Das deltaT beim Anlassen den Motors ist viel größer als das deltaT beim Gas Rausziehen. Was ist mit "shock heating"?

Das ist eine dieser old wives tales (OWT) für die es keine technischen Belege gibt. Schadet aber auch nicht, an diese OWT zu glauben :-)

Und warum wird dann - inbesondere bei Turbomotoren, aber auch bei Turbinen - im Handbuch i.d.R. ein Wert vorgegeben, wie lange der Motor nach der Landung zur Kühlung noch im Leerlauf weiterlaufen soll, bevor er abgeschaltet wird? Und bei vielen wird auch eine Beschränkung vorgegeben, ab wann man ihn voll belasten soll. Das gleiche gilt m.W. auch bei Automotoren. Die Experten, die ich kenne, sagen alle, dass man einen Motor erst ab einer bestimmten Öltemperatur "hochdrehen" und ihn auch nicht nach hoher Belastung sofort abschalten sollte. Um zu verstehen, dass starke thermische Unterschiede für jeden Vebrennungsmotor von Nachteil sind, braucht man glaube ich kein Maschinenbaustudium.

Ich schätze mal, daß Springer- und Schleppmaschinen in Anbetracht der extrem höheren Motorbelastungen auf die Gesamtstunden bezogen nicht sehr viel öfter frische Motoren brauchen als bei Normalos, die nach Erreichen der Reisehöhe mit Dreiviertelgas oder weniger über 80 Prozent der Einschaltdauer betrieben werden und nach allen bekannten Zeremonien gepampert werden. Mit hoher Wahrscheinlichkeit läßt dort Keiner "etwas" Gas stehen, um den nächsten Kunden unten abzuholen, Gegenteil: Gas zu und mit max. Sinken der Erde zustürzen.

Vic

Ich glaube auch nicht so wirklich daran - aber ich lasse trotzdem immer im Sinkflug Power stehen, und die Cirrus (mit dem 4-Blatt-Prop sowieso) kann man eh' nur Power-on anfliegen. Power off sinkt sie wie ein Brikett ...

Natürlich ist es besser, wenn sich große Mengen an bewegenden Metallteilen aus unterschiedlichen Materialien gleichmäßig und langsam erhitzen / abkühlen. Was ich sagen will: beim angeblichen "shock" cooling ist deltaT über die Zeit immer noch sehr gering, viel geringer als beim behutsamen Warmlaufenlassen. Es gibt sehr wenig Evidenz warum sagen wir 20K/min beim Erwärmen gut aber beim Abkühlen schlecht sein sollte.

Daher OWT.

Wie tätst denn Ziellandungen machen, nach Lehrbuch ? Und bei Motorausfall im Notfall sollte das auch noch sitzen. OK, Du hast Schirm . . .

Vic

Die Ziellandeübungen in meiner SR22 funktionieren tatsächlich nur wenn man nah genug am Platz bleibt und die Flaps erst kurz vor der Schwelle fährt.

Aber tatsächlich würde man bei jedem Motorausfall abseits einer Runway immer den Schirm benutzen - die Chance unverletzt auszusteigen ist einfach höher.

Meine Meinung zu Shock Cooling, dT/dt (Geschwindigkeit der Temperaturänderung im Motor), dT/ds (Temperaturgradient im Motor) und Turbos nach dem Landen kühlen lassen:

Anlassen:

Am Boden fehlt die (rasch strömende) Kühlluft, daher erwärmt sich der Motor zwar schnell (hohes dT/dt), aber eher gleichmäßig. Daher keine zu hohen Eigenspannungen.

Start:

Beim Setzen der Startleistung, insbesondere bei leistungsstarken Turbos: die Leistung moderat erhöhen. Für mich, bei sehr gut ausreichend langer Bahn: in ca. 8 s auf Vollast. Ansonsten zunächst mit gedrückter Bremse erhöhen. Bei kurzer Bahn dann natürlich zügig vollgas, klar.

