Es ist verständlich, dass Düsentriebwerke keine Schalldämpfer haben konnten, aber lange vor dem Jet-Zeitalter hatten Flugzeugkolbenmotoren nie Schalldämpfer wie Autos. Gibt es einen bestimmten Grund?
Es ist verständlich, dass Düsentriebwerke keine Schalldämpfer haben konnten, aber lange vor dem Jet-Zeitalter hatten Flugzeugkolbenmotoren nie Schalldämpfer wie Autos. Gibt es einen bestimmten Grund?
Heutzutage haben die meisten GA-Flugzeuge in Europa Schalldämpfer, damit sie die immer strengeren Geräuschanforderungen erfüllen können. Hier ist eine an einer Cessna 172 montierte (Bild Quelle):
Historisch gesehen waren Schalldämpfer als Nachteil angesehen, weil sie die Motorleistung durch Erhöhen des Gegendrucks verringern. Durch teilweises Blockieren des Abgasstroms erhöht der Schalldämpfer den Zylinderdruck beim letzten Aufwärtshub des Zyklus (dem Abgashub), so dass er einem höheren Widerstand gegen Aufwärtsbewegung ausgesetzt ist. Außerdem verbleiben mehr verbrannte Gase im Zylinder, sodass im nächsten Zyklus weniger frisches Kraftstoff-Luft-Gemisch aufgenommen werden kann. In Flugzeugen mit offenem Cockpit wurde höchstens ein Rohr installiert, um die Abgase vom Piloten wegzuleiten. Unten sehen Sie ein Bild eines Mercedes D.IIIa in einem Fokker D VII ( Quelle):
Durch Nachtflüge könnten Flugzeuge jedoch leicht an ihren Abgasflammen erkannt werden. Daher wurden im Zweiten Weltkrieg Rohre zum Abgasstapel hinzugefügt, um eine optische Erkennung zu vermeiden. Unten sehen Sie ein Bild eines Avro Lancaster mit Bristol Hercules -Motoren ( Quelle):
Unser viel besseres Verständnis von Kolbenmotoren ermöglicht es jetzt, Schalldämpfer zu konstruieren, die nicht viel Leistungsverlust verursachen, und im Fall eines abgestimmten Resonanzschalldämpfers erhalten Sie sogar mehr Leistung bei der Konstruktionsgeschwindigkeit, weil sich dies widerspiegelt Die Druckwelle kommt vom Schalldämpfer an der Auslassöffnung an, sobald die Ventile schließen, und erhöht den Zylinderdruck. Angesichts der niedrigen Drehzahlen unserer altmodischen Flugkolbenmotoren müssen diese Schalldämpfer jedoch groß sein und die ebenso alten Flugzeugzellen haben keinen Platz für sie. In der Luftfahrt verursachen die Schalldämpfer immer noch einen Leistungsverlust.
Selbst in den US-Flugzeugen, die in den 40er und 50er Jahren entwickelt wurden, haben die gängigsten Flugzeuge Schalldämpfer.
Und die allseits beliebte Cessna 172
Die direkte Antwort auf die Frage, die Sie gestellt haben, lautet, dass es normalerweise eine viel größere Trennung zwischen einem operierenden Flugzeug und fast jedem anderen gibt, der es hören könnte. Lärm ist also bei weitem nicht so wichtig wie bei so etwas wie einem Auto arbeitet häufig innerhalb von beispielsweise einem Meter von anderen Autos und Fußgängern und oft nur wenige zehn Meter von Häusern, Büros, Krankenhäusern usw. entfernt.
Andererseits fühle ich mich verpflichtet, darauf hinzuweisen Entgegen der landläufigen Meinung kann ein Abgassystem den Geräuschpegel reduzieren, ohne einen Leistungsverlust zu verursachen. Tatsächlich kann ein ordnungsgemäß ausgelegtes System in vielen Fällen die Leistung erhöhen, insbesondere in einigen Fällen, die für die meisten durchaus zutreffend sind Flugzeuge.
Nur zum Beispiel sieht eine einfache abgestimmte Expansionskammer normalerweise ungefähr aus wie zwei Kegel, deren große Enden miteinander verschweißt sind. Dies hilft, die Leistungsabgabe ziemlich einfach zu erhöhen.
Wenn sich der Abgaswert des Motors öffnet, beginnt der Abgasstrom aus der Auslassöffnung zu fließen (ziemlich schnell vom Kolben gedrückt). Das bedeutet, dass wir einen Strom von ziemlich dichtem Abgas haben, der sich mit ziemlich hoher Geschwindigkeit von der Auslassöffnung wegbewegt.
