FW-190D9, особенности двигателя

[Yo-Yo]

По многочисленным просьбам трудящихся цены на продукты питания повы... ой, не то совсем... начинаем понемногу рассказывать про Дору и ее особенности. Как и во время разработки Мустанга, рассказ не просто будет ради рассказа, а чтобы показать, до каких глубин моделирования приходится подниматься, чтобы модель была похожа на прототип.

 

Поскольку явно после Мустанга трудящиеся попросили бы ему исторического оппонента, в свободное время был посчитан BMW-801, который (поверьте мне на слово) получился бы из Мерлина достаточно просто, даже несмотря на Командогерат.

И тут совершенно неожиданно откуда-то упала информация, что будет Дора - это была совсем не радостная новость...

Как известно, в D9 использовался мотор Jumo-213A. А у моторов Юнкерса была своя интересная особенность, которая чуть не ввела меня сначала в легкий ступор. Посмотрите на высотные характеристики двигателя - сами все поймете. (Поищите сами - их есть как минимум две, плюс мануал, и все немного не совпадают :)).

У Jumo-213 С уменьшением высоты ниже критической (она же - граница высотности) мощность постоянна или даже растет, хотя у двигателей с приводным нагнетателем и постоянным давлением наддува ниже границы высотности мощность с уменьшением высоты падает.

Причина падения мощности - в избыточной напорной способности нагнетателя ниже границы высотности. Воздух необоснованно нагревается, на нагнетатель тратится часть мощности двигателя, а созданное такой ценой давление тупо дросселируется.

Немецкие конструкторы успешно решали эту проблему: на DB-60X - между первой и второй критическими высотами - за счет плавного увеличения оборотов нагнетателя, а инженеры Юнкерса решили задачу в общем, создав нагнетатель с плавно регулируемым напором не за счет изменения оборотов крыльчатки, а за счет специальных створок на входе. Дополнительно оставалось еще и традиционное ступенчатое переключение скоростей.

Чтобы совсем уж приблизить высотную характеристику мотора к идеальной - без пиков и провалов, конструкторы применили автоматическую регулировку не просто по давлению наддува, а по массовому расходу воздуха.

Гидромеханический MBG - аналог командогерата BMW, выполнял примерно те же функции, объединяя и задавая общую программу для РПО, регулятора наддува и топливного насоса-регулятора непосредственного впрыска. Любопытная деталь: немцы сумели сделать так, что один и тот же блок анероидов управлял расходом воздуха и расходом топлива, что позволило упростить устройство и избежать рассогласований, чреватых отклонениями качества смеси от заданного и неизбежных при использовании в каждом регуляторе своего блока анероидов.

MBG также задавал опережение зажигания и автоматически переключал скорости нагнетателя.

При отказе регулятора наддува устройство автоматически переходило в режим ручного управления по второму (вспомогательному) дросселю, который в нормальном режиме работал только в узком диапазоне положений РУДа вблизи малого газа.

UPD

Качество смеси задавалось двумя кривыми производительности насоса, богатой и бедной, переключение между которыми происходило автоматически по переходу от крейсерских режимов к боевым. Наличие отдельной богатой кривой позволяло в случае отказа автоматики продолжить полет с дозированием топлива гарантированно избегая ее переобеднения.

UPD

Форсированные режимы.

По поводу этих режимов на немецких самолетах ходят самые разные легенды и мифы. Тому есть несколько причин: их никогда, по-моему, детально не моделировали в симуляторах, в популярных книгах и статьях приводятся зачастую противоречивые, а иногда и не совсем достоверные факты, и действительно точная техническая информация по крупицам разбросана в различных мануалах.

Наиболее известная система - MW-50, которая позволяла форсировать двигатель наддувом без риска получить детонацию. Если на английских и американских двигателях использовалась система охлаждения воздуха (интер- и афтеркулеры), требовавшая увеличения площади и массы радиаторов, наличия трубопроводов, насоса и самой охлаждающей жидкости, то немцы пошли путем использования расходного материала - водно-спиртовой смеси. Естественно, что оба варианта имели свои достоинства и недостатки, поэтому сказать однозначно, что было правильней - затруднительно. Скорее всего, было сделано так, как позволяли технологии, возможности по размещению узлов системы и т.п. Тем более, что без вмешательства в систему дозирования топлива впрыскивать 40-50% водно-спиртовую смесь в Мерлины просто было бы невыгодно - только чистую воду. Почему - станет ясно чуть позже.

