Utmagring av flygmotorer

1. Utmagring av flygmotorer Varbergs Flygklubb 2011-02-16 Ivan Hedin PPL, IR, CRI Aeroklubben i Göteborg

2. Fördelar med utmagring till ”bästa ekonomi” jämfört med fullt rik: C:a en timmas längre flygtid på fulla tankar på 4000 fot med en 180 hk motor och 75% effektuttag. (Alla räckviddstabeller utgår från korrekt utmagring!) Tändstiften behöver inte rengöras och bytas så ofta. Smörjoljan håller sig renare. Minskad miljöbelastning. (NOx,HC, CO och CO2) Hos Aeroklubben i Göteborg innebär 1 liter minskad bränsleförbrukning per timma/flygplan en minskad bränslekostnad av 34 000 SEK/år.

3. Ur PPL-kursplanen: • AMC FCL 1.125 (continued)  • Exercise 4  Effects of controls  • .  primary effects when laterally level and when banked • .  further effects of aileron and rudder • .  effects of: • .  airspeed • .  slipstream • .  power • .  trimming controls • .  flaps • .  other controls, as applicable • .  operation of: • .  mixture control • .  carburettor heat • .  cabin heating/ventilation 

4. Presentation gäller Piper och Cessna med fast standardpropeller. De allmänna principerna gäller även andra flygplan med fast propellerstigning. Flygplanets handbok konsulteras.

5. Blandningsförhållande Luft Bränsle

6. Behovet att ”magra” Luft Bränsle

7. Lycoming: ”Normal marscheffekt för Lycomings sugmotorer är 55-75 % av maxeffekten. För alla Lycomings sugmotorer gäller att piloten kan och skall magra ut motorn på alla höjder vid marscheffekter vid eller under 75 %. Så snart marscheffekt är etablerad skall utmagring till bästa ekonomi vara standardprocedur och ingen risk föreligger för motorskador.” Motortillverkarens åsikt

11. Samma effekt men lägre förbrukning.

12. Archer lll Prestandatabeller baseras på: ”Best economy mixture: Peak EGT.” För Archer lll anges också ”Best power mixture 100 ̊ F rich of peak EGT” att användas om man vill nå 75 % effekt i planflykt på högre höjder. Nya Piper

13. Piper Archer III Gult område anger behov av rikare blandning än vad som motsvarar ”Best Economy Mixture”

15. Motordiagram för äldre Piper. (Exempelvis Archer ll)

16. När procent inte är procent. Peak Peak – 100 grader F 100% av valt effektuttag. Effekt Bästa effekt Bästa ekonomi För äldre Piper anges bara motorinställning för bästa effekt. Efter magring till bästa ekonomi har motorn ett lägre varvtal och avger inte längre den valda effekten, exempelvis 65% EGT Mager Rik

17. Cessnas prestandatabeller baseras på: ”Recommended lean mixture: 50 ̊ F rich of peak EGT” Cessna anger även att motorn kan köras på ”Best economy” som nås vid ”Peak EGT”. Bränsleförbrukningen vid ”Peak EGT”minskar med 4 % och farten med 3 knop jämfört med tabellvärdena. Förutsätter att man inte kompenserar för det varvtalsfall som uppstår då man magrar vidare från ”Recommended lean mixture”.

18. Cessna 172 R/SP

19. Cessna: ”Recommended lean 50 degrees rich of peak”

20. Magring utan EGT Ur Cessnas POH: Pipers POH: Magra tills motorn går ojämnt och sedan rika tills motorn går jämnt.

21. Magring utan EGT forts. Cessna och Pipers metoder 25 to 50 RPM drop from peak RPM. (Cessna) Enrichment from roughness (Piper)

22. Cylindrarna flyger i lös formation! Cylindrarna flyger i lös formation! Effekt EGT Mager Rik

23. 65 eller 75 % i planflykt? Effektökning från 65 till 75 %: • Ökar farten med 6 % • Ökar bränsleförbrukningen med 14 % Lycoming: Maximal motorlivslängd nås vid effektuttag av 65 % eller lägre.

24. Piper. Formell procedur för utmagring i planflykt på alla höjder. • Bestäm densitetshöjden (Tryckhöjd + temperatur) • Välj varvtal som ger önskat effektuttag. • Piper Archer lll: Magra till ”peak” dvs. EGT toppvärde. (Om motorn börjar gå ojämnt eller abrupt faller i varvtal räknas denna temperatur istället som peak och man fetar upp tills motorn går jämnt.) Finjustera sedan varvtalet för att nå önskat effektuttag. Tidigare Piper magras till ”peak” såsom ovan för att sedan rikas till bästa effekt, 100 ̊ F från ”peak”, och varvtalet finjusteras. För bästa ekonomi magras sedan till ”peak” utan att efterjustera varvtalet.

25. Cessna. Formell procedur för utmagring i planflykt på alla höjder. • Bestäm densitetshöjden (Tryckhöjd + temperatur) • Välj varvtal som ger önskat effektuttag. • Magra till ”peak” dvs. EGT toppvärde. (Om motorn börjar gå ojämnt eller abrupt faller i varvtal räknas denna temperatur istället som peak och man rikar upp tills motorn går jämnt.) Efter ”peak” rikar man dessutom 50̊ F (två delstreck) för rekommenderad utmagring och justerar varvtalet. Nu är motorn inställd enligt prestandatabellerna. Om man önskar uppnå bästa ekonomi kan man magra tillbaka till ”peak”. (Varvtalet tillåts då sjunka något)

26. Motorvarvtal för 65 % effektuttag.

27. Tabell för val av motorvarv för att nå önskat effektuttag ”BHP” (Brake Horse Power) I standardatmosfären avtar temperaturen med 2 grader C/ 1000 fot.

