 |
Uncontained Engine Failure PA31
|
Sortieren nach:
Datum - neue zuerst |
Datum - alte zuerst |
Bewertung
|
|
⇠
|
34 Beiträge Seite 2 von 2
1 2 |
|
|
|
|
|
So einen Motorenthread hatten wir vor kurzem ja schon einmal mit zum Teil sehr interessanten Erkenntnissen.
So als altgelernter Kfz-Mechaniker habe ich so einiges an Motoren offen gesehen, gebrochene und geborstene Zylinderköpfe wie auch Kurbelgehäuse (sprich Motorblöcke) mit Pleuel, welche "Servus" sagen, also durch ein Loch aus dem Block ragen.
Grundsätzlich lassen sich Kolbentriebwerke für KFZ (hier jetzt Benziner!) nicht wirklich mit den guten alten Contis und Lycosauriern vergleichen. Nur der grundsätzliche Aufbau als Kolbenschüttler mag so einigermaßen identisch erscheinen, vielleicht noch Steuerzeiten, Zylinderanordnung und eine Zündreihenfolge, auch die Fixierung von Kurbelwellen und deren Lagerschalen noch. Ein Boxertriebwerk-Kurbelgehäuse besteht in der Regel aus einem zweiteiligem Gehäuse aus Grauguß oder Aluminium. Damit hat es sich aber auch schon. Alleine die Auslegung drehzahlseitig ist hinsichtlich Drehmoment- und Leistungskurve unterscheidet sich grundlegend von einem Kfz-Triebwerk. Nicht jedoch unbedingt der Betrieb...
Es ist nicht neu, das ein Motor, gleich für welches Fortbewegungsmittel NIE tatsächlich Vollgasfest ist, sprich für 100% dauerhafte Leistungsabgabe (nicht Drehmoment!) konstruiert und ausgelegt ist. Die Kosten hierfür würden ins astronomische steigen. Sehr wenige Motoren sind dafür geeignet und ich spreche jetzt gewiss nicht von der Formel 1, sondern eher von Triebwerken aus den 60ern aus der Gegend um Maranello, welche einige Modifikationen erhalten haben. Wobei eine teilweise Neukonstruktion es hier besser trifft...
Zurück zum Flugzeug und den 4- und 6-Zylindern und These, bzw. Vermutung, weil die Frage aufkam: Die grundsätzliche Konstruktion des Kurbelgehäuses durfte gleich sein, nur einmal mit 4 und einmal mit 6 Zylindern. Gleiches gilt für die Maße der Kurbelwelle, die Lagerschalen, Ventilsteuerung, Zündsteuerung und dergleichen.
Die Auslegung sämtlicher Kolbenmototoren liegt bei Dauerbetrieb auf der Teillast. D.h. wir sprechen von ca. 80% des maximalen Drehmoments und ca. 60% der maximalen Leistungsabgabe. Dieses geht grafisch mit dem Schneidepunkt der Drehmomentkurve und der Leistungskurve einher. Gleichzeitig beginnt der elastische Bereich des Motors, hinzu kommt der Bereich des spezifisch geringsten Kraftstoffverbrauchs. Auch die Effizienz der Kühlung innermotorisch aufgrund der Verbrennungstempis als auch der außerthermischen Kühlung ist hier am größten. Gleiches gilt für die Verbrennungsdrücke als auch für die mittlere Kolbengeschwindigkeit. Im Teillastbereich sind all diese Eigenschaften "grün".
Ein Beispiel, bzw. für die hier anwesenden eher wohl Bekanntes: In allen Diskussionen über ROP / LOP sprechen unsere erfahrenen 6-Zylinder-Piloten (und natürlich auch die 360er-Fraktion einschließlich mir) zumeist von einer Leistungseinstellung von 65%. Interessanterweise gilt diese Einstellung zugleich als die wirtschaftlichste, effizienteste und motorschonenste, so auch in dem mir bekannten 4-Zylinder in der PA-28 mit 180 PS...
Machen wir hierzu den Vergleich: BMW V12, 300PS bei 6500 RPM, 450Nm bei 4400 PRM, Alublock ohne Laufbüchsen, ebenso ein "Saurier" aus den 80er. Sein "geschmeidigster" Bereich liegt zw. 2500 RPM und 4000 RPM, darüber wird er bissig und reagiert stürmisch nach vorne, weil der elastische Bereich beginnt. Er kann unterhalb des elastischen Bereichs dauerhaft belastet werden, in meinem Falle fast 8 Stunden ohne Pause.
Meine Erfahrung in diesem Betriebsbereich dürfte sich mit dem der meisten hier decken. Nicht umsonst also werden Triebwerke hinsichtlich Abgabe einer Dauerleistung so ausgelegt. Nur so werden Reserven geschaffen und können kurzfristig Spitzenleistungen abgerufen werden, Stichwort Startleistung.
Kommen wir jedoch einmal zurück zu unserem Unfall hier:
- Der Kolbenbolzen ist direkt in Kolbenauge quasi rausgerissen
- Der Kolben liegt ganz leicht schräg im Zylinder
- Ein Kolbenring ist verschoben
- Die Bohrungen am Zylinder für die Stehbolzen sind Zylinder-Gehäuseseitig fast unversehrt (keine Dehung, kein Riss o.ä.)
