Как оценить мощность двигателя в л. с.

Ого, я зашел перед сном посмотреть не написал ли кто-нибудь ответ, а тут такой ажиотаж вплоть до рукоприкладства 🙂 Прочитал внимательно идеи и хочу поблагодарить всех откликнувшихся и небезразличных. Но покритиковать я вынужден, таков уж жанр форумной дискуссии, хотя предложены замечательные варианты. По порядку:
1) мулинетка формой попроще была бы вполне применима, я только сомневаюсь насчет перегрева двигателя из-за недостаточного обдува. И если температура масла еще как-то контролируется, то головки цилиндров могут расплавиться.
2) в целом идея мерять момент не на винте или валу, а на моторе - замечательна. Рессоры применять для этого, однако, как-то стрёмно, да и по-любому, без снятия мотора с самолета не обойтись. Можно, однако, тупо поставить тензодатчики на стержни моторамы и потом немножко помучиться со статикой. Насчет нелинейной жесткости сайлентблоков и связанного с этим "выпрямления" амплитуды вибраций - погрешность будет однозначно, причём оценить ее будет очень непросто.
3) Предложение г. Лапшина с весами мне пока-что нравится больше всего, к сожалению, оно тоже неидеально: вокруг фюзеляжа будет slipstream, который обязательно наткнется на  центроплан (при этом даже не особо важно будут ли к нему подсоединены консоли) и далее на киль (даже если снять ГО). Итак, часть момента будет скомпенсирована деталями фюзеляжа, вплоть до выступающих рёбер его поперечного сечения. то есть, мощность будет занижена, но все-таки это будет какое-то значение. Причём, вместо весов, гораздо элегантнее будет использовать жесткость рессоры шасси и пневматиков. Надо будет прикрепить к фюзеляжу рейку перпендикулярно продольной оси фюзеляжа и откалибровать высоту ее кончика от земли, прикладывая известный момент к неподвижному винту.

Насчет зачем и почему. Самолет с этим мотором отлетал в этом году почти 50 часов, но скороподъемность 1,5 м/с - на пределе дозволенного, тем более что по описанию ожидались 2,5 м/с. Мощность мотора зависит не только от его конструкции, но и от оптимальности обвески: геометрии, сечений и длинн впускных патрубков и выхлопной системы, вплоть до качества обработки внутренних поверхностей, оптимальности подбора карбюратора и еще много от чего. Но прежде чем начинать глобально переделывать все подряд - стоит убедиться, что проблема действительно имеет место именно с мощностью мотора, а не с аэродинамикой планера, где тоже есть чему быть не так. Для этого и необходимы оценочные измерения мощности мотора.
 
ikono, вы не допускаете мысли, что причина в винте, а не в двигателе? А точно снять внешнюю характеристику можно в какой-нибудь автофирме, где есть стенд. Если не хотите снимать двигатель,  договоритесь затащить к ним самолёт целиком.
 
Топикстартер @ ikono проигнорировал мой вопрос на каком аппарате предполагается эксплуатация мотора Visa.
Пришлось мне самому полазить по поиску и выяснить что мотор стоит на самолете ( скорее мотопланере ) ULF-2. Причем самолет используется для маршрутных полетов протяжонностью 200 и более километров... Так что экономичность 4 тактного мотора является крайне важным фактором.  Кроме того - по всей видимости в германии важно не превышать уровень шума... Это еще один довод в пользу примененного мотора. Минус - то что мотор пожилой и с запчастями не очень хорошо. Как я понял - необходимость капитального ремонта - уже маячит на горизонте.

Про это я прочитал в теме : Самолёт ULF-2.

http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabb/YaBB.pl?num=1201987900/1320

DSC01341a.jpg


100_0114a.JPG


Топикстартер пишет что получил малую скороподьемность 1,5 м/с.
Как я понял - у эталонного самолета ULF 2  с мотором от Ситроена Виза - заявлена скороподьемность 3 м/с.
И собственно это - вызывает вопросы.... Толи мотор не тянет - толи  пропеллер не оптимален.... Или еще какая то проблема приключилась.

