Kritisk motor - Critical engine
Den kritiske motor i et flermotoret fastvingefly er den motor, der i tilfælde af svigt ville have en negativ indflydelse på flyets ydeevne eller håndteringsevne. På propelfly er der en forskel i de resterende gapende øjeblikke efter svigt i venstre eller højre (påhængsmotor), når alle propeller roterer i samme retning på grund af P-faktoren . På turbojet- og turbofan-to-motorede fly er der normalt ingen forskel mellem de gabende øjeblikke efter svigt af en venstre eller højre motor i ingen vindtilstand.
Beskrivelse
Når en af motorerne på et typisk flermotorigt fly ikke fungerer, eksisterer der en skævvægt mellem flyets operative og inaktive side. Denne trykbalance forårsager adskillige negative virkninger ud over tabet af en motors tryk. Hale-designingeniøren er ansvarlig for at bestemme størrelsen på den lodrette stabilisator, der vil overholde de lovmæssige krav til kontrol og ydeevne af et fly efter motorfejl, såsom dem, der er indstillet af Federal Aviation Administration og European Aviation Safety Agency . Den eksperimentelle testpilot og flyvetestingeniør bestemmer, hvilken af motorerne der er den kritiske motor under testningen.
Faktorer, der påvirker motorkriticiteten
Asymmetrisk kæbe
Når en motor svigter, udvikler et gabende øjeblik, som anvender en rotationskraft til flyet, der har tendens til at dreje det mod vingen, der bærer den motor, der svigtede. Et rullende øjeblik kan udvikle sig på grund af liftens asymmetri i hver fløj med et større løft genereret af vingen med den betjenende motor. De gapende og rullende øjeblikke anvender rotationskræfter, der har tendens til at gab og rulle flyet mod den svigtende motor. Denne tendens modvirkes af pilotens brug af flykontrollerne , som inkluderer roret og kranierne. På grund af P-faktor udvikler en med uret roterende højre propel på højre fløj typisk sin resulterende trykvektor i større lateral afstand fra flyets tyngdepunkt end den med uret roterende venstre propel (figur 1). Svigt i den venstre motor vil resultere i et større gapende øjeblik af den betjenende højre motor snarere end omvendt. Da den betjenende højre motor producerer et større gapende øjeblik, skal piloten bruge større afbøjninger af flykontrollerne eller en højere hastighed for at opretholde kontrollen med flyet. Således har svigtet i den venstre motor en større indvirkning end svigtet i den højre motor, og den venstre motor kaldes den kritiske motor. På fly med propeller, der roterer mod uret, såsom de Havilland Dove , ville den rigtige motor være den kritiske motor.
De fleste fly, der har modroterende propeller, har ikke en kritisk motor defineret af ovenstående mekanisme, fordi de to propeller er lavet til at rotere indad fra toppen af buen; begge motorer er kritiske. Nogle fly, såsom Lockheed P-38 Lightning , har målrettet propeller, der roterer udad fra toppen af buen for at reducere nedadgående turbulens, kendt som downwash, på den centrale vandrette stabilisator, hvilket gør det lettere at skyde kanoner fra fly. Disse motorer er begge kritiske, men mere kritiske end indad roterende propeller.
Fly med propeller i en push-pull-konfiguration , såsom Cessna 337 , kan have en kritisk motor, hvis svigt af en motor har en større negativ indflydelse på flystyring eller klatreydelse end svigt af den anden motor. Svigt af en kritisk motor i et fly med propeller i en push-pull-konfiguration vil typisk ikke generere store gabende eller rullende øjeblikke.
Virkning af den kritiske motor på minimum kontrolhastighed
De standarder og certificeringer, der specificerer luftdygtighed, kræver, at producenten bestemmer en mindste kontrolhastighed (V MC ), hvormed en pilot kan bevare kontrollen med flyet efter svigt i den kritiske motor, og offentliggør denne hastighed i sektionen i flyets flyvejledning på begrænsninger. De offentliggjorte minimale kontrolhastigheder (V MC'er ) for flyet måles, når den kritiske motor svigter eller ikke fungerer, så effekten af svigtet i den kritiske motor er inkluderet i de offentliggjorte V MC'er . Når en af de andre motorer svigter eller ikke fungerer, vil den faktiske V MC , som piloten oplever under flyvning, være lidt lavere, hvilket er sikrere, men denne forskel er ikke dokumenteret i manualen. Den kritiske motor er en af de faktorer, der påvirker flyets V MC'er . De offentliggjorte V MC'er er sikre, uanset hvilken motor der svigter eller ikke fungerer, og piloter behøver ikke at vide, hvilken motor der er kritisk for at kunne flyve sikkert. Den kritiske motor er defineret i luftfartsbestemmelser med det formål at designe halen og for eksperimentelle testpiloter til at måle V MC'er under flyvning. Andre faktorer som bankvinkel og tryk har en meget større effekt på V MC s end forskellen mellem en kritisk og en ikke-kritisk motor.
