Сумрачный немецкий гений изобретал совершенно адовые конструкции. Схема усреднённая, потому что вариаций масса. Берётся поршневой двигатель, он не управляется напрямую, примитивно - это не про немцев. Берутся часы с кукушкой и вешаются позади двигателя. К ним подключают управление газом, оборотами, углом лопастей пропеллера, топливной смесью, углом зажигания, скоростью вращения нагнетателя, заливают моторным маслом для смазки и охлаждения. Всё это впихивается в одномоторный истребитель. Из получившейся шайтан-коробочки в кабину выводится одинокая ручка газа, которой пилоты тут же начинают шкрябать взад-назад, приговаривая полушёпотом "ZER GUT!". При этом у полевых авиамехаников на лбу аж пот выступает. Немцы из BMW любезно предлагали свою вундервафлю (в основном в виде трофеев), но все отказались, включая других немцев.
Но зачем?
Для начала разберёмся, как вообще управлять поршневым авиационным двигателем периода Второй Мировой. Представьте, что вам нужно совершить обгон на трассе с максимально возможным для машины ускорением. Если у вас коробка-автомат, то всё просто: педаль в пол, и коробко-двигательные мозги сами понизят передачу (а то и две), откроют воздушную заслонку и начнут вёдрами лить топливо в двигатель. Тот же манёвр с ручной коробкой потребует от водителя уже небольшой, но чёткой последовательности действий. Если дело происходит в воздухе, то для максимальной мощности нужно ещё следить за топливной смесью, потому что с высотой воздуха становится меньше. Для этого можно уменьшить подачу топлива и/или надуть из атмосферы больше воздуха (нагнетатель). А если в процессе надо ещё и крутить головой и рулём, чтобы увернуться от быстро приближающейся машины сзади? А если из этой машины по тебе стреляют?
Типичный набор органов управления двигателем выглядит примерно так:
- рычаг наддува (газ)
- рычаг шага винта (аналог коробки передач)
- рычаг смеси (высотный корректор)
- рычаг скорости нагнетателя (если полез совсем высоко)
- створки охлаждения двигателя
- створки охлаждения масла
Мало? Держите больше. Американский тяжёлый двухмоторный ночной истребитель P-61 "Black Widow" - в ранних модификациях 13 органов управления двигателем:
- 2 рычага наддува
- 2 рычага шага
- 2 рычага смеси
- 2 рычага нагнетателя
- 3 рычага положения створок охлаждения двигателя
- 2 рычага положения створок интеркулера (охлаждает нагнетаемый в двигатель воздух)
Лицо пилота представили? Справедливости ради, американцы тоже поняли что это перебор и на поздних модификациях заменили рычаги створок на переключатели "открыть/закрыть/авто".
И далеко не всегда эти органы управления расположены удобным образом. К примеру, на Як-1 управление створками охлаждения масла и двигателя находятся справа от пилота. Для управления ими нужно использовать правую руку, которой пилот управляет самолётом, оставив управление двигателем. Всем этим хозяйством управляет один человек, которому вообще-то и кроме двигателя есть чем заняться. Особенно лётчику-истребителю. Наша аналогия с обгоном на пальцах показывает как лётчик переходит из режима максимальной экономии в режим максимальной мощности. Для этого ему нужно довольно быстро и ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО:
1) сделать топливную смесь (М) пожирнее (была придушена ради экономии)
2) поставить пропеллер (Р) на малый угол (большой угол - экономия, малый угол - двигателю легче крутиться)
3) дать газу (большой рычаг)
3.1) открыть всё охлаждение (не обязательно сразу)
Под атакой, в спешке и вслепую можно перепутать и сломать двигатель. Забыл про смесь - мало мощности, перегрев, помер. Cунул рычаг оборотов вперёд слишком быстро - превышение допустимых оборотов, клин, помер. Забыл про створки охлаждения - перегрев, помер.
Любая исправно работающая автоматика давала преимущество пилоту во времени реакции и оптимальных характеристиках, которые можно было выжать из мотора. К примеру, ранние "спитфаеры" времён битвы за Британию на бумаге были быстрее 109-го "мессера", но для достижения действительно предельной скорости нужно было вручную подбирать оптимальную смесь для каждой конкретной высоты, для чего в реальном воздушном бою не всегда есть время. То же касалось большинства советских самолётов. Впрочем, ранние 109-е тоже отличились ручной установкой шага винта (угла лопастей пропеллера), что является куда большей головной болью, чем отсутствие автомата смеси.