Информацию по эталонному образцу я смотрел здесь :
http://www.eel.de/english/ulf-2_techdata_en.htm

Получилось что я сам задал вопрос и сам на него ответил.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Ответ на исходный вопрос темы - как удостовериться что мотор работает достаточно мощно - у меня есть версия.
Самое простое - если есть однотипный самолет с таким же мотором и редуктором - выпросить у его владельца пропеллер на 1 день.  Предварительно измерить статическую тягу на самолете - с которого используется эталонный пропеллер. Потом поставить пропеллер на свой самолет - не нарушая установку лопостей ( если они регулируемые ).  Замерить тягу на месте. Попробовать пролететь. И сразу все станет ясно. Если передаточное число редукторов идентично - при применении одного и тогоже эталонного пропеллера - сразу станет ясно - какой мотор работает лучше и насколько.

P.S. - Я настаиваю на применении одного эталонного пропеллера -
          так как два однотипных воздушных винта - могут быть не
           совсем идентичны.

           Если есть другой самолет - владелец которого не хочет одолжить винт - можно попробовать договориться поставить на его самолет - свой винт и замерить с ним тягу. Результаты замера - сразу выявят качество работы мотора.
 
lapshin сказал(а):
Вы меня извините - но от рецензии вашего беспомощного эксперимента я воздержусь. Заявление же, что невозможно замерить разницу в 8 кГ с достаточной точностью также не выдерживает критики. Тот факт, что вибрации и колебания будут иметь место, должен бы быть учтен заранее с принятием соответствующих мер - а их, на самом деле, немало.
@urii
Я дико извиняюсь, Юрий - но вынужден влезть с поправкой - 1 л.с. = 75 кГм - это, увы, разбивает Вашу теорию.
Вы как в  сегда очень внимательны.... да килограмм на метр в секунду за секунду. Я упрощенец полагая, что все грамотные и понимают о чём речь. Да нужно быть осторожнее при общении на расстоянии. 🙂
 
ikono, разобраться в вопросе кто виноват в недостаче лошадей, мотор или винт, не просто. Попробуйте покопаться в статье
https://vk.com/doc155134905_300532754

может, найдёте для себя что-нибудь полезное.
 
я только сомневаюсь насчет перегрева двигателя из-за недостаточного обдува. И если температура масла еще как-то контролируется, то головки цилиндров могут расплавиться.
Нуууу, батенька, поставив воздушник на самолёт, измерять ТГЦ сам бог велел! Возможностей для этого сейчас много.
Чтобы вывести двигатель на максимал, с мин. допускаемой температуры, потребуется 5-10 сек. Думаю, ничего не расплавится за это время. По крайней мере те, кто так делал (из моих знакомых), двигателей не испортили.
ikono, вы не допускаете мысли, что причина в винте, а не в двигателе? А точно снять внешнюю характеристику можно в какой-нибудь автофирме, где есть стенд. Если не хотите снимать двигатель,договоритесь затащить к ним самолёт целиком. 
Вот чтобы исключить такое блуждание мысли между винтом и двигателем, нужно снять всего 1 точку на внешней характеристике!
Интересно, как будет выглядеть засовывание самолёта в автостенд!? 😱
И проблема с охлаждением, так ещё более обостряется! 😉
 
КАА, вы правы, нужно сначала убедиться, что двигатель выдаёт необходимую мощность. Я далёк от мысли, что ikono подошёл к делу по дилетантски и не произвёл необходимые регулировки перед замером тяги. Меня несколько смутила такая большая разница между паспортными и фактическими оборотами - 700 об./мин. Может быть винт излишне тяжёлый?
Кроме того ikono неправильно пересчитал мощность на обороты 5200 об/мин. Как известно из теории, зависимость между оборотами и мощностью - кубическая. Т.е. N/n^3=const. И если пересчитать именно по кубическому соотношению на 5200 оборотов  получим 33,95 л.с.
 
В моем случае вопросов с винтом нет - стоит стандартный для этого типа фабричный винт с изменяемым на земле шагом. Сравнить мощность с другим мотором можно, но Ульфов всего штук 20 в мире, и тот что случайно поблизости использует форсированную Визу.

iae - не согласен, что зависимость кубическая. Была бы кубическая, если бы с данной установкой винта мотор сам бы раскрутился до 5200. Поскольку он на месте не может - пришлось бы для этого облегчать винт, снижая момент. Так что в лучшем случае зависимость - линейная. Мой винт не слишком затяжелен - в полете он раскручивается до более чем 5000 оборотов. Если еще облегчать, то может получиться как бывало у многих: на земле оптимизируется СУ по максимуму тяги (достигается вблизи макс. оборотов, естессно) - ура, в полет! - и как-раз на взлете, когда двигатель на максимале, а пилоту не до того чтобы следить за тахометром "проклятый буран" наглядно демонстрирует свою "ненадежность" по сравнению с "настоящими" двигателями 🙂 Может я немножко утрирую, но создается такое устойчивое впечатление, судя по по описаниям.

