系统运行
在大多数现代涡轮增压发动机上,废气门的位置由一个传动装置耦合的压力敏感型控制机构控制。发动机滑油被导向或者导离这个调节器而移动废弃门位置。在这些系统上,仅仅通过改变油门控制的位置,调节器就被自动定位而产生需要的歧管绝对压力(MAP)。
其他涡轮增压器系统设计使用一个独立的手动控制来定位废气门。使用手动控制,你必须密切监视进气压力表以确定何时达到了需要的歧管绝对压力。手动系统通常可以在使用配件市场涡轮增压系统修改过的飞机长看到。这些系统需要特殊的操作考虑。例如,如果废气门在从高高度降低后关闭,可能产生超出发动机限制的进气压力。这种状态称为过增压,它可能导致严重的爆燃,因为下降时空气密度的增加会导致贫油效应。
尽管自动化废气门系统更少可能遇到过增压状态,但仍然会发生。如果你试图应用起飞功率而发动机滑油温度低于它的正常运行范围,冷的润滑油不能尽快的流出进气门调节器而避免过增压。为帮助避免过增压,你应该慎重地前推油门杆以防止超出最大进气压力限制。
驾驶涡轮增压器飞机时有几个你需要知道的系统限制。例如,涡轮增压器的涡轮机和叶轮即使在相当高的温度时也可以运行在 80000rpm 以上的转速。为获得高的旋转速度,系统内的轴承必须持续的供给发动机润滑油,以降低摩擦力和高温。为得到额外的润滑,应用高油门设定之前,润滑油温度应该在正常运行范围内。另外,关闭发动机之前你应该让涡轮增压器冷却,涡轮机速度降低。否则,残余在轴承罩中的润滑油会脱碳沸腾,导致轴承和轴上形成严重的碳沉积。这些沉积快速地降低了涡轮增压器的效率和使用寿命。对于其他限制,请参考飞机飞行手册和飞行员操作手册。
高海拔性能
带涡轮增压系统的飞机爬升时,通常关闭废气门而维持最大允许进气压力。在特定的一点,废气门会完全关闭,随高度进一步增加,进气压力会开始下降。这就使临界高度,它由飞机或者发动机制造商确定。当评估涡轮增压系统的性能时,在指定的临界高度之前进气压力开始下降,那么发动机或者涡轮增压器应该交由合格的航空维修技术员检查维修,以确保系统的正常运行。
点火系统
点火系统为点燃气缸中的油气混合气提供电火花,它由磁电机,火花塞,高压引线和点火开关组成。如图 5-13
磁电机使用永久磁铁来产生完全独立于飞机电路系统的电流。磁电机产生足够高的电压在每个气缸内的火花塞间隙之间触发火花。当你接上起动器时系统开始点火,曲轴开始旋转。只要曲轴旋转就会持续运行。
大多数标准认证的飞机安装了一对点火系统,有两个独立的磁电机,分开的两组电缆,以及两组火花塞,这样可以增加点火系统的可靠性。每个磁电机独立运行,点燃气缸中的另一个火花塞。两个火花塞的点火改进了油气混合气的燃烧,导致功率输出得到轻微的增加。如果一个磁电机失效,另一个不会因此而失效。发动机将继续正常工作,尽管你会预期发动机功率输出有轻微降低。如果气缸中两个火花塞中的一个失效,也会发生类似的状况。
磁电机的运行是受驾驶舱中点火开关控制的。开关有 5 档:
1. OFF(关)
2. R-Right(右)
3. L-Left(左)
4. BOTH(两者同时)
5. START(启动)
如果选择了 LEFT(左)或者 RIGHT(右),只有相应的磁电机才会被激活。选择 BOTH的时候,系统的两个磁电机都运行。
在起飞前检查期间,你可以通过观察第一次从 BOTH 到 RIGHT,从 BOTH 到 LEFT转动点火开关时发动机转速的降低来识别发生故障的磁电机。在此检查过程中,发动机转速的轻微降低是正常的。容许的降低大小列在飞机飞行手册和飞行员操作手册上。当你切换到一个磁电机,发现发动机停止运行或者如果转速的降低超出了容许的限制,那么就不要飞这架飞机,直到问题被解决。原因可能是火花塞污染了,磁电机和火花塞之间的电缆断开或者短路,或者是火花塞不能正常的定时点火。应该注意到使用单个磁电机时发动机转速不降低是不正常的,如果这样,也不能飞这架飞机。
发动机关闭之后,把点火开关拨到关闭(OFF)位置。如果你把点火开关放在打开(ON)位置,即使电池和主开关关闭了,发动机也会点火和旋转,螺旋桨就被驱动,因为磁电机不需要外部电源供电。这种情况下潜在的严重伤害是很明显的。(译者注:磁电机打开也可能导致螺旋桨旋转,打伤不经意的人员。)
磁电机系统中松动的或者断开的电缆也会导致问题。例如,如果磁电机开关位于OFF 位置,如果磁电机接地电缆被断开那么磁电机可能继续点火。如果发生这种情况,停止发动机的唯一方法是把油气混合气控制杆拨到慢车切断位置,然后让有资格的航空维修技术人员进行系统检查。
燃烧
在正常燃烧期间,油气混合气的燃烧是完全受控和可预测的。尽管燃烧的过程发生在很短的时间内,在一个温度点上油气混合气被火花塞点燃,直到烧光。这种类型的燃烧使得温度和压力能够稳定增加,确保在膨胀气体在功率冲程内合适的时间向活塞传递最大的力。如图 5-14
爆燃是油气混合气在气缸燃烧室内非受控的爆发性点火。它产生过高的温度和压力,如果不纠正的话,会很快导致活塞,气缸或者阀门的故障。在不太严重的情况下,爆燃导致发动机过热,运行不稳定,或者功率损失。
爆燃表现为较高的气缸头温度,最可能发生在大功率运行时。爆燃的一些常规操作原因包括:
· 使用低于飞机制造商指定等级的燃油
· 以极高进气压力和低转速运行
· 以高功率设定和过分贫油混合气运行
· 爆燃也可能由于持续的地面运行或者快速爬升导致,这种情况下气缸的冷却减少了
通过遵守以下的这些基本准则可以避免地面和飞行的不同阶段发生的爆燃:
· 确保使用了适当等级的燃油
· 在地面时,保持整流罩襟翼(如果有的话)处于全开位置,这样能够使通过整流罩的气流最大。
· 在起飞和爬升的最初阶段,使用富油混合控制可以降低爆燃的发生,同时要保持小的爬升角度来增加气缸的制冷。
· 避免持续的大功率急爬升。
· 培养一个监视发动机仪表的习惯,以确保符合制造商制定的操作规程。
当油气混合气在发动机正常点燃时刻之前燃烧就发生了早燃。过早的燃烧通常是由于燃烧室内残余的热区域引起的,通常原因是火花塞上少量的碳沉积或者断裂的火花塞绝缘体,或者气缸中的其他损坏,它们产生了部分的热足以点燃油气混合气。早燃导致发动机损失功率,产生高的运行温度。和爆燃一起,早燃也会导致发动机严重的损坏,因为膨胀的气体就在压缩冲程就对活塞施加过大的力。
爆燃和早燃经常同时发生,其中之一会导致另一个发生。因为要么是伴随着发动机性能降低的工作状态导致高的发动机温度,通常难以区分这两者。使用建议等级的燃油,发动机运行在适当的温度,压力和转速范围这样可以降低爆燃或者早燃的几率。