28. Procedur för utmagring i stigning Piper: • Fullt rik blandning upp till 9000 fot därefter magring till ”100 ̊ F rich of peak EGT”. Fart 76 knop. Cessna: • Samma procedur som Piper men 3000 fot och fart 70-85 knop. Lycoming: • 5000 fot och därefter magring till jämn motorgång. (Rough operation due to over-rich fuel/air mixture is most likely to be encountered in carburated engines at altitude above 5000 feet.)

29. Utmagring under motorplané • Vid motorplané från högre höjder rekommenderas att motortemperaturen hålls uppe. Piper anger exempelvis 2500 rpm och 122 knop. Blandningen rikas successivt under sjunket och avslutas senast i trafikvarvet eller under slutlig inflygning. Normalt ingen förvärmning under motorplané om inte risk för förgasaris föreligger.

31. ”Det bästa kan vara en fiende till det goda.”

32. Utmagring till ”vardags” • Vid all flygning i planflykt på lägre höjd, ingen höjd är för låg: Så länge man inte överskrider 2400 rpm så kan man direkt magra till ”peak”. Gäller alla C152, 172 och PA28. Motorn skall dock gå jämnt. Klart! • Vid denna motorinställning överskrider man 65 % effektuttag bara vid djup kyla. • För distansflygning på flygnivå behöver man konsultera POH-s effekttabell och följa POH-s magringsförfarande för att få korrekta fart- och förbrukningsvärden som mer stämmer med driftfärdplanen.

33. Viktigt! • Ge alltid fullt rik blandning innan fullgas ges oavsett höjd för att undvika termisk överbelastning. Risken minskar dock med ökande höjd. Över 8000 fot kan motorn inte överskrida 75 % effekt ens vid fullgas. • All utmagring skall ske långsamt annars är risken stor att man passerar ”peak” in i det magra området utan att EGT-instrumentet hinner registrera det. Detta gäller främst motorer med bränsleinsprutning.

34. Alltför snabb utmagring Verklig EGT ”peak” Avläst EGT ”peak” Med för snabb utmagring hinner EGT-mätaren inte visa verklig EGT ”peak” utan man hoppar över till den magra sidan och magrar till en avläst ”peak” som inte är korrekt. Utmagring med för stora och snabba steg. Därför viktigt att sakta rika tillbaka för att förvissa sig om att det är verklig EGT ”peak” som noterats.

35. Luftförvärmning och utmagring Lycoming: • Reduceringen av maxeffekt blir c:a 15 % med full förvärmning inkopplad. • 10 % pga. minskad luftdensitet. • 3 % pga. uteblivet ramtryck (fartvindstryck) • Därtill kan komma ytterligare en liten effektförlust pga. ett alltför rikt bränsle- luftförhållande då förvärmning sänker luftens densitet. Kompenseras med utmagring! • Förgasarmotorer kan bli påtagligt tröga att svara på häftiga motorpådrag med inkopplad varmluft varför urkoppling av varmluften före pådrag rekommenderas vid behov av full effekt.

36. Luftförvärmning och utmagring forts. Kommentar: • Om man tvingas flyga med ständigt inkopplad luftförvärmning i planflykt så återställer man varvtalet så att motoreffekten bibehålls och magrar ut. Utmagringen återställer förbränningsverkningsgraden (effektiviteten). • Trots alla rykten om stor ökning av bränsleförbrukningen i samband med förvärmning så finns inga uppgifter om detta i POH eller hos Lycoming. Inom bilmotorvärlden har man sett tendens till sjunkande förbrukning vid dellast i samband med luftförvärmning.

37. Jämförelse Piper Archer II och III För båda modellerna gäller att de har Lycoming 180 hk motor och likadan propeller och samma flygplanmassa.

38. Utmagring i stigning för den avancerade piloten. Advanced Pilot Seminars rekommenderar: Notera EGT i stigning från marknivå och bibehåll denna temperatur under hela stigningen! Animation bifogas.

39. Riktlinjer för utmagring under grundutbildningen Målet är att hos eleven grundlägga en trygg rutin för utmagring.

40. När under utbildningen? • Magring från lektion 1. Instruktören gör magringen tills eleven har kapacitet att göra det själv.

41. Under vilka operativa faser? • Under stigning till högre höjder. • Vid all planflykt av någon längre varaktighet. (Transportsträckor, väntlägen) • Under plané från högre höjd. • Ej i trafikvarv eller under ”slutlig inflygning”.

42. Hur skall det gå till? • Under stigning enligt standardförfarande. (Över 3000 ft för Cessna respektive 5000 ft för Piper). • Vid planflykt med EGT till ”peak” enligt det förenklade ”vardagsförfarandet” i den allmänna skolningen. Vid något tillfälle görs en formell utmagring enligt prestandatabell. • Under motorplané med bibehållen effekt (max 2500 rpm) sker en successiv rikning till fullt rik senast vid slutlig inflygning eller i trafikvarvet.

43. Verkningsgrad Avgiven energi _______________ Verkningsgrad= Tillförd energi Civilair L1P innehåller ett feltryck:

44. Källor för utmagringsprocedurer • Respektive POH • Textron Lycoming Operator´s Manual • Textron Lycoming Service Instruction No. 1094D • http://www.lycoming.textron.com • Advanced Pilots Seminars • Oxford Aviation Training (ATPL Course) • Korrespondens med Piper.

45. DieselmotorerIvan Hedin

47. Dieselmotor vs. bensinmotor Överlägsen bränsleekonomi genom: • Högre kompressionsförhållande • Lägre värmeförluster • Ingen trottel • Ingen choke (Gäller bilar) • Drivs med JET A1 i flygplanapplikationer.