26 января 2016

Новая термодинамика



Мы завершили создание базовой физики, описывающей термодинамику авиационных двигателей. С её помощью тепловыделение и допустимое время выработки ресурса становятся намного более точными, а управление двигателем – более гибким и адаптивным к окружающим условиям (погодным, атмосферным, режимным и прочим).

В Аркадных боях War Thunder ситуация с термодинамикой не изменится - там все останется по прежнему, а вот любителям Реалистичных и, конечно, Симуляторных боёв информация о новой термодинамике очень серьёзно поможет в бою. Итак, что же нового?

1. Точное тепловыделение двигателя

В новой модели термодинамики тепловыделение зависит от режима работы двигателя более полно: учитывается текущая мощность двигателя, наддув, обороты и т.д.

Прежняя реализация не учитывала большинство этих факторов, в результате чего температуры слабо зависели от режима работы двигателя: например, при падении наддува и мощности при подъеме выше “границы высотности” температуры продолжали расти. Новая модель тепловыделения учитывает все факторы, и теперь при полете на высотах выше “границы высотности” двигателя равновесные температуры уменьшаются, что позволяет на больших высотах летать дольше, чем на малых.
Уменьшить тепловыделение без серьезных потерь в тяге винтомоторной группы можно и иными способами, например, уменьшить текущие обороты двигателя, но оставить наддув прежним: в некоторых случаях тяга даже может немного возрасти на максимальных скоростях, при этом тепловыделение двигателя упадет и равновесные температуры снизятся.

2. Температура

Равновесная температура теперь определяется балансом между отводимым теплом (тепло отводится радиаторами, самим двигателем, обшивкой и т.д.) и теплом, генерируемым двигателем в процессе работы.

В зависимости от положения створок масляных/воздушных радиаторов меняется количество отводимого тепла, эффективность радиаторов при этом приведена ближе к реальной - основной рабочий участок створок приходится на диапазон от 10 до 40%, дальнейшее открытие створок приводит к незначительному снижению равновесной температуры, но тем не менее позволяет выиграть еще несколько минут безопасной эксплуатации двигателя. В большинстве случаев достаточно приоткрыть створки на 20-30%, это не вызовет серьезного снижения летных характеристик и в то же время позволит эксплуатировать двигатель в нормальном температурном режиме.
Эффективность отвода тепла зависит и от погодных условий в миссии. В мороз теплообмен с окружающей средой эффективнее, в этих условиях радиатор можно приоткрыть на совсем небольшое значение. В то же время в жарком климате створки лучше распахнуть сильнее обычного.
Скорость изменения температуры теперь зависит от разницы текущей температуры и равновесной при текущем режиме двигателя: чем выше разница температур, тем интенсивнее теплообмен и тем выше скорость изменения температуры. В этом плане у воздушных двигателей преимущество, так как разница температур при изменении режимов у них выше, теплообмен происходит интенсивнее, поэтому и температуры изменяются быстрее, такие двигатели быстрее охлаждаются и прогреваются.



3. Предварительный прогрев

Появился предварительный прогрев двигателей при старте, чтобы исключить долгое ожидание безопасной для взлета температуры (самолеты появляются на полосе с уже прогретыми моторами).

4. Временные лимиты

Лимит по времени для безопасной работы двигателя теперь зависит от текущего температурного режима. То есть нужно следить за значениями температуры на любом режиме работы двигателя и не допускать превышения допустимого времени работы. Для большинства самолетов максимальный режим возможно использовать от 15 минут до получаса, чрезвычайный (боевой) – от 5 и менее минут до 15.

Если не соблюдать температурные режимы и сильно перегревать двигатель, время работы сокращается до минимальных значений, вплоть до нескольких десятков секунд.
Время ограничено и на других режимах, чем меньше мощность и слабее тепловыделение двигателя, тем дольше можно эксплуатировать двигатель на этом режиме. Также добиться большего времени работы можно, подстраивая двигатель под текущие условия: например, открыв радиаторы полностью, можно выиграть еще несколько минут работы на чрезвычайном боевом режиме. Чем сильнее удается понизить равновесные температуры, тем большего времени безопасной эксплуатации можно добиться.
Таким образом, при морозной погоде можно достичь чрезвычайно долгой безопасной работы двигателя даже при небольшом отклонении створок радиаторов, при нормальной температуре можно разменять сопротивление от полностью открытых створок на увеличенное время работы, а в жарком климате следует открывать створки посильнее.

