|
Еще немного о принципах...
Итак, вы решили, что это вам надо. Только давайте уточним, что же именно?
Если у вас обычная моделька, не предназначенная для рекордных полетов/поездок/заплывов, и просто не хватает адреалина в крови из-за ее слабенькой динамики или малой скорости, то проще всего (и поверьте - дешевле!) установить на нее другой двигатель с бОльшей кубатурой (и, разумеется - мощностью). Кроме того, "летунам" и "посудникам" лучше потратить некоторое время на оптимизацию движителя - воздушного или гребного винта, а "ездунам" - поиграть с передаточным отношением редуктора. Поверьте, результат может превзойти ожидания!
Но если и это не принесет вам удовлетворения, и не отобьет желания заниматься дальше, то приготовьтесь к длительным экспериментам...
Для начала ответьте себе на один простой, но очень важный вопрос: что для вас является главным - максимальная скорость модели, или ее динамика (приёмистость).
Если главное - скорость, то подход к конструированию РВС будет один, если же динамика - другой. Решить обе задачи путем установки на модель "универсального" глушителя не удастся никогда! И уж точно, не стоит расчитывать на то, что уровень шума двигателя вашей модели, в результате установки такого глушителя, снизится до уровня шума новенького Мерседеса С-класса.
Принципиальную разницу в "поведении" глушителей для получения наилучшей динамики, в отличии от максимальных скоростных режимов, легко понять, разобравшись с нагрузочными характеристиками ДВС.
"Динамичная" РВС предназначена для изменения нагрузочной характеристики в широком диапазоне оборотов - от минимально возможных, до максимальных. Как я уже говорил выше, при этом общая площадь мощности двигателя не может быть увеличена, т.е. такая РВС как бы перераспределяет возможности двигателя, смещая максимальные значения крутящего момента и мощности в сторону средних оборотов. Разумеется, при этом падает пиковая мощность двигателя (а чаще всего - и максимальные обороты). "Скоростные" РВС наоборот, увеличивают максимальные обороты, но крутящий момент и мощность двигателя увеличиваются лишь в узком диапазоне оборотов, как правило, превышающих максимальные обороты, развиваемые ДВСом без РВС. К сожалению, это приводит к значительной потери мощности (а следовательно - и приемистости) двигателя во всем диапазоне оборотов, от малых до максимальных. Ниже приведены диаграммы мощности условного двигателя без РВС (черная кривая), с "динамичной" РВС (зеленая кривая), и "скоростной" РВС (красная кривая). Можно считать, что крутящий момент двигателя изменяется аналогично.
Не трудно заметить, что площади, заключенные под каждой кривой примерно равны.
С математической точки зрения различия приведенных выше кривых объясняется их добротностью, и резонансной частотой: у "динамичной" кривой минимальная добротность при наименьшей частоте резонанса, у "скоростной" эти параметры значительно выше аналогичных для ДВС без резонансной выхлопной системы.
Очевидно, что "динамичная" РВС обеспечит лучший (быстрый) разгон модели, т.к. мощность, развиваемая таким двигателем уже на малых оборотах существенно выше, чем у двух других двигателей, но максимальная скорость не будет высока. А вот "скоростному" ДВС потребуется гораздо больше времени для разгона модели, но когда обороты двигателя достигнут близких к максимальным, такой движок "выстрелит", и модель достигнет скорости, существенно превышающей не только скорость "динамичного" варианта мотоустановки, но и обычного, с прямым атмосферным выхлопом.
Одна из первых удачных (и рекордных!) попыток применения РВС на кордовой скоростной авиамодели была реализована еще в середине 60-х годов прошлого века американскими моделистами Теобальдом и Вишневским. Их модель была оснащена новаторским для того времени двигателем ТВА 0.15 разработки Теобальда с резонансной "дудкой". Двигатель довольно плохо запускался на старте, очень долго разгонял модель (более 15 кругов), при этом пилоту приходилось помогать двигателю, раскручивая модель. Но после того, как модель достигала скорости около 120-150 км/час, воздушный винт разгружался, обороты двигателя резко возрастали ("включалась" дудка), и модель буквально за 2 круга разгонялась до скорости почти 260 км/час! На земле двигатель развивал не более 10.000-12.000 об/мин, но в полете "раскручивался" до более чем 30.000.
Конструкция двигателя тщательно скрывалась авторами длительное время, но позже аналогичные моторы стали выпускать серийно многие производители - Росси, Супер Тигр, и т.д.
Эти двигатели конструктивно отличаются от "обычных" прежде всего очень широкими фазами выхлопа (к этому моменту мы еще вернемся), что обусловлено режимом работы резонансного глушителя.
Требуемые характеристики двигателя получаются в результате применения РВС с разными добротностями, и частотами настройки резонанса.
Понятно, что "динамичная" РВС должна быть менее добротна, и ее резонансная частота будет ниже, чем у "скоростной" РВС. Это сказывается на конструкции резонансной выхлопной системы.
Как я уже говорил, процессы, протекающие в РВС очень близки к акустическим, следовательно, при анализе этих процессов, и при проектировании самой системы следует опираться на основные законы, описывающие акустические колебания в замкнутых объемах.
В современной физике такие колебания описываются формулами, выведенными почти 150 лет назад немецким ученым Гельмгольцем, а объемные резонаторы получили общее название резонаторов Гельмгольца.
Простейший резонатор Гельмгольца представляет собой сферическую колбу с цилиндрическим горлышком.
Проводя аналогию с механическими колебательными системами (допустим - с пружинным маятником), можно колеблющийся газ внутри такого резонатора сравнить с пружиной, а массу газа внутри горлышка - с грузиком.
Газ в объеме колбы работает на сжатие-расширение, а масса воздуха, перемещаясь туда-сюда в узком горлышке, выполняет роль колеблющегося грузика. Период колебаний этой системы на частоте резонанса будет равен:
Т = 2Π*√(м/k),, где м - масса грузика, k - коэффициент упругости пружины.
Что интересно - возбуждать такой резонатор можно не только через горлышко, но практически в любой точке поверхности самой колбы, если проделать в ней отверстие, через которое можно будет осуществлять сжатие/расширение находящегося внутри газа. Да и форма резонатора не обязательно должна быть сферической - она может быть цилиндрической или даже веретенообразной (именно такую форму и имеют резонансные глушители!). А геометрическая форма и размеры подобного резонатора определяют его основные параметры - резонансную частоту и добротность.
Все права на статьи принадлежат И.В. Карпунину (aka Glider).
|
