質問:
ピストンエンジンの出力を急激に下げると、どのように損傷する可能性がありますか?
Qantas 94 Heavy
2014-01-04 09:21:30 UTC
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多くの場所で、エンジンの損傷を防ぐためにゆっくりと出力を下げる必要があると言われています。話し相手によっては、マニホールドの圧力を1分あたり1インチ下げる必要があると言う人もいれば、2インチ下げる必要があると言う人もいます。ただし、出力をすばやく下げるとエンジンがどのように損傷するのか、また損傷した場合はどうなるのかはわかりません。誰かが説明できますか?

セブン 答え:
#1
+20
Lnafziger
2014-01-04 09:49:37 UTC
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出力の低下が速すぎることに関して挙げられている主な懸念は、エンジンを衝撃冷却する可能性があることです。特に寒い高地での急激な出力低下は、エンジンの温度を急激に低下させ、シリンダーヘッドに損傷を与える可能性があります。

ただし、理論は非常に議論の余地があります。冷却が問題を引き起こしているという証拠。実際、飛行の終わりにエンジンを停止すると、エンジンははるかに速く冷却されます。航空機エンジンの冷却についてさらに詳しく説明している非常に優れた記事は、「衝撃冷却」の物理学と冶金学です。

ここで説明する興味深い点の1つは、燃焼によって生成された熱の約12%のみがブロックを通過し、空冷(冷却フィン)によって放散されることです。これは、熱の大部分がとにかくすでにどこかに向かっていることを意味し(大部分は排気から出ます)、「空冷」はとにかくそれほど大きな違いはありません。

いつものように、エンジンの冷却、CHTなどに関しては、他の理由でも手順がある可能性があるため、POHまたはエンジンメーカーからのすべての推奨事項と制限に従うようにしてください。

私は平均的なGA航空機の衝撃冷却の理論に多くの在庫を置いたことがありません。重要でないエンジンを毎日数十回定期的に停止している、そこにあるすべてのマルチエンジントレーナーについて考えてみてください。これらのエンジンは、他のエンジンには見られない問題をどのくらいの頻度で発生しますか?25,000フィートでターボチャージャー付きエンジンを飛行していて、突然スロットルをアイドル状態にした場合、効果があることがわかりました。繰り返しやってみると、非常に悪い効果が見られました。
30 "MPでの巡航中の私のTIO-540は、ターボチャージャー用に300F CHTおよび1550Fタービン入口温度で動作します。これにより、GAで最も高温で動作するエンジンの1つになります。ターボチャージャーの近く。私は通常、すべての温度が安定するまでエンジンをアイドルパワーで運転させます。つまり、エンジンの運転中に熱が放散されなくなり、混合物を引き出します。
また、降下時の出力を20 "MPまでゆっくりと下げます。この時点で、(比較的)熱くなりません。その後、心配する必要はありません。10分は、10代の典型的な巡航高度からの典型的な降下です。 175-200kts本当。とにかくワードVneに向かわずに30 "で降りることはできません
_shock_冷却の価値はあまりありませんが、問題は、シリンダーがピストンよりも速く冷却されるため、シリンダー間のクリアランスが減少し、摩耗が増加することです。エンジンを停止するとピストンが動かないので問題ありません。
#2
+14
voretaq7
2014-01-05 14:20:21 UTC
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私自身は一般的に衝撃冷却理論のファンではありませんが、「エンジンを乱用しないでください」のファンです。

ピストンエンジンにはたくさんの可動部品があります。スロットルを前進させたり遅らせたりすることによって引き起こされる急激なパワーの変化により、これらの可動部品はすべて、慣性と優しさが望むよりも速く速度を変化させます。

エンジンの開閉に優しくしたい場合通常の操作中は適度なペースでスロットルを調整します。合理的な方法はもちろん異なります-通常、アイドル状態からフルスロットルまで2〜3秒は離陸に適しているようです(パワーオフストールの回復にはもう少し積極的かもしれませんが、スロットルを押し戻すのに1〜2秒かかるのは実際にはそうではありません
反対側では、フルスロットルからアイドルに移行する必要はめったにありませんが、エンジンアウトのシナリオなどを練習する場合は、クルーズからアイドルへの電力をスムーズに減らすために1〜2秒かかります。単にスロットルを引っ張るよりも、あなたとあなたのエンジンにとってより良いです。


もちろん、あなたのエンジンに良いことについての上記のアドバイスはすべて、実際の緊急時に窓の外に出ます-あなたの優先順位はあなたです安全性、乗客の安全性、地上の人々の安全性。
実際に翼を失速させたり、離陸を中止したりする必要がある場合、または最初の本能が急激な電力変化である場合は、他のことが起こります。スロットルを必要な場所にすばやく配置することを躊躇します。エンジンは次のようになります。それが言ったことをする限り、それまたはそれをひとまとめにします。

