Методы модульного конструирования
На рис. 1.12 показан способ разделения двигателя на несколько модулей.
Рис. 1.12. Элементы модульной конструкции
Применение самолетов все больших и больших размеров означает удешевление воздушных перевозок. Данная концепция является успешной, когда эффективно работают самолеты. Однако, если один из компонентов большого самолета, имеющий ограничения, например, двигатель, становится неработоспособным, тогда стоимость перевозки трехсот или четырехсот пассажиров на борту становится непомерно высокой.
Изготовители двигателей для минимизации финансовых расходов потребителей своего оборудования в случае отказа начали применение методов модульного конструирования, которые позволяют замену модулей двигателя, вместо замены двигателя целиком.
ГЛАВА 2 – ВОЗДУХОЗАБОРНИКИ
· Постановка самых важных задач воздухозаборника двигателя.
· Описание геометрии дозвукового воздухозаборника скоростного напора.
· Описание изменения газовых параметров в воздухозаборнике скоростного напора на разных скоростях.
· Обоснование назначения вторичных створок воздухозаборника.
· Описание назначения и принципа работы многоскачковых воздухозаборников на сверхзвуковых скоростях полета.
· Перечисление различных типов многоскачковых воздухозаборников и определение их на различные самолеты.
· Описание причин и опасностей следующих эксплуатационных проблем, связанных с воздухозаборниками двигателей:
Отделение потока, особенно при боковом ветре на земле;
Обледенение воздухозаборника;
Повреждение воздухозаборника;
Всасывание посторонних предметов;
Сильная турбулентность в полете.
· Описание действий пилота для парирования перечисленных проблем.
· Описание условий и обстоятельств во время наземных операций, когда возникает опасность всасывания посторонних предметов или людей в воздухозаборник.
2.1. ВОЗДУХОЗАБОРНИК
Воздухозаборник двигателя встроен в конструкцию планера или является частью гондолы. Он разработан таким образом, чтобы обеспечивать относительную защиту от подачи турбулентного воздуха на фронтальную плоскость КНД или вентилятора. Конструкция канала воздухозаборника оказывает серьезное влияние на характеристики производительности двигателя на всех воздушных скоростях и углах атаки для предотвращения помпажа компрессора.
Простейшей формой воздухозаборника является канал с одним входом и округлым поперечным сечением типа «пито» (скоростного напора). Он обычно имеет прямолинейную форму у двигателей, расположенных на крыле, но может иметь и S-образную форму у расположенных в хвосте двигателей (например, 727, TriStar). Для S-образного канала характерна нестабильность воздушного потока, особенно во время взлетов с боковым ветром.
Воздухозаборник типа «пито» оптимизирует использование скоростного напора и подвержен минимальным потерям давления скоростного напора с увеличением высоты. Эффективность воздухозаборника данного типа снижается из-за образования на кромке скачков уплотнения при приближении скорости самолета к звуковой.
Дозвуковой воздухозаборник обычно имеет расширяющийся канал, позволяющий снизить скорость и повысить давление на входе компрессора при увеличении воздушной скорости.
Давление внутри воздухозаборника ГТД при работе двигателя на стоянке ниже атмосферного. Это происходит из-за высокой скорости потока через входной канал. При движении самолета давление в воздухозаборнике начинает расти. Момент, когда давление в воздухозаборнике сравнивается с атмосферным, называется восстановлением давления скоростного напора . Этот момент обычно наступает на скорости около 0,1 М до 0,2 М. При дальнейшем увеличении скорости самолета, воздухозаборник создает все большее сжатие от скоростного напора, и степень повышения давления в компрессоре от этого увеличивается. Это приводит к повышению тяги без увеличения расхода топлива. Это показано ниже. Вторичные створки воздухозаборника позволяют подавать в компрессор дополнительный воздух во время работы на высокой мощности, когда самолет находится на стоянке или на низких воздушных скоростях/больших углах атаки (Диаграмма Харриера).
Рис. 2.1. Восстановление давления скоростного напора
2.2. СВЕРХЗВУКОВЫЕ ВОЗДУХОЗАБОРНИКИ
Сверхзвуковые самолеты должны иметь соответствующего типа воздухозаборники, т.к. передняя часть компрессора не может справиться со сверхзвуковым потоком. На дозвуковых скоростях воздухозаборник должен обладать свойствами восстановления давления дозвукового воздухозаборника, но на сверхзвуковых скоростях он должен понижать скорость потока воздуха ниже скорости звука и контролировать образование скачков уплотнения.
Площадь сечения сверхзвукового диффузора от передней части к задней постепенно уменьшается, что способствует снижению скорости потока ниже значения 1М. Дальнейшее снижение скорости достигается в дозвуковом диффузоре, площадь сечения которого увеличивается по мере приближения к входу компрессора. Для правильного замедления потока в скачках уплотнения очень важно контролировать их образование в воздухозаборнике. Применение воздухозаборников изменяемой геометрии позволяет правильно контролировать скачки уплотнения; они также могут иметь перепускные створки для спуска воздуха из воздухозаборника без изменения его скорости.