Затевая тему в этом разделе, я надеялся что удастся предложить более-менее универсальный способ с применением современных электронных технологий (вроде того интегрального акселерометра для измерения вибраций), не доступных нашим предкам (перепробовавшим за историю все простые решения и так и не нашедшие общепринято-корректного). На основе 555 таймера, благодаря его стабильности, можно строить довольно потрясающие сенсоры, например, ракетомоделисты используют для измерения тяги изменение емкости конденсатора при минимальном сдвиге пластин-пружин:
http://serge77.rocketworkshop.net/capacitor2/capacitor2.htm
cond-3pl.gif

cappp_0013.jpg

scheme.gif
 
я только сомневаюсь насчет перегрева двигателя из-за недостаточного обдува

Мулинетка как по Эйлеру так перемешивает воздух что охлаждение дай бог 🙂 Единственно она не должна быть сильно лёгкой - иначе маховик из неё много хуже чем из винта и результат становится не корректным.
 
Пока-что заказал 10м константановой проволоки диаметром 0,05 мм (275 Ом/м). У нее относительное удлиннение при разрыве - до 45%! Поскольку рессора шасси у меня из стеклотекстолита, должно быть возможно приклеить эпоксидкой с двух сторон фюзеляжа небольшие тензодатчики из этой проволоки. Они не только помогут померять момент мотора, но и всегда позволят оценить взлетный вес и нагрузку на шасси при посадке в момент касания.
 
Пока-что заказал 10м константановой проволоки диаметром 0,05 мм (275 Ом/м). У нее относительное удлиннение при разрыве - до 45%! Поскольку рессора шасси у меня из стеклотекстолита, должно быть возможно приклеить эпоксидкой с двух сторон фюзеляжа небольшие тензодатчики из этой проволоки. Они не только помогут померять момент мотора, но и всегда позволят оценить взлетный вес и нагрузку на шасси при посадке в момент касания.
Нормальный ход!
Тензодатчик из рессоры позволит и очень точно оттарировать нагрузку и получить достоверный момент - и, впоследстви, использоваться для утилитарных целей, вплоть до замера перегрузки на посадке.
 
Затевая тему в этом разделе, я надеялся что удастся предложить более-менее универсальный способ с применением современных электронных технологий (вроде того интегрального акселерометра для измерения вибраций), не доступных нашим предкам (перепробовавшим за историю все простые решения и так и не нашедшие общепринято-корректного). На основе 555 таймера, благодаря его стабильности, можно строить довольно потрясающие сенсоры, например, ракетомоделисты используют для измерения тяги изменение емкости конденсатора при минимальном сдвиге пластин-пружин:
http://serge77.rocketworkshop.net/capacitor2/capacitor2.htm
cond-3pl.gif

Раньше конечно небыло такого развития электроники...
Однако чтобы корректно измерить мощность датчиками Вы еще попотеете. И что получится - не известно.

Раньше - вопрос измерения мощности ДВС - стоял ничуть не менее остро чем сейчас. Не только в авиации. Применяли тормозные стенды с мулинетками - с электрогенераторами или с гидротормозом...
Тормозные установки были конечно не так дешевы и просты как хотелось бы многим самодельщикам. Но есть версия что тормозной стенд с генератором или с гидротормозом - давал более корректные данные чем попытки обьехать сложности при помощи тензодатчиков. При испытаниях моторов воздушного охлаждения - как правило для обдува цилиндров применяли электрические центробежные вентиляторы.

Неплохой пример - как измеряли мощность моторов при помощи гидротормоза. Кстати - я читал что один мотогонщик из Эстонии или Литвы ( точно не помню ) - построил себе такой стенд и остался весьма доволен. И фотография была - стенд был размером со стиральную машинку на колесах от тачки.





