Warum ist die maximale Leistungszeit für Strahl-/Kolbentriebwerke begrenzt?

Vielleicht nichts....

Vielleicht katastrophaler Ausfall ...

Jede Zahl, die von einem Triebwerkshersteller (oder einem beliebigen Hersteller von Luftfahrtteilen) veröffentlicht wird, ist die Zahl, mit der sie sie getestet haben. Wenn also Continental oder GE eine TBO von 2000 Stunden beansprucht, aber eine 5-Minuten-Grenze für die maximale Leistung festlegt, bedeutet dies wiederum, dass die 2000-TBO-Zahl auf einem Betrieb innerhalb dieser veröffentlichten Grenzen basiert. Das Überschreiten dieser Einschränkungen kann dazu führen, dass TBO früher als erwartet eintrifft, und möglicherweise unerwünschte Betriebseigenschaften verursachen. Es ist natürlich möglich, dass der Motor, wenn Sie ihn länger als empfohlen mit maximaler Leistung fahren, sich selbst in Stücke wirft. Dies ist jedoch unwahrscheinlich.

In einigen Fällen gibt es physikalische Grenzen, die auf den im Motor verwendeten Materialien beruhen. Wenn das Überschreiten der maximalen Laufzeit eine Möglichkeit bietet, interne Temperaturen zu erzeugen, die die Grenzen eines internen Teils überschreiten, könnte sehr schnell ein Problem auftreten. Aus meiner Erfahrung mit Kolbenmotoren ist es im Allgemeinen ein Verschleiß- und Hitzeermüdungsproblem, wenn der Motor mit maximaler Leistung ausgepeitscht wird. Davon abgesehen, wenn der POH maximal 5 Minuten bei voller Leistung fordert und Sie 5 Minuten und 30 Sekunden bei voller Leistung beim Aussteigen verbringen, stehen die Chancen gut, dass es Ihnen gut geht. Wenn Sie dies routinemäßig tun, stellen Sie möglicherweise fest, dass Ihr Motor TBO lange vor den veröffentlichten Zahlen erreicht.

Dieser Artikel spielt auch darauf an, dass es andere einschränkende Faktoren geben kann, wie z. B. die Stärke des Getriebes, an das der Motor angeschlossen ist.

Die Leistung eines Turboprop-Triebwerks wird durch die Stärke des Getriebes, das den Propeller antreibt, und durch die Fähigkeit des Flugzeugs, den vom Propeller entwickelten Schub zu bewältigen, begrenzt.

Auf jeden Fall würde ich denken, dass die meisten Hersteller Zahlen veröffentlichen, die aus vielen Gründen auf der konservativen Seite liegen.

Da diese Frage stark mit der TBO-Nummer zusammenhängt, sollten Sie sich diesen Artikel über einige verbreitete Mythen rund um Motorüberholungsnummern und Motorverschleiß im Allgemeinen ansehen.

Definitionen:

TBO: Zeit zwischen Überholung . Dies ist im Allgemeinen die Lebensdauer eines Motors. Obwohl einige Leute allgemein denken, dass dies eine legale Nummer ist, ist es nur ein Vorschlag des Herstellers und es steht Ihnen frei, sie zu überschreiten (und viele Leute tun dies).

POH: Betriebshandbuch für Piloten. Das Dokument, das die Grenzen und den sicheren Betrieb einer bestimmten Flugzeugzelle beschreibt.

Ich vermute, dass die Antwort von Flugzeug zu Flugzeug und von Triebwerk zu Triebwerk unterschiedlich sein kann, daher werde ich speziell für eine Flugzeug-/Triebwerkskombination antworten, mit der ich vertraut bin.

Der Lycoming O-360 verschiedener Modelle wurde von Robinson ausgewählt, um die R22-Serie anzutreiben. Dieser Motor wird häufig in Starrflüglern und Rotationsmotoren verwendet, ist bei richtiger Pflege mehr oder weniger kugelsicher und wird von einem Markt mit einem guten Ersatzteilangebot und der Verfügbarkeit qualifizierter Mechaniker und Überholungszentren gewartet.

