Силовые установки современных самолетов и приборы, контролирующие их работу

На современных самолетах устанавливаются поршневые двигатели (ПД), турбореактивные двигатели (ТРД), воздушно-реактивные двигатели (ВРД), а также турбовинтовые двигатели (ТВД).

В настоящее время еще довольно широко применяются поршневые двигатели с воздушным или жидкостным охлаждением. Реактивные двигатели находят применение на скоростных самолетах. Турбовинтовые двигатели, появившиеся сравнительно недавно, начинают применяться все больше и больше. Наличие винта у таких двигателей ограничивает пределы их применения; такие двигатели непригодны для скоростных самолетов.

Количество и типы приборов, контролирующих силовую установку, зависят от особенностей и типа силовой установки. Однако, как увидим ниже, номенклатура их меняется незначительно.

Поршневые двигатели легкого топлива. Работа такого двигателя основана на преобразовании тепловой энергии горючей смеси, сгорающей в цилиндрах двигателя, в механическую работу, т. е. во вращение лопастей воздушного винта, создающего тягу.

Для точного задания и поддержания режима двигателя необходимо:
1. Знать запас топлива на самолете — контроль его осуществляется топливомером.

2. Подавать воздух и топливо к двигателю в определенной пропорции и под определенным давлением. Контроль производится манометром бензина и мановакуумметром (при принудительном питании двигателя воздухом, т. е. при наддуве, применяемом для сохранения определенного соотношения между кислородом и бензином в горючей смеси).

3. Обеспечивать бесперебойную подачу смазки к трущимся частям двигателя. При этом нужно контролировать не только давление, под которым подается масло, но и температуру его. При низкой температуре (ниже 10/15°С) вязкость масла сильно возрастает, скорость движения его по трубопроводам уменьшается и его подача через каналы малого сечения (например, к подшипникам двигателя) затрудняется. При высоких температурах вязкость масла уменьшается, оно приобретает текучесть, плохо удерживается в зазорах между трущимися частями. При чрезмерно высокой температуре масло горит и продукты его сгорания загрязняют трущиеся поверхности. Контроль маслосистемы осуществляется манометрами и термометрами масла.

4. Поддерживать температуру цилиндров и поршней в допустимых пределах.

При сгорании горючей смеси цилиндры двигателя сильно нагреваются; во избежание перегрева применяют охлаждение. В зависимости от способа отвода тепла авиационные двигатели принято делить на двигатели с воздушным и жидкостным охлаждением. У двигателей воздушного охлаждения контроль температуры осуществляется термометром головок цилиндров, а у двигателей жидкостного охлаждения используются термометры охлаждающей жидкости.

Для двигателя опасен не только перегрев, но и излишнее охлаждение цилиндров, так как при этом уменьшается скорость сгорания горючей смеси. Двигатель может потерять приемистость, т. е. способность быстро переходить с одного режима работы на другой. Потеря приемистости особенно опасна при посадке, когда в некоторых случаях необходимо быстро увеличить число оборотов винта, чтобы не потерять скорости.

Для сохранения необходимой приемистости бензин в карбюраторе должен испаряться достаточно быстро. Скорость испарения зависит от температуры карбюратора, которая контролируется термометром карбюратора.

5. Знать число оборотов вала двигателя. Эта величина измеряется тахометром.

Большое значение в эксплуатации имеет прибор, контролирующий состав горючей смеси. Однако попытки создания приборов такого типа не дали желаемого результата.

Газоанализаторы, применяемые с этой целью, позволяют по составу отходящих газов судить о составе горючей смеси. Большие погрешности, свойственные этим приборам, мешают их широкому применению.

Турбореактивные и турбовинтовые двигатели. Работа реактивных двигателей основана на реактивном действии струи газов, образующихся при сгорании топлива и вытекающих через канал малого сечения, имеющий форму сопла. Для сгорания топлива в реактивных двигателях используется кислород воздуха (воздушные реактивные двигатели) или специальные окислители (жидкостный реактивный двигатель).

Режим работы реактивного двигателя характеризуется: скоростью вращения турбины, температурой газов в реактивном сопле, температурой и давлением топлива и масла, расходом топлива и окислителя, температурой перед турбиной, числом М на входе в компрессор, статическим давлением и т. д.

Это те же параметры, которые измеряются при работе поршневых двигателей, но пределы измерения многих из этих величин для реактивного двигателя значительно шире. Так как приборы контроля работы реактивною двигателя проектируются с учетом особенностей эксплуатации и диапазона работы, то не исключена возможность применения приборов, основанных на совершенно иных принципах, не используемых в приборах, контролирующих работу поршневых двигателей.

Приборы, применяемые для контроля работы турбовинтового двигателя (ТВД) аналогичны приборам, применяемым для реактивных двигателей.

Приборы и автоматы силовой установки. Для надежной и экономичной работы самолетной силовой установки, а также для получения максимальной тяги или мощности необходимо обеспечить при всех условиях полета наивыгоднейший режим работы силовой установки и постоянный контроль ее работы с помощью контрольных приборов и автоматов регулирования процессов.

Для облегчения работы экипажа в полете стремятся всемерно использовать автоматические устройства.

Приборы контроля работы силовой установки разделяются на:
1. Приборы, показания которых характеризуют тепловой режим и состояние смазки двигателя: термометры масла, охлаждающей жидкости (или головок цилиндров), термометры рабочих газов (для реактивных двигателей) и манометры масла.

2. Приборы, позволяющие судить о мощности или тяге, развиваемой авиационным двигателем: мановакуумметры, манометры, тахометры, термометры, газоанализаторы.

3. Приборы, показывающие запас и расход топлива и запас масла: топливомеры, расходомеры, масломеры.

К автоматам регулирования режима работы авиационного двигателя относятся:
1. Автоматический регулятор оборотов.
2. Автоматические регуляторы температуры охлаждающей жидкости и масла, автоматические регуляторы температуры головок цилиндров.
4. Автоматические переключатели скоростей нагнетателя.
5. Автоматические регуляторы наддува и т. д.