5. Новая индикация

Новая индикация поменяла логику отображения информации о текущем состоянии двигателя. Поскольку на время работы двигателя теперь влияет тепловой баланс и текущая температура, то от таймера перегрева было решено отказаться.

Теперь остаток рабочего времени определяет цвет температурного индикатора: белый цвет означает, что двигатель работает в штатном режиме, желтый - проработает от 5 до 10 минут, оранжевый - от 2 до 5 минут, красный - менее 2 минут, и красный с предупреждающим миганием - менее одной минуты.

6. Восстановление после длительной работы

После длительной работы двигателя требуется время для полного восстановления лимита по времени. Это означает, что двигатель необходимо остудить и немного полетать на режимах с пониженной мощностью, давая двигателю “отдохнуть”. В обычном случае для полного восстановления двигателя хватит примерно половины временного лимита требуемого режима (например, время работы на форсаже при автоуправлении двигателем – 5 минут, значит, после исчерпывания этого лимита нужно полетать на 100%  (без форсажа) около 2,5 минут, чтобы восстановить все 5 минут лимита форсажа).

7. Автоматическое управление радиаторами

Автоматическое управление радиаторами теперь следит за режимом двигателя и автоматически подбирает положение створок радиатора, при котором обеспечивается оптимальное сочетание охлаждения и минимальное влияние на летные характеристики.

Автоматическое управление связно с элементами управления двигателем: задавая режим работы (уменьшая или увеличивая газ), пилот задает и желаемую температуру, которую дальше удерживают термостаты автоматического управления радиатором.
Таким образом при стационарном полете на любом режиме работы двигателя поддерживается оптимальное положение створок. При изменении режима на более мощный створки во время прогрева до новой установленной автоматом температуры закрываются полностью, что ускоряет время прогрева, но уменьшает лобовое сопротивление самолета, позволяя выполнить более резкое ускорение. При изменении режима на более слабый – наоборот, пока двигатель будет остывать до новой равновесной температуры, створки раскроются на полный ход, что автоматически ускорит время остывания.



8. Повреждение двигателя при перегреве

После превышения временных лимитов двигатель начинает терять мощность, нарушается устойчивость работы, “плавают” обороты и т.д. Тем не менее, даже поврежденный двигатель можно спасти, если успеть среагировать и перевести двигатель на щадящий режим работы - например, перейти на минимальные обороты, перевести РУД до значения около 50%, открыть радиаторы полностью, чтобы как можно быстрее охладить двигатель до достаточно низких температур, (т.е. как только температурный индикатор покажет, что самый минимальный временной лимит восстановлен (перестанет моргать)).

Эти действия остановят дальнейшее повреждение двигателя и сохранят частичную работоспособность и достаточную для возвращения на аэродром или даже для ведения воздушного боя мощность.
Возможность спасения двигателя и остаток мощности, а так же скорость накопления повреждений зависит от степени перегрева. Например, разогрев до температуры кипения охлаждающей жидкости гарантирует её дальнейшую утечку, парообразование и неминуемую гибель двигателя после исчерпания охлаждающей жидкости. В то же время, повреждения после исчерпания временного лимита режима, которое было достигнуто при нормальном температурном режиме, будут происходить медленно и дают достаточно времени для того, чтобы охладить и спасти двигатель. Чем выше температуры, при которых произошло исчерпание лимита по времени, тем быстрее повреждается и теряет мощность двигатель.

9. Дальнейшая настройка самолетов с новой термодинамикой

На данный момент большинство самолетов используют обобщенную настройку термодинамики, которая является конвертацией температурных режимов из старой(текущей) модели, то есть температуры и режимы старой реализации термодинамики дополняются по общим правилам и шаблонам, присущим самолетам, при этом сохраняются особенности со старой модели.

Например, если раньше самолет не перегревался ни на одном из режимов, то конвертированная термодинамика будет содержать довольно мягкие тепловые режимы и временные лимиты, если у самолета были проблемы с перегревом в старой модели, то и в новой модели тепловые режимы будут жесткие.
В дальнейшем, по мере актуализации летных моделей, температурная модель будет уточняться в соответствии с реальными данными.
Также в ближайшее время планируется добавление раздельного управления системами охлаждения (маслорадиатор и двигатель/водорадиатор). В данный момент обе системы работают совместно.


 


Обсудить на Форуме

Cookie-файлы

На сайте используются файлы cookie и другие аналогичные средства. Если вы остаётесь на сайте после прочтения данной информации, это означает, что вы не возражаете против их использования.