Sinkflug:

In FL120 bei - 20 dC und 195 KTAS mal eben in 5 Sekunden von 30 in MP auf 17 in MP: halte ich für ganz schlecht. In FL250 bei 220KTAS und - 36 dC mal eben in 5 Sekunden von 30 in MP auf 17 in MP: halte ich für ganz schlecht, die Passagiere auch, und schließlich auch meine Sauerstoff-Sättigung - da dann der Kabinendruckabine rasch sinkt. Allerdings kann man meiner Ansicht nach über 20 bis 30 s verteilt den Motor schon auf geringe Restleistung reduzieren. Mit einem Engine Monitor kann man schön sehen, wie sich alles langsam und gleichmäßig abkühlt.

Landung + Abstellen:

Spätestens die letzte Minute vor dem Abrollen wird wohl niemand seinen Turbo nochmals hochheizen und irgendwas über 50 % Leistung setzen. Anschließend rollt wohl auch keiner kürzer als 2 min zum Abstellen inklusive aller Checks, und das alles hoffentlich mit nahezu Leerlauf. Die Turbos sind dann ausreichend kalt zum Abstellen.

Ich würde eher das Abstellen als das Anlassen nehmen. Da fällt die CHT in den ersten paar Sekunden mit 100 bis 150F/min. Das ist Shock Cooling. :-). Da dürften wir den Motor gar nicht mehr abstellen. Komisch nur, dass Motoren die oft abgestellt werden, aber dafür viel fliegen länger halten.

Ach ja und regnen darf es dann im Flug auch nicht. Das ganze Wasser das auf den Kühlrippen verdampft, sowas von Shock Cooling.

Mir wird schon ganz kalt.

Das mit der Bedruckung ist ein Argument, der Rest ist "gefühlt", da kann man dran glauben, muss man aber nicht.

Beim Turbo stimme ich Dir auch zu -- nach einem Landeanflug und Taxi hat der ausreichend runtergedreht, da muss man nichts mehr beachten.

Den ganzen Springer-182-206-210-Cessnas, die nichts anderes als Vollgas bis zum Abwurf, Leerlauf und Sturzflug bis Landung machen, geht es doch ziemlich gut. Die Motoren machen ihre TBOs mindestens so gut wie ihre Kollegen mit entspannterem Leben.

Ich glaube jedenfalls überhaupt nicht an "shock cooling" und außer "ich meine" und "gefühlt ist es so" gibt es auch keine belastbare Evidenz vom Gegenteil.

Ein großes dT beim Starten lässt sich wohl kaum vermeiden, dito beim Ausschalten.

Der Stress beim Descent ist frei gewählt.

Aber wo sind die Experten? ... Quellen?

OWT? Kann schon sein. Ich lasse mich gerne aufklären.

... aber wirkliche Argumente habe ich bis jetzt, auch in den anderen Posts, nicht gefunden.

Dann schau mal hier:

https://www.avweb.com/news/maint/182883-1.html?redirected=1

Frag Google, da gibt es mehr.

Deakin ist auch kein Shock Colling Gläubiger.

Danke für den Link, ich lese die Artikel von Deakin gerne und finde sie sehr aufschlußreich. Obwohl sie manchmal schon Fragen offen lassen.

Hier ein Zitat aus dem Artikel ( ich hoffe, dies ist erlaubt):

We know it induces dimensional changes, because (for example) valve sticking has been induced in some engines by sudden power reductions. (A Lycoming Flyer article once stated: "Engineering tests have demonstrated that valves will stick when a large amount of very cold air is directed over an engine which has been quickly throttled back after operating at normal running temperatures." See 101 Ways to Extend the Life of Your Engine, page 96.) But it's a big jump to go from that to saying you can make a cylinder head crack just by pulling the throttle back too quickly.

Mir ist es eigentlich egal, wodurch mein Motor das zeitliche segnet - Riss im Z-Kopf oder ein festsitzendes Ventil.

