Jaka jest różnica między silnikami samochodowymi (lub motocyklowymi) a silnikami lotniczymi? Jest to odwieczne pytanie z serią standardowych odpowiedzi, z których żadna nie jest wystarczająca.
Reklama
Jest to tak oczywiste, jak pytanie o różnicę między samochodami a samolotami, ale jest tak techniczne, jak wyjaśnienie różnic między tłokami samochodowymi a tłokami samolotowymi. Szybka odpowiedź brzmi: „Robią różne rzeczy”. Dłuższa odpowiedź jest bardziej interesująca, więc przejdźmy od razu do niej.
Potrzeby są różne. Do rozpędzenia małego samochodu do 60-70 mph (prędkość przelotowa) potrzeba 12-15 koni mechanicznych, a szczytowa moc samochodu jest 10 razy większa. Samochody nigdy nie pracują na pełnej mocy dłużej niż kilka sekund; samoloty mogą używać 100% mocy przez całą drogę do wysokości przelotowej. Samochód spędza dużą część swojego życia na 10% mocy, a samolot na 70% do 80%. Ponadto, część oporu, jaki pokonuje silnik samolotu, wynika z konieczności wytworzenia siły nośnej przez skrzydła (opony wytwarzają całą siłę nośną, jakiej potrzebuje samochód), więc silnik nie tylko porusza samolot w powietrzu, ale także go utrzymuje. W przypadku helikoptera zawisającego na OGE (out of ground effect), jest to bardziej oczywiste, choć zasada jest taka sama jak w samolocie.
Cykle pracy są różne. Dwa tysiące godzin pracy samochodu odpowiada zazwyczaj przebiegowi od 70 000 do 100 000 mil, czyli około połowie przewidywanego okresu eksploatacji samochodu. W przypadku silnika tłokowego samolotu, 2,000 godzin to mniej więcej wszystko, czego oczekujemy. Z drugiej strony, samochód wyczerpie ten przebieg w ciągu pięciu do siedmiu lat; samolot GA wytrzyma 40. Silniki samolotowe są używane rzadko, ciężko i przez stosunkowo krótki czas, z których wszystkie promować dodatkowe stres i zużycie.
Reklama
Środowiska pracy są różne. Podczas gdy nie jest to piknik pod maską samochodu, to jest gorzej wewnątrz osłony. Zwłaszcza w przypadku silników lotniczych chłodzonych powietrzem, naprężenia temperaturowe i szybkość zmian mogą być ogromne. 100-stopniowy dzień na ziemi może być poniżej zera w ciągu zaledwie kilku minut na wysokości. Deszcz może uderzyć w nieosłonięte cylindry i głowice chłodzone powietrzem. Ręczna obsługa systemów chłodzenia samolotów (np. klap osłonowych) oznacza, że systemy te są obsługiwane w najlepszym przypadku nieoptymalnie, a w najgorszym nieprawidłowo, co wprowadza dodatkowy stres.
Operatorzy są różni. Wreszcie widzimy czynnik przemawiający na korzyść silnika samolotu! Ogólnie rzecz biorąc, piloci są lepiej przystosowani do swoich silników niż kierowcy samochodów. Przewagę tę równoważy jednak fakt, że piloci mają większe wymagania wobec silników, które wymagają więcej uwagi i są bardziej wybredne jeśli chodzi o rodzaj i klasę paliwa, ustawienia przepustnicy i mieszanki (nie mówiąc już o ustawieniach śmigła!), oraz zarządzanie temperaturą, z których wszystkie są nieistotne lub automatyczne w nowoczesnych samochodach.
Konserwacja jest inna. Nowoczesne samochody nie potrzebują „tuningów”. Benzyna bezołowiowa, nowoczesna elektronika, ulepszona metalurgia i ciągłe udoskonalanie konstrukcji i materiałów złożyły się na dzisiejsze nowoczesne silniki, które wymagają jedynie okresowej wymiany płynów, aby pozostać zdrowe powyżej 100 000 mil. Silniki samolotowe mają niewiele z tych zalet, ale przynajmniej raz w roku otrzymują profesjonalne spojrzenie – coś, czego silniki samochodowe nie otrzymują (i zazwyczaj nie wymagają).