 

Даже если просто впрыскивать воду в нагнетатель, это само по себе уже увеличивает мощность, т.к. при заданном, например, постоянном давлении наддува увеличивается плотность воздуха, попадающего в цилиндры. Аналогичный эффект дает и интер/афтеркулер. Снижение температуры отодвигает границу детонации, что дает дополнительную возможность для дальнейшего увеличения мощности.

Если помните, то автоматический впрысковый карбюратор Бендикс-Стромберг, примененный в Мерлинах, дозировал топливо, измеряя массовый расход воздуха (трубка Вентури определяла объемный расход, газонаполненный сильфон - некую функцию плотности, а игла специальной формы в воздушном жиклере от трубки Вентури работала компьютером, перемножая эти величины). Если впрыскивать чистую воду, карбюратор корректно определит, что нужно добавить топлива и коэффициент избытка воздуха (альфа) сохранится. Водно-спиртовая смесь содержит в себе достаточное большое количество топлива, поэтому в итоге и так обогащенная смесь для максимальных режимов станет еще богаче, просто увеличив количество несгоревшего в цилиндре топлива.

В двигателе Юнкерса, включение системы MW-50 автоматически перенастраивала регулятор наддува на повышенный расход воздуха. При этом дополнительное количество топлива, поставляемое MW-50, недостаточно для поддержания требуемого обогащения смеси, поэтому дополнительно на повышенную производительность перенастраивается и топливный насос. UPD: написал немного двусмысленно: под MW-50 выпускалась модификация MBG с перенастроенной производительностью по богатой кривой.

Сам переключатель на повышенную мощность был сделан очень просто: метаноловый (иногда этаноловый!) шнапс подавался из бака под давлением воздуха, отобранного за нагнетателем. При включении системы воспринимавший это давление поршенек двигал золотник, который пропускал масло под рабочим давлением к сервопоршню. Последний, в свою очередь, двигал тяги перенастройки. Причем, реагировал переключатель не только на давление жидкости, но и на давление вытесняющего ее воздуха после опустошения бака. С одной стороны - это требовало постоянного внимания пилота, чтобы не допустить работы на форсированном режиме "насухую", а с другой, возможно, послужило толчком к применению "сухого" форсажа наддувом (1900 л.с.).

 

Почему использовался метанол (не будем рассматривать в рамках дискуссии на тему, что лучше пьется. Пьется одинаково легко, вопрос только - сколько раз в жизни) - во-первых, у него несколько выше удельная теплота парообразования, т.е. он лучше охлаждает, и выше октановое число.

 

 

И вот все это нам сейчас приходится делать... :)

 

 

UPD2

Система охлаждения Доры тоже отличалась некоторой оригинальностью. У самолета отсутствует маслорадиатор. Вообще. Как класс. Масло охлаждается в теплообменнике антифризом, выходящим из радиатора.

Edited March 11, 2014 by Yo-Yo

[SDPG_SPAD]

Как известно, в D9 использовался мотор Jumo-213A. А у моторов Юнкерса была своя интересная особенность, которая чуть не ввела меня сначала в легкий ступор.

Меня тоже) Хотелось в связи с этим задать один давно беспокоящий вопрос. Видя такую высотную характеристику двигателя, ожидаешь, что и ЛТХ самолёта будут несколько отличаться от типичных для самолётов с обычным многоскоростным нагнетателем.

 

Однако, к примеру, зависимость скорости от высоты у FW-190D и Ta-152 выглядит вполне обычным образом. Например:

 

Даже угол наклона примерно такой же, как у A-9, хотя учитывая, что у BMW 801D от первой границы высотности до земли мощность проседает на ~40 л.с., а у Jumo 213A - увеличвается на ~20 л.с., ожидаешь, что график доры будет "попрямее".

 

Или эта высотная х-ка верна именно для мотора, а на самолёте, когда в действие вступает фактор скоростного наддува, картина меняется?

[GUMAR]

Изменение плотности (как следствие сопротивления) по высоте куда больше чем изменение мощности. Причем засчет РПО при постоянных оборотах мощность всегда одинаковая с винта сниматся вроде должна.

