Sicher leigt das daran, dass der Motor auch nicht versteht, dass er wegen geringerem Kühlmassestrom eigentlich wärmer laufen müsste - oder vielleicht auch daran, dass er versteht, dass bei ISA-Temperaturgradienten der Kühlmassestrom bei gleicher Geschwindigkeit in jeder Höhe gleich ist (z.B. weil genau der Unterschied in der Luftdichte durch die niedrigere Aussentemperatur kompensiert wird) - nur, dass das Flugzeug auf FL200 eben schneller fliegt und deswegen tatsächlich dort der Kühlmassestrom bei gleicher Motorleistung sogar höher ist ?!?

Die isentrop von der Luft aufgenommene Wärmeleistung ist oder für den Kühlluftmassenstrom durch eine feste Eintrittsöffnung , wobei die Geschwindigkeit tatsächlich die der TAS entspricht. Vereinfacht rechnen wir jetzt alles in ISA und gehen davon aus, daß die abgegebene Wärmeleistung des Motors konstant ist, also daß sich der Wirkungsgrad bei 65% Leistung über die Höhe nicht ändert. Der Beispielflieger fliegt dabei in FL65 150 KTAS mit Kopftemperaturen von 475K.

In FL65 beträgt die Luftdichte 1,008 kg/m³, die Temperatur beträgt 275K. In FL200 sind es 0,653 kg/m³ und etwa 250K.

Um die gleiche Wärmemenge aufzunehmen, müsste der Flieger dann mit 65% > 205 KTAS fliegen, denn die spezifische Wärmekapazität der Luft nimmt ja bei geringerer Temperatur auch etwas ab.

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Um die gleiche Wärmemenge aufzunehmen, müsste der Flieger dann mit 65% > 205 KTAS fliegen, denn die spezifische Wärmekapazität der Luft nimmt ja bei geringerer Temperatur auch etwas ab.

Auf solche Posts antworte ich doch gerne!

Die Rechnung den Gedankengang hatte ich auch so etwa (auch wenn ich keine Zeit hatte, die Rechung so aufzuschreiben). Die errechnete Geschwindigkeitszunahme für gleiche Kühlleistung ist etwas höher, als ich das in der Realität beobachte. Ceteris paribus würde ich bei dem von Dir beschriebenen Beispiel so etwa 195 KTAS mit meinem Flieger erwarten - ohne jetzt im Handbuch nachgeschaut zu haben- also etwas "zu langsam" für gleiche abgeleitete Wärmemenge.

Warum er in der Höhe dennoch kühler ist, als tiefer kann aus meiner Sicht zwei Gründe haben:

1. anderer Anstellwinkel in der Höhe führt zu einem besseren Luftstrom und damit in der realität besserem Kühlmassestrom (Du hattest ja mit konstantem Strömungsquerschnitt gerechnet).
2. Durch die höhere Differenztemperatur ist der Ladeluftkühler effizienter. Damit hat das Gasgemisch vor Verbrennung im Zylinder eine niedrigere Temperatur - was sehr stark zu niedrigeren EGTs und CHTs beitragen kann.

Muss heute Abend mal schauen, ob ich 2.) abschätzen kann. Man kann ja sehr leicht erkennen, dass bei einem Turbo mit Ladelufkühlung bei gegebenem MAP > Umgebungsdruck das einströmende Gas (bei ISA) immer kälter sein muss, als bei einem Saugmotor auf der Höhe in dem dieser MAP der Umgebungsdruck ist.
(Beispiel zur Erläuterung: Bei 24,9 inHG MAP hat bei einem Saugmotor auf 5000ft das einströmende Gemisch eine Temperatur von 5,1C. Bei einem Turbomotor mit Ladeluftkühlung auf FL 200 ist bei ebenfalls 24,9 inHG diese Temperatur (deutlich) unter 5,1C)

Toller Exkurs, aber der Thread handelte von was anderem, oder ?

Toller Exkurs, aber der Thread handelte von was anderem, oder ?

Ist ja nicht das erste Mal ! Aber solange die Diskussion sachlich geführt wird, wird sie auch dem Thread-Initiator nützen, die Motorfrage ist ja neben der Farbe der Sitze die zweitwichstigste Frage beim Flugzeugkauf ;-)

Turbo vs non Turbo: Nach meiner Auffassung kommt es darauf an wofür die Maschine eingesetzt werden soll. IFR - unbedingt Turbo, VFR und geringere höhen nicht notwendig.

Klimaanlage: Schon sehr angenehm besonders wenn im Anzug zu Geschäftsterminen geflogen wird.

Ich muss meine Aussage aus dem thread #2 revedieren. Eine Perspective gibt es wohl nicht mehr für €280.000, vor drei Jahren war ich auf der Suche un da gab es einige unter €300.000. Die angebotene 2007 müsste so um $450.000 neu gekostet haben.