A 301-cali sześciennych, 500 KM V10 (u góry) w BMW M5, chłodzone wodą, z ograniczeniem obrotów do 8,250 obr. Continental IO-550N (na dole) w Cirrusie SR22. Przy pojemności skokowej 550 cali sześciennych osiąga moc 310 KM przy 2700 obr/min.
Konsekwencje awarii są inne. Kiedy zepsuje się silnik w samochodzie, można po prostu zjechać na pobocze; kiedy zepsuje się silnik w samolocie, trzeba lądować. Zjechanie na pobocze w nieplanowanym miejscu jest znacznie łatwiejsze niż lądowanie w nieplanowanym miejscu (zwłaszcza gdy jest ciemno). Dodatkowe marginesy bezpieczeństwa są oczekiwane i wymagane w samolotach.
Reklama
Dlaczego więc? Wiele z tych różnic ma do czynienia z faktem, że nie jest ekonomicznie wykonalne, aby dokonać zmian w istniejących projektach silników lotniczych. Podczas gdy przeprojektowanie silnika samochodowego amortyzuje wydatki na wiele setek tysięcy (lub nawet milionów) sztuk w stosunkowo krótkim czasie, silniki lotnicze są sprzedawane na tuziny. Każda zmiana ma większy wpływ na średni koszt.
Koszty zmian również są różne. Zakładając, że wszystkie zmiany będą ulepszeniami (co jest ogromnym i nie do końca wiarygodnym założeniem), ulepszenie silnika lotniczego jest w dużej mierze sprawą wewnętrzną. Producent dokonuje własnej oceny, projektowania, testowania i wyceny. Jest to z pewnością kosztowne, ale taka jest cena postępu. Konstruktor silników lotniczych ponosi wszystkie te koszty, a ponadto musi wziąć pod uwagę dodatkowe, istotne czynniki.
Producent silników lotniczych musi wyjaśnić i uzasadnić swoje zmiany w procesie „certyfikacji” w FAA i różnych CAA. Procesy, testy i dokumentacja są nie tylko kosztowne, ale również czas ich trwania jest nie do przecenienia. Te organy regulacyjne to biurokracja, nie odpowiadająca przed nikim, więc pracują według własnych harmonogramów.
Jest też fakt, że obecne konstrukcje działają. Sprawdzały się przez ostatnie około 70 lat. Wiemy, jak je obsługiwać i jak je konserwować; wiemy, jakie słabe punkty monitorować. Może nie są doskonałe (i nie są), ale możemy żyć z ich potrzebami, podobnie jak ze starym małżonkiem.
Po co więc zmieniać? Zmieniamy się, bo musimy i bo chcemy. Ponieważ paliwa się zmieniają, musimy się dostosować. Ponieważ koszty energii rosną, chcemy działać bardziej ekonomicznie. W miarę jak poprawia się metalurgia, możemy zaoszczędzić na wadze, czasie naprawy i pieniądzach, stosując lepsze materiały.
Czego możemy się nauczyć od samochodów? Sto lat temu, a nawet 60, „technologia lotnicza” oznaczała „wyższość”. Tucker, najbardziej zaawansowany „produkcyjny” samochód swoich czasów, tuż po II wojnie światowej korzystał z chłodzonego wodą silnika lotniczego Franklin o mocy 300 KM. Jednak w najnowszej historii technologia poszła w inną stronę, w kierunku metalurgii w stylu samochodowym, silników i skrzyń biegów o wyższych obrotach, elektronicznego sterowania silnikiem w stylu samochodowym, wtrysku paliwa w stylu samochodowym i przyjęcia paliw samochodowych, w tym benzyny bezołowiowej i oleju napędowego.