[Yo-Yo]

Меня тоже) Хотелось в связи с этим задать один давно беспокоящий вопрос. Видя такую высотную характеристику двигателя, ожидаешь, что и ЛТХ самолёта будут несколько отличаться от типичных для самолётов с обычным многоскоростным нагнетателем.

 

Однако, к примеру, зависимость скорости от высоты у FW-190D и Ta-152 выглядит вполне обычным образом. Например:

 

 

Даже угол наклона примерно такой же, как у A-9, хотя учитывая, что у BMW 801D от первой границы высотности до земли мощность проседает на ~40 л.с., а у Jumo 213A - увеличвается на ~20 л.с., ожидаешь, что график доры будет "попрямее".

 

Или эта высотная х-ка верна именно для мотора, а на самолёте, когда в действие вступает фактор скоростного наддува, картина меняется?

 

Если посмотреть внимательно, то наклон зеленой и синей прямых все же отличается.

Более показательным было бы сравнить графики скороподъемности, потому что влияние мощности на максимальную скорость всего лишь в степени 1/3.

Edited August 15, 2013 by Yo-Yo

[Yo-Yo]

Изменение плотности (как следствие сопротивления) по высоте куда больше чем изменение мощности. Причем засчет РПО при постоянных оборотах мощность всегда одинаковая с винта сниматся вроде должна.

Первое положение правильное - плотность влияет на макс скорость в степени 1/2 (мощность - 1/3).

Второе - нет. РПО позволяет поддерживать постоянные обороты при изменении мощности.

[Guest =YeS=CMF]

По графику у D-9 не меняется мощность (то есть скорость не меняется, может и наддув не падает?) на высотах, где нагнетатель уже не вытягивает... Это впечатляет!

[Yo-Yo]

По графику у D-9 не меняется мощность (то есть скорость не меняется, может и наддув не падает?) на высотах, где нагнетатель уже не вытягивает... Это впечатляет!

 

Это, кстати, странно. Выше границы высотности у всех двигателей мощность падает практически одинаково. Возможно так просто нарисовали из-за сравнительно короткого участка.

Еще было бы интересно повнимательнее изучить надписи. Возможно, что этот график - расчетный, такие бывают.

Edited August 15, 2013 by Yo-Yo

[Guest =YeS=CMF]

А я думал это особенность мотора =)

[SDPG_SPAD]

По графику у D-9 не меняется мощность (то есть скорость не меняется, может и наддув не падает?) на высотах, где нагнетатель уже не вытягивает... Это впечатляет!

Это где?

 

Это, кстати, странно. Выше границы высотности у всех двигателей мощность падает практически одинаково. Возможно так просто нарисовали из-за сравнительно короткого участка.

Еще было бы интересно повнимательнее изучить надписи. Возможно, что этот график - расчетный, такие бывают.

Может, и расчётный - у меня был заначен ещё снимок этого же графика, на котором, может, будут видны какие-то дополнительные детали. И ещё другие графики со скоростями Д-9, но на ноутбуке, до которого я сейчас не могу добраться.

[eekz]

Это где?

Это там где на участке графика скорость постоянна

[SDPG_SPAD]

Это там где на участке графика скорость постоянна

В упор не вижу ни одного участка, где максимальная скорость Д-9 была бы неизменной для какого-либо диапазона высот. Мы точно про одно и то же говорим?

 

Продолжим насчёт двигателей: за время произовдства Jumo 213A ему несколько раз изменяли (в сторону увеличения) продолжительность и мощность чрезвычайных режимов. За счёт этого характеристики первых Дор - на которых, вроде как, даже ещё не было MW-50 - и последних серийных самолётов отличались довольно значительно.

 

У нас 213A будет "вот такой" или послабее?

 

 

 

Edited August 16, 2013 by SDPG_SPAD

[Guest =YeS=CMF]

В упор не вижу ни одного участка, где максимальная скорость Д-9 была бы неизменной для какого-либо диапазона высот. Мы точно про одно и то же говорим?

 

1600м-2300м... сложно не увидеть такой кусок.

[Yo-Yo]

В упор не вижу ни одного участка, где максимальная скорость Д-9 была бы неизменной для какого-либо диапазона высот. Мы точно про одно и то же говорим?

