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| Wartung | Motorverschleiß definiert durch Powersetting oder Drehzahl? |
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Hallo zusammen,
nach meiner Kenntnis ist der Verschleiß eines Flugmotors (hier: Festpropeller) v.a. durch das Powersetting und die hierdurch definierte thermische Belastung hevorgerufen. Deshalb sollte es dem Motor egal sein ob ich meine 60% Leistung in 2000 ft bei 2400 oder in 8000 ft bei 2600 RPM fliege (orientierende Beispielwerte).
Kürzlich kam in der Diskussion mit 2 Ingenieuren das Argument: Die höhere Drehzahl führt sehr wohl zu einem höhern Verschleiß (3. Potenz der RPM) und sollte deshalb vermieden werden.
Hat da jemand sachdienliche Hinweise?
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...hmm. Höhere Drehzahl bei gleicher LEistung erfordert ja mehr Arbeitstakte. Bei jedem Arbeitstakt entsteht doch unabhängig von der Leistung ein Verschleiss, die Zündkerze muss zünden, der Kolben sich bewegen, die Ventile arbeiten, die Kurbelwelle legt einen längeren Weg zurück usw. Das wäre jetzt mein Erklärungsansatz gewesen.
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Grundsätzlich richtig. Meines Erachtens entsteht der grösste Verschleiss bzw. die meisten Schäden an Flugzeugmotoren aber durch nicht Einhalten der Ölwechselintervalle, zu hohe Drehzahlen unmittelbar beim Anlassen, falsches Leanen sowie falsch eingestellte Zündung.
Dann vielleicht noch zu nennen zu lange Standzeiten zwischen den einzelnen Flügen und zu starkes Abkühlen im Sinkflug.
Der Betrieb innerhalb der im Operators Manual vorgegebenen Betriebsgrenzen schadet grundsätzlich nicht.
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Und die etwa von Lycoming mit vier Kalendermonaten angegebenen Ölwechselintervalle sind kürzer als viele Glauben. Dennoch ist Rumstehen sicher der Hauptfaktor.
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Insbesondere die Kombination davon: denn die meisten, die ihren Flieger stehen lassen, sind davon überzeugt, dass das Öl ja auch nicht verschliessen wird, also nicht rausmuss.
Dabei darf das jeder selber machen und die Kosten halten sich in Grenzen. Ich bestelle immer bei Air Total. Gut - das Altöl los zu werden ist immer minder-spassig....
Damit ist in weniger als 1 Std (je nach Cowling) der Zündzeitpunkt zu kontrollieren.
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Solange der Motor bei vernünftigen Betriebstemperaturen arbeitet, dürften die Unterschiede nicht nennenswert sein. Der Rotax dreht freudig über 5000 im Reiseflug (getriebeuntersetzt natürlich) und hat trotzdem eine TBO von 2000 Stunden. Vorgeschriebene Ölwechselintervalle sollten selbstverständlich eingehalten werden und regelmäßiger Betrieb ist sicher auch förderlich. Einmal während des Fluges sollten beim Rotax wegen des Wassers im Öl 100°C Öltemperatur erreicht werden und je nach Witterung geht das nur bei höheren Drehzahlen. Bin zwar kein Ingenieur, aber sachdienlich könnten die Hinweise ggf. trotzdem sein.
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@Lutz: Daß mehr Drehzahl potentiell auch mehr Verschleiss bedeutet ist schon klar - die Frage ist das Ausmaß: mechanische Belastung durch Drehzahl/Ladedruck, thermische Belastung: was verursacht überproportionalen Verschleiß?
@Andreas etc: klar, Ölwechselintervalle sind einzuhalten...zu starkes abkühlen im Sinkflug: Wenn ich mir da die Belastung unserer DR400 im Schleppflug anschaue, und die schafft auch ihre 2300h, frage ich mich immer was das mit der thermischen Belastung soll. Betrifft m.E. mehr Motoren höherer Leistung und Turbolader.