Półtorej dekady temu Bob Pond wstrząsnął tłumem wyścigów w Reno swoimi wysokoobrotowymi silnikami i lekkim płatowcem (w swoim Pond Racerze klasy Unlimited). Frank Thielert niedawno wprowadził technologię motoryzacyjną do lotnictwa w postaci swoich stosunkowo małych (121 cali sześciennych, dwa litry) diesli, które obecnie znajdują się w Diamond DA42 i kilku innych samolotach na podstawie certyfikatu STC. Rotax od prawie 20 lat oferuje 1,1-litrowy silnik z przekładnią, z automatycznym spalaniem gazu (ale wciąż gaźnikowy), który napędza wiele nowych samolotów LSA. Lycoming i Teledyne Continental Motors (TCM) mają modele wyposażone we wtrysk paliwa, zmodernizowany zapłon i obsługę jedną dźwignią.
Co musimy zrobić i co chcemy zrobić? Nie minie dużo czasu, zanim zniknie 100LL. (Słyszymy to od 30 lat, więc to musi być prawda.) Ołów to trucizna; nie chcemy go używać, kiedy nie musimy. Wciąż musimy go używać, ponieważ jest to jedyny praktyczny sposób na zwiększenie oktanu (wymaganego przez silniki benzynowe o wysokiej kompresji), a także dlatego, że większość lotniczych silników tłokowych potrzebuje tego oktanu, aby kontynuować pracę. Chociaż 80/87 działał dla wielu peashooterów, wielkość sprzedaży była zbyt niska, aby umożliwić jego dalszą produkcję, więc przeszliśmy na „low-lead” w latach 70-tych. (Zauważ, że 100-oktanowy „niskoołowiowy” gaz lotniczy zawiera dwa gramy tetraetyloołowiu na galon w USA, połowę tego, co lotnicze 80/87 i 100/130, ale około 18 razy więcej niż samochodowa premia z lat 70.)
Eric Tucker, który zna silniki Rotaxa od podszewki, powiedział, że gaz samochodowy (który jest przeznaczony do silników Rotaxa) i oleje w stylu samochodowym (a właściwie motocyklowym) dobrze do siebie pasują, ponieważ wszystkie komponenty – silnik, paliwo, skrzynia biegów i olej – są zaprojektowane tak, aby ze sobą współpracować. Kiedy ustawodawcy (którzy zazwyczaj są prawnikami, a nie inżynierami) nakazali usunięcie ołowiu z paliw, nie mieli pojęcia o efektach wtórnych, które uruchamiają (lub nie zwracali na nie uwagi). Poza efektami ołowiu zwiększającymi liczbę oktanów, Tucker powiedział: „Projektanci polegali na ołowiu w paliwie, aby pomóc w zmniejszeniu zużycia gniazd zaworów i zaworów, ale teraz stary park samochodowy utknął w miejscu, ponieważ musi mieć ołów lub musi stawić czoła kosztownym zmianom. Olej silnikowy ma inhibitory zużycia, aby zmniejszyć zużycie, ale stworzył problemy zużycia innego rodzaju, takie jak problemy z wałkiem rozrządu i popychaczy.”
Tucker zaoferował kilka porad dla użytkowników gazu ołowiowego: „Ołów, w połączeniu z wilgocią, tworzy kwas chemiczny, który może spalić łożyska i pozostawić wżery w powierzchniach aluminiowych. Długie okresy nieużywania, typowe dla samolotu, powodują wiele problemów z zanieczyszczeniem ołowiem, jednym z nich są zachodzące działania chemiczne. Najlepszą praktyką jest wymiana oleju przed przechowywaniem (spuszczenie kwasów ze starego oleju). Kiedy ludzie tego nie robią, sprawiają, że serwisy remontowe są zajęte.”
W interesie wydajności paliwa, będziemy musieli mieć bardziej wydajne silniki. Oznacza to nie tylko ulepszenia oszczędzające paliwo (elektroniczne sterowanie silnikiem, wtrysk paliwa, ciaśniejsze tolerancje, lepsze chłodzenie, ulepszone środki smarne), ale także mniejsze i lżejsze silniki. Metalurgia dostarczy wielu przełomów – lżejsze tłoki i pręty pozwolą na lżejsze korby i skrzynie, na przykład – ale dodatkowe ulepszenia w zakresie przepływu paliwa, spalania i projektowania układu wydechowego są nadal konieczne.