#3
+7
Frank
2015-08-26 17:33:36 UTC
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ショック冷却という考えは、シリンダーにすぐにひびが入る単一のイベントとして放棄する必要があると思います。代わりに、それを周期的な熱疲労と考える必要があります。この場合、材料の損傷は、このような周期的なイベントの数によって段階的に蓄積されます。

熱サイクルは、ICエンジンが耐えなければならない通常の摩耗&ティアの固有の部分であり、最終的には無限のエンジン寿命ではなく有限のTBOになります。コールドエンジンの始動、ホットエンジンのシャットダウン、または出力設定の大幅な変更は、通常の操作サイクルに属します。エンジンの指定されたTBOには、早期の故障なしに維持できるこれらの種類の特定の数の熱サイクルが暗黙的に含まれています。

同様の寿命制限の問題に対処しているタービンメーカーは、より洗練されたアプローチを取り、明示的に含めるサイクル数と(継続的なデューティ)稼働時間の両方を、メンテナンス間隔(= TBO)の考慮事項に含めます。さらに、さまざまなイベントの重大度は、それぞれの重み係数を適用することによって考慮されます。コールドスタート(例:ウォームスタートよりもエンジン寿命が長くなるため、重量係数が高くなります。 これで、衝撃冷却の問題との類似性が明らかになるはずです。一般に、フルパワーでの上昇後の高温エンジンの各出力低下は、エンジンの特定の部分の熱疲労サイクルを表しますが、この疲労サイクルによって引き起こされる増分損傷の量は、いくつかの要因によって決定されます。エンジンの高温電力がどれだけ速く減少するか。それが積極的に行われる場合、増分ダメージは、穏やかで段階的な電力削減によって引き起こされるダメージよりも大幅に大きくなります。したがって、エンジンは、より注意深い取り扱いと比較して、その総寿命の不均衡な量を消費します。亀裂はすぐには形成されませんが、定期的にこのような過酷な方法で処理されたエンジンは、確実に完全なTBOに到達しません。

熱疲労と亀裂の物理学に関するいくつかの言葉:

重要なのは冷却速度自体ではなく、冷却中に蓄積される温度勾配、つまり温度場の不均一性です。熱応力は、構造内の領域によって発生します。この領域では、自由な熱膨張(または収縮)が強い温度勾配によって制約されます。強い温度勾配は、急速な加熱または急速な冷却によって引き起こされます。どちらの場合も、高い熱伝達係数が必要です。急速冷却の場合、高い熱伝達係数は、例えば、高い空気速度の直接の結果としてのカウリング内の強い気流によって引き起こされます。熱膨張係数の異なる材料が嵌合している領域(ALと鋼)または応力集中が高い場所(ノッチ、鋭い角)では状況が悪化します。一方、金属の疲労損傷に対する感受性は、熱応力が発生する絶対温度レベルに依存します。高温の金属片の同じ温度勾配は、金属が低温の状態にある場合よりもはるかに大きな損傷を与えます。

これで、衝撃冷却の実際の意味をよりよく理解するためのすべての要素が揃いました。フルパワーで長時間上昇した後、非常に高温になったエンジンは、急激な出力低下を経験し、同時に飛行機は高対気速度に加速されます。 (対気速度牽引後のタグボートの降下を想像してください)。カウリング内の空気の流れが大幅に増加し、エンジンが急速に(そして不均一に)冷却されます。結果として生じる熱流束は、構造に温度勾配とその結果としての熱応力を引き起こします。ほとんどの構造では、これらの熱応力は重要ではありませんが、排気バルブシートなど、これらの応力によってある程度の疲労損傷が発生している寿命を制限する場所がいくつかあります。疲労損傷の実際の量は、イベントの重大度によって決まります。つまり、エンジンが高温になるほど、上昇後の出力低下が激しくなり、飛行機の加速が速くなるほど、より多くの損傷が誘発されます。

私の最初の声明に来る:私はショック冷却を一度にシリンダーヘッドのひび割れを引き起こす可能性のある単一のイベントとしては信じていませんが、上記のようなイベントは不均衡な量を消費すると確信していますこの種のミッションプロファイルが頻繁に繰り返されると、エンジンの寿命と早期の亀裂が発生する可能性が非常に高くなります。

#4
+3
barit1
2014-12-12 20:44:19 UTC
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スロットルが急激に変化しますか?スカイダイビングの飛行機はたくさんの衝撃冷却を見て、オーバーホール時にそれを支払います。そして、シリンダーヘッドが多くの熱を処理しないと思うなら、シリンダーヘッドが30年代から40年代にどのように進化したかを見てください。後のR-2800フィンは細かく機械加工されており、キャストフィンを備えた以前のエンジンとはかなり対照的です。

