Frage:
Warum haben Flugzeugkolbenmotoren keine Schalldämpfer?
vn2000
2017-08-30 13:37:57 UTC
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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?

Ich habe keine Zahlen dafür, aber Schalldämpfer reduzieren die Motorleistung.
@ymb1 Sicher verwandt, wahrscheinlich kein Duplikat; Diese Frage fragt, warum sie so laut sind (worauf die Antwort zum Teil sehr gut lauten kann, "weil ihnen Schalldämpfer fehlen", wie in der dort am häufigsten gewählten Antwort angegeben). dies fragt, warum keine Schalldämpfer, auf die die Antwort * nicht * sein kann "weil ihnen Schalldämpfer fehlen", weil das Zirkelschluss wäre.
Fehlerhafte Frage. Die meisten haben Schalldämpfer. Ausnahmen sind sehr alte, wie Warbirds mit Sternmotoren.
Sie reduzieren die Motorleistung, erhöhen das Gewicht, haben eine begrenzte Lebensdauer, bevor sie ausbrennen, und fügen neue Risikofaktoren hinzu, wie z. B. das Austreten von Kraftstoff auf einen heißen Schalldämpfer. Abgesehen von der Notwendigkeit, die Lärmschutzbestimmungen einzuhalten (was eine * politische * Anforderung ist, keine * technische *), sind dies vier Gründe, warum kein guter Flugzeugkonstrukteur sie überhaupt in Betracht ziehen würde - sie scheitern völlig an der "Vereinfachung und Erhöhung der Leichtigkeit". Prinzip des Flugzeugdesigns.
Die Abstimmungen sind wahrscheinlich darauf zurückzuführen, dass Kolbenmotoren Schalldämpfer haben
Jedes mir bekannte moderne GA-Flugzeug hat einen Schalldämpfer. Einmotorige Flugzeuge verwenden eine Schalldämpferabdeckung, um Luft für das Abtauen und die Kabinenwärme zu erwärmen. Der Schalldämpfer ist nicht annähernd so groß oder effektiv wie bei Autos, aber ein großer Teil des Fluggeräuschs stammt von der Stütze. Ein größerer Schalldämpfer würde das Geräusch also nicht beseitigen.
@alephzero Alle diese Einwände gelten auch für Autos. Und politische Anforderungen sind auch Anforderungen. Es steht so, genau im Namen.
Flugzeuge sind in der Regel weiter von der Bevölkerung entfernt als Autos. Seit jeher können Autos auch Schalldämpfer auf der Autobahn umgehen.
Als ich Segelflugzeuge in die Luft schleppte, hatten wir Schalldämpfer in den Motorflugzeugen. Sowie 4 geräuscharme Propeller. Und wir sind mit bleifreiem Avgas gelaufen. Und wir haben spezielle Muster geflogen, um nicht in die Nähe sensibler Nachbarn zu gelangen. Es kann getan werden.
Fünf antworten:
Peter Kämpf
2017-08-30 14:40:31 UTC
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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):

Muffler on a Cessna 172

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):

Mercedes DIIIa in a Fokker D VII

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):

Avro Lancaster

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.

Das bekannteste abgestimmte Abgassystem wird von Power Flow für Flugzeuge der allgemeinen Luftfahrt hergestellt. http://www.powerflowsystems.com
@Pugz: Nur ein weiterer Schlangenölverkäufer…
Füllen Sie mich bitte aus!
@Pugz: Aus den häufig gestellten Fragen (FAQ): "Wir haben Flugtests durchgeführt und festgestellt, dass der durch das Auspuffrohr verursachte Luftwiderstand durch den aus dem Endrohr austretenden Schub überwunden wird." Ja, ihr Auspuff scheint besser zu sein, aber wenn er größer ist, verursacht er mehr Luftwiderstand. Dies unterstützt das, was ich in der obigen Antwort gesagt habe.
lol das ist ziemlich lustig Vielen Dank!
Greg Taylor
2017-08-30 14:53:08 UTC
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Selbst in den US-Flugzeugen, die in den 40er und 50er Jahren entwickelt wurden, haben die gängigsten Flugzeuge Schalldämpfer.

Mooney's do. enter image description here

Und die allseits beliebte Cessna 172

enter image description here

Jerry Coffin
2017-08-30 23:04:57 UTC
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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.