 
Весы, тензоры, константан- а может проще?- в справочнике ищете удельный расход топлива на аналогичный движок и в 10%-ю ошибку попадаете наверняка.(по крайней мере, в зоне средних и больших мощностей)
 
Пока-что заказал 10м константановой проволоки диаметром 0,05 мм (275 Ом/м). У нее относительное удлиннение при разрыве - до 45%! Поскольку рессора шасси у меня из стеклотекстолита, должно быть возможно приклеить эпоксидкой с двух сторон фюзеляжа небольшие тензодатчики из этой проволоки.
Может проще будет купить у китайцев готовые датчики? Например http://www.aliexpress.com/item/Free-shipping-10pcs-lot-BF350-3AA-BF350-Precision-resistive-strain-gauge-strain-gauge-for-the-pressure/1935460339.html или даже сразу полный мост http://www.aliexpress.com/item/Axis-perpendicular-to-each-other-full-bridge-strain-gauge/1981493442.html
 
Вот достаточно точная методика расчёта мощности двигателя:http://lib.algid.net/pdd/o1g01p03.php Параметры двигателя брал здесь:   http://kirov.auto.ru/cars/citroen/visa/group-hatchback_5d/mod-3628  (надеюсь именно вашего)Подсчёт показал завышенные показатели по мощности с завода-изготовителя.34 л.с. по факту выдаст не при 5200 об/мин,а при 5500,да и при всём этом затраты в двигателе на трения в подшипниках,на привод ГРМ,на сжатие газов и т.д. затрачивается ВСЕГО 5 % от общей мощности!!!!Геометрическую степень сжатия не нашёл,принимал за 9 кг/см кв.При 4500 об/мин подсчёт показал 27 л.с.(при тех же потерях 5 %),отнимите КПД редуктора 0.9,получается 24 л.с. и максимальный крутящий момент в пределах этих оборотов на данном двигателе.Тяга в 90 кгс с 24 л.с.,это очень даже не плохой результат.Потери на трения в двигателе минимум 10%,плюс помнится он у Вас давал вспышки в карбюратор,это бывает из за не плотно прилегающих клапанов.Ну и конечно 2 карбюратора будут давать лучшее наполнение.Да и степень сжатия думается там не 9 кг/см,а меньше.  
 
Kvadratov: "стенд представляет собой фундамент с замурованной в него чугунной плитой..." не обижайтесь, но дальше я читать не стал. Наверное, хорошее решение, но не для моих возможностей.

Чечако: мысль понятна, если предположить что КПД известен с точностью 10 %, то осталось только померять расход. Только одна проблема: "небольшой промах с моментом зажиганиия - и расчет улетает в корзину"  :🙂. Это тоже можно сделать, но по затратам сравнимо с тензодатчиками. Кстати, если правый и левый тензодатчики на эквивалентных точках рычагов рессоры шасси включить в мост, то напряжение разбаланса моста будет пропорционально моменту, и все, откалибровать - и ничего больше считать не надо! А расход можно измерять, для сравнения 🙂

Конечно, лучше купить готовые тензодатчики. У меня немножко другие источники, у RS-components есть и сами датчики, и отличное описание их применения. Для рессоры из эпоксидки лучший клей - сама эпоксидка 🙂
http://docs-europe.electrocomponents.com/webdocs/001b/0900766b8001b962.pdf

BAMS, геометрическая степень сжатия может очень сильно отличаться от фактической. Да и вообще: "просто было на бумаге, да косяков можно всегда наделать..." - что в системе впуска, что выхлопа, что зажигания, что изношенного газораспределения. "Плохое измерение лучше хорошей теории"  ;D

(прямо цитатник сегодня получается)
 
Доброго времени уважаемые, может вместо всего комплекса мер, просто поменять винт на двухлопастной?
Такое вот не нужное мнение.
С уважением.
 
Кстати, если правый и левый тензодатчики на эквивалентных точках рычагов рессоры шасси включить в мост, то напряжение разбаланса моста будет пропорционально моменту, и все, откалибровать - и ничего больше считать не надо!
Припечет солнышко с одного бока и весь баланс уедет в далекие края. Потом тучка набежит или ветерок подует - поедет в другую сторону. Для термокомпенсации нужно по полному мосту на каждое плечо рессоры, а сигналы с них уже сравнивать. Не термостатировать же рессору при измерениях?
 
главное за время пути, не забыть за чем идешь.
если кончено нравится сам процесс ...
 
Назад
Вверх