Продолжаю выкладывать статьи из ЖЖ нашего уважаемого коллеги p_d_m.
На картинке (рис.1) кривая зависимости скорости от высоты полета, характерная для самолета с двухскоростным двухступенчатым нагнетателем "каскадного" типа. О том что такое "каскадный нагнетатель" будет в следующем авиамоторном посте, пока же скажем что это тот самый тип, который стоял на "Мерлинах" 60ой и сотой серий, аналогичных им американских V-1650 и еще на "Грифонах" 60ой. Слева на рисунке видны кривулины зависимости давления наддува двигателя от высоты, т.е. это давление потока воздуха (или топливо-воздушной смеси, в случае если у нас карбюратор стоит перед нагнетателем как в роллс-ройсовских моторах), который сжимается центробежным нагнетателем и поступает на карбюратор (для R-R — в цилиндры), обогащая смесь кислородом. В результате чего эта смесь сгорает выдавая больше энергии, и мотор выдает большую скорость.
1.
Из школьного курса физики известно что атмосферное давление падает с высотой, на 3000м/10000футах оно меньше приблизительно на 30% чем на 0 метрах, т.е. у земли. Наш нагнетатель работает на постоянных оборотах, значит теоретически на уровне земли он должен выдавать на 30% больше воздуха. Что же ему мешает? Мешает ему дроссельная заслонка, стоящая перед карбюратором и не пускающая часть воздуха к нему — в тракт поступает строго ограниченное количество воздуха, необходимое для обеспечения давления наддува для нашего случая 18psi что равно 930мм рт столба или 124,1 кПа или 1,22 атмосфер. Почему именно 18? Умные инженеры рассчитали (а может и просто прикинули) что при большем значении наддува возможна детонация, т.е. эффект "двигатель стучит", который приводит к износу и вероятной поломке двигателя. Однако если очень хочется то можно и "наподдать", открыв дроссельную заслонку пошире. Но ненадолго. Минут на 15-5. Такие режимы называются "боевыми", "чрезвычайными" и т.д. Еще можно залить более высокооктановое топливо, которое отсрочивает детонацию — значит уже на нормальном режиме можно открыть дроссель поболее, увеличить давление наддува и повысить мощность мотора.
2. Скорость и давление наддува для Spitfire Vc на нормальном и боевом режиме.
3. Мощность R-R Griffon 60ой серии в зависимости от наддува, обеспечиваемого его двухступенчатым нагнетателем.
Во всем этом есть один замечательный момент, хорошо видный из рис.4 — чем больше мы открываем дроссель и чем больше растет мощность — тем при этом приросте больше падает высотность авиадвигателя.
4.
Другой момент. Если наддув искусственно понижается дросселем значит до границы высотности наш нагнетатель впустую отбирает мощность у двигателя (примерно 10-15%%) и впустую тратит топливо и ресурс. На малых высотах к тому же воздух теплее чем на высоте, после нагнетателя из за сжатия температура топливо-воздушной смеси повышается еще более, что тоже ведет к потерям мощности. Можно конечно на малых высотах нагнетатель вообще отключать — но тогда авиамотор утратит возможность быстро форсировать мощность за счет нештатных режимов — от этого решения отказались. Можно попробовать заделать такую штуку, чтобы на малых высотах нагнетатель отбирал меньше мощности, а приближаясь к границе высотности — больше. Таким решением стало применение гидромуфты для привода нагнетателя на немецких авиамоторах или другие не менее интересные способы нивелировать этот недостаток.
5. Merlin 60ой/100ой серии с двухступенчатым нагнетателем.
На картинке в тизере голландцы, воюющие в RAF.
Все сказанное верно для двигателей с классическим центробежным нагнетателем.