Potrzebujemy także lżejszych śmigieł, które mogą wytwarzać dobry ciąg z mniejszych średnic (zmniejszając żyroskopowy, prostoliniowy i kątowy moment pędu, zmniejszając amplitudy harmonicznych i pracując ciszej przy dowolnych obrotach, jednocześnie zapewniając wystarczający prześwit, co z kolei obniża masę płatowca). Mniejsze silniki mogą zredukować powierzchnię czołową lub opór kształtowy; silniki chłodzone cieczą często pozwalają na elastyczność w projektowaniu redukcji oporu wewnętrznego, która tylko czasami jest równoważona przez wagę komponentów i złożoność systemu. Mniejsze silniki pomagają również zredukować masę płatowca: Punkty mocowania i osprzęt, mocowania silnika, itd. mogą być mniejsze i lżejsze.
Co się teraz robi? Obserwujemy ciągłe doskonalenie istniejących technologii silnikowych: Rynki wtórne i bezpośrednie sklepy OEM, takie jak Unison i K&N oferują w dużej mierze przyrostowe ulepszenia poprzez swoje STC. Nowe smary i płyny chłodzące, w tym pół- i w pełni syntetyczne, poprawiają wydajność i żywotność komponentów. Ulepszenia detali (takie jak ulepszona metalurgia cylindrów, nowe konstrukcje zaworów i głowic, rolkowe popychacze, plastikowe plenum) zmniejszają wagę lub zużycie. Dalej w skali ewolucji, zwiększone zastosowanie turbosprężarek pomaga uzyskać większą moc z danego pakietu; systemy FADEC (w pełni autonomiczne cyfrowe sterowanie silnikiem) przewyższają nawet najbardziej doświadczonych i uważnych pilotów. Dodatkowy ruch obiecują silniki z przekładnią, diesle i technologia compound-turbo-supercharged.
Ian Walsh, wiceprezes i dyrektor generalny w Lycoming (również czarny pas Six Sigma), zauważył, że oczywiste koszty mogą zostać zredukowane, i to nie tylko poprzez większą liczbę produkcji. „Producenci samochodów stali się najlepsi w swojej klasie, jeśli chodzi o odchudzanie i obniżanie kosztów”, mówi Walsh, „ponieważ byli pionierami wdrażania lean, ciągłego doskonalenia Kaizen, metodologii Six Sigma oraz racjonalizacji i transformacji bazy zaopatrzeniowej. Lotnictwo uczy się tych samych technik i usprawnień procesów, aby innowacje stały się bardziej przystępne cenowo.”
Silnik tłokowy będzie istniał jeszcze długo w swojej obecnej konfiguracji, choćby z tego powodu, że zainstalowana baza jest tak duża, a koszty jej wymiany tak wysokie. Ulepszenia indukcji nowej generacji, kontroli silnika i zarządzania przepływem (zarówno wewnętrznego, jak i zewnętrznego spalania i chłodzenia) staną się bardziej ekonomiczne i powszechne. Technologia diesla, akceptowana na całym świecie (i niechętnie w Stanach Zjednoczonych), stanie się bardziej popularna w miarę jak avgas będzie stawał się coraz droższy. Mniejsze silniki, silniki z przekładnią, silniki o niższej mocy – wszystko to czeka nas w najbliższej przyszłości. Innymi słowy, będziemy świadkami postępu na wszystkich frontach… z wyjątkiem biurokracji.
Walsh podsumował: „Powinniśmy być podekscytowani, że silniki lotnicze stają się bardziej zaawansowane technologicznie, ekonomiczne i bez wątpienia staną się bardziej przystępne cenowo, gdy myśl motoryzacyjna będzie odgrywała bardziej wpływową rolę. Konkurencja, w ostatecznym rozrachunku, jest najlepszym twórcą ze wszystkich!”