Рис. 2.2. Воздухозаборник с изменяемым горлом (основан на оригинальном чертеже Rolls-Royce)
Рис. 2.3. Воздухозаборник с внешним/внутренним сжатием (основан на оригинальном чертеже Rolls-Royce)
2.3. ПОДВИЖНЫЕ ВОЗДУХОЗАБОРНИКИ
У подвижных воздухозаборников изменяется площадь входного поперечного сечения (Concorde) с помощью подвижного центрального конуса (SR 71). Это позволяет контролировать скачок (скачки) уплотнения на входе компрессора.
2.4. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ РАСЧЕТЫ
Взлет . Воздухозаборник двигателя разработан для поддержания стабильного воздушного потока на входе компрессора; любые нарушения потока, вызывающие его турбулентность, могут вызвать срыв потока или помпаж компрессора.
Воздухозаборник не может справиться с большими углами атаки и поддерживать стабильный поток воздуха. Один из наиболее критических моментов возникает во время ускорения двигателя до взлетной тяги. На поток воздуха в воздухозаборнике может повлиять любой боковой ветер, особенно на двигатели, установленные в хвосте и имеющие воздухозаборники S-образной формы (TriStar, 727). Для предотвращения возможного срыва потока и помпажа в эксплуатационных руководствах предусмотрена процедура, которым необходимо следовать. Она обычно заключаются в поступательном перемещении самолета перед плавным повышением режима работы до взлетного, примерно 60 – 80 узлов (взлет без остановки).
Обледенение . В определенных условиях может произойти обледенение воздухозаборника. Обычно это происходит, когда температура наружного воздуха ниже +10°, присутствует видимая влажность, стоячая вода на ВПП или дальность видимости на полосе менее 1 000 м. Если данные условия присутствуют, пилот должен включить антиобледенительную систему двигателя.
Повреждение . Повреждение воздухозаборника или любая шероховатость внутри его канала может вызвать турбулентность входящего потока воздуха и нарушить поток в компрессоре, вызывая срыв или помпаж. Будьте внимательны к повреждениям и неравномерной шероховатости поверхности панелей обшивки при осмотре воздухозаборника.
Всасывание посторонних предметов . Всасывание посторонних предметов во время нахождения самолета на земле или вблизи нее неизбежно вызывает повреждение лопаток компрессора. Уделяйте достаточное внимание зоне на земле перед воздухозаборниками двигателей перед их запуском, чтобы гарантировать отсутствие валяющихся камней и другого мусора. Это не относится к двигателям, установленным на хвосте, чьи воздухозаборники расположены над фюзеляжем; они намного меньше страдают от всасывания посторонних предметов.
Турбулентность в полете . Сильная турбулентность в полете может не только заставить пролить кофе, но и нарушить воздушный поток в двигателях. Использование механической скорости для прохождения турбулентности, указаннойв эксплуатационном руководстве, и правильного значения RPM/EPR поможет снизить вероятность неисправности в компрессоре. Также может быть целесообразно или необходимо активировать непрерывное зажигание для снижения вероятности срыва пламени в двигателе.
Наземные операции . Большинство повреждений компрессора вызвано всасыванием посторонних предметов. Повреждение лопаток компрессора приводит к изменению геометрии системы, что может повлечь ухудшение производительности, срыв потока в компрессоре и даже помпаж двигателя. Для предотвращения возникновения таких повреждений важно принимать предварительные меры по удалению мусора (обломков) из зоны стоянки. Далее пилот во время предполетного осмотра должен убедиться в отсутствии посторонних предметов в воздухозаборниках двигателей. Ответственность на этом не заканчивается, после полета необходимо установить заглушки на входные и выхлопные каналы для предотвращения накапливания загрязнений и авторотации.
Во время запуска, руления и реверсирования тяги в воздухозаборник могут всасываться посторонние предметы, и для предотвращения потенциального повреждения необходимо применять минимальную тягу.
Во время работы ГТД происходили серьезные повреждения и некоторые с летальным исходом из-за всасывания персонала в воздухозаборники. При необходимости выполнять работы в непосредственной близости от работающего двигателя необходимо соблюдать особую осторожность.
ГЛАВА 3 – КОМПРЕССОРЫ
Для работы двигателя внутреннего питания необходим воздух, который отбирается из атмосферы с помощью специального устройства — воздухозаборника. О том, что такое воздухозаборник и для чего он нужен, каких типов бывает и как устроен, а также о правильном выборе и замене этой детали — читайте в статье.
Что такое воздухозаборник?
Воздухозаборник (заборник воздуха) — деталь системы питания транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания; трубы различной формы, сечения и конструкции для забора воздуха и его направленной подачи на воздушный фильтр и далее в карбюратор или дроссельный узел.