Aufgrund dieses Artikels werde ich mein Verfahren, den Decent mit Leistung zu fliegen, sicherlich nicht ändern.

We know it induces dimensional changes, because (for example) valve sticking has been induced in some engines by sudden power reductions. (A Lycoming Flyer article once stated: "Engineering tests have demonstrated that valves will stick when a large amount of very cold air is directed over an engine which has been quickly throttled back after operating at normal running temperatures."

Lycoming hat schon gefühlte 10 Theorien verbreitet, warum es zu valve sticking kommt und die haben alle nur eines gemeinsam: es liegt nicht an Lycomings Konstruktion. Die Theorie mit dem shock cooling ist uralt, danach kam die Theorie mit der hohen Zylinderkopftemperatur (es waren jahrzehntelang 500°F von Lycoming erlaubt!). Wirklich verbessert hat es sich mit den C-Zylindern, die wesentlich mehr Öldurchfluss am Kopf gewährleisten.

OWT? Kann schon sein. Ich lasse mich gerne aufklären.

... aber wirkliche Argumente habe ich bis jetzt, auch in den anderen Posts, nicht gefunden.

Wer einen Zusammenhang bzw. ein Phänomen postuliert, sollte Fakten präsentieren. Das können die "shock cooling"-Leute jedoch nicht. Langsames Abkühlen des Motors und Globuli schaden beide nicht, es darf sich jeder gerne daran halten und es würde mich als Vercharterer auch nicht stören, wenn meine Kunden diesem Mantra folgen. Ich persönlich bin auf Basis der verfügbaren Informationen und meinem begrenzten technischen Verständnis zum Schluss gekommen, dass dieser schadhafte Zusammenhang nicht besteht.

Wenn ein T-Motor zu früh abgestellt wird, also nicht korrekt nach Typ bzw. Handbuch so ca. 2-3 Minuten im Leerlauf läuft ( ! ), dann dreht / läuft der Turbolader OHNE Ölschmierung bzw. -kühlung nach; d.h. er läuft

" trocken " nach....denn die Ölpumpe des Motors arbeitet ja nicht mehr...

Das macht der Turbolader dann nicht lange mit...

Auch Autohersteller empfehlen bei einem T-Motor, nach scharfer Autobahnfahrt den Motor nicht sofort abzustellen sondern " etwas " nachlaufen zu lassen.

Meinem Turbo-Rotax gönne ich mindestens 2 Minuten Nachlaufzeit (Handbuch: "ausreichender Kühllauf"). Mit der Steuerung über Einzelradbremsen und ggf. Parkposition im Gras kommt es doch häufiger vor, dass etwas mehr Gas gegeben werden muss und wie Achim schon schrieb, schadet es keinesfalls.

Im Sinkflug bin ich dagegen weniger zimperlich, insbesondere, weil shockcooling mit den wassergekühlten Köpfen noch weniger ein Thema sein dürfte.

Deakin schreibt ... we know that

... und erst danach wird der Motorenhersteller zitiert.

Ich kenne da eine andere Erklärung:

Wird der Motor zu schnell abgestellt ist der Turbolader noch sehr heiß, zu heiß für das noch vorhandene Schmieröl in den Lagern. Das Öl "verkokelt" dann.

Turbos sind eine andere Baustelle, hat ja auch nichts mit shock cooling zu tun, sondern mit der Drehzahl.

Bei mir ist es übrigens die TIT die als Begrenzung genannt wird. Sie muss unter 900 liegen zum Abstellen.

Wenn ein T-Motor zu früh abgestellt wird, also nicht korrekt nach Typ bzw. Handbuch so ca. 2-3 Minuten im Leerlauf läuft ( ! ), dann dreht / läuft der Turbolader OHNE Ölschmierung bzw. -kühlung nach; d.h. er läuft

Also mein Turbolader ist nach Anflug, Aufsetzen und Taxi sowas von tiefenentspannt, wüsste nicht was noch einmal 2-3 Minuten bringen sollten?

