Дэвид Фицджеральд и Бретт Бак для журнала Stunt News
Настройка пилотажного двигателя на работу с резонансной трубой
Друзья, предлагаю вашему вниманию интересную статью о настройках пилотажных двигателей с трубами(дудками). Я набрался храбрости и перевел материал опубликованный в журнале Stunt News специальный выпуск за 2009 год. К сожалению Российский авиамодельный спорт идет с некоторым отставанием, особенно это касается обычных любителей типа меня. Мне самому очень интересно было получить знания из этой статьи. Теперь очень хочется опробовать подобную систему в деле.
Ранее я писал о видео которое записал Слава Ямпольский специально для русскоязычной аудитории о пилотажных двигателях с трубами, рекомендую посмотреть.
На текущий момент на чемпионатах мира доминируют спортсмены с моделями оснащенными электрическими моторами и специальным контролером, модели оснащенные двигателями с трубами и только после них идут классические двигатели с глушителями. Это не значит, что обычные двигатели ушли на пенсию, просто в большом спорте с его конкурентностью каждая мелочь играет роль.
Даже если вы не собираетесь использовать подобную систему, вам будет полезно ознакомиться с ней.
Резонансные трубы для кордового пилотажа
Брайан Эзер(BrianEather) попросил нас написать статью об общей настройке двигателей с резонансными трубами. С тех пор Бретт Бак (BrettBuck) и я придумали это общее руководство по настройке труб. До этого было опубликовано несколько очень хороших статей, в частности, «Золотой век пилотажа»(TheGoldenAgeofStunt), опубликованные в StuntNews, и «Уход и кормление пилотажных двигателей» (TheCareandFeedingofStuntengines),обе статьи от Рэнди Смита (RandySmith), так и конечно, классика мотоциклов, «Руководство по настройки двухтактных двигателей»(Two-StrokeTuner’sHandbook), Гордон Дженнингс (GordonJennings). Я бы начал с перечитывания первых двух статей Рэнди Смита. Они покрывают около 90% любой информации настройке резонансных труб пилотажных двигателей, которая вам когда либо понадобиться.
То, что следует дальше, является довольно общим и не специфичным для какого-либо конкретного движка, однако позже я дам вам наши рекомендации для настройки нескольких движков.
Существует множество различных способов настроек резонансных труб.
Традиционно мы используем резонансную трубу значительно иначе, чем гонщики, RC или мотоциклы. Мы используем эффект настройки трубы, чтобы помочь контролировать скорость двигателя и тем самым, скорость модели во время ее полета. Способ работы двигателя зависит от множества различных переменных. Вот почему это сложно написать, но на практике очень легко настроить.
Вот лишь некоторые из переменных: диапазон нагрева свечи, давление в трубе, металлический бак или глухой бак, процентное содержание нитрометана в топливе, процентное содержание масла, тип масла, больше или меньше синтетического масла, форма камеры сгорания или форма головки, компрессия или число прокладок под головку, сколько впускных каналов и куда они направлены, какой тип жиклера / диффузора и впуска/ а также время впуска / выпуска, ох а также длина трубы.
Просто чтобы было понятно, производить настройки трубы не сложнее, чем настраивать двигатель с обычным глушителем. Большинство из этих переменных влияют на любую систему. Если вы не решаетесь оснащать самолет двигателем с трубой, потому что это сложно, это просто неправда. Фактически, единственное реальное различие - это длина трубы, и это как правило, самая простая часть.
Вы можете настроить движок для нескольких стилей работы:
1) Двух-Четырех тактный стиль работы (2-4)
2) От мягкого до жесткого двухтактного (4-2)
3) Очень глубокий четырехтактный. (4-4)
Мы используем определенную длину трубы, чтобы либо замедлить время двигателя, когда самолет набирает скорость, либо чтобы двигатель тормозил или тормозил сильнее, когда самолет пикирует. На хорошем воздухе это ничем не отличается от 2-4-тактного двигателя.
Большое улучшение наступает в условиях не идеальной погоды, а именно, в дни сильного ветра. Поскольку ветер воздействует на самолет, резонансная труба помогает самолету поддерживать более идеальную постоянную скорость во время маневров - включается при медленной скорости или отступает при высокой скорости или работает только на одной скорости.
Идея состоит в том, что, когда вы находитесь на оптимальной длине трубы, волна давления в выхлопе отскакивает от перегородки в задней части трубы и возвращается обратно к выпускному отверстию на задней части двигателя, когда новый впускной заряд начинает через вентиляционное отверстие. Таким образом, длина трубы влияет на эту синхронизацию, которая напрямую определяется скоростью звука при конкретной температуре выхлопа, что также влияет на эффективную синхронизацию выхлопных / впускных отверстий, упаковывая больше заряда для следующего сжатия.