На воздухозаборник возложено несколько функций:
- Отбор атмосферного (холодного) воздуха для подачи на двигатель;
- Отбор теплого воздуха для питания двигателя в момент холодного запуска и при прогреве (преимущественно в холодное время года);
- Направленная подача воздуха к фильтру независимо от его расположения (это позволяет удобно располагать фильтр и другие детали системы питания);
- Некоторые типы воздухозаборников — защита системы питания двигателя от попадания в нее воды и грязи;
- В некоторых автомобилях и при тюнинге — выполнение функций декоративного элемента.
Воздухозаборники являются важными деталями системы питания двигателя, так как от их конструкции, места установки и общего технического состояния зависят объем и стабильность подачи воздуха к двигателю. Поэтому при поломке данной детали ее необходимо отремонтировать или заменить. Чтобы сделать верный выбор воздухозаборника для автомобиля, необходимо разобраться в их типах, конструкции и особенностях.
Типы, конструкция и применяемость воздухозаборников
Конструктивно все заборники воздуха одинаковы — это труба круглого, прямоугольного или более сложного сечения, которая одной стороной устанавливается на корпусе воздушного фильтра, а другой выходит в наиболее удобное место внутри кузова или снаружи автомобиля. Под действием разряжения, возникающего во впускном тракте системы питания двигателя, воздух всасывается через наружную часть заборника, поступает к фильтру и далее в систему.
Воздухозаборники можно разделить на две группы по месту установки на транспортном средстве:
- Наружные;
- Внутренние.
Наружные заборники устанавливаются за пределами кузова автомобиля — над капотом, над крышей, за задней поверхностью кабины и т.д. Для установки выбирается такое место, где наблюдается нормальное или повышенное давление воздуха во время движения транспортного средства, избегая зон турбулентности (завихрений) с пониженным давлением.
Внутренние заборники располагаются в подкапотном пространстве в непосредственной близости от двигателя. Для подачи воздуха в моторный отсек служат отверстия в капоте, крыльях или в иных деталях кузова. Данные воздухозаборники делятся на два типа по назначению:
- Для забора холодного воздуха;
- Для забора теплого воздуха.
Заборники первого типа располагаются на некотором удалении от двигателя, обеспечивая подачу к фильтру воздуха с температурой окружающей среды. Заборники второго типа располагаются у наиболее нагретых частей двигателя (обычно монтируется непосредственно на выпускной коллектор), обеспечивая подач к фильтру теплого воздуха. Система из двух заборников воздуха облегчает зимнюю эксплуатацию двигателя, ускоряя его прогрев. Как правило, такая система содержит терморегулятор с заслонкой, изменяя положение которой можно смешивать теплый и холодный воздух для достижения оптимальной температуры поступающей в цилиндры топливно-воздушной смеси.
Схема воздушного тракта системы питания двигателя легковых автомобилей
Схема воздушного тракта системы питания двигателя грузовых автомобилей
Воздухозаборники наружные и холодного воздуха делятся на две группы по способу подачи воздуха:
- Пассивные;
- Активные.
Пассивные заборники воздуха — это простые устройства в виде пластиковых или металлических труб различной конфигурации, которые обеспечивают лишь подвод воздуха к фильтру. Такую конструкцию имеет большинство воздухозаборников легковых автомобилей и очень многих грузовиков. На наружной стороне данных устройств могут располагаться различные вспомогательные устройства — «грибки» для защиты от пыли и грязи, резонаторы для формирования потока воздуха определенной структуры, сетки, жалюзи и т.д.
Активные заборники воздуха — это более сложные устройства, которые не просто доставляют воздух к фильтру, но и решают одну или несколько вспомогательных задач. Наибольшее распространение имеют два вида активных воздухозаборников:
- Моноциклоны — заборники с завихрителями (неподвижными лопастями, расположенными поперек оси потока воздуха), которые придают потоку воздуха вращение для дополнительной очистки от пыли (за счет центробежных сил) и лучшей наполняемости системы питания. Примером моноциклона служит типичный воздухозаборник тракторов МТЗ в виде грибка, также несколькими циклонами оснащаются современные заборники грузовых автомобилей, предназначенных для эксплуатации в условиях повышенной запыленности;
- Вращающиеся заборники — устройства, на наружной стороне которых установлен вращающийся сетчатый барабан с крыльчаткой и завихрителем. Барабан приходит во вращение под действием набегающего потока воздуха, благодаря этому происходит отсеивание крупного мусора и формирование завихренного потока воздуха в системе питания. Также вращение обеспечивает самоочистку наружной поверхности барабана от застревающих частиц загрязнений, поэтому данные устройства используются на автомобилях и различной технике (тракторы, комбайны), эксплуатируемой в условиях повышенной запыленности.