Mir geht es hier um die 0-320/360 Lyosaurier
Wer konserviert die Motoren im Winter schon nach Vorschrift? Und wenn das Wetter dann doch mal gut ist kann man nicht fliegen.
Gibt es denn keinen Motorenbauer von Daimler oder BMW (von mir aus auch VW :-)) oder Maschinenbauer der hier mitliest und da mal ein Statement zu abgeben kann.
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Hallo,
Die Drehzahl spielt eine Rolle beim Verschleiß insbesondere bei den Lagern und je nach Material bei der Ring -Buchsen Paarung. Bei den großen luftgekühlte Motoren sind Überhitzung, undichte Auslassventile und Risse im Zylinderverbund wahrscheinlicher zumal 2000h gerade mal 100000km beim Auto entsprechen.
Korrosion und Mangelschmierung beim Start beim Lycoming sind aber sicher der Hauptfeind.
Gruß aus Schwaben
Andreas
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Für den Verschleiß an Kolbenmotoren gibt es vielschichtige Faktoren, die eine Rolle spielen (können...).
Zum einen gilt es, die korrekten Betriebsmittel zu wählen. Sprich Sprit, Schmierstoff, Fette. Das ist schon mal die halbe Miete.
Weiterhin ist entscheidend die Art des Betriebs: Anlassen, sofortiges Leanen und bei mäßiger Drehzahl gut durchwärmen. Ich habe bei der PA-28 ca. 10 Minuten inkl. Taxeln bis das Öl knappe 70 Grad hat und wäre dann eigentlich "Ready for departure". Trotzdem warte ich noch so lange, bis ich mit einer Tempi von 90 Grad zum ersten Mal Volllast gebe. Ich versuche also optimale Bedingungen für einen geringen Verschleiß zu schaffen. Gleiches gilt unter allen Flugsituationen. Wichtig ist das Arbeiten mit Pressure Altitude und Density Altitude, um zu wissen, wann welches Leistungsfenster zur Verfügung steht.
Kolbenmotoren haben runde Zylinder und ovale Kolben, welche erst unter der Temperaturausdehnung rund werden und an den Zylinderwänden mittels der Kolbenringe korrekt abdichten. Grund sind unterschiedliche Temperaturausdehnungskoeffizienten an freier Kolbenfläche und beim Kolbenbolzen. Die wenigsten wissen oder machen es sich bewusst, das in der Ölwanne Umgebungstemeratur herrscht und ab der ersten Zündung im Zylinderkopf über 600 Grad herrschen! Dieses Delta ist ein Albtraum für jeden Ingenieur oder Mechaniker, wie ich es gelernt habe. Daher gilt immer: Behutsame Erwärmung des Triebwerks ist essentiell für Maximalleistung innerhalb einer TBO. Nicht umsonst gibt es aus konstruktiven Gründen viele Motoren mit naturgemäßen Thermikproblemen, welche bei V-Motoren oder Reihenmotoren sich meist in Spannungsrissen im Zylinderkopf äußern.
Zu Deiner Frage: Volllast tut auf Dauer keinem Motor gut! Volllast bedeutet, dass dauerhaft bei regulärem Umgebungswiderstand (Drehmoment der Luftschraube u.a. hier, beim Kfz die Bremswirkung durch Gewicht, Rollwiderstand, etc..) die bauartbedingte Maximalleistung abgerufen wird. Man kennt den Begriff "Vollgasfest" ja zumeist nur von Autotriebwerken, der Begriff trifft aber auch auf Flugmotoren zu. Daher auch die in den Flughandbüchern genannte Reduzierung der Last auf "Reiseleistung", welche der sog. Teillast entspricht. Auch hierbei ist das Leanen essentiell! Beim Kfz übernimmt das die Lambdasonde und ein Steuergerät, wenn wir in die Berge auf 2500 Meter über dem Meeresspiegel fahren. Und wie beim Flugmotor eine reduzierte Leistung aufgrund kleinerem Zylinderfüllungsgrad haben. Bei 7500 ft wird die Luft ja schon etwas dünner und für alle Benzinmotoren gilt: Beste Verbrennung ist bei Lambda = 1. Hier jetzt noch die Turbomotoren auszuführen, welche das Delta in der Zylinderfüllung ausgleichen (sollen...), würde den Rahmen sprengen und wäre abweichend bzw. zusätzlich vom dem hier gültigen ein eigener Beitrag.