 

Продолжим насчёт двигателей: за время произовдства Jumo 213A ему несколько раз изменяли (в сторону увеличения) продолжительность и мощность чрезвычайных режимов. За счёт этого характеристики первых Дор - на которых, вроде как, даже ещё не было MW-50 - и последних серийных самолётов отличались довольно значительно.

 

У нас 213A будет "вот такой" или послабее?

 

 

 

Скорее всего даже чуток посильнее. :) Есть еще одна диаграмма с указанием конкретного расхода MW-50 и она хорошо ложится в расчет. Вообще немецкое эксприментаторство на ходу - это головная боль... :)

[SDPG_SPAD]

1600м-2300м... сложно не увидеть такой кусок.

Аа. Так вы про первую границу высотности.

Ну да, наверное, они могли на этом участке просто провести линию между двумя точками. Хотя у них и в испытаниях получалось, что на этом участке TAS очень незначительно падает кверху:

 

http://www.wwiiaircraftperformance.org/fw190/Fw_190_V53_level.jpg

http://www.wwiiaircraftperformance.org/fw190/Fw_190_D-9_210002_FB1_Chart.jpg

http://www.wwiiaircraftperformance.org/fw190/Fw_190_D-9_210001_FB3_chart.jpg

 

Скорее всего даже чуток посильнее. Есть еще одна диаграмма с указанием конкретного расхода MW-50 и она хорошо ложится в расчет. Вообще немецкое эксприментаторство на ходу - это головная боль...

Типа такой? Меня в своё время убеждали, что это Jumo 213AG-1...

 

 

 

[Guest =YeS=CMF]

Аа. Так вы про первую границу высотности.

Ну да, наверное, они могли на этом участке просто провести линию между двумя точками. Хотя у них и в испытаниях получалось, что на этом участке TAS очень незначительно падает кверху:

 

http://www.wwiiaircraftperformance.org/fw190/Fw_190_V53_level.jpg

http://www.wwiiaircraftperformance.org/fw190/Fw_190_D-9_210002_FB1_Chart.jpg

http://www.wwiiaircraftperformance.org/fw190/Fw_190_D-9_210001_FB3_chart.jpg

 

Я тоже об этом подумал... Кстати на сканах почему-то высоты другие, на которых происходит "скачок" в параметрах работы двигателя...

[SDPG_SPAD]

Я тоже об этом подумал... Кстати на сканах почему-то высоты другие, на которых происходит "скачок" в параметрах работы двигателя...

Так на сканах наддув 1.4 - 1.8 ata, а на сводном графике в табличке указано 2.02... вот критические высоты и пониже.

Edited August 16, 2013 by SDPG_SPAD

[Yo-Yo]

 

 

 

 

А есть более конкретная ссылка на то, что это AG-1? В принципе, эта диаграмма используется в качестве дополнительной при тестировании модели, и в общую модель она ложится вполне. Ее особенность в том, что там реализован режим "сухой 1900 л.с.", т.е. настройки по расходу воздуха увеличены для всех режимов.

А сама модель сейчас соответствует заводской спецификации.

[SDPG_SPAD]

Попробую поспрашивать там, где нашёл.

[Yo-Yo]

Верхний пост немного обновлен.

[bmppanda]

я так понимаю управление вмг будет совершенно другим нежели у мустанга!?

[Yo-Yo]

я так понимаю управление вмг будет совершенно другим нежели у мустанга!?

Один РУД и все. Будет еще несколько вспомогательных органов для ручного переключения нагнетателя, включения форсажа и т.п.

[RYSLAND]

я так понимаю управление вмг будет совершенно другим нежели у мустанга!?

 

Конечно. На фоке ведь командогерат.

[bmppanda]

а где находится ручное переключение нагнетателя?форсаж вроде кнопка на руде?так?

[Yo-Yo]

а где находится ручное переключение нагнетателя?форсаж вроде кнопка на руде?так?

 

На РУДе концевик близко к переднему упору включает форсаж. Но до этого надо еще два тумблера включить. В кабине рычажок переключения пока не смотрел... я пока смотрю, как это в самом аппарате. Кстати, он называется Motorbediengerat (MBG).

[bmppanda]

в игре наверное это будет оч большое приемущество,особенно при частой смене высоты!?