Оба этих воздухозаборника, а также и все заборники с сетками на входе, считаются фильтрами грубой очистки воздуха, которые устраняют проникновение в систему питания крупных частиц (камней, травы и т.д.) и значительно продлевают ресурс воздушного фильтра.
В отдельную группу выделяются воздухозаборники специального назначения — шноркели (шнорхели). Эти устройства используются на внедорожниках и другой технике, которой в процессе эксплуатации приходится преодолевать глубокие водные преграды и двигаться по бездорожью (военная техника, раллийные автомобили). Шноркель представляет собой герметичную трубу, вынесенную на уровень крыши автомобиля — расположение в самой высокой точке автомобиля обеспечивает защиту от воды и грязи. Обычно шноркели оборудуются поворотным заборником, который можно развернуть по ходу или против хода движения автомобиля, он имеет сетку и может оснащаться вспомогательными деталями (для отвода воды, для завихрения воздуха и т.д.).
Воздухозаборник на капот
Наконец, существует большая группа капотных воздухозаборников легковых автомобилей, которые выполняют две функции — формирование направленного потока воздуха и украшение. Эти устройства имеют разнообразный дизайн и привносят во внешний вид автомобиля новые ноты, и, в то же время, обеспечивают интенсивную подачу воздуха в подкапотное пространство или непосредственно к внутреннему заборнику воздуха. Но сегодня распространение получили и чисто декоративные воздухозаборники, которые помогают придать автомобилю более агрессивный, спортивный вид, но практически не оказывают никакого влияния на работу воздушного тракта его системы питания.
Вопросы выбора и замены воздухозаборников
В процессе эксплуатации транспортного средства воздухозаборник не подвергается большим нагрузкам, однако он может быть поврежден вследствие удара (чему особенно подвержены наружные заборники грузовых автомобилей, тракторов и другой техники) или вибраций, либо потерять свои характеристики от старения (особенно этому подвержены пластиковые детали). При неисправности деталь следует заменить, иначе может нарушиться режим работы двигателя, повыситься интенсивность засорения фильтров и т.д.
На замену следует выбирать только те воздухозаборники, которые подходят для данного автомобиля или трактора — это легко сделать по типу и каталожному номеру детали. Замена возможна только в тех случаях, когда на разной технике используются одинаковые детали — как, например, заборники всех автомобилей КАМАЗ, «грибки» на воздухозаборники, моноциклоны и вращающиеся заборники многих тракторов и грузовиков, и т.д.
Замена заборника обычно сводится к демонтажу старой детали и установке новой, для этого требуется выкрутить несколько винтов, демонтировать пару хомутов и снять один или два уплотнителя. При монтаже следует соблюдать правильность установки уплотнителей и обеспечивать максимально герметичный монтаж, чтобы избежать подсоса воздуха через щели. Все работы следует выполнять в соответствии с инструкцией по ремонту и ТО автомобиля.
Выбор декоративного воздухозаборника сводится к подбору детали, подходящей по месту установки и внешнему виду. Монтаж заборника может выполняться различными способами, в том числе и без выполнения сверления капота и иных кузовных деталей — в каждом конкретном случае следует придерживаться приложенной инструкции.
При верном подборе и замене воздухозаборника двигатель будет получать необходимое количество воздуха и нормально работать в любых условиях.
Когда вы совершаете свой вечерний моцион вокруг самолёта, то невольно оглядываетесь в поисках интересного для поржать.
И конечно же, у вас при этом возникают много вопросы.
Ну, несомненно, что это за штука там торчит, или для чего, впрочем, нужна вот эта дырка?
Именно поэтому сегодня мы поговорим о системе кондиционирования воздуха.
Надо под сказать, что система кондиционирования воздуха (СКВ) на самолётах обычно считается довольно сложной.
Но я постараюсь, чтобы все даже поняли, зачем оно там растёт и как работает. Не говоря уже о с важным видом объяснить соседу по полати.
Поэтому сначала обучимся теории, а там и до фоток дойдёт.
1. Для чего это нужно?
Человек любит дышать. Ему это как-то надо. Всё время.
Дышать ему надо в определённом диапазоне давления и температуры воздуха, иначе к счастливым родственникам долетят не все. Ведь на высоте давления воздуха мало, и он ещё и очень холодный.
Человеков в салуне много.
И вот это много надо снабдить воздухом в потребном количестве и комфортной температуры (и давления).
Этим, собственно, и занимается СКВ.
2. Из чего ён состоит и где находится?
В составе СКВ много всяких разных штук, но принципиально мы имеем следующее:
2.1. Систему отбора воздуха от двигателей и вспомогательной силовой установки (ВСУ).
2.2. Систему подготовки воздуха.
2.3. Систему распределения воздуха до потребителей.
Сегодня мне интересно рассказать о большей части именно что второго кусочка этой всем хорошей системы.
3. Как оно выглядит и работает.
