О правильных двигателях. Для начала рассмотрим моторы Лайкоминг. У них диаметр цилиндра достигает 130мм, а ход пошня 110мм. Рабочий объем одгного цилиндра округленно 1.5л, т.е. в среднем в 3 раза больше, чем у разных Жуков. Что касается требований к бензину, то основная масса Лайкомингов разработана под бензин 91/96 и имеет некоторый запас по отношению к детонационной стойкости бензина 100LL. У этих моторов степень сжатия 8.5, а среднее эффективное давление 10бар, что дает литровую мощность 30л.с./л на 2700об/мин. и удельный расход топлива на крейсерских режимах 190-200г/л.с.ч.
При этом такое среденее эффективное давление и литровая мощность получаются и с карбюратором, и с впрыском. Ряд впрысковых Лайкомингов при такой же или немного большей степени сжатмя но отличиях в форме камеры сгорания, впускном тракте и профиле кулачков, имеют 34л.с/л при 2700об/мин, Pe= 11.3бар и Ce=180г/л.сч (гарантированный производителем). Однако, эти моторы требуют бензина с октановым числом по моторному методу 100 и среди наличествующих топлив удовлетворяются только 100LL.
Все эти моторы допускают на крейсерских режимах менее 75% мощности, но до 100% оборотов обеднение смеси до пика температтуры выхолопных газов, что дает в реальной эксплуатации даже меньшие удельные расходы толлива. чем вышеназванные.
Процесс газобмена оптимизирован исключительно на минимальный расход топлива. Даже на максимальной мощности переобогащение смеси невелико и удельный расход не превышает 230г/л.сч. Здесь отмечу, что у Ротаса 912 такой удельный расход или даже больший, характерен для крейсерских режимов.
Видим. что предельные значения литровой мощности и среднего эффективного давления коррелируют с антидетонационными свойствами применяемого топлива.
Такие же параметры имеют и серийные Лайкоминги в акробатическом исполнении (серия AEIO). Однако, когда их готовят в экспериментальном порядке для акробатических самолетов, то добиваются повышения среднего эффективного давления на 15-20%, а литровой мощности до 42л.с/л. После этого двигатель может работать только на 100LL и только на обогащенной смеси, а удельный расход топлива возрастает на 30-50%. Удивительно, но двигатель после такого издевательства и работы практически все время на максимальных режимах при полетах на пилотаж. ещи налетывает несколько сот часов до ремонта.
Повышение коэффициента наполнения цилиндров и практически полное устранение остаточных газов достигатеся за счет большой углоовой продолжительности впаска и широкого перекрытия фаз. При этом много несгоретого топлива вылетает в трубу, а на частичных нагрузках двигатель работает плохо и с дополнительным расходом топлива. Этот унос смеси вместе с переобогащением ее позволяет избежать детонации, перегрева головок и выпускных клапанов. Степень сжатия доводят до 11.
На гоночных самолетах криме этих мер, допускают значительное превышение оборотов, например, с 2700 об/мин повышают до 3500-3600 на больших Лайкомингах и до 4300об/мин на Континентале О-200 (Формула 1). Ремонт двигателя - после каждых гонок.
С дркгой стороны этой шкалы, существуют Лайкоминги и Континенталы, заточенные под 80-октановый (по моторному методу бензин), у которых получается среднее эффективное давление 9-10бар илитровая мощность 28-30л.с/л при 2700об/мин. В среднем они уступают на 10-15% по этим параметра и удельному расходу топлива вышеописманным моторам. Степень сжатия при этом не превышает 7.
При уменьшении размеров цилиндра. стремясь от вышеописанных мотров к Жука и прочим автомобильным моторам с диаметром цилиндра и ходом поршня менее100мм, встиупают в действие размерные факторы. А именно, при линейном масштабировании с сохранением отношения хода к диаметру площадь поршня и истираемая кольцами поверхность за один ход изменяются как квадрат масштаба, а рабочий объем цилиндра - как куб. Потери тепла в цикле при прочих равных пропорциональны общей поверхности поршня, стенокцилиндра и свода камеры сгорания и изменяются прпорционально квадрату масштабного фактора. работа сил трения в ЦПГ за один рабочий цикл пропорциональна упомянутой истираемой поверхности и также изменяется как квадрат масштаба. И наконец, тепло, вносимое в рабочий цикл при заданном коэффициенте избытка воздуха пропорционально рабочему объему и изменяется как куб масштаба!
Надеюсь, я максимально понятно обяснил, почему с уменьшением размеров цилиндра мы при прочих равных вправе ожидать как понижения среднего индикаторного давления, так и роста механических потерь, и как следствие - заметного понижения среднего эффективного давления.
Частично эти нежелательные проявления масштабного фактора можно задержать, если опережающим темпом будет снижаться средняя линейная скорость поршня.
У авиационных моторов на базе Жука удется получить среднее индикаторное давение и топливную экономичность, проигрывающие только на 10% вышеназванным параметрам значительно более крупных моторов, у которых объем одного цилиндра, напоминаю, в 3 раза больше. При этом наблюдается такая же корреляция между значением среднего эффективного давления и требованиями к топливу, вдобавок, с некоторым дополнительным запасом до начала детонации, так что 100LL не обязателен.
Например, Лимбах 2000 развивает среднее индикатоное давление 10.6 бар и может работать на АИ-98 и даже на АИ-95, т.е на топливах с ОЧ по моторному методу менее 90 и показывает крейсерский удельный расход топлива 190г/л.с.ч,
а моторысобираемые из американских китов как правило имеют Pe порядка 9бар и могут работать на АИ-95 т.е с ОЧ по моторному методу не более 85. особеноо споправкой на качество доступных у нас бензинов. удельный расход топлива у них никак не больше 200-210г/л.сч. т.е тоже примерно на 10% превышает удельный расход Лимбаха.
Эти результаты свидетельствуют о высочайшкем уровне совершенства двингателя.
Дальнейшее повышение среднего эффективного давления без одновременного ужесточения требований к топливу возможно только теми же варварскими методами, которые я описал выше, т.е. оно будет связано с ростом удельного расхода топлива, низким коэффициентом его использования в цикле, неудовлетворительной характеристикой удельного расхода по внешней характеристике и повышением механической и тепловой напряженности двигателя. Это потогонный подход.
Признаки такого потогонного подхода прослеживаются в четырехтактных Ротаксах.