Вы также можете увидеть, как характеристики работы могут зависеть от диапазона нагрева свечи и других атрибутов. Например, когда подключается накал. Количество нитро влияет на скорость сгорания смеси, форма головки, которая помогает контролировать скорость сгорания, количество масла для охлаждения - что опять таки влияет на свечу, время зажигания, нитро - снова, не говоря уже о камере сгорания которая определяет максимальное количество компрессии. Вы можете использовать различные регулировочные прокладки для головки от большинства производителей двигателей, чтобы изменить эту переменную. Мы эффективно используем трубу для контроля времени двигателя, где и как сильно изменяются характеристики сгорания в зависимости от типа трубы.
Вы можете подумать, что со всеми этими переменными вы никогда не сможете заставить двигатель работать одинаково дважды. Ты был бы неправ. Хорошая надежная установка труб, без утечек из бака или трубы, очень повторяема и очень стабильна на протяжении сотен полетов. Оказывается, что многие переменные могут быть настроены регулировкой самой трубы. Однажды произведя настройки, я очень редко меняю их, за исключением экстремальных погодных условий.
Некоторые атмосферные переменные, которые влияют на максимальное значение BMEP, или среднее эффективное давление, также влияют на полномасштабное воздушное судно, а именно на давление над уровнем моря, которая представляет собой плотность воздуха и уровень влажности. Опять же, этим можно управлять и настройки обычно ничем не отличаются от любого другого двигателя.
Способы управления эффекта высокого давления воздуха: Больший диаметр диффузора, меньше прокладок под голову, больше нитрометана и немного более короткая труба.
Размер трубы также влияет на работу двигателя.
Некоторые из переменных, это объем трубы, который влияет на крутящий момент; длина трубы - которая влияет на время зажигания; Конус трубы и форма заднего конуса - это может повлиять на то, насколько чувствителен двигатель к тонким настройкам, или если у него широкий диапазон настройки по сравнению с очень узким диапазоном оборотов. Это можно продемонстрировать настройкой двигателя OS40VF в таблице в конце статьи. В общем, если вы хотите более высокие обороты, труба будет короче, чем меньше оборотов, тем больше будет длина. Когда вы используете слишком длинную трубу от оптимальной длины.Вы можете использовать трубу, чтобы буквально выключить двигатель, как выключатель. Слишком много заряда в цилиндре, и вы можете потушить свечу. Не очень хороший вариант во время официального старта.
Кроме того, большинство моих установок используют давление в трубе. Более крупные трубы не создают большого давления, но я думаю, что они работают чуть более последовательно. Опять же, в хорошую погоду это не имеет большого значения, однако при сильном ветре давление в трубе намного лучше влияет на давление топлива в двигателе. Если для полетов вы используете дренажную трубку выходящую в атмосферу при сильном ветре, двигатель сильно обогащается, попадая на ветер, и станет очень бедным, улетая от ветра, что является дополнительным осложнением, которое вам действительно не нужно. Давление в трубе действительно очень простое, но добавляет еще один уровень сложности. Если у вас возникнет утечка, это не изменит реакцию двигателя, но эффект утечки будет преувеличен.
Обычно я подаю давление из трубы к дренажному отверстию бака и закрываю трубку перелива. В общих чертах, когда вы знаете оптимальную длину трубы, вы можете повлиять на мощность двигателя, укорачивая трубу с шагом от ¼ дюйма до½ дюйма. Вы также можете повлиять на то, насколько сильно двигатель отклоняется, спускаясь по склону, увеличивая трубу на столько же.
Есть также несколько различных резонансных узлов по длине трубы, это означает, что при крайних настройках вы можете найти другую длину которая работает.
В общих чертах, в этом порядке есть четыре параметра, которые вы можете настроить для изменения работы вашего двигателя:
1) Установка объема камеры сгорания. Прокладки головы определяют, как прерывисто ваш двигатель работает. Каждый двигатель поставляется с определенной камерой сгорания / количеством прокладок. Как двигатель поставляется, это хорошее место для запуска, но каждый конкретный двигатель немного отличается.
Я обычно устанавливаю камеру по количеству прокладок для головы. (Более точный способ установить это - зазор головы.) Установите прокладки так, чтобы ваш двигатель работал так, как вам нравится. Чем больше подкладок, тем меньше или нет перерывов(break), чем меньше подкладок, тем сильнее перерывы(break).
Вы можете добраться до места, где больше прокладок ничего не меняет, кроме уменьшения мощности.