Как всем нам давно уже стало понятно, бОльшая часть работы по подготовке воздуха выполняется как раз установками кондиционирования (Air Conditioning Packs), так что про эти самые паки (иже херувимы) я сейчас и немножко покажу и расскажу.
Паки обычно находятся под салоном, в районе центроплана. Вот мы как раз и откроем створочку:
Видим мы там примерно следующее:
два здоровых теплообменника (воздухо-воздушных радиатора = ВВР) серебристого цвета
, левее - чёрные пластиковые кожухи для прососа воздуха через ВВРы, и много труб.
Тут вот какая штука.
Воздух для работы системы отбирается от компрессора ВСУ или от компрессоров двигателей (если они запущены).
Там он очень горячий - сотни градусов. Если бы мы жили только зимой, то всё было бы попроще - охладили бы его, да и подали в салон.
Но у нас ведь бывают и весьма положительные температуры, при которых хочется салон не то чтобы не сильно подогреть, а очень даже и охладить.
Поэтому в СКВ мы должны поиметь холодильник неслабой такой производительности (салон на 170 горячих парней - ага?), причём желательно, чтобы он работал без привлечения сторонних ресурсов вроде электроэнергии.
Такая задача хорошо решилась с привлечением законов физики.
Как известно, воздух, как и любой газ, охлаждается при расширении. А ещё лучше он охлаждается, если у него ещё и отобрать энергию принуждением к работе.
Оба два этих способа используются в устройстве, называемом "турбохолодильник" (по-английски используют термин Air Cycle Machine = ACM). Вот он серенький такой чуть левее середины:
В нём бывший горячий воздух (а сейчас слегка уже охлаждённый в ВВР), но всё ещё под давлением, совершает работу по вращению турбины, и при этом расширяется и охлаждается.
Теперь можно уже упрощённо объяснить работу СКВ в целом.
Горячий воздух отбирается от ВСУ или двигателей,
предварительно охлаждается в теплообменниках (ВВР),
затем приводит турбину турбохолодильника и охлаждается там до температуры чуть выше нуля (чтобы не замёрзли пары воды),
а потом к нему подмешивается горячий воздух в количестве, необходимом для получения заданной из кабины температуры.
И в результате мы получаем в салоне прохладный воздух летом или тёплый - зимой.
Ещё немного деталей.
Вот такой хитрой формы воздухозаборник имеется практически у всех самолётов.
Через него забирается воздух на продувку ВВР. По этому характерному виду можно сразу понять, где у самолёта находятся паки кондиционирования.
У большинства самолётов паки находятся снизу центроплана.
А вот у Ан-148 - сверху:
(заборник воздуха - в правом верхнем углу фото)
Ну, и ещё у некоторых оригиналов они бывают в носу.
Проходное сечение канала воздухозаборника регулируется. На 737 - подвижной стенкой входной части канала со стороны фюзеляжа.
Этим регулируется охлаждение ВВР - ведь на высоте набегающий поток очень холодный (-60 градусов) и скоростной, так что створочку лучше прикрыть.
Характерным для 737 является наличие щитка перед каналом воздухозаборника:
Его установили, чтобы меньше всякой гадости попадало на разбеге - ведь фюзеляж у 737 сидит довольно низко, а грязь из-под передних колёс иногда летит.
У Эйрбасов входники находятся гораздо выше, и там таких щитков нету.
Между паком и нишей шасси, снизу, находится выходное отверстие для продувочного воздуха:
Оттуда дует слегка тёплым, и зимой там может быть интереснее, чем вокруг.
Кстати, во время стоянки, когда нет набегающего потока для продувки ВВРов, воздух через них просасывается вентилятором, который приводится той самой турбиной турбохолодильника.
Вот и полезная работа, которую он совершает при охлаждении воздуха. Сам себя обеспечивает, так сказать:)
При охлаждении воздуха содержащиеся в нём парЫ воды конденсируются в капли. Эта вода отводится из холодного воздуха, и впрыскивается в поток, направляемый на ВВРы. Таким образом, испаряя эту воду, они охлаждаются ещё сильнее.
Тэк-с... воздух мы с горем пополам охладили.
Теперь как бы порегулировать и вообще в тепло.
Регулировка температуры воздуха производится подмешиваением к холодному воздуху горячего.
На 737-800 вся герметичная часть фюзеляжа разделена на три условных зоны: кабина экипажа, передняя и задняя части пассажирского салона. Тремя же клапанами и подмешивается горяченькая.
Соответственно, в кабине экипажа, на потолочной панели, имеются три задатчика температуры:
(вот они внизу фотки)
Над ними находятся индикаторы отказа соответствующих каналов контролирующей аппаратуры.
Ещё выше - выключатель подмешивания горячего воздуха.
Слева вверху - прибор для контроля температуры воздуха в магистралях и в салоне.