Unter all diesen Gegebenheiten und Vorraussetzungen ist dann auch der geringste Verschleiß gegeben. Regelmäßigen Betrieb ebenfalls vorrausgesetzt.:-)
Allzeit happy landings und ein sorgenfreies Triebwerk!
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Ja, gibt es. Ehemals BMW Mechaniker auf allen Triebwerken der 80er und 90er. Statement siehe oben:-).
P.S. Oben gesagtes setzt ein technisch korrekt eingestelltes Triebwerk voraus, sprich Steuerzeiten, Ventilspiel, Zündzeitpunkte (weil 2 Zündkreise bei Lyco & co!), frisches korrektes Öl, keine Falschluft bei Einspritzern, usw... .
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Ich kann Christian nur zustimmen. Sehr komplexes Thema.
Typische Motoren der GA haben bei 50h im Jahre eher ein Korrosions / Schmiermittelproblem.
Motoren in Schulflugzeugen die viel Fliegen oder turbocharged engines in der C402 mit 800h pro Jahr - die schnurren von TBO zu TBO ohne Probleme.
Bei Industrie Dieselmotoren wird die Lebensdauer als total verbrauchte Spritmenge angegeben, damit hat man die Lastfaktor auch beruecksichtigt.
Ich wuerde eher mehr fliegen als mir Gedanken zu machen ob der Motor mit 2300 oder 2350 rpm laeuft.
Happy Landings,
Guido
Photos: aus Oshkosh am Stand von Continental. Own photos.
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Hilft zwar nicht der Wahrheitsfindung, und mein Thielert-Ölbrenner muss ja sowieso nach 1500 Stunden raus: Aber aus Neugier habe ich heute mal mit 33% Powersetting gespielt. Grundüberlegung: Wenn die DA40 "best glide" so um die 72 kt hat, müsste das doch auch die maximal ökonomische Geschwindigkeit (im Bezug auf Verbrauch) sein. Theoriegemäß hing die Kiste bei dem Setting irgendwo bei um die 80 Knoten in der Luft. Ggü. den 110 kt bei 66% nicht wirklich attraktiv, aber halber Spritverbrauch ist ja auch ganz nett. Insbesondere, wenn sie AV-Gas statt Jet-A1 saufen würde, und die Motorlaufzeit nicht so kostenbestimmend wäre.
Was spricht gegen "Slow Steaming"?
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Moin,
aus motorentechnischer Sicht? Da ja Dein Ölbrenner m. W. keinen Partikelfilter hat - beim Ölbrennerauto ein Grund, ab und zu mal schneller als 60km/h zu fahren - keine Ahnung, was noch dagegen sprechen könnte...
Aus psychiatrischer Sicht? MEINE NERVEN!! ;-)
Viele Grüße
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Zitat: "Wenn die DA40 "best glide" so um die 72 kt hat, müsste das doch auch die maximal ökonomische Geschwindigkeit (im Bezug auf Verbrauch) sein." Sowie "Slow Streaming"....
Exkurs: Kolbentriebwerke haben per se konstruktionsbedingt und aufgrund der in seinem inneren schwingenden Gassäulen eine sehr enge Range für den "optimalen" Betrieb. Optimal ist hierbei sehr eingeschränkt zu sehen angesichts der Verbrennungsvorgänge (nicht Explosionen, wie oftmals angenommen wird). Genau genommen erfolgt der Verbrennungsvorgang im jeweiligen Zylinder unter ingenieursmäßigen Gesichtspunkten äußerst langsam ab.