Was Sie beschreiben, klingt wie ein Grundpuffer für Zweitakt-Rennräder und einige Hochleistungskettensägen: [2-Takt-Schalldämpfer] (http://www.bikeberry.com/media/catalog/product/cache/1/image/ 512x512 / 9df78eab33525d08d6e5fb8d27136e95 / p / e / Leistung-Geschwindigkeit-Dämon-Schalldämpfer-mit-Expansionskammer.jpg). Ich kann die Form "zwei Kegel zusammen" sehen.
@JPhi1618: Ja, das ist eine häufige Anwendung dieses Designs. Es ist nicht auf Zweitaktmotoren beschränkt (obwohl sich bei einem Viertaktmotor die Zeit zwischen den Ventilöffnungen ungefähr verdoppelt, sodass die Kammer bei gleicher Drehzahl ~ doppelt so lang sein muss).
"Normalerweise gibt es eine viel größere Trennung zwischen einem operierenden Flugzeug und fast jedem anderen, der es hört. Lärm ist also bei weitem nicht so wichtig wie bei so etwas wie einem Auto." Meine Eltern wohnen ungefähr eine Meile von einem Flughafen entfernt. Flugzeuge mit Kolbenmotor, die mehrere hundert Meter über ihrem Haus fliegen, machen viel mehr Lärm als Autos, die die Straße entlang fahren.
@DavidRicherby: Ein Großteil dieses Geräusches wird vom Propeller verursacht.
@PeterKämpf OK, aber die Antwort behauptet, dass Fluglärm keine große Rolle spielt, weil Flugzeuge weit weg sind. Ich weise darauf hin, dass dieses Argument nicht viel Wasser enthält. Dieser Teil des Arguments hängt nicht davon ab, welcher Teil des Flugzeugs das Geräusch macht.
@DavidRicherby:, das nicht so wichtig ist, unterscheidet sich ein wenig von der Behauptung, dass es überhaupt nicht wichtig ist. Sie sagen, dass es aus einer Entfernung von mehreren hundert Metern laut ist - und ich stimme zu. Mein Punkt war, dass es einfach überhaupt nicht akzeptiert werden würde, wenn Flugzeuge sogar innerhalb von zehn Fuß wären, wie Autos oft zu Häusern und Fußgängern sind.
Das ist ein ventilloser 2-Takt-Expansionsauspuff, den Sie beschreiben. Ein 4-Takt-Hochleistungsauspuff ist nur ein expandierender Kegel. Alle Flugzeugkolbenmotoren sind 4-Takt. "Teilvakuum" macht für mich keinen Sinn.
@Koyovis: [Wirklich] (http://www.recpower.com/hirth.htm)?
@JerryCoffin Ah Ultraleichtflugzeuge sind in der Tat auch Flugzeuge.
@JerryCoffin Es gibt sogar ein Unternehmen, Power Flow Systems, das Nachrüstsysteme für 4-Zylinder-Lycoming-Motoren nachrüstet, die die Leistung durch intelligentes Management von Einlass und Auslass erhöhen. Sie behaupten, dass es auch Kabinengeräusche reduziert, aber das kann daran liegen, dass es den Auspuff umleitet, anstatt einen leiseren Schalldämpfer zu haben.
Greg Gallacci
2017-08-31 20:48:41 UTC
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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.

Damit ein Propellerflugzeug "buchstäblich Meilen vom nächsten ungeschützten Ohr entfernt" ist, muss es sich in einer Höhe von mindestens 12.000 Fuß über einem Gebiet mit jeder Bevölkerungsdichte befinden. (Das heißt, so ziemlich der ganze Ort wie England.)
Ich bestreite die Behauptung, dass Propeller oft mit Überschallspitzen betrieben werden. Bestimmte Flugzeugmodelle waren dafür bemerkenswert, aber es ist nicht üblich.
Einige schnelle Berechnungen auf der Rückseite des Umschlags zeigen, dass Überschallspitzen zumindest plausibel sind. Die Schallgeschwindigkeit liegt bei 300 m / s oder 18000 m / min. Die Geschwindigkeit der Spitze hängt vom Durchmesser der Stütze und der Drehgeschwindigkeit ab. Wenn sich die Stütze mit 2400 U / min dreht, bedeutet 18000 m / s 7,5 m / Umdrehung. Eine Stütze mit 2400 U / min würde also Überschall erzeugen, wenn der Radius (= Länge einer Klinge) etwa 2,4 Meter (oder etwa 8 Fuß) beträgt. Natürlich werden kleinere Requisiten überschallt, wenn sie sich schneller drehen.
@KevinKeane Und wie viele Flugzeuge haben Requisiten mit einem Durchmesser von 16 Fuß? Niemand bestreitet, dass es einige Flugzeuge mit Überschall-Requisitenspitzen gibt (z. B. den [Tu-95 "Bear"] (https://en.wikipedia.org/wiki/Tupolev_Tu-95), der übrigens 18-Fuß-Requisiten hat), aber wie Erin sagt, das ist nicht die Norm.
Betreff "... iteral Meilen vom nächsten ungeschützten Ohr entfernt ...": Sie müssen einige schrecklich lange Verlängerungen an Ihren Schuhen haben, damit Ihre Füße die Ruderpedale erreichen können :-) Ich vermute, der wahre Grund ist der gleiche wie der Grund Viele Motorräder, Schneemobile und dergleichen haben keine wirksamen Schalldämpfer, und einige Leute ersetzen den (halb) wirksamen Schalldämpfer ihres Autos durch einen lauteren: Der Lärm und der Ärger, den er anderen Menschen bereitet, geben ihnen ein Gefühl von Kraft.
Spannerz
2017-09-01 05:10:27 UTC
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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 , was die Leistung verbessert und meines Erachtens das Geräusch reduziert.

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.

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( Quelle) Beispiel für eine Abgaseinstellung.



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