Wenn die Auslassöffnung schließt, bewegt sich dieses Abgas weiter von der Öffnung weg und hinterlässt ein Teilvakuum
In einem Abgassystem mit "offenem Rohr" strömt atmosphärische Luft sehr schnell in das Vakuum, sodass das Abgas die Luft "herausdrücken" muss, wenn sich die Abluftöffnung wieder öffnet der Weg, um aus dem Anschluss heraus zu strömen.
Mit einem abgestimmten Abgassystem haben wir ein Rohr (eine Art) in der Nähe des Auslassanschlusses, um zu verhindern, dass Luft aus der Atmosphäre nur das Vakuum neben dem Anschluss füllt . Die Doppelkegel-Expansionskammer bietet jedoch mehr als das: Sie ist so konzipiert, dass das dichte Abgas vom anderen Ende der Kammer zurück in Richtung Anschluss prallt. Es kehrt zum Anschlussende der Kammer zurück und prallt wieder von dieser ab, sodass es sich jetzt von der Auslassöffnung wegbewegt.
Wir suchen nach einem Teilvakuum hinter dem dichten Abgas, das sich gerade außerhalb der Auslassöffnung des Motors befindet, gerade , wenn sich das Auslassventil öffnet. Wenn dies geschieht, hilft dieses Teilvakuum tatsächlich dabei, die nächste "Packung" Abgas aus der Brennkammer zu "saugen".
Dies trägt zur Geräuschreduzierung bei: Das Geräusch des Abgases ist im Grunde genommen darauf zurückzuführen der "Packungen" von komprimiertem Abgas, gefolgt von verdünnter Luft unmittelbar danach. Mit der abgestimmten Kammer lassen wir die nächste Packung komprimierten Abgases in dieses Teilvakuum "füllen". Infolgedessen hat das aus dem Abgas strömende Gas einen viel gleichmäßigeren Druck.
Warum dies besonders für Flugzeuge gilt: Meistens, weil in einem Flugzeug die Motordrehzahl größtenteils vorhersehbarer ist Zeit. Im Gegensatz zu so etwas wie einem Auto sind die meisten Flugzeuge im Wesentlichen auf Reisegeschwindigkeit ausgelegt und verbringen den größten Teil ihrer Zeit mit einem relativ engen Drehzahlbereich. Daher ist es ziemlich einfach, eine Expansionskammer für diese Geschwindigkeit mit minimaler Berücksichtigung zu entwerfen für andere Geschwindigkeiten.
Propeller laufen oft mit einer Drehzahl, die hoch genug ist, dass die Blattspitzen die Schallgeschwindigkeit überschreiten. Bemerken Sie jemals, dass ein Propellerflugzeug beim Start extrem laut ist, aber bei der Landung sehr leise? boomt.
Unser Ohr hört ein 'wütendes Knurren'. Nicht der Motor, nicht die ganze Zeit. Aus diesem Grund ist eine 5-Blatt-Stütze etwas leiser als eine 2-Blatt-Stütze, die jeweils mit dem gleichen Nettoschub läuft. Die 2-Blatt-Stütze benötigt eine höhere Drehzahl, wodurch die Spitzen an der Schallmauer vorbei gedrückt werden Ein 5-Blatt-Propeller läuft mit niedrigerer Drehzahl und weniger Überschallknallen.
OK, der Punkt ist folgender: Wenn Ihr Propeller in der Lage ist, Geräusche zu machen, die das Motorgeräusch weit übersteigen, warum den Motor dann zum Schweigen bringen? Ja, Ein Propellerflugzeug im Geradeaus- und Geradeausflug ist nicht so leise wie ein Auto, aber das Ding ist buchstäblich meilenweit vom nächsten ungeschützten Ohr entfernt, sodass weniger Schalldämpfung des Triebwerks erforderlich ist. Hier in Seattle, wo anscheinend jeder eine hat Wasserflugzeug, Vorschriften über die Anzahl der Blätter treten in Kraft.2 Blätter? Nein, zu viel Lärm beim Start.3? Ok, besser. Immer noch laut bei hohen Drehzahlen.5 oder 7? Yay! Für den Überschallbetrieb muss es nie schnell genug gedreht werden. Einige neuere Requisiten haben viele seltsam gekrümmte Blätter und laufen sehr leise. Leiser Propeller = effizienter Propeller.
Flugzeugtriebwerke sind so konstruiert, dass sie den größten Teil des Fluges in einem engen Drehzahlbereich nahe an WOT (Vollgas) laufen.
Die Anpassung der Rohrlänge an die Drehzahl wird als Abgastuning
Dies bedeutet, dass das Einstellen des Auspuffs jedes Zylinders einfach sein sollte, grundsätzlich auf die richtige Länge zugeschnitten und am besten offen gelassen werden sollte.
( Quelle) Beispiel für eine Abgaseinstellung.