Ein Kolbenmotor läuft am wirtschaftlichsten, sprich spezifizierte Leistungsabgabe bei geringstem spezifischen Kraftstoffverbrauch, wenn sich die im Leistungsdiagramm eingetragenen Kurven von Drehmoment und Leistung überschneiden. Dann beginnt der sogenannte "elastische" Bereich, welcher reicht bis zur maximalen Leistung. Zu diesem Zeitpunkt ist das Kurbelwellendrehmoment bereits drastisch gesunken und die Leistung generiert sich aus der Drehzahl.
Man mache den Versuch einmal mit seinem Fahrzeug, gleich welchen Typs: In den Betriebsanleitungen sind in der Regel die Graphen von Leistung und Drehmoment eingetragen. Man halte nun die Drehzahl an der Schnittstelle. Diese Drehzahl kann in der Regel gehalten werden, gleich ob in der Ebene oder an Steigungen. Natürgemäß nicht bis zu übermäßigen Steigungen...
Man wird feststellen: Der spezifische Kraftstoffverbrauch sinkt, das Triebwerk läuft im Vergleich zu sonstigen Betriebszuständen ruhig und sehr gleichmäßig, es stellt sich eine gefühlte höhere Laufruhe ein, da alle beweglichen Komponenten sich in einem dynamischen Gleichgewicht befinden. Dieses gilt im Übrigen für alle Bauarten, gleich ob Reihen-, Boxer- oder V-Motoren. Es gibt bauartbedingte Unterschiede in Form von 4-Zylindern, 6-, 8- und natürlich dem berühmten V12, welche über all diese Dinge relativ erhaben zu sein scheint und ist. Selbst ein absolut hoher Verbrauch von Kraftstoff relativiert sich, wenn man Laufruhe, Leistungsspektrum sowie Gleichmäßigkeit der Leistungsabgabe von Drehmoment und dem Ansteigen der Leistung betrachtet.
Zurück zur Frage: Nein, "Best Glide" ist nicht die Geschwindigkeit, bei welcher ein Triebwerk am verschleißärmsten betrieben werden kann. Es kann sogar sein, dass der untertourige Betrieb sich suboptimal auf die Verbrennungsvorgänge auswirkt. Stichwort ist hier das Verrußen der Kerzen, welche erst ab spezifizierten Temperaturen ihre Freibrenntemperatur erreichen.
Dafür Vorraussetzung, und damit siehe oben: Entsprechendes Warmlaufen des Triebwerks bzw. beim KFZ das Warmfahren. Nicht umsonst gilt bei Automobilen die Faustregel: Abruf der Maximalleistung nicht unter einer Fahrstrecke von 25 km, eher 30 - 35. Mein M70-V12 aus dem Jahre 1989 benötigt ca. 30 Minuten oder 30 km, bis dieser komplett auf Betriebstemperatur ist. Der Unterschied nach sorgfältigem Warmfahren ist merklich!
Für Turbomotorren gilt das analog, gleichwohl hier noch einige Unterschiede in der Gemischaufbereitung bestehen und den spezifischen Eigenheiten eines Turboladers. Tempi-Delta der Luftströme (Abgas vs. Frischluft in einem Gußgehäuse!), Gleitlager mit Schmierung über den Motorkreislauf vs. eigene Schmierung (seeeeeeehr selten und heute aus Kostengründen nicht mehr üblich), wahnwitzige Drehzahlen der Turbine (100.000 und mehr...). Eine Ausführung hier wäre ein eigenes Thema, wie auch die Eingehung auf die spezifischen Vorgänge in einem Kolbentriebwerk. Dieses wäre einmal ein Thema für eine PuF-Ausgabe, welche die grundsätzlichen Eigenheiten vorstellt und behandelt. Alleine die Abstimmung von Ansaugtrakt und Abgastrakt sind ein seitenfüllendes Thema, welche Schaltansaugrohre, Anzahl der Ventile pro Zylinder (nicht immer ist mehr auch besser...), usw....