Go, Speed Racer
High-performance driving parallels flying more than you might imagine
By Jeff Berlin
The head-up display in my peripheral vision is reading 127 mph. Wow, ja naprawdę lecę. Piloci słysząc takie stwierdzenie mogą pomyśleć: „Wyświetlacz Head-up? To musi być odrzutowiec” i w większości przypadków mieliby rację, ale nie tym razem. Właściwie to wcale nie jestem w samolocie. Jestem na dwudniowym kursie BMW M School na torze California Motor Speedway i trzymam pedał gazu w BMW M6 wartym 100 000 dolarów, uwalniając jak najwięcej z 500 koni z jego warczącego V10. Z miejsca, w którym siedzę, pędząc w dół krętej asfaltowej wstęgi, gdy przygotowuję się do hamowania z całych sił, aby zwolnić do pierwszego zakrętu, jestem w dychotomii czystego luksusu i nieokiełznanych osiągów – pomyśl autobahn w niedzielne popołudnie spotyka Le Mans.
W rzeczy samej, BMW M6 wydaje się być w sprzeczności z samym sobą. Jest zarówno cywilizowanym codziennym kierowcą, jak i warkliwym, teutońskim muscle car’em – bezszelestnym wölfe’em w szacie schafa. Brak wyciskania BMW M do granic możliwości, brak zapachu gorącego bieżnika opon Continental po kilku okrążeniach na torze Speedwaya i brak konieczności zrobienia dodatkowego okrążenia przy prędkościach autostradowych w celu schłodzenia hamulców jest jak posiadanie i latanie samolotem akrobacyjnym Extra 300L (tak się składa, że również niemieckiej produkcji) i niewykonanie żadnego snap rolla lub hammerhead’a – zdecydowanie zabronione w obu przypadkach.
BMW definiuje jazdę wyczynową (per-for-mance dri-ving; czasownik, przechodni) jako „Czynność wydobywania najwyższego poziomu osiągów z samochodu przez jego kierowcę w każdych okolicznościach,” i podczas tych dwóch dni, nie tylko nauczyłem się cholernie dużo o kontrolowaniu samochodu na ostrych jak brzytwa krawędziach jego obwiedni, ale także dowiedziałem się, jak bardzo podobna jest jazda wyczynowa i latanie.
To podobieństwo było oczywiste zanim moi koledzy z klasy i ja odpaliliśmy nasze M6, M5 i Z4 M Coupes. Kiedy już wszyscy podpisaliśmy swoje życie na długich formularzach z mnóstwem drobnych druczków i założyliśmy kaski w stylu retro z lat 50-tych, aby nadać ton Ricky’emu Bobby’emu, zebraliśmy się w sali konferencyjnej Speedway’a, aby wysłuchać prezentacji Jima Millarda, instruktora BMW Performance Center, na temat dynamiki jazdy wyczynowej, która dotyczyła jednej z najważniejszych kwestii dla każdego aktywnego pilota – podejmowania decyzji. Według Millarda, „Jednym z głównych celów szkoły jest wzmacnianie podejmowania dobrych decyzji za kierownicą, budowanie pewności siebie i maksymalizacja radości z jazdy”. Chcemy, aby kierowcy dobrze oceniali sytuację, jednocześnie budując swoją świadomość relacji kierowca-samochód i ucząc się, jak rozumieć zachowanie samochodu – to, co mówi ci samochód.”
Poza właściwym osądem podczas gwałtownego skrętu z prostej w zakręt, lub używaniem podobnej dyskrecji jako lotnik, aby zapewnić maksymalne bezpieczeństwo lotu, w grę wchodzi jeszcze jeden element, który bezpośrednio przekłada się z latania na jazdę i z powrotem – fizyka. Siły kinetyczne i dynamiczne, które działają na samochód, szczególnie gdy zbliżymy się do jego granic, są bardzo podobne do tych, których doświadczają piloci w samolotach.
Podczas swojej prezentacji Millard wspomniał, że będziemy ćwiczyć te samochody w ich trzech osiach: pionowej, wzdłużnej i poprzecznej, czyli dla pilotów, odchyleniu. (Zaraz, to znaczy, że samochody też mają trzy osie? Kto wiedział?) Podczas ćwiczeń każdy z nas będzie się uczył, jak lepiej wyczuć samochód i zrozumieć, co on do nas mówi. Następnie weźmiemy te indywidualne elementy wzmocnione podczas ćwiczeń i połączymy je razem na torze drogowym.