Innen & Aussen sieht die Maschine schon zimlich gepimpt aus, da hat ein Reinigungsbetrieb ganze arbeit geleistet. Also 8/8 aussen und innen. Aber Achtung - die inneren Werte zählen. Eine pre buy wird es zeigen.

Die Frage der Farbe ist Geschmacksache aber Gold ;-) Besonders im wiederverkauf ehr schwierig, nicht ohne Grund über 2200 views.

Noch ein letzter tip: Keine G2 kaufen

Michael

Also meine Frau würde Gold (und Anthrazit und alle anderen Architekturfarben) sofort nehmen, alles was nicht weiß ist ist bei Ihr Favorit. Freit mich dass unser Geschmack unbeliebt ist, hat sicher einen positiven Einfluss auf die Preise im vorgesehen Einkauf ;-).

@Malte, kleine Korrektur:

"Die isentrop von der Luft aufgenommene Wärmeleistung..."

Der Begriff "isentrop" ist hier fehl am Platz. Die Entropie kann nur gleich bleiben, wenn eben keine Wärme übertragen wird. (delta S >= delta Q / T).

"die spezifische Wärmekapazität der Luft nimmt ja bei geringerer Temperatur auch etwas ab"

aber nur sehr sehr sehr wenig in dem Temperaturbereich, der hier relevant ist. (zwischen 250 K und 300 K)

Ich muß zugeben, bei meiner ersten Rechnung zwischen Tür und Angel habe ich einen kleinen aber wichtigen Fehler gemacht, natürlich wird die Temperaturdifferenz zur Bestimmung der Abwärme nicht durch die Lufteingangstemperatur und Zylinderkopftemperatur aufgespannt, sondern zwischen Kühllufteingangs- und Kühlluftausgangstemperatur. Die ganze Thematik ist natürlich nicht so trivial, wie ich sie gestern vormittag dargestellt habe. Ich versuche dennoch mal nciht zu spezifisch zu werden:

Bei der Betrachtung der Kühlung mit der Höhe kommt es immer auf den Vergleich der verfügbaren zur nötigen Kühlleistung an.

Die notwendige Kühlleistung ist dem Handbuch (hier am Beispiel einer T210N) mit einfacher Energiebilanz sehr einfach zu entnehmen: Für 60% MCP braucht der TSIO-520 80 PPH Avgas 100LL, also etwa 0,01 kg/s. Damit nimmt er bei einem Heizwert von 43,5 MJ/kg also 437,1 kJ/s chemische Energie auf. 60% MCP sind beim TSIO-520 127,51 kW mechanische Leistung. Der Rest, immerhin 309,59 kJ/s muß also thermisch raus. Für die Verbrennung brauchen wir stöchiometrisch die 14,7-fache Masse an Luft. Demnach schiebt dieser Motor bei diesem Leistungspunkt etwa 0,148 kg/s Luft durch den Motor. Diese Luft wird durch die Verbrennung erwärmt auf angenommen 1000K. Bei einer mittleren isobaren Wärmekapazität von Luft bei 1 kJ/kgK ergibt das eine Abwärme per Abgas von 113 kJ/s in 2000 ft bis zu 119 kJ/s in FL200. Es bleiben also an luftzukühlener Abwärme pummelig zwischen 197 kW (2000ft) und 191 kW (FL200) übrig, bleibt also weitestgehend konstant, wie für turbogeladene Motoren auch zu erwarten ist. Das ist zwar sehr über's Knie gebrochen und über den fetten Daumen gepeilt, kommt aber ganz gut hin (Faustformel ist, daß etwas die hälfte der installierten Leistung als Kühlung abgeführt werden muß).

Generell kann man das auch aus der Zustandsänderung des Verbrennungsgases herleiten: Für adiabate Kompression gilt ja bekanntlich mit R als Kompressionsverhältnis und Gamma als isentropenexponenten. Daraus lässt sich mit direkt ableiten . Die Temperatur des Verbrennungsgases ist also nur von der Kompression und dem Luft-Kraftstoff-Gemisch abhängig.

Wird der Motor nun bei konstanter Beladung mit verschiedenen Geschwindigkeiten geflogen, ist die dissipierte Wärme von der Geschwindigkeit, damit von der Umdrehung und so letztlich von der abgegebenen Leistung abhängig. Beim Betrieb mit gleicher Geschwindigkeit und unterschiedlicher Beladung ist dann die dissipierte Wärme von der Luftdichte und damit von der abgegebenen Motorleistung abhängig, da in beiden Fällen ja die Temperatur des Verbrennungsgases konstant ist.