Количество нитрометана, которое вы используете в своем топливе, имеет очень похожий эффект. Если вы хотите больше перерывов(break), используйте большее количество нитро - что также означает больше энергии. Хитрость заключается в том, чтобы знать, как контролировать, сколько использовать. 5 или 15% нитро это очень распространено. RO Jett зазор головы(headclearance, объем камеры) может быть установлен либо с помощью прокладок, либо, лучше, изменяя форму головы. Они доступны с различной глубиной от производителя Jett.
Опыт применения RO-Jett 61 BSE заключается в том, что он очень нечувствителен к изменениям камеры. Лучшая рекомендация - использовать форму головки стандартную с одинарными прокладками (в комплекте), если вы действительно не знаете, что делаете.
2) Подбор размера диффузора. Размер диффузора будет определять, сколько энергии вы будете развивать. Двигателя P.A(PrecessionAerobatic) поставляются с отверстием размером # 12-14 диффузора. Вы можете пойти дальше получая большую мощность и как следствие увеличением расхода топлива. Как правило я использую диффузор где то # 7 для PA двигателей. Вы также можете взять слишком большой, когда двигатель не стабилен. Другими словами, он срывается на земле и в полете. Системы с более высокими оборотами позволят использовать более крупные диффузоры , а системы с более низкими оборотами потребуют меньшие отверстия диффузора для обеспечения постоянного всасывания топлива. Использование диффузора «топливного поста» или «патрубка»“fuelpost” or “spigot” (как описано в статье Фрэнка Уильямса и широко обсуждается и разрабатывается с тех пор) позволит значительно увеличить площадь дроссельной заслонки (площадь поперечного сечения диффузора) до того, как потребление топлива станет проблемой и как правило позволяет гораздо более устойчиво работать для данного уровня мощности.
Жиклер отнимает некоторые области проходного отверстия диффузора и диффузор крупный как # 1 AWG просверленная, которая доказала свою пригодность для двигателей 61-го размера.
3) Длина трубы. Установите длину трубы для желаемого спектра оборотов. Как правило, длина трубы будет определять, когда двигатель притормаживается(breaks), а не мощность. Если вы хотите более раннее торможение нужно короче, более позднее прерывание длиннее. Очень просто.
4) Когда вы определитесь с комфортной зоной оборотов для вашего двигателя и стелем прерывания. Тогда и только тогда устанавливайте скорость полета используя шаг винта. Если у вас есть много мощности, вы можете пойти на больший диаметр, но установите время круга, используя шаг пропеллера, чтобы достичь оптимального значения, а не с помощью иглы жиклера.
Если у вас есть оптимальный диапазон оборотов, вы можете немного отрегулировать скорость с помощью иглы, но вам нужно установить оптимальную скорость круга шагом воздушного винта. Это основная причина, по которой двигатели с трубами зависят от карбоновых воздушных винтов, потому что вы можете точно регулировать шаг.
Также обратите внимание, что больший диаметр раньше был единственным способом использования большей мощности, но с современными двигателями он может легко перестараться и вызвать проблемы с настройкой. Одним из больших «секретов» было использование винтов меньшего размера, чем максимально помогают в настройке
До тех пор, пока вы не станете настоящим экспертом, используйте один шаг винта на всех этапах(то есть распределение шага по спирали).
Интересные эффекты могут быть получены при использовании настроек шага винта, которые варьируются от места к месту, и это хорошо работало на воздушных винтах с шагом ~ 6 дюймов в старые добрые времена. Проблема, которую мы обнаружили, состоит в том, что она имеет тенденцию быть слишком эффективной на трубчатых двигателях, работающих с шагом ~ 4 дюйма, и иметь драматические (и часто плохие)последствия.
Хорошо, что все это значит? Это означает, что Бретт и я потратили слишком много времени на полеты модельных самолетов и знаем больше, чем вам действительно нужно знать для настройки двигателя по щелчку. Вот несколько двигателей и мои настройки, чтобы попробовать.
Некоторые из них являются текущими двигателями, некоторые были вокруг навсегда. Моя текущая установка - пяти портовый двигатель PA 75, последняя запись PA на графике. Текущая установка Бретта - это RO-Jett 61 на графике.
Заметки по конкретным двигателям
OS MAX 40VF
OS40VF: все, что следует, основано на использовании двигателя из коробки (или очень минимальных балансировочных модификаций, которые, вероятно, не нужны, но не вредны). Любые существенные изменения в газораспределении или любом другом параметре производительности не нужны и не должны выполняться. Единственное, что когда-либо не получается с 40VF это то, что подшипники (особенно задний) через некоторое время могут испортиться из-за коррозии. Раньше это было большой проблемой, потому что это какой-то нестандартный фирменный размер, но теперь у Boca Bearings, по-видимому есть некоторые. В нескольких различных типах (обычные, керамические и т. д.). Я просто использую обычный старый экономичный тип; Кажется, хорошо для меня.