Немцы из BMW пошли дальше и сделали kommandogerat (командное устройство), дедушку современных электронных мозгов для двигателей. Этот механический вычислитель считывал угол положения ручки газа в кабине, обороты двигателя, давление и температуру воздуха на входе в двигатель и на основе этих данных автоматически выставлял топливную смесь, угол установки лопастей винта, давление наддува, угол зажигания и скорость вращения нагнетателя в зависимости от высоты полёта. Вместо того, чтобы заниматься постоянными вычислениями и корректировками, пилот мог полностью сосредоточиться на пилотировании, не жертвуя лошадиными силами. В случае повреждения блока управления был предусмотрен аварийный режим, позволяющий дотянуть до аэродрома.
Если всё так здорово, то почему никто больше его не использовал?
Объективно, это дорогое и технически сложное устройство. Судя по отсутствию у пилотов и техников массовых жалоб, устройство было достаточно надёжным. Однако это всё ещё металлические шайтан-часы с кукушкой размером с половину двигателя и соответствующей массой. Руководство для полевых механиков в общем и целом объясняло как его снять, поставить, подключить к системам самолёта и как исправлять мелкие неисправности. В случае немелких блок управления снимали и отправляли на завод целиком. Напомню, сами двигатели можно было ремонтировать в полевых мастерских в разумных пределах.
“Дешёвым” аналогом выступают холодная голова и быстрые руки лётчика (ещё и без лишней массы). На одноместных самолётах после приведения двигателя в режим боя (максимальной мощности) kommandogerat не давал ощутимых преимуществ: требуемая мощность в бою регулируется только рычагом газа (у советов ещё смесью, но не так много). На самолетах с числом пилотов больше одного тонкой настройкой режимов работы двигателей и связанных с ним систем занимался один из пилотов, либо вообще отдельный член экипажа - бортинженер. Тем не менее, kommandogerat оказался весьма полезен немцам, когда общий уровень подготовки немецких лётчиков начал проседать, и быстро дёргать за кучу ручек в кабине умели уже не только лишь все.
После войны началась реактивная эра, которая в плане управления двигателем для пилота была намного проще. Реактивный двигатель по сути открытая труба с вставленным в неё топливным шлангом, которым пилот и управляет единственным рычагом газа. Тем не менее, с развитием электроники принцип управления пришёл в автомобильную промышленность в виде ЭБУ (электронный блок управления) и теперь каждый современный автомобиль везёт в себе свой маленький, но очень уверенный в себе KOMMANDOGERAT.
Автор: Фюзеляш Полосатый
Комментарии (33)
kovalensky
05.07.2024 14:54+2Инженерия у немцев всегда была с импровизацией, за что они и были так успешны.
Спасибо за статью.
agat000
05.07.2024 14:54+8Есть такая штука - переусложнение. Чем тевтонский гений часто увлекается.
У меня в данный момент автомобиль французский, но в БМВ-шным двигателем. Вот и не знаю, кого толще матом крыть - гальских креативщиков по компоновке или баварских сумрачных слесарей. Система регулировки фаз двигателя - вот высшая ступень эволюции их мозга и случайных мутаций в нем. Прямое наследие этого kommandogerat, как я понял из сабжа.
Pos4
05.07.2024 14:54+1Да. У меня сейчас тоже подобный мутант, h5ht 1.3 tce совместное творчество немцев из Мерседеса и французов из Рено.
С одной стороны турбожужжалка на 150 лошадей довольно резвая и экономичная, но с другой страшно подумать насколько она сложная. Непосредственный впрыск, 2 фазовращателя, турбина с электро управляемым перепускным клапаном и с дополнительной системой циркуляции масла с электромотором. И ещё множество сложных систем.
С другой стороны даже страшно подумать сколько здесь возможных точек отказа.
Недавно видел американский смолблок
8 цилиндров 16 клапанов, красота в простоте, деталей кратно меньше, нижний распредвал, невероятная надёжность (если не дуть сверх всякой меры), но с огромным расходом топлива, большой массой и без шансов вписаться в современные экологические нормы.