Für nichtaufgeladene Motoren und aufgeladene Motoren oberhalb der Kritischen Höhe nimmt also die benötigte Kühlleistung mit der Höhe ab, während sie bei Turboaufgeladenen Motoren bis zur kritischen Höhe konstant bleibt.

Die Kühlung eines Zylinders ist stark abhängig von der Auslegung, also Kühlrippengeometrie, Material, Luftleitblechauslegung, Wandstärken, Nußeltzahl und Reynoldszahl der Strömung, und so weiter. Für die feste Geometrie und zur Abschätzung des Höheneinflusses gilt (siehe Literatur) wobei Lambda eine Funktion des Kühlrippenwirkungsgrades ist (welcher wiederum selber Funktion des Massenstroms ist) und in der Literatur am Boden für übliche Geometrien mit 0,66 abgeschätzt wird. (Ich nehme an, das liegt etwa dort, wo auch ein TSIO-520 arbeiten würde). Sowohl Massenstrom, als auch Kühlrippeneffizienz sinken mit zunehmender Höhe, damit auch die mögliche Wärmeabfuhr.

Wenn wir nun annehmen, daß der Widerstandsbeiwert des Flugzeuges über die Höhe weitestgehend konstant bleibt, erhalten wir über die Leistung des Motors und die Beiwertdefinition bzw. umgeformt, bezogen auf SL und nach der Geschwindigkeit aufgelöst ergibt sich direkt woraus auch ersichtlich ist, daß die Zunahme der Geschwindigkeit bei konstanter Leistung den Massenstromverlust durch Dichteänderung nicht wieder auffängt.

Weiterführende Literatur:

• Pinkel - Heat-Transfer Process in Air-Cooled Engine Cylinders
• Brevoort / Joyner - The problem of cooling an air-cooled cylinder on an aircraft engine
• Schreiner - Basiswissen Verbrennungsmotor
• Baehr / Stephan - Wärme- und Stoffübertragung
• Basshuysen / Schäfer - Handbuch Verbrennungsmotor
• Moss - Heat-Transfer in Internal Combustion Engines
• Brevoort - Principles Involved in the Cooling of a Finned and Baffled Cylinder

...und ich frage mich gerade: Wie kriegt er diese Formeln in den Text??? ;-)

https://www.codecogs.com/latex/eqneditor.php

He he, gute Frage Michael :)

Aber von wegen TN vs voll Turbo:

Kann es damit zu tun haben, dass Motoren, denen man ein TN aufpropft oft eigentlich Non-Turbo Motoren sind die dann "gepimpt" werden sozusagen? Ich meine damit vor allem die Rajay manuellen Turbos, die u.a. die Turbo Twin Commanche aber auch diverse Mooneys (einschliesslich solche mit O360) oder Seneca I haben?

Sicher, bei den TN Cirren ist das etwas anderst, aber ich frag mich schon, was die per STC gepimpten Rajay Mods für ne Auswirkung haben auf das Leben des Triebwerkes. Obwohl sie ja nicht mehr MP kriegen als sie eigentlich dürften.

Urs, sobald die Rayjays montiert sind geht die TBO von 2000 auf 1800hrs runter. Das machen die nicht zum Spaß, hatten Achim und ich weiter vorne schon beschrieben, was es mit dem Motor macht bzw welche Belastung da vor allem in der Höhe entsteht. Ganz vorn ist die CHT, die geht bei mir auf 390 Grad F in Fl180. Da zieht man freiwillig die kühlklappen....

Chapeu Malte !

"daß die Zunahme der Geschwindigkeit bei konstanter Leistung den Massenstromverlust durch Dichteänderung nicht wieder auffängt."

Malte, kann man das für normal beatmete Motoren so zusammenfassen, daß mit der Höhe die Abnahme der Kühlwirkung durch die Dichteänderung nicht größer ist als der Leistungsverlust - daß man also den Lufteinlaßquerschnitt, wenn man ihn für Flug in 2000ft verkleinert/abklebt, ihn für die Höhe so lassen kann?

Ist dabei die unterschiedliche Außentemperatur berücksichtigt?

Meine (einmalige) Erfahrung im Frühsommer war, daß die Kühlung in der Höhe trotz Dauersteigflug nicht abgeklebt sehr gut ausreichend war, der Motor beim Abstieg aber weit, weit runtergekühlt wurde

daß die Kühlung in der Höhe trotz Dauersteigflug nicht abgeklebt sehr gut ausreichend war, der Motor beim Abstieg aber weit, weit runtergekühlt wurde

So sind auch meine Erfahrungen. Selbst beim Turbomotor und bei Reduzierung der IAS im Steigflug ganz oben (wo auch der Turbo den Leistungsverlust nicht mehr ausgleichen kann) gehen die Öltemperaturen etwas runter. Eine zu starke Abkühlung des Motors im (langen) Sinkflug verhindere ich mit einem Wasserthermostat.