Вверху справа - переключатель для выбора, а чего, собственно, температуру смотреть будем.
При отказе регулирования температуры воздуха паки сами перейдут на выдачу какой-то средней температуры вроде +24 градусов.
Для того, чтобы поэкономить на воздухе, обычно работают вентиляторы рециркуляции воздуха в пассажирской кабине.
Вот их выключатели как раз присели на соседней панели сверху:
Вентиляторы сосут воздух из салона через боковые нижние панели, затем он очищается фильтрами и подмешивается к свежему воздуху из паков.
Воздух же в кабину пилотов всегда подаётся только свежий.
Ниже выключателей, посредине, виден прибор, показывающий давление воздуха в магистралях.
Под ним - тумблер клапана кольцевания левой и правой воздушных магистралей. Как видно, воздух от каждого двигателя подаётся к своему паку, а ВСУ подключена к левой магистрали.
По сторонам от него - тумблеры включения паков.
Ниже - сигнальные табло неисправностей разных частей системы подготовки воздуха.
И в самом низу - включение отбора воздуха от ВСУ и двигателей.
В заключение залезем на территорию системы регулирования давления воздуха внутри самолёта.
Воздух внутрь салона подаётся через паки под постоянным давлением.
Регулирование давления внутри салона производится автоматической системой, регулирующей стравливание воздуха через выпускной клапан.
Он находится справа сзади самолёта, примерно под задней правой дверью (обведён красным):
Клапан представляет собой две створки, которые могут приводиться от трёх разных электродвигателей (для запаса на случай отказа).
На случай, когда вообще всё плохо, предусмотрены ещё два совсем уж аварийных чисто механических клапана, открывающихся при превышении определённого давления внутри фюзеляжа по отношению к забортному.
Вот эти клапаны выше и ниже выпускного клапана:
Если же вдруг давление внутри фюзеляжа станет ниже, чем снаружи, то клапаны отрицательного перепада откроются и выровняют этот перепад, впустив воздух внутрь самолёта:
Также на случай разгерметизации багажников имеются вышибные панели на потолке багажников.
Если вдруг образуется слишком большой перепад давления между багажниками и салоном, панели выдавятся и пустят воздух для выравнивания этого перепада.
Это нужно для того, чтобы не сложился пол салона.
Пожалуй, теперь про паки я вкратце рассказал.
Модель «тихого» сверхзвукового самолета QueSST в аэродинамической трубе
Американская компания Lockheed Martin в ближайшее время приступит к испытаниям безотводного воздухозаборника, который станет частью конструкции перспективного «тихого» сверхзвукового пассажирского самолета. Как пишет Aviation Week , целью испытаний станет проверка эффективности работы воздухозаборника и эффективности отсечки пограничного воздушного слоя на его входе.
Во время полета отдельных частях поверхности корпуса летательного аппарата образуется пограничный воздушный слой. Пограничным воздушным слоем называют тонкий слой на поверхности летательного аппарата, характеризующийся сильным градиентом скорости от нуля до скорости потока вне пограничного слоя.
При попадании медленного пограничного слоя в воздухозаборник существенно падает эффективность вентилятора реактивного двигателя. Кроме того, из-за разности скоростей воздушных потоков, вентилятор испытывает разные нагрузки на разных своих участках. Наконец, пограничный слой из-за низкой своей скорости может снижать объем поступающего в двигатель воздуха.
Для того, чтобы избежать попадания пограничного слоя в воздухозаборник и двигатель, устройство для забора воздуха размещают либо в носовой части самолета (как это делалось на советских боевых самолетах, например, МиГ-15), либо на некотором расстоянии от корпуса летательного аппарата. Кроме того, на сверхзвуковых самолетах воздухозаборник имеет пластинку со стороны корпуса - отсекатель пограничного слоя.
Современные сверхзвуковые самолеты используют так называемый безотводный воздухозаборник. Он не имеет щелей между собой и корпусом самолета. В конструкцию такого воздухозаборника входит рампа и специальные кромки на входе. В таком воздухозаборнике при торможении воздушного потока возникает веер волн сжатия, который препятствует прохождению пограничного слоя.
Технология безотводного воздухозаборника была впервые представлена компанией Lockheed Martin в конце 1990-х годов и сегодня используется на модернизированных истребителях F-35 Lightning II. Разработчики полагают, что безотводный воздухозаборник будет эффективен и на «тихом» сверхзвуковом пассажирском самолете, разрабатываемом по проекту QueSST.
В перспективном самолете двигатель будет установлен в хвостовой части с воздухозаборником, расположенным над фюзеляжем. Такое расположение, по оценке разработчиков, позволит фюзеляжу отражать ударные волны, образующиеся при сверхзвуковом полете на кромках воздухозаборника, вверх, а не к поверхности.