DGN
05.07.2024 14:54+6Простота не равна надежности, например мотор Оки - два цилиндра, один распредвал, ноль фазовращателей, один датчик, одна катушка. И куча отказов, в итоге задир на пробеге чуть за 100000км, два дорогих ремонта. И тойотовский движок приуса 1.8, 450000км, vvti, впрыск, куча датчиков, 11 компьютеров в машине. И нет отказов вообще, только ТО - свечи, фильтры, антифриз. Расходов на сервис меньше в итоге, расход топлива идентичен.
Технологический уровень определяет надежность.
gxcreator
05.07.2024 14:54+1Если вы про EP6, то в каждой новой ревизии фиксят все больше детских болячек. Основные проблемы там кмк не в сложности, а в экономии на всём - цепь из пластилина, натяжитель цепи на хилой пружине, пластиковый термостат из говна, клапаны фазовращателя хилые и так далее.
DGN
05.07.2024 14:54+2Я читал, это две конструкторские школы. По одной, делают изделие с запасом и потом удешевляют, срезая мясо. По второй, сразу делают эконом-вариант, а потом добавляют мясо там, где уж очень сыпется.
И это я не говорю еще про тех, кто тупо копирует, вообше не понимая, почему тут именно такой материал и такое решение.
agat000
05.07.2024 14:54Про него родимого. Я рад за новые ревизии, но у меня 12-го года производство. И кнопки Упдате нету ))) Нет, в принципе я знал, что беру с болячками, мне нужен был скорее хороший салон и внешний вид. Просто я не знал заранее ничего про эти извращения с движком, думал как обычно, подшаманить по мелочи и и все. А тут такое. Ну вроде привел в порядок, бодро бегает.
vvbob
05.07.2024 14:54+4Вроде бы там не так все страшно.. Рычагов много, но они по факту задействуются для повышения экономичности в крейсерском полете. В бою просто смесь максимально обогащается (ручка вытягивается на себя до упора), винт на малый шаг, и все створки открываются, мощность регулируется просто газом. Все эти действия пилоту не так сложно зазубрить до автоматизма.
А уже после боя или перед ним, он может тонко настроить все параметры что-бы самолет не перерасходовал топлива к обычном полете.
DGN
05.07.2024 14:54+4Вспоминаются мемуары, где на дальнем бомбардировщике, стрелок рассматривал цвет глушителей и по докладам пилот выставлял смесь, и так было сильно лучше (экономнее), чем по прибору газоанализатору.
vvbob
05.07.2024 14:54+2На современных самолетах (поршневых) примерно так-же выставляют, только вместо стрелка используют датчик температуры выхлопа, ну и прочие датчики. Как-то интересовался этой темой, немного мудрено, но не "рокетсайенс", можно разобраться и выставить все как положено.
Вообще удивило что даже на новых современных самолетах часто вся эта автоматика отсутствует, да и само устройство двигателя довольно архаичное, примерно на уровне 40-50-х годов прошлого века. Зажигание от магнето, нижний распредвал (видимо потому что стараются двигатель без редуктора к винту подключать и в этом случае высокие обороты от двигателя не то что не нужны, они только во вред), смесь вручную регулируется, шаг винта, если он вообще регулируется, то чаще всего самим пилотом, вручную.. Видимо тут играет роль в первую очередь надежность и безотказность, чем меньше автоматики наворочено, тем меньше вероятность отказа, чего нет, то и не сломается.
lgorSL
05.07.2024 14:54+1На танке Т-34 стоит двигатель В-2, который изначально хотели использовать в авиации. И уже в тридцатых годах сделали двигатель из алюминия, с верхним расположением двух распредвалов на каждый ряд цилиндров, с непосредственным впрыском и сухим картером. Но он оказался всё недостаточно мощным и на самолётах его толком не использовали.
vvbob
05.07.2024 14:54На Т-64 ставили двигатель, который по факту модифицированный двигатель с Юнкерса, слышал такую версию..
Одно время была тема у немцев - разрабатывали дизели для самолетов, но не зашло, все-же на самолете отношение веса к мощности решает, а у дизелей с этим не очень хорошо, тяжеловаты они в сравнении с бензиновыми.
Vsevo10d
05.07.2024 14:54Интересно было бы посмотреть на разнос дизеля самолёта в полете.
DGN
05.07.2024 14:54+1Что такое разнос?
ЕР-2 на дизелях АЧ-30 летали, очень надежные были. А поскольку турбина, то и высотные.
vvbob
05.07.2024 14:54+1Дизель при некоторых неисправностях может начать работать вразнос - обороты неконтролируемо повышаются до значений превышающих максимально допустимые. Сам видел такое на автомобилях, двигатель ревет, дым идет будто машина загорелась, и остановить это можно только перекрыв поступление воздуха в двигатель.