- Gleiches gilt für den Flansch am Kurbelgehäuse
So als Motorenmensch bekommt man den Eindruck (welcher naturgemäß nur ein Eindruck sein kann ohne Anspruch auf Vollständigkeit!), als wenn der Zylinder sich an den Bolzen gelöst hätte. Naturgemäß MUSS der Kolben irgendwann verkanten, das Pleuelauge ist der schwächste Punkt: es bricht. Vermutlich sind Kolben und Zylinder sogar kaltverschweißt, wie bei den meisten Kolbenfressern. Interessanterweise hängt jedoch kein Pleuel aus dem Kurbelgehäuse, wo ist dieses? Abgerissen an der Kurbelwelle? Ein geschmiedetes Bauteil, verbunden durch 2 langgewindige Schrauben mit äußerst hohem Dehnungskoeffizienten? Unwahrscheinlich. Jedoch scheinbar nicht unmöglich und für mich eine der zentralen Fragen, abgesehen von den Stehbolzen der Zylinderbefestigung...
Der Vergleich zu Turbinen an sich hinkt: Völlig andere thermische Beanspruchung, anderes Flammverfahren wie auch eine völlig andere Leistungsauslegung. Mit Kolbenschüttlern nicht zu vergleichen!
Allerdings tatsächlich zu empfehlen und gleichzeitig als Frage an die Piloten und Eigner von Conti Turbos: Wo wird bei Euch die Öltemperatur gemessen? Und nun sagt mir bitte nicht "am untersten Ende der Ölwanne"...!
Um einen Turbolader tatsächlich adäquat zu überwachen, benötigt man folgende Daten:
- Ladedruck tatsächlich inkl. Atmosphärendruck
- Öldruck vor dem Eingang Lagerschale Lader
- Öltemperatur vor Eingang Lader
- Ansauglufttemperatur bei Ladeluftkühlung
- Abgastemperatur nach Lader
- dito vor Lader
Eigentlich "nur" 6 Uhren, welche jedoch ein sofortiges Urteil darüber geben, in welchem Zustand sich das gute Stück befindet. Auch hier gilt natürlich: Je großzügier die Reserven (Stichwort "deratet"), umso gesünder für die Lebensdauer.
Beispiel, wieder von meinem Fahrzeug-V12, weil ich es hier spezifisch weiß: Die 300 PS sind die unterste Grenze, die Motoren streuen generell nach oben. Bei Nulltoleranz der Teile wären es über 400PS, Drehzahlfestigkeit liegt bei bis zu 7000 RPM. Daraus folgt eine Laufleistung ohne Überholung bis über 500 TSD km. Gleiches darf für die Standfestigkeit der Lyros und Contis gelten. Nicht umsonst gelten die alten 35er-Bonanza-Motoren als besonders langlebig, haben diese doch weit unter 300 PS!
Hier noch der Link zu dem anderen Thread: https://www.pilotundflugzeug.de/forum/2013,08,12,12,5236065
Last but not least: Hochachtung und meinen höchsten Respekt vor dieser Leistung, bei einem solchen Ereignis die Ruhe zu bewahren und den Vogel derart sachte auf die Bahn zu setzen, das der Zylinder am Kabel hängen bleibt! Und vor allem für die Passagiere!
|
|
|
|
|
Wenn man sich die Bilder von PPRUNE aus dem ersten Beitrag herunterlädt, kann man sie vergrößern. Ich erkenne da ein vollständiges Pleuel, aber evtl. verbogen, Auge intakt. Die große Bohrung im Gehäuse für den Zylinder ist vom Pleuel oben und unten stark angegriffen worden, nachdem sich der Kolben davon getrennt hat.
Meine Vermutung soweit ist, daß sich Fußmuttern gelöst haben und nach kurzer Zeit mit losgerütteltem Zylinder die Stehbolzen gebrochen sind. Der Zylinder hat sich vom Gehäuse abgehoben, der Kolben hat dann nicht mehr ins Motorgehäuse getroffen und ist hart mit dem Kolbenhemd am Gehäuse angeschlagen. Dabei Bruch des Kolbens längs der Kolbenbolzenbohrung. Der Bolzen war dann so frei, unterwegs verloren zu gehen. Der Kolbenrest steckt verkantet im Zylinder. Mit Kolbenfresser schafft man kein abgerissenens Pleuel - fragt nicht, woher ich das weiß . Das freie Pleuel hat dann noch einige Zeit in der offenen Gehäusebohrung den Rand bearbeitet bis zum Motor abstellen.