Diesel, bzw. Jet A1: Prinzipiell ähneln sich die Verbrennungsvorgänge, jedoch verbrennt Diesel langsamer und benötigt eine äußerst präzise Zusammenstellung von Kraftstoff und Luft! Wir haben hier auch weitaus mehr Möglichkeiten der Gemischaufbereitung, es seien hier nur die Wirbelkammer, Direkteinspritzer und das Vorkammerprinzip genannt. Bei schlechter Verbrennung passiert das, was immer beanstandet wird: Ruß, welches nichts anderes ist als unvollständig verbrannter Kraftstoff, im Endeffekt nichts anderes als "Pfusch" in der Gemischaufbereitung. Ansonsten verbrennt dieser Kraftstoff völlig rußfrei. Man sieht das z.B. an alten Leopard 1-Panzern, welche über einen V10 mit Turbos verfügen. Gut eingestellt ist nur beim "Cold-Startup" Ruß zu sehen, ansonsten nicht. Gleiches ist zu sehen an PT6 in perfektem Zustand: So gut wie keine Rußrückstände an Verkleidungen.
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Hi Christian,
vielen Dank für Deine lange und fundierte Antwort!
Auf jeden Fall richtig ist, dass auch der Thielert 2.0 bei ca. 70% sein Effizienzmaximum hat, allerdings liegt die Effizienz (g/kWh) bei 33% Powersetting vergleichbar mit dem Wert bei 85%. Auch in Sachen Schmierung hätte ich keine Befürchtung: Die Drehzahl nimmt natürlich deutlich unterproportional zum Powersetting ab, sodass die Förderpumpen bei deutlich geringerer Wärmeentwicklung (ca. die Hälfte ggü. 70%) noch wesentlich mehr als die Hälfte an Schmiermittel fördern sollten.
Ohnehin ist meine Überlegung beim Thielert sowieso ein schlechtes Beispiel, denn der Motor-TBO-Verbrauch ist je Stunde viel teuerer, während der Sprit deutlich günstiger ist ggü. Otto-Normal-AV-Gas-Verbrauchers Lycosauriers.
Aber mir geht es eher um Überlegungen wie "Ökoflying" ("Ich kann unter 10 l/h" oder "ich kann 6l/100km") oder "Max-Range". Halbiere ich meine Leistung, ist rechnerisch meine Geschwindigkeit um Wurzel 2 geringer (auf Basis des im Quadrat zur Geschwindigkeit ansteigenden Reibungswiderstandes). In etwa habe ich das auch mit den ca. 80 kn bei 33% vs. 110 kn bei 66% nachvollziehen können (wobei das "Hängen" des Flugzeuges echt ungewohnt ist - fast wie der Beginn einer Stall-Übung).
Rechnerisch - auf ein Auto mit 200 km/h Spitze bezogen - fahre ich halt bei 33% Powersettting mit Geschwindigkeit von 200 / Wurzel 3 = 115 km/h - noch nichts, wo ein Automotor als "niedertourig gefoltert" gelten würde.
Auch rechnerisch passt das: Das DA40TDI-Handbuch verspricht bei 100% ca. 137 kn in 2000 Fuß Druckhöhe, 80 kn erziele ich mit 33%.
In PuF fand ich den Artikel über die fehlenden Handbuchangaben prima. Während bei der DA40 im Handbuch tatsächlich verschiedene Geschwindigkeiten je Gewicht stehen, fehlt z.B. eine Max-Range-Angabe, und Reiseflugleistungsdiagramme für<60%.
Und das Handbuch kennt auch nur den Steigflug mit 100%.
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