Man muss dabei unterscheiden, wie ein Motor aufgeladen ist. Bei den AVGAS-Motoren ist das Wastegate bei niedrigen Ladedrücken offen und der Turbolader dreht nicht schnell. Bei Dieselmotoren mit stärkerer Aufladung ist es eine andere Geschichte.

Um welche Flieger mit welchen Motoren handelt es sich dabei? Bei der T303 (TIO-520AE) steht zumindest nichts von nach der Landung x Minuten abkühlen lassen im Handbuch.

Den einzigen Hinweis gibt es bei den Normal Operations unter "Practice Engine Out Emergency Procedures". Hier findet sich der Satz:

"The time that the engine is shut down should be held to a minimum to preclude excessive cooling on the engine. ..."

"Langsames Abkühlen des Motors und Globuli schaden beide nicht, es darf sich jeder gerne daran halten und es würde mich als Vercharterer auch nicht stören, wenn meine Kunden diesem Mantra folgen. Ich persönlich bin auf Basis der verfügbaren Informationen und meinem begrenzten technischen Verständnis zum Schluss gekommen, dass dieser schadhafte Zusammenhang nicht besteht."

"Die Theorie mit dem shock cooling ist uralt, danach kam die Theorie mit der hohen Zylinderkopftemperatur (es waren jahrzehntelang 500°F von Lycoming erlaubt!)."

Globuli: Wirkungsmechanismus wissenschaftlich in der Regel nicht erklärbar;

Shock Cooling und Shock Heating: Wirkungsmechanismus wissenschaftlich erklärbar, aber nicht final bewiesen;

Temperaturgradienten zusammen mit Belastungen und Vibrationen verkürzen die Lebensdauer. Dabei wird nicht jede Belastung in Kürze zu einem Schaden führen, aber die durchschnittliche Zeitdauer bis dahin sinkt. Ähnliches gilt für Belastungen bei höheren Temperaturen, vergleiche auch: Wöhler-Kurve.

Die 500 dF sind nicht umsonst reduziert worden. Und: Limits are not goals!
460 dF sind 240 dC, und da sinkt die Zugfestigkeit von Aluminiumlegierungen schon deutlich.
Wären die Motoren auf 500 dF ausgelegt, hätten die Konstrukteure etwas falsch gemacht: zu viel Material, zu schwer. Wären die Motoren auf Dauerhaltbarkeit bei 460 dF ausgelegt, dann hätten auch hier die Ingenieure etwas falsch gemacht, da man Temperaturen in diesem Bereich je nach Typ ganz vermeiden (C421: immer unter 400 dF) oder deutlich reduzieren (Seneca III: im Steigflug mit hoher Leistung im Sommer) kann.

Dein Argument, dass hierzu belastbare Daten fehlen, stimmt: denn niemand wird einen solchen Feldversuch mit exakten Parametern und einer statistisch aussagekräftigen Grundgesamtheit durchführen wollen. Wozu auch? Daher gibt es Erfahrungen, ähnlich wie bei Globuli. Aber im Gegensatz zu jenen eben auch Wirkungsmechanismen, die nachvollziehbar sind.

Bei den Absetzmaschinen für Fallschirmspringer gibt es sicher positive Effekte (regelmäßige Nutzung, weniger Korrosion durch lange Standzeiten, weniger Kaltstarts bezogen auf die TBO) und negative (Abruf hoher Leistung, thermische Beanspruchung).

Auch Vollgas verringert die Lebensdauer, ohne das Triebwerk sofort zu zerstören.

Beim Dauertest der Automobilhersteller auf der Nordschleife des Nürburgrings altern Komponenten im Durchschnitt mit etwa Faktor 13 zum Straßenbetrieb. Daher probt man dort gerne, auch mit Fahrzeugen, die dort eigentlich nichts verloren haben.