Настройка, показанная в электронной таблице, была разработана Полом Уокером и по сути, такая же, как и в статье Flaying Models 1991 года об Impact. Раньше я использовал разные установки, при которых двигатель работал намного тяжелее и хорошо работали для меня в течение многих лет. Но я думаю, что Пола установки лучше и конечно, более гибки чем моя оригинальная система. Не случайно он выиграл шесть национальных и чемпионат мира с ним.
Установите длину трубы в соответствии с таблицей в 18,75 дюйма до первой перегородки. Тонкая труба Рэнди / Билли 40 без резонатора (небольшая выпускная труба), кажется, работает лучше всего с этой системой. Размер диффузора имеет большое значение - все указанные размеры предназначены для использования с жиклером от ST60. Начните с диффузора диаметром .265 дюйма и рекомендованным воздушным винтом. Установите обороты на земле на 10800. Двигатель должен работать в двухтактном режиме на этой скорости. Если нет, просто заглушите его и замените диффузор на .260 дюйма в диаметре. Если двигатель работает в двухтактном режиме запустите его. Вы летаете на 5,3-5,4 секунды круг и проверяете настройку. Режим должен быть двухтактным в горизонтальном полете. Если это четырехтактный режим в горизонтальном полете, даже редко проскакивающий. Диффузор слишком велик. Если режим падает в какой либо точке пилотажного комплекса, переходите к увеличенному на .005 дюйма диффузору.
Цель состоит в том, чтобы получить двигатель работающий от богатого до средне двухтактного режима в горизонтальном полете, на подходящей скорости и поднимались обороты до только двухтактного режима при выполнении маневров. Если вы используете диффузор до .260 дюйма, и он тоже богат, и с правильной скоростью, либо слишком быстро и с правильной настройкой, уменьшите шаг винта на .1 дюйм и попробуйте снова. Новые двигатели любят запускать с диффузором .260 или .265. Когда двигатель изнашивается или в разреженной амосфере, ему нужна мощность 0,270 или даже 0,275. Если вам нужен .275 и вы используете шаг 4,25 дюйма, следите за расходом топлива так как возможно ресурс для поршня/ гильзы подходит к концу.
Хорошая новость, что получится пару тысяч полетов.
Как только он заработает, как описано, тогда и только тогда уделите больше внимания подбору мощности при маневрах. Если двигатель в поворотах кажется немного мягким, подтолкните трубу до 18,5 дюймов. Если эти изменения значительно заметны, удлините трубу до 19 дюймов. Если кажется, что настройки должны выходить из этого диапазона, возможно, вы ошиблись с диффузором. Если вы действительно не знаете, что делаете, придерживайтесь шага винта 4,25 дюйма и длины трубы 18,75 дюйма и если необходимо отрегулируйте подбором размера диффузора.
Как и в случае любой системы с резонансной трубой, после того как вы найдете подходящую настройку резонансной трубы, ее вряд ли когда-либо придется менять. Это сработало вчера, очень вероятно будет работать и сегодня.
Следует обратить внимание на наличие утечек в трубе и, что еще хуже, утечек в месте стыка с двигателем. Любая крошечная утечка в соединении вызовет много видов проблем; обычно оно проявляется так, двигатель работает в режиме 4-2, работает как на всасывании (быстрее, быстрее в течении полета). Вы должны выровнять фланец патрубка и выпускной фланец двигателя наждачной бумагой с зернистостью 240 (намочите и вставьте салфетку в отверстие, чтобы предотвратить попадание песка в двигатель), затем очистите его растворителем для лака, а затем заклейте чем-нибудь.
Пол, использует / использовал пятиминутную эпоксидную смолу, которая кажется хорошей, но я использую автомобильный герметик для коллектора выхлопной трубы Permatex «Ultra Copper». Это высокотемпературный кремний(silicon), хотя кажется, что даже обычные старые силиконовые герметики для ванн работают так же хорошо. Кажется довольно жарко, если дотронуться до головки, но 40VF вероятно нагревается на 500 градусов ниже, чем автомобильный патрубок. Даже не тратьте время на обычную бумагу или прорезиненную бумагу прокладки водяного насоса - они не так долговечны, как силиконовая или пятиминутная эпоксидная смола.