Millard opisał następnie, jak środek ciężkości samochodu bezpośrednio wpływa na jego osiągi na torze. Środek ciężkości odnosi się bezpośrednio do osi pionowej samochodu podczas przyspieszania i hamowania. Samochody BMW M są wyważone z rozkładem masy przód/tył 50/50, co zapewnia optymalne prowadzenie. Korzystanie z przepustnicy, aby płynnie manipulować tej osi pionowej pozwala kierowcy zmaksymalizować przyczepność opon i przenieść ciężar do przodu lub do tyłu, do opon, które muszą wykonać więcej pracy w danym momencie.
W samolocie, środek ciężkości jest znacznie bardziej krytyczny, i jak samochód podczas przyspieszania, tylny środek ciężkości ułatwi trochę więcej prędkości, ponieważ stabilizator poziomy będzie musiał utworzyć mniej ujemnej windy.
Podłużna oś samochodu, co my piloci nazywamy rolką, bezpośrednio koreluje z lotnictwem nieco mniej, ponieważ samochody i samoloty wykonują skręty inaczej, z bocznymi siłami skrętu wpływającymi na każdy inaczej.
W poprzecznej, jednak istnieje bezpośrednia korelacja, która może być zademonstrowana w samochodzie przez nadsterowność w zakręcie, co spowoduje to, co większość nazywa fishtail. W samolocie, przeskoczenie zakrętu od bazy do finału i próba steru wokół może być dobrym przykładem, być może, nadsterowności samolotu.
Ale są też inne, bardziej intuicyjne lekcje, których nauczyłem się podczas mojego wysokoobrotowego weekendu na żużlu. Jedną z najbardziej godnych uwagi jest wyrobienie sobie nawyku jazdy tak płynnej, jak to tylko możliwe. Millard wspomniał, że najlepsi kierowcy wyścigowi są zawsze najbardziej płynni, i choć nie mam ochoty zostać kierowcą wyścigowym (choć nie miałbym nic przeciwko zapisaniu się do Advanced M School BMW), nasi pasażerowie i sprzęt, samochód czy samolot, wszyscy docenią jazdę lub lot tak płynny, jak to tylko możliwe. Podobnie jak w przypadku wyścigów samochodowych, płynność opłaca się również na najwyższych poziomach lotnictwa sportowego. Według gwiazdy pokazów lotniczych i trzykrotnej mistrzyni kraju w akrobacji samolotowej, Patty Wagstaff, dzięki płynnemu prowadzeniu swojego Extra 300S o mocy 350 KM przez rutynę pokazu lotniczego oraz dzięki utrzymywaniu samolotu w stanie koordynacji i, jak sama mówi, zadowolenia, uzyskuje ona większe osiągi i rozprasza mniej energii, niż gdyby była zbyt agresywna w sterowaniu. A ponieważ w każdym sezonie pokazów lotniczych lata przed milionami widzów, płynne latanie sprawia, że jej pokaz wygląda dobrze w oczach tłumów. „Spójrzcie, jak gładko latał Bob Hoover” – wspomina. Rzeczywiście.
Kolejna zbieżność między wyczynową jazdą a lataniem, którą Millard i jego instruktorzy wwiercali nam w czaszki od samego początku: Keep your eyes up. Ile razy słyszeliśmy od instruktorów latania, aby trzymać oczy na zewnątrz, zwłaszcza, że coraz więcej pilotów przechodzi do potencjalnie hipnotyzujących szklanych kokpitów? Millard nauczył nas w ten weekend nie tylko trzymać oczy w górze, ale także patrzeć daleko w dół toru, znaleźć nasze punkty zwrotne tak wcześnie jak to możliwe i wizualizować nasze linie na torze. To wspaniały nawyk, który warto wyrobić sobie podczas latania, szczególnie w środowisku lotniskowym. Kiedy chcę wykonać zakręt bazowy lub końcowy? Gdzie jest inny ruch? Gdzie chcę przyziemić? W samochodzie, tam gdzie patrzysz, tam zaprowadzą Cię Twoje ręce. Patrząc daleko w zakręt lub daleko w dół drogi, nawet gdy poza torem i na drogach powierzchniowych lub autostradzie, opłaci się w zwiększonym bezpieczeństwie i czasie reakcji.