Es gibt durchaus eine Menge Motoren, die Vollgasfest sind. Das geht über die 30 PS etc. Käfermotoren, Mopeds, allgemein schwache Motoren in Relation zum Fahrzeuggewicht. Da wird Keiner nur 60 % vom Motor verlangen, sonst kommt er ja garnicht vom Fleck. Dann natürlich Stationärmotoren und LKW-Motoren, die lange Zeit mit Maximalbelastung schuften müssen und Millionen km halten sollen. Der Flugmotor ist am ehesten mit dem Dieselmotor zu vergleichen, die Drehzahlen sind äußerst ähnlich und die Lagerdrücke durch ungünstige, große Zylindervolumen (Benziner!) allzu hoch, besonders bei Detonation durch falsches Mixern im Steigflug. Die Lagerdimensionierung sollte sich näher an Dieseln orientieren. Ich bleibe bei meiner Meinung, daß die Lagergrößen bei den besprochenen Flugboxern mindestens um 20 % zu klein sind, um bei allen Betriebsbedingungen Reserven zu haben. Das ist gelegentlich tragisch für den Piloten, teuer für den Besitzer, aber super für die Hersteller, da , soweit mir bekannt, immer der Besitzer zahlt und die Hersteller in der Privatluftfahrt bisher noch kaum kostenlose Garantieleistungen gegeben haben. Also weiter so !
Vic
|
|
|
|
|
Das Pleuelstange habe ich nicht sehen können, ich werde mir diese noch einmal vergrößern. Deine These bzw. Vermutung zum Schadenshergang deckt sich im ungefähren mit meiner.
Was hier noch äußerst interessant wäre hinsichtlich der teilweisen pauschalen Aussage in Bezug auf "Hochzüchtung": Welche Ladergeometrien und welche Luftmassendurchsätze sind für die jeweiligen Ausbaustufen zutreffend?
Und ich erneuere meine Frage an die Laderpiloten: Wie steuert und überwacht Ihe eure Lader? Was sagt euch im Betrieb das 700er-Instrument? Habt ihr differenzierte Temperaturangaben? Ich würde hier gerne einmal die einzelnen Fakten heraus arbeiten und die Deltas ersehen. Gerne auch per Mail als Excelfile oder ähnliches. Siehe oben.
|
|
|
|
|
Meine vier Lader halten laut Handbuch 1650 Grad F aus. Ich fliege aber nur bis max TIT 1550 Grad F um sicher zu sein. Die EGT´s sind dann alle so bei 14-1500 Grad F. Die Cht´s unter 380 Grad. EGT´s jenseits der 1600 lösen bei mir "Unruhe" aus. Ist mir einfach zu heiß. Was mir auffiel, die TIT geht bei selben Leistungssetting (z.B. 65 %) bei geringerer Drehzahl und höherer MP weiter runter als bei höherer Drehzahl und weniger MP und es dauert ein zwei Minuten bis sich die Temps eingepeglt haben. Hängt wohl mit den wenigeren Zündungen pro Umdrehung zusammen.
|
|
|
|
|
Weniger Zündungen pro Umdrehung...wow.
|
|
|
|
|
Was hier noch äußerst interessant wäre hinsichtlich der teilweisen pauschalen Aussage in Bezug auf "Hochzüchtung": Welche Ladergeometrien und welche Luftmassendurchsätze sind für die jeweiligen Ausbaustufen zutreffend?
Hä? Der Luftmassendurchsatz ergibt sich aus Zylindervolumen, Drehzahl und Ladedruck und was hat die Geometrie der Laderschaufeln mit der Haltbarkeit des Motors zu tun?
Und ich erneuere meine Frage an die Laderpiloten: Wie steuert und überwacht Ihe eure Lader? Was sagt euch im Betrieb das 700er-Instrument? Habt ihr differenzierte Temperaturangaben?
Es gibt 2 Parameter: TIT und MP. Die Lader sind meist nicht das Problem, die TIT ist selten der einschränkende Faktor (anders als bei Gasturbinen). Ältere Lader haben 1650°F als Limit, moderne 1750°F. Wenn der Lader ausfällt, dann läuft der Avgasmotor weiter. Die Lader halten bei den 350PS-Motoren keine 2000h aber 1000h im Normall schon.
Übrigens sind die Avgas-Lader alle Pillepalle, Stand der Technik sind Lader wie bei den Diesel von Thielert/Diamond/sma die mal Locker 90" MP machen und im Betrieb unkritisch sind.
|
|
|
|
|
Economy Mode...
|
|
|
|
|
damit man die AOPA gebuhr rausholen kann
|
|
|
|
|
Durch die Geometrie werden Parameter wie Durchsatz, Hochlaufzeit bzw. Ansprechverhalten und auch die schwingenden Gassäulen beeinflußt. Gerade letzteres ist ein recht defiziles Zusammenspiel. Auch ändert sich durch die Geometrie die Temperatur der nachgefolgten Druckluft im Ansaugtrakt, zu heiß aufgrund zu hohem Ladedruck kann katastrophale Folgen haben. Auch die TIT wird durch die Schaufelgeometrie beeinflußt. Es sind im Einzelnen manchmal nur sehr feine Unterschiede, in der Summe u.U. verheerend.
Danke für die Daten, gibt's noch mehr davon? Welche Reglementierung habt Ihr z.B. bei 30 Grad C OAT 4000 Ft Pressuregroup Altitude?
Vielleicht liest Guido noch mit, um einen Vergleich mit den Garretts zu bringen.
|
|
|
|
|
⇠
|
34 Beiträge Seite 2 von 2
1 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