Für den R22 Beta II kann der Motor 180 PS leisten, aber Robinson sagte, wir brauchen nur 130 PS, vielleicht höchstens 140 PS, aber können Sie ihn leichter machen? Ich habe die Zahlen vergessen - sie stammen aus einem Interview mit Frank Robinson, ich bin sicher, Google wird Sie zu den genauen führen.

Lycoming reagierte mit mehreren Änderungen, ohne die wichtigsten austauschbaren Komponenten zu ändern, einschließlich dünnerer Zylinderwände und etwas kleinerer Kühlrippen. Dies bedeutet, dass der Motor weniger Wärme abgeben kann und folglich nicht lange mit maximaler Leistung laufen kann.

Schließlich bescheinigten sie ihm 145 PS (weniger als das Maximum - dh "herabgesetzt"). Das POH (Pilots Operating Handbook) erlaubt die Verwendung der maximal reduzierten Leistung, 145 PS, für kurze Zeiträume aus dem Speicher, 5 Minuten. Die Lebensdauer und Zuverlässigkeit des Motors sind nur dann gut, wenn diese Grenzen nicht überschritten werden.

Es gibt auch Grenzen, wie viel Leistung der Antriebsstrang, einschließlich Getriebe, Heckrotorantriebswelle und Heckrotorgetriebe, bewältigen kann, was die maximale Leistung begrenzt, die der Motor sicher erzeugen kann.

In einem Notfall ist es auf Meereshöhe möglich, das herabgesetzte Maximum von 145 zu überschreiten, da es keine physische Vorrichtung gibt, die Sie davon abhält, das Kollektiv in Ihre Achselhöhle zu stecken oder den Gashebel weit zu öffnen, aber es besteht eine gute Chance, dass dies den Antriebsstrang beschädigt oder Schaufeln und bei Überschreitung ist eine Wartungsinspektion vorgeschrieben. Die Nutzung der vollen 180 PS führt zu Schäden und ist in Unfälle verwickelt.

Bei Gasturbinentriebwerken sind die drei zu beobachtenden Messungen:

MTO: Maximaler Startschub. (nicht länger als 5 Minuten)

MCT: Maximaler kontinuierlicher Schub. (okay, es sei denn, die Turbine überdreht oder überhitzt)

MCL: Maximaler CLimb-Schub. (oft das gleiche wie MCT)

Diese drei Grenzwerte sind diejenigen, die vom Motorhersteller während erweiterter Lebenszyklustests als nachhaltig festgelegt wurden, während die festgelegte Zeit des Motors zwischen den Überholungen eingehalten wird. Wenn sie überschritten werden, muss der Flugzeugwartungsmitarbeiter eine verkürzte TBO in Betracht ziehen, wenn er keinen Flugausfall riskieren möchte.

Und ja, der Hersteller hat einen Haufen Motoren verbraucht, um diese Grenzen festzulegen.

Bei Kolbenmotoren ist Hitze der große Feind. Das Überschreiten der Drehzahl ist normalerweise kein Problem, da die meisten Propeller ineffizient werden, wenn die Blätter Überschallgeschwindigkeit erreichen, sodass das Überdrehen eines Kolbenmotors kontraproduktiv ist. Überhitzte Teile werden schwächer und verschleißen schneller, auch wenn sie nicht sofort brechen. Insbesondere die Zylinderköpfe (und Dichtungen) werden wahrscheinlich als erste in einer Überhitzungssituation versagen.

Warum können diese Grenzwerte bei Flugzeugtriebwerken überschritten werden? In seinem Buch „Fate Is The Hunter“ beschreibt Ernest Gann es am treffendsten, wenn er davon spricht, die Motoren einer DC2 nach hinten zu zünden, um Eis zu entfernen, das die Lufteinlässe zu den Motoren verschließt und sie an Leistung verliert: „ Das ist ein schrecklicher Missbrauch des Motoren, aber nicht so schlimm, wie sie zu bitten, durch einen Berg zu fliegen. (Jeder, der einen Pilotenschein besitzt, sollte dieses Kapitel über den Vereisungsvorfall lesen ... es ist beängstigend)

Unbegrenzter Overboost ist im Notfall vorhanden, wenn die Wahl besteht, entweder die Triebwerke vorzeitig zu überholen oder das Flugzeug zum Absturz zu bringen.