Wenn Du für Dich beschließt, häufig abrupt den Gashebel nach vorne und nach hinten zu schieben und in 2 s von Leerlauf auf 70 % und zurück, dann bedeutet das nicht, dass Dein Motor nach 500 Stunden einen großen Schaden hat. Es erhöht sich nur die Wahrscheinlichkeit, dass es so ist, und die Wahrscheinlichkeit dafür, dass Du es nicht zur TBO schaffst, ohne dass dies sicher wäre.

Da ich Dich aber nicht so einschätze, dass Du hier wie wild am Throttle hantierst, denke ich, dass auch Du nicht als Feldversuch taugst.

Ich schätze mal, Du bist Informatiker, Achim. Du denkst in 0 und 1, hält oder hält nicht. Von Vollgas auf Leerlauf habe ich 10 mal gemacht. Hält. Ich hatte auch schon CHT über 460 dF. Nichts passiert. Also alles Humbug, OWTs.

Ich bin Ingenieur. Da gibt's viel dazwischen, manches berechnet, manches durch Erfahrung bewährte. Es gibt Haltbarkeitskurven. Keine davon ist berechnet. Alles Erfahrungen, mit allerdings plausiblen Wirkungsmechanismen. Natürlich gibt es dann auch Erfahrungen, die falsch sind, aber ohne nennenswerten ökonomischen Gewinn und fundierte Berechnungen oder Erfahrungen und bei sehr hohen Risiken wird kein Ingenieur sagen, dass machen wir jetzt einfach ganz anders, muss ja auch gehen.

Wieso ich mir die Zeit nehme, das hier alles zu schreiben:
weil ich es für potenziell teuer und auch der Sicherheit nicht zuträglich halte, hier Handlungsempfehlungen zu geben, deren Unschädlichkeit mindestens eben so wenig bewiesen ist wie die Schädlichkeit, wenn man sich so verhält, wie es plausibel, erprobt und in der Regel problemlos möglich ist. Jeder Motorausfall ist ein Risiko und daher ist das Risiko zu vermindern!

Ich schätze mal, Du bist Informatiker, Achim. Du denkst in 0 und 1, hält oder hält nicht.

Des isch jetzt aber billig :-) Ich bin Quanten-Informatiker, bei mir überlagern sich alle Zustände und mein Denken ist verschränkt.

Niemand sagt, dass man den Gashebel dauernd abrupt von einem Anschlag zum anderen fahren soll. Ich sage nur, dass ich nicht glaube, dass man irgendwelche besonderen Verfahren beachten muss, um der Gefahr des "shock coolings" zu entgehen. Daher für mich OWT.

Übrigens war 1970 das Wissen um Materialfestigkeiten und metallurgische Zusammenhänge nicht wesentlich schlechter als heute. Trotzdem hat Lycoming die 500°F propagiert. So ganz offensichtlich falsch, wie Du das darstellst, ist es also nicht.

Bei COPA (Cirrus Owners and Pilots Association) gilt bereits seit vielen Jahren das Mantra "CHT nie über 380°F".

Die meisten erfahrenen Cirrus-Piloten halten sich dran, auch wenn das im Hochsommer manchmal schwierig ist. Wenn ich sehe, dass es knapp wird, steige ich anstelle der (voreingestellten) 110 KIAS mit 120 ... dann bleibe ich fast in jedem Fall unter 380.

Auch konsequentes LOP (Lean of Peak)-Fliegen führt zu niedrigen Temperaturen und weniger Verschleiss. Im Cruise habe ich oft eine CHT von nur 300°F, selten über 320.

Wie machst du dann normalerweise (ohne Vorgaben seitens ATC) Sinkflüge aus größerer Höhe? Ohne Restleistung? Bei Turbomotoren (schätzungsweise genauso bei Turbinen) dürfte das möglichst lange Verbleiben in großer Höhe grundsätzlich ja am ökonomischsten sein.