Испытания модели сверхзвукового самолета с воздухозаборником будут проводиться в аэродинамической трубе на авиабазе «Форт-Уэрт» в Техасе. Испытываемая модель получит воздухозаборник с сечением несколько большим, чем у аналогичных устройств, ранее установленных на другие продувочные модели.
В декабре прошлого года американская компания Gulfstream Aerospace на новый сверхзвуковой воздухозаборник, который наравне с другими техническими решениями позволит снизить уровень шума самолета на сверхзвуковой скорости полета. Конструкция нового воздухозаборника позволит снизить и его аэродинамическое сопротивление.
Новое устройство забора воздуха получит кромки такой формы, которая «сглаживания» ударных волн. Такие волны будут отличаться относительно плавным перепадом давления. Конструкция предусматривает создание увеличенного компрессионного клина на небольшом углублении в воздухозаборник, а также уменьшение угла атаки губы - наплыва, расположенного на противоположном фюзеляжу конце отверстия.
Такая конструкция позволит перенести зону предварительного сжатия поступающего воздуха внутрь воздухозаборника (у современных обычных сверхзвуковых воздухозаборников предварительное сжатие происходит снаружи на входе). При входе воздушный поток будет наталкиваться на клин, отражаться к губе и резко тормозиться с образованием нескольких ударных волн.
Предполагается, что ударные волны в воздушном потоке в воздухозаборнике, называемые также веером сжатия, позволят эффективно сжимать и замедлять воздушный поток до скорости, на которой он может быть нормально втянут компрессором турбореактивного двигателя. Перенесение зоны предварительного сжатия внутрь воздухозаборника позволит снизить его аэродинамическое сопротивление.
Василий Сычёв
Для работы двигателей КАМАЗ необходим большой объем воздуха, поэтому они оснащаются высокопроизводительной системой питания, в которой за подачу воздуха отвечает специальный компонент — воздухозаборник. О системе питания дизеля и воздухозаборнике, его роли, устройстве и работе читайте в данной статье.
Роль системы питания воздухом дизельного двигателя
Сгорание любого топлива возможно только в присутствии воздуха, который служит источником необходимого для горения кислорода. Поэтому в состав двигателя входит система питания воздухом, которая решает несколько задач:
Отбор воздуха из атмосферы;
. Очищение воздуха от загрязнений;
. Подача и распределение воздуха по цилиндрам.
Необходимо отметить, что часто систему питания воздухом не выделяют в отдельную систему, а рассматривают в качестве одной из составляющих системы питания двигателя, в которую входит и топливная система. Также с системой питания взаимодействует и система выпуска отработанных газов, которая выступает в качестве источника разрежения для работы некоторых агрегатов. Но здесь будет удобнее рассмотреть отдельно систему питания двигателя воздухом.
Устройство и работа системы питания воздухом
Система питания воздухом двигателей КАМАЗ имеет несложное устройство, в нее входит несколько основных компонентов:
Воздухозаборник и труба воздухозаборника (в некоторых моделях);
. Уплотнитель;
. Воздушный фильтр с входным и выходным воздухопроводом;
. Впускной воздухопровод двигателя;
. Трубопровод отсоса пыли из воздушного фильтра;
. В некоторых моделях — турбокомпрессор (точнее — только его компрессорная часть).
Работа системы происходит следующим образом: атмосферный воздух через воздухозаборник по воздухопроводу поступает в фильтр, где очищается от пыли и далее направляется либо сразу к цилиндрам двигателя, либо сначала в турбокомпрессор, а затем под давлением в цилиндры. При этом в двух местах система питания воздухом взаимодействует с выхлопной системой: во-первых, с выхлопной трубой связан воздушный фильтр, а, во-вторых, отработанные газы обеспечивают вращение турбокомпрессора.
Отметим, что на автомобилях КАМАЗ используется три схемы построения системы питания двигателя воздухом:
С вертикальным расположением воздушного фильтра — данная схема использовалась на старых моделях грузовиков, она предусматривала необходимость применения развитой системы воздухопроводов, так как фильтр обычно крепился довольно низко по отношению к двигателю;
. С горизонтальным расположением воздушного фильтра и с высокой установкой воздухозаборника (на длинном воздухопроводе) — наиболее распространенная сегодня схема, в которой фильтр находится чуть выше мотора, а воздухозаборник установлен на задней части кабины;
. С горизонтальным расположением воздушного фильтра и низкорасположенным воздухозаборником — данная схема применяется на самосвалах, воздухозаборник устанавливается непосредственно на воздушном фильтре, и находится в пространстве между кабиной и передней частью самосвальной платформы.
О некоторых деталях системы питания воздухом нужно сказать подробнее.