そして、スロットルを急速に前進させると、一部の第二次世界大戦の飛行機で生き生きと食べることができます。多くのT-6は、パイロットをTOの雑草に連れて行きました。スロットルを急いでいると、BT-13またはPT-22がスナップロールする可能性があります。

私はピストン式のスカイダイブセンターで10年間働いていましたが、何も衝撃冷却しませんでした。パイロットは、落下の約1分前に電源を緩め、カウルフラップを閉じます。急降下する前は、エンジン温度はずっと低かった。私たちのエンジンは通常、あまり問題なくTBOに送られました。
ただし、T / Oの問題は、エンジン自体で発生する問題ではなく、トルクの急激な変化を補正することが難しいためです。
スカイダイビング操作と「通常の」操作のもう1つの問題は、通常のエンジンに見られるような長時間の巡航(および比較的摩耗が少ない)がなくても、エンジンのほとんどすべての時間が上昇に費やされることです。
#5
+2
Skip Miller
2014-12-14 08:29:07 UTC
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ギア付きエンジン(エンジンがギアボックスを介してプロペラを駆動し、エンジンがプロペラよりも高い回転数を回転できるエンジン)も、スロットルを急激に下げると損傷を受けやすくなります。小道具がエンジンを駆動するように、これらのエンジンを飛ばさないでください。言い換えれば、支柱を通る空気の流れは、エンジンをより高いrpmに駆動しようとします。明らかに、ギアボックスはこの方向に力を加えるようには作られていません。

したがって、ギア付きエンジンを飛行している間は、スロットルをゆっくりと下げる必要があります。プロペラコントロールレバーを適切に使用することも役立ちます

これにはギャレットTPE331ターボプロップエンジンが含まれますか?そうでない場合は、なぜですか?
rbp、ターボプロップエンジンでこの問題が発生するかどうかはわかりません。おそらく、彼らのデザインはより堅牢です。うまくいけば、いくつかのターボプロップドライバーがコメントすることができます。
航空用ギアボックスは自動車用ギアボックスよりもはるかに壊れやすいですか?私は運転中にエンジンブレーキを定期的に使用します。これは、プロペラではなくホイールがエンジンを回転させることを除いて、あなたが説明していることとまったく同じです。@SkipMiller,。
私も車の中でこれをします。あなたの質問に対する答えは「はい」だと思います。航空業界には老婆の話(OWT)がたくさんありますが、OWTと呼ばれる「プロペラにエンジンを駆動させないでください」というアドバイスは聞いたことがありません。繰り返しになりますが、ギア付きのエンジンドライバーがコメントしてくれることを願っています。
#6
  0
Guest
2015-03-21 00:13:42 UTC
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降下時にエンジンの問題が発生したことはありませんが、離陸直後に2回のエンジン障害が発生しました。離陸後約5分でシリンダーヘッドが1つ割れ(C-150)、離陸後1分以内にバルブが詰まった(C-172)が1つ。

正確な原因はわかりませんが、エンジンの急速な加熱も同じ悪影響を及ぼしたと思いますが、逆の順序で、ショック冷却が行われました。

これで、エンジンが(利用可能なものを介して)暖かくなるようにします。離陸。チェックリストには「engtempin the green」と書かれているかもしれませんが、離陸時にフルパワーを追加する前に、エンジンをもう少し拡張できるように、グリーンの中央に向かってもう少し上昇させてみませんか?エンジンは、アイドル状態でもある程度の加熱と膨張があり、離陸力が加​​えられると急速に加熱されようとしています。

エンジンのストレス/損傷の大部分は、降下時ではなく離陸時に発生する可能性があります。

これは興味深く、熱衝撃にも関連していますが、これは質問に答えません。
#7
  0
rbp
2015-03-22 19:53:03 UTC
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ターボ付きエンジンでは、インペラは非常に速く回転し(25,000+ RPM)、許容誤差が非常に小さく、EGT温度で動作します(コンプレッサーは排気ガスによって駆動されるため)。

M20M(turbo Mooney)のマニュアルによると、これらのエンジンには5分間のクールダウン期間を設けて、オイルがターボ内を循環し続け、熱を逃がすようにする必要があります。

この飛行機を飛ばす方法は、温度を維持し、混合物を増やすために、降下を開始するときの出力と同時に混合物を減らすことです。降下中にゆっくりとエンジン温度を下げます。次に、シャットダウン時に、スロットルを完全に戻した状態でエンジンを実行し、すべての温度(CHT、EGT、オイル、およびTIT)を安定させます。温度が最低出力設定で安定すると、エンジンから熱を抽出できなくなります。

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