A propos reakcji, na początku szkoły byłem trochę niezdecydowany i niepewny z wejściem kontroli i naprawdę dostać się na hamulcu. Ale po kilku dniach pracy na torze, zwalniając wiele razy ze 130 do 35, aby wykonać zakręt i nie uciec na pole, pokonałem wszelkie wahania w stosowaniu pełnej kontroli, które mogą być konieczne do prowadzenia samochodu przez kurs. Tu jest parytet: Wielu pilotów również niechętnie stosuje pełne odchylenie sterowania w samolotach.
Miałem przeczucie, gdy siedziałem w pokoju spotkań kierowców tego pierwszego ranka, że latanie i jazda wyczynowa mogą się przecinać w tym czy innym punkcie, ale nigdy nie spodziewałem się, że będą tak połączone, jak są. Po moim pobycie w BMW M School nie tylko stałem się lepszym kierowcą, ale także lepszym pilotem. Aby dowiedzieć się więcej, zaloguj się na www.bmwusa.com.
Lycoming To The Max!
Lot z Billem Steinem
Operacje silnika podczas normalnego lotu mogą być proste, ale co się dzieje, gdy silnik jest doprowadzony do granic swoich możliwości? Poprosiliśmy pilota pokazów lotniczych Billa Steina (www.billsteinairshows.com) o przeanalizowanie osiągów jego Zivko Edge 540 z silnikiem Lycoming IO-540 w trakcie kręcenia się i podskakiwania w swojej wysokoenergetycznej sekwencji akrobacyjnej.
Jak tylko szef lotnictwa wzywa mnie do boksu pokazowego, przekręcam regulator śmigła do przodu, aż pokażę 2900 obr. Zapala się dym i zaczynam nurkowanie z wysokości 2000 stóp AGL, przyspieszając tak blisko 300 mph jak to tylko możliwe. Zbliżam się do pokładu, pierwsze przeciągnięcie to około 10 G, a po ośmiu pionowych rolkach i wzlocie na 3000 stóp jestem zatrzymany i gotowy do wejścia w wir z ostrzem. Kopię ster i popycham drążek do przodu, rozpoczynając najbardziej niewygodny manewr tej sekwencji dla mnie i mojego napompowanego Lycominga AEIO-540 D4A5. Obracając się na krawędzi noża raz na sekundę podczas opadania 10.000 fpm i utrzymując -5 G, nie mogę obrócić głowy zbyt daleko, ponieważ jeśli to zrobię i jeśli moja głowa pozostanie połączona z ciałem, nie będę w stanie odwrócić jej z powrotem, aby zobaczyć panel, dopóki nie wyjdę z tego obrotu. Więc zamiast tego skupiam się na wysokościomierzu i wskaźniku ciśnienia oleju (ledwo zerkając na boki na pędzącą w górę ziemię). Niemal natychmiast ciśnienie oleju spada z 70 do 35 psi, a potem powoli opada. Gdy jestem na wysokości 1700 stóp, lub gdy ciśnienie oleju spadnie poniżej 20 psi, wychodzę z tego szaleństwa używając w pełni prawego steru kierunku, neutralnego steru wysokości i trochę lewej lotki – nagle mój Edge 540 gwałtownie zawirował i jestem w ładnej, toczącej się pionowej linii schodzenia, przyspieszając z powrotem do 250 mph. Znowu na pokładzie, ustawiam się w poziomie i szybko spoglądam na przyrządy silnika. Temperatura oleju wynosi około 210 stopni; CHT przekroczyła 400 stopni (z powodu zmniejszonego przepływu powietrza podczas poprzedniego manewru); ciśnienie oleju wróciło do wysokich 60 psi; i spalam 100 LL przy około 38 gph. To 45 sekund i jedna figura w mojej sekwencji pokazowej, więc biorę chwilę na relaks… 10 minut i 26 figur do końca!
