоянные обороты двигателя, заданные пилотом, путем поворота лопастей винта в сторону увеличения или уменьшения шага. Работа регулятора оборотов основана на гидроцентробежном принципе. Основными элементами регулятора оборотов являются центробежный узел, механизм управления и силовая часть регулятора.

Центробежный узел является чувствительным элементом. Он обеспечивает управление подводом масла в полость малого шага винта и слив масла из цилиндра винта при повороте лопастей на большой шаг. В него входят два Г-образных грузика, золотник и пружина. Перемещение золотника вверх осуществляется центробежными силами Г-образных грузиков, величина которых зависит от числа оборотов коленвала двигателя. Пружина перемещает золотник вниз во всех случаях, когда сила ее упругости больше центробежных сил Г-образных грузиков (рис.9).

При работе на равновесных оборотах, когда мощность двигателя, скорость полета и высота не меняются, центробежные силы Г-образных грузиков (1) уравновешивают силу упругости пружины (3) и удерживают золотник (4) в нейтральном положении. При этом масло, находящееся в полости цилиндра винта, оказывается запертым, являясь для поршня винта гидравлическим упором. Это удерживает лопасти от поворота, сохраняя шаг винта и постоянные обороты коленчатого вала двигателя (рис. 9-А).

Если в полете увеличиваются обороты коленчатого вала двигателя в результате повышения наддува или увеличения скорости полета, растут и центробежные силы Г-образных грузиков (1), которые, преодолевая силу сжатия пружины (3), перемещают золотник (4) вверх, открывая канал (5) слива масла из цилиндра винта в картер двигателя. Лопасти винта под действием аэродинамических сил и центробежных сил противовесов поворачиваются в сторону увеличения шага, повышая нагрузку на двигатель. При этом уменьшаются обороты коленчатого вала двигателя, снижаются центробежные силы Г-образных грузиков. Пружина перемещает золотник в нейтральное положение при оборотах, равных заданным, при которых центробежные силы грузиков уравновешиваются силой упругости пружины (рис.9-Б).

Если в полете обороты коленчатого вала двигателя уменьшаются в результате снижения давления наддува или скорости полета, уменьшаются и центробежные силы Г-образных грузиков (1), и пружина (3) перемещает золотник (4) вниз, открывая канал (5) подвода масла в цилиндр винта для перемещения поршня назад и поворота лопастей в сторону уменьшения шага. При этом увеличиваются обороты коленчатого вала двигателя, растут центробежные силы Г-образных грузиков, которые, преодолевая упругость сжатой пружины, перемещают золотник в нейтральное положение при оборотах, равных заданным, обеспечивая восстановление равновесия между силой упругости сжатой пружины и центробежными силами вращающихся грузиков (рис. 9-В).

23. Внешняя характеристика авиационного поршневого ДВС.

Внешней характеристикой называется зависимость эффективной мощности и удельного расхода топлива от числа оборотов при максимальном давлении наддува или при полном открытии дроссельной заслонки.

При работе двигателя по внешней характеристике состав смеси на всех оборотах остается постоянным, соответствующим максимальному значению мощности. Следовательно, внешней характеристикой определяются наиболь- шие мощности, которые может развить двигатель при данных оборотах коленчатого вала. С увеличением числа оборотов эффективная мощность двигателя сначала возрастает, при некоторых оборотах достигает максимального значения, а затем начинает падать, так как с увеличением оборотов рост мощности трения (Nтр = A.n²) опережает рост индикаторной мощности. Удельный расход топлива с_е с увеличением числа оборотов непрерывно увеличивается в связи с уменьшением механического КПД (с_е = с_i/ξ_m), индикаторный же расход топлива с_i остается постоянным.

Рис. 7. Внешняя характеристика двигателя

Ne –эффективная мощность, л.с.; С_{h вн} – часовой расход топлива, кг/ч; С_{e вн}, кг/л.с.ч. - удельный расход топлива

Снятие внешней характеристики производится на испытательном стенде. Изменение числа оборотов производится при этом облегчением или затяжелением винта, т.е. уменьшением или увеличением угла φ или специальным воздушным (или гидравлическим) тормозом.

24. Винтовая характеристика авиационного поршневого ДВС.

Винтовой (дроссельной) характеристикой двигателя называется зависимость эффективной мощности и удельного эффективного расхода топлива от оборотов при нагрузке двигателя подобранным винтом фиксированного шага.

Мощность, необходимая для вращения винта, зависит от его размеров, угла φ установки лопастей и числа оборотов и выражается формулой:

N_в = A.n_в³ , (19)

где А – коэффициент, зависящий от диаметра винта и угла установки его лопастей.

Если на двигателе установить винт фиксированного шага, то мощность, необходимая для вращения ВФШ, будет изменяться пропорционально кубу числа оборотов и будет соответствовать сплошной кривой, изображенной на рис.8. Эта кривая представляет собой кубическую параболу, т.е. мощность двигателя очень сильно изменяется при изменении числа оборотов (при уменьшении числа оборотов вдвое мощность двигателя изменяется в 8 раз).

На том же рисунке пунктиром показана внешняя характеристика двигателя. Обе эти кривые пересекаются в определенной точке (А), в которой мощность, потребляемая винтом, становится равной мощности, развиваемой двигателем при его работе по внешней характеристике. При одних и тех же оборотах мощность двигателя по винтовой характеристике меньше мощности по внешней характеристике вследствие различной степени открытия дроссельной заслонки.

Рис. 8. Винтовая характеристика двигателя.

Удельный расход топлива по дроссельной характеристике с увеличением оборотов уменьшается и при некотором значении числа оборотов достигает минимальной величины, затем вновь увеличивается. Такой характер изменения удельного расхода топлива обеспечивается соответствующей регулировкой карбюратора или аппаратуры непосредственного впрыска. Минимальный расход топлива соответствует оборотам крейсерского режима полета, требующим максимальной экономичности для увеличения дальности и продолжительности полета при данном запасе горючего.

В настоящее время распространение имеют винты изменяемого в полете шага (ВИШ). Их преимущество перед винтами фиксированного шага заключается в том, что они позволяют в любых условиях полета подбирать такое сочетание мощности и оборотов, при котором обеспечивается наибольшая экономичность двигателя и высокий КПД воздушного винта. Благодаря этому обеспечивается также наибольшая тяга винта на взлете.