Уплотнитель. Необходимость и важность данной детали диктуется конструктивными особенностями кабины автомобилей КАМАЗ. Обычно воздухозаборник монтируется непосредственно на кабине, в ее задней части, а воздушный фильтр и его входной воздухопровод — на раме. Но кабина у КАМАЗа откидывается вперед, что делает невозможным жесткое соединение воздухозаборника с входным воздухопроводом фильтра. Поэтому между воздухозаборником и входным воздухопроводом фильтра предусмотрен уплотнитель, который обеспечивает герметичность соединения в транспортном (опущенном) положении кабины. В некоторых моделях камских грузовиков (например, в самосвалах КАМАЗ-55111) воздухозаборник имеет небольшую высоту и установлен непосредственно на фильтре, поэтому уплотнитель в них отсутствует.
Воздушный фильтр. В автомобилях КАМАЗ, а также и в большинстве других отечественных грузовиков, применяется двухступенчатый сухой воздушный фильтр. Первая ступень — центробежная, пыль отделяется за счет центробежных сил, возникающих при вращении барабана (он приводится во вращение набегающим потоком воздуха). Пыль собирается в бункер, ее удаление происходит через трубопровод малого сечения, соединенный с выхлопной трубой — в выхлопной трубе создается разрежение воздуха (отработанных газов), за счет которого и происходит отсос пыли из фильтра. Вторая ступень фильтра — стандартный бумажный фильтрующий элемент, который по мере загрязнения можно быстро заменить.
Впускной воздуховод двигателя. Это система воздуховодов, которые подводят очищенный воздух к каждому из цилиндров. Обычно воздуховоды располагаются в развале двигателя, сбоку от цилиндров.
Отдельно расскажем про воздухозаборники, которые находят применение в автомобиле КАМАЗ.
Назначение и роль воздухозаборника в системе питания двигателя КАМАЗ
Как нетрудно понять по названию, воздухозаборник отвечают за отбор воздуха из атмосферы и его подачу к воздушному фильтру. Однако здесь возникает вопрос — зачем грузовику специальный воздухозаборник, если очень многие автомобили, особенно легковые, нормально работаю без этой детали? В действительности воздухозабрник на автомобилях КАМАЗ играет важную роль, а его необходимость обусловлена особенностям конструкции и эксплуатации автомобиля.
Обычно грузовики эксплуатируются в сложных условиях — при сильной запыленности, в грязи и т.д. Поэтому отбор воздуха для двигателя необходимо производить так, чтобы в фильтр и в систему питания попадало как можно меньше пыли, грязи, насекомых и т.д. Как раз эту задачу и решает воздухозаборник, он обычно располагается в самом «чистом» месте — за кабиной. Здесь за счет турбулентности воздух содержит меньше загрязнений, а его количества достаточно для нормальной работы двигателя, в том числе и с турбокомпрессором.
Благодаря наличию воздухозаборника также легко решается вопрос расположения фильтра и других компонентов питания двигателя воздухом — они могут монтироваться в любом удобном месте, и от этого их работа не ухудшается. Так что наличие воздухозаборника решает сразу несколько проблем различного характера, от него зависит нормальная работа двигателя, а также состояние фильтра и других деталей системы питания.
Типы, устройство и работа воздухозаборников КАМАЗ
На сегодняшний день существует три основных типа воздухозаборников КАМАЗ:
Классические круглые воздухозаборники, монтируемые на кабину;
. Современные воздухозаборники прямоугольного сечения («плоские»), монтируемые на кабину;
. Короткие воздухозаборники, монтируемые непосредственно на фильтр.
Воздухозаборники всех типов очень просто устроены, и содержат минимум деталей.
Круглые воздухозаборники состоят из трубы (воздуховода), в верхней части которого установлен собственно воздухозаборник — колпак или козырек, повышающий площадь входного отверстия. Входное отверстие обязательно закрыто сеткой, которая препятствует проникновению в систему крупных загрязнений, камней, насекомых, листьев и т.д.
Помимо обычных, существуют еще и вращающиеся цилиндрические воздухозаборники, выполненные в виде барабана, установленного на воздуховоде. Вращаясь, такой барабан выступает в роли центробежного фильтра, отбрасывающего более или менее крупные загрязнения, не давая им застрять в сетчатом фильтре. Вращение барабана обеспечивается набегающим потоком воздуха.
Однако сегодня все более широкое применение находят современные плоские воздухозаборники, которые занимают минимум места за кабиной, и при этом обеспечивают эффективный отбор воздуха из атмосферы. Существует два типа таких воздухозаборников:
Для установки в горизонтальном положении;
. Для установки в вертикальном положении.
Отличие между этими деталями заключается в положении входного отверстия, которое располагается так, чтобы после установки воздухозаборника оно «смотрело» вбок, то есть — отбор воздуха производится с правой или с левой стороны кабины. Независимо от расположения, входное отверстие закрыто защитной решеткой (пластиковой или металлической) или жалюзи.
Сегодня все чаще применяются воздухозаборники, изготовленные из пластика — они отличаются крайне низкой стоимостью, надежностью и эффективностью работы. А в случае поломки быстро и без лишних затрат могут быть заменены.