Как бы он не был мал и, несмотря на старую систему, она все равно будет тянуть любую модель 40-60 размера с хорошим весом . Я переключался между 40VF, Jett 61 и PA61 несколько раз подряд, и хотя они определенно отличаются от места к месту в пилотажном комплексе фигур (и 40 звучит как реактивная турбина вместо Harley) В целом разница в производительности не огромна.
-Brett
PA 61/65: я включил оба двигателя сюда потому, что настройки в значительной степени будут работать для обоих двигателей. Воздушные винты, такие же. Я выиграл свой первый открытый национальный чемпионат америки в 1997 году, с ранней версией PA 61. Это замечательный двигатель как в работе так и в настройке.
Вы можете использовать диффузор который Рэнди посылает с двигателем, вероятно, #12, или вы можете использовать много топлива, развивая большую мощность с большим диффузором как # 1, 7,25 унции. силы. Накачай меня! Однако при работе с большими диффузорами вам может понадобиться кран. Это излечивает небольшую пульсацию двигателя при переходе от внутренней к внешней петле на восьмерках.
Также, примечание к настройкам, начиная с 61-го и более, настройки очень чувствительны к высоте бака. Традиционный метод установки положения бака по высоте - поднимать или опускать его до тех пор, пока время прохождения круга в прямом и перевернутом полетах не станет одинаковым. Хорошо вы скажите это грубая настройка. Вам действительно нужно взглянуть на скорость на обычных петлях по сравнению с обратными петлями. Когда вы можете заставить двигатель не ускоряться / замедляться и оставаться устойчивым в обоих случаях, высота бака хорошая.
Если он ускоряется на прямых петлях, бак необходимо поднимать относительно верхней части фюзеляжа, и наоборот если на обратных петлях. Хорошее помогают для таких регулировок прокладки толщиной 1/16 дюйма. Кроме того, убедитесь, что у вас нет маленького ограничительного резинового ниппеля на выхлопной трубе.
Сделайте его большим. Вы можете ограничить потребление воздуха двигателем отверстием диффузора или выхлопным отверстием.
Если выпускное отверстие - ограничено, я думаю, что двигатель не совсем устойчив, даже при том, что диффузор один из путей регулирования. Вы можете проверить этот принцип, изменив размер диффузора и изменив настройку иглы и время работы, соответствующее изменению размера диффузора. Если вы этого не сделаете, то ваш тип трубы может быть слишком маленьким.
Кроме того, используйте патрубок полной длины. Отрежьте конец трубы, чтобы подогнать ее к размеру. Одна из самых важных вещей на 61-м и более моторах- рассеивание тепла. Область соединения труб имеет решающее значение. Убедитесь, что у вас достаточно воздуха для охлаждения, удвойте площадь вытяжки с достаточным потоком воздуха через соединяющую муфту. Полная длина патрубка продлит жизнь
вашей трубы. Чем длиннее патрубок, тем ниже температура выхлопных газов к моменту попадания в трубу. Разницы достаточно, чтобы вы не жарили переднюю часть трубы на пиковых нагрузках. Поджаренные трубы протекают, что плохо.
PA 75: Во-первых, спасибо Рэнди за его помощь на протяжении многих лет.
Я не знаю, смог бы я выиграть чемпионат мира без его поддержки. Я много говорил о моих настройках этого двигателя. Я повторю несколько вещей здесь. Двигатель был разработан за последние несколько лет и имеет несколько изменений.
Ранние движки имеют немного другую конфигурацию портов, чем то, что я люблю запускать, и все еще отличается от того, что Рэнди продает сегодня. Все будет очень хорошо работать с трубкой Рэнди и его настройками. Если вам нравится более глубокий четырехтактный цикл на трубе большого диаметра с небольшим воздушным винтом, запустите гильзу Fitzgerald с двумя впускными отверстиями. Тем не менее, я в настоящее время работаю с двигателем новейшего стиля, и я очень доволен им.
Вы можете просто заказать нормальный двигатель и запускать его так, как вам нравится; у этого есть гильза с пятью портами, или тремя впускными портами. Кажется, что у него немного больше крутящего момента и он меньше подвержен скачкам во время маневров.
Я хотел бы поблагодарить Бретта Бака (Brett Buck) за значительный вклад и вклад в эту статью. Я надеюсь, что все больше людей попробуют двигатели с трубами и получат хороший опыт работы с ними - еще до того, как мы все переключимся на электрику, но это еще одна история, которая все еще пишется.
Посмотреть на модели где предусмотрены двигатели с трубами можно по этой ссылке
Рекомендованные материалы
История компании O.S
Видеообзор пилотажных моторов с трубами
Принцип работы резонансной трубы