На дизелях тепловозов для этого даже есть специальные механизмы - захлопки, которые при обнаружении такого режима автоматически перекрывают доступ воздуха в двигатель.
DGN
05.07.2024 14:54Не совсем так, перекрывают ему топливо. Воздушный тракт там без дроссельной заслонки, это кстати говоря, очень способствует росту КПД. Ну и в разнос он может пойти когда нет нагрузки, а в самолете винт всегда есть. Но если сломан автомат шага, то да, нужно убирать подачу топлива сразу. В принципе, топливный насос мог бы уметь отсекать подачу по оборотам, каким нибудь аналогом центробежного регулятора Уатта.
vk6677
05.07.2024 14:54Лучше всё-таки воздух перекрыть. Дизель прекрасно работает на своем же масле (в случае утечки через турбину или вентиляцию картера). Так что перекрыть воздух - правильное решение.
vvbob
05.07.2024 14:54+1Перекрывают именно воздушный тракт (на тепловозах), и именно по причине, которую упомянул выше vk6677 работа на масле - это довольно неприятное и не такое уж редкое явление для дизеля. Хотя причины могут быть разные, и неисправность топливной аппаратуры, в т.ч.
В дизеле при нормальной его работе, разумеется, никакого разноса не происходит, это все последствия неисправностей.
Советую поискать в ютубе "разнос дизеля", встречаются впечатляюще "спецэффекты", хотя есть и просто видео с чадящими старыми моторами, которые не разносит, просто они так работают.
DGN
05.07.2024 14:54Я слышал о таком (работа на масле), но скорее как о курьезе настолько изношенного мотора, что не глушится даже.
Vsevo10d
05.07.2024 14:54Вот и я говорю, интересно было бы посмотреть в полете, когда не выскочить наружу и капот не открыть. Что делать, в адском плотном дыму нарезать круги на форсаже? :))
Кстати, для прекращения разноса существует годный лайфхак - вместо перекрытия воздухана засадить туда из углекислотного огнетушителя. Двигатель остановится без кислорода.
vvbob
05.07.2024 14:54Думаю там тоже захлопки ставят на такой аварийный случай, ну и в авиации все-же за техсостоянием моторов следят сильно строже чем на наземном транспорте, цена поломки там сильно выше может оказаться.
Panzerschrek
05.07.2024 14:54+5Автор - проверяй правописание иностранных слов! Правильно будет - sehr gut. И описанное в статье устройство называется Kommandogerät.
useribs
05.07.2024 14:54+2grammar nazi: origins. Шутка :). На самом деле прочитав вспомнил, как Геринга троллил немецкоговорящий то ли адвокат то ли психиатр в тюрьме: назвали Mr. Gering (ничтожный), на что тот ответил что меня зовут не Gering, а Göring!1!
nextbystander
05.07.2024 14:54Тоже прицеплюсь к формальности :) "откроют воздушную заслонку".
Не знаю как в авиации, а в авто это называется "дроссельная заслонка".
Воздушная заслонка используется при запуске карбюраторных моторов, так называемый "подсос". "Перед запуском вытянуть манетку подсоса".
Didimus
05.07.2024 14:54Я правильно помню, что упрощение и удешевление привели к чернобыльским событиям?
maisvendoo
Это, мягко говоря, не так
eri
Турбовентиляторный - не так, а реактивный - именно так и устроен, ну плюс компрессор чтоб разогнать струю в начале.
DGN
В каком смысле, реактивный? Все двигатели отбрасывающие массу для движения - реактивные. Возможно, вы имели ввиду прямоточный?
maisvendoo
Любой, подчеркиваю, любой регулируемый реактивный двигатель, будь то ЖРД, ТВРД, ПВРД, и так далее - сложнейшая инженерная система, в которой происходит масса нетривиальных механических, газо/гидродинамических и тепловых процессов. Соответственно, за РУДами в самолете стоит цепочка обеспечивающих работу двигателя регулирующих подсистем. Если бы это была труба со шлангом, так реактивная эра началась бы еще в античности....
Didimus
Так ведь реактивные стрелы ещё в древнем Китае делали с порохом?
PS Теперь надо проветрить, от пороховых газов душно
randomsimplenumber
регулируемый реактивный двигатель