Den Airbus A400M har en atypisk design, fordi det har modsat roterende propeller på begge fløje. Propellerne på en vinge roterer i modsatte retninger til hinanden: propellerne roterer fra toppen af buen nedad mod hinanden. Hvis begge motorer på en vinge fungerer, er forskydningen af trykvektoren med stigende angrebsvinkel altid mod den anden motor på samme vinge. Effekten er, at den resulterende trykvektor for begge motorer på samme vinge ikke skifter, da flyets angrebsvinkel øges, så længe begge motorer kører. Der er ingen total P-faktor, og svigt af hver påhængsmotor (dvs. motor 1 eller 4) vil ikke resultere i nogen forskel i størrelsesorden for de resterende trykgabende øjeblikke med stigende angrebsvinkel, kun i retning mod venstre eller højre. Den mindste kontrolhastighed under start ( V MC ) og under flyvning ( V MCA ) efter svigt af en af de påhængsmotorer vil være den samme, medmindre boostingsystemer, der kan være nødvendige for at kontrollere flyet, kun er installeret på en af de påhængsmotorer . Begge påhængsmotorer ville være kritiske.
Hvis en påhængsmotor svigter, såsom motor 1 som vist i figur 2, bevæges momentarmen af vektoren for den resterende tryk på den vinge fra ind mellem motorerne til en smule uden for den resterende indenbords motor. Selve vektoren er 50% af den modsatte trykvektor. Det resulterende trykknap øjeblik er meget mindre i dette tilfælde end ved konventionel propellerrotation. Det maksimale rorbevægelsesmoment for at modvirke det asymmetriske tryk kan være mindre, og følgelig kan størrelsen af den lodrette hale være mindre. Fjedersystemet på de store, 8-bladede, 17,5 fod (5,33 m) trækkropper skal være automatiske, meget hurtige og fejlfrie for at sikre den lavest mulige propelstræk efter en fremdrivningssystemfejl. Hvis ikke, vil et svigt i fjedersystemet på en påhængsmotor forøge propellens træk, hvilket igen forbedrer trykgabemomentet betydeligt og dermed øger den faktiske V MC (A) . Kontroleffekten genereret af den lille lodrette hale og roret alene er lav af det lille design. Kun hurtig reduktion af stød fra den modsatte motor eller øget lufthastighed kan gendanne den krævede kontrolkraft for at opretholde lige flyvning efter svigt i et fjedersystem. Design og godkendelse af fjerringssystemet til dette fly er udfordrende for designingeniører og certificeringsmyndigheder.
På fly med meget kraftige motorer løses problemet med asymmetrisk fremdrift ved at anvende automatisk stødasymmetrisk kompensation, men dette har konsekvenser for startpræstation.
Eliminering
Den Rutan Boomerang er et asymmetrisk fly designet med motorer med lidt forskellige effekter til at producere et luftfartøj, der eliminerer farerne ved asymmetrisk tryk i tilfælde af svigt af en af dets to motorer.
Referencer
- ^ a b Federal Aviation Administration, USA. "Federal Aviation Regulations (FAR)" . Afsnit 14, del 23 og del 25, § 149 . Arkiveret fra originalen den 22/09/2012 . Hentet 28. oktober 2013 .
- ^ a b Det Europæiske Luftfartssikkerhedsagentur. "Certifikationsspecifikationer (CS)" . CS-23 og CS-25, § 149 . Hentet 28. oktober 2013 .
- ^ Garrison, Peter (februar 2005). "P-faktor, drejningsmoment og den kritiske motor" . Flyvende . 132 (2): 99. ISSN 0015-4806 .