Przez pozostałą część sekwencji, mój silnik napotyka przewidywalny zestaw wyzwań. Odwrócony płaski obrót spowalnia silnik do 2400 rpm, a temperatura oleju i CHT wzrasta z powodu braku przepływu powietrza przez osłonę. Moja wieża spiralna kończy się płaskim obrotem w pozycji pionowej i silnik znowu zwalnia, ale nie ma spadku ciśnienia oleju. Wiele osób zakłada, że przewroty w przód i w tył są najbardziej gwałtowną figurą jaką latam, ale wewnątrz kokpitu jest stosunkowo gładko i rzadko przekraczam -2 G. Jednak tumbles wywierają ogromne obciążenie boczne na śmigło i płatowiec, a silnik porusza się znacząco. (Raz musiałem przenieść śrubę mocującą osłonę po tym jak silnik został zepchnięty tak daleko w lewo, że zęby pierścienia rozrusznika nie tylko zjadły śrubę, ale także zbliżyły się do osłony na tyle, że zniszczyły płytkę nakrętki.)
Ze wszystkich figur, powiedziano mi, że snap rolle wywierają największe obciążenie na korbę, z powodu szybkiej, jednoczesnej zmiany skoku i ruchu odchylenia. Kiedy drążek jest szarpany do tyłu, a ster jest naciskany, obracające się śmigło (przymocowane do korby silnika) żyroskopowo opiera się tym zmianom położenia. Snap rolle są zawsze częścią mojej sekwencji, ale są też świetnym wypełniaczem, szczególnie na liniach pionowych, więc zwykle posypuję kilkanaście wewnętrznych i zewnętrznych snapów podczas całego pokazu.
Większość pilotów martwi się o chłodzenie wstrząsów; ja jestem jednym z nich, z wyjątkiem kiedy latam na pokazie. Pod koniec mojej sekwencji lecę odwróconym low passem, pcham się na zewnętrzną półpętlę do kilku obrotów wirówki, a następnie parkuję samolot w powietrzu dla harriera. To właśnie w tym momencie uzyskałem moje najwyższe jak dotąd odczyty CHT. W harrierze samolot wisi na śmigle pod bardzo dużym kątem i mam wrażenie, że próbuję utrzymać równowagę stojąc na piłce do koszykówki. Przy dobrym ustawieniu, samolot może pozostać zaparkowany w jednym miejscu przez długi czas – tak długi, że większość mojej uwagi poświęcam CHT, i wychodzę z harriera, gdy temperatury osiągają 430 do 450 stopni.
Po harrierze w mojej sekwencji pozostają tylko dwie figury, więc często ląduję z bardzo gorącym silnikiem. Podczas treningu mam luksus powolnego schładzania silnika przed wejściem w szyk, ale pokazy lotnicze oznaczają rozrywkę, więc na oczach tłumów muszę jak najszybciej znaleźć się na ziemi, aby utrzymać show. To właśnie ten rodzaj nadużywania silnika wyjaśnia mój harmonogram przebudowy i remontów silnika co 500 do 700 godzin.
Podczas występu mój samolot i ja przyjmujemy na siebie wiele kar. Ale to tylko wierzchołek góry lodowej – ponieważ traktuję każdy trening jak pokaz lotniczy, ten scenariusz powtarza się co najmniej 300 razy w roku. Cieszę się, że latam na najlepszym samolocie akrobacyjnym jaki zbudowano, wyposażonym w najlepszy silnik akrobacyjny firmy Lycoming i najlepszy układ zapłonowy firmy Unison. Często jestem pytany, co jest najbardziej ryzykowną rzeczą, którą robię w Edge’u, i odpowiadam, że latanie z pokazu na pokaz. Za każdym razem, gdy patrzę w dół na pasmo Sierra Nevada lub Góry Skaliste i widzę tylko drzewa i klify bez miejsca do lądowania, myślę o zaufaniu i pewności, jaką mam do mojego samolotu, a zwłaszcza do mojego silnika.