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 Auto-Lean

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grouby
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MessageSujet: Auto-Lean   Dim 15 Juin 2008 - 19:46

Bonjour,

une petite question pour les pilotes,

d'après ce que l'on peut voir sur la Cruise control chart du B-24:

http://zenoswarbirdvideos.com/Images/B-24/B24CCC.gif

on peut voir sur la courbe correspondant à 65% de puissance (100% étant le "normal rated HP") les chiffres suivants:

2200 RPM : soit les tours minutes du moteur
32" MP : soit la pression d'admission
AL-245 gph et AR-290 gph : soit respectivement la consommation en gallons par heure avec la commande de mélange sur auto-lean et sur auto-rich.

doit on comprendre que de passer de auto-rich à auto-lean n'affecte pas la puissance délivrée par le moteur? ça semble improbable...
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waroff
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MessageSujet: Re: Auto-Lean   Lun 16 Juin 2008 - 23:33

grouby a écrit:

2200 RPM : soit les tours minutes du moteur
32" MP : soit la pression d'admission
AL-245 gph et AR-290 gph : soit respectivement la consommation en gallons par heure avec la commande de mélange sur auto-lean et sur auto-rich.

doit on comprendre que de passer de auto-rich à auto-lean n'affecte pas la puissance délivrée par le moteur? ça semble improbable...


la puissance est directement liée à la quantité de carburant brûlé, évidemment en auto riche à 290gph le moteur développerait plus de puissance qu'avec 245gph, mais le régulateur d'hélice faisant son travail pour maintenir le régime de 2200rpm, l'incidence des pales augmenterait légèrement en AR.
Bien que régime et pression d'admission soit identique, en AR, le moteur délivre plus de puissance.
Cela n'étant pas visible aux instruments,(ou alors il faudrait en plus du mano d'admission, du tachymètre, du débitmètre, du thermomètre EGT, un instrument permettant de lire le calage des pales , comme sur les Me109)
voilà à quoi sert l'abaque.
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PKM
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MessageSujet: Re: Auto-Lean   Jeu 19 Juin 2008 - 21:05

Bonjour!

Pas mieux

PKM
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grouby
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MessageSujet: Re: Auto-Lean   Mer 2 Juil 2008 - 13:58

Merci pour vos réponses!

Après de multiples recherches, je n'ai toujours pas de réponses tranchées.

Je peux quand même préciser, d'après quelques sources du côté de la NACA et des manuels de l'Air Force de l'époque, que la puissance du moteur varie assez peu tant qu'on reste proche du mélange air/carburant donnant le maximum de chevaux, ce qui est probablement le cas au régime de croisière maxi, mais la conso peut varier beaucoup plus.

Il est en outre possible que les carburateurs de l'époque soit règlés un peu plus riche que le mélange donnant la puissance max en auto-rich, et plus pauvre en auto-lean. En résumé, les deux positions peuvent être de chaque côté du sommet de la courbe donnant la puissance en fonction du mélange. Une raisons de plus pour que la baisse de puissance en auto-lean ne soit pas si sensible.

Enfin, je suis tombé sur une recommandation de la NACA sur l'usage de l'auto-lean qui précise la procédure:
- régler la pression d'admission et les tours minutes selon les valeurs indiquées dans les manuels pour un régime de croisière donné.
- l'avion doit voler à la vitesse indiquée dans le manuel
- passer en auto-lean, et augmenter le régime moteur pour conserver la vitesse, ainsi on retrouve la puissance de départ.

En conclusion:

se méfier des indications données dans les manuels!!!
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waroff
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MessageSujet: Re: Auto-Lean   Jeu 3 Juil 2008 - 17:25

grouby a écrit:


- l'avion doit voler à la vitesse indiquée dans le manuel
- passer en auto-lean, et augmenter le régime moteur pour conserver la vitesse, ainsi on retrouve la puissance de départ.

En conclusion:

se méfier des indications données dans les manuels!!!


pour une puissance donnée restituée par l'hélice( à une altitude, température, pression, hygrométrie données) on obtient une vitesse.
Donc on peut trouver des couples pression d'admission/régime différent, mais qui au bout du compte permettent d'obtenir la même vitesse ou même puissance du fait de coefficient de rendement différent.
Par contre la puissance développée par le moteur sera fort différente.
Sur l'abaque il n'est pas précisé s'il s'agissait de 65% de la puissance nominale que l'on obtiendrait en AL, ou celle AR ou de la puissance maximale.
Il est évident que la puissance maximale obtenue en AL et en AR sont différentes.
par exemple, je prend des valeurs arbitraires, a 2200rpm et 32" en AL tu développerais 65% de 1150cv et à 2200rpm et 32" en AR 65% de 1200cv. ( il est normal qu'en mélange riche le moteur développe plus de puissance)
augmenter le régime en AL revient à augmenter le rendement de l'hélice.
Donc a retrouver la même puissance utile qu'en AR.
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grouby
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MessageSujet: Re: Auto-Lean   Ven 4 Juil 2008 - 2:52

Merci Waroff pour ces remarques intéressantes!

Désolé pour mon vocabulaire plutôt anglophone, c'est que, a force d'éplucher des documents en anglais...

Bon, vous aurez surement deviné que je me pose toutes ces questions dans le but de modeliser un avion pour flight simulator... et malheureusement j'ai le soucis du détail ;) !!

L'avion en question est un boston A-20C.

Waroff, les 65% correspondent a priori à 65% du "rated power" soit, j'imagine, la puissance nominale.
Dans le manuel de l'A-20 on la retrouve sur ce qui est nommée "Engine power chart":

http://g.rouby.free.fr/Images/A-20%20engine%20power%20chart.jpg

Sur l'abaque de l'A-20 (si abaque = "cruising control chart", désolé :) ), il est précisé que les % sont par rapport à cette puissance, "rated power", de 1350 ch dans ce cas:

http://g.rouby.free.fr/Images/A-20%20cruising%20control%20chart.jpg

les 2 "charts" correspondent, à 38.2" d'admission et 2300 tours minutes on obtient bien 1350 ch au niveau de la mer.
Si on va plus loin, on remarque que les pressions d'admission et tours minute donnés aux différents % de puissance correspondent également sur les 2 "charts":

35% de 1350 ch = 473 ch c'est ce qu'on retrouve sur la "engine power chart" pour 25.2" et 1400 tr/min, au niveau de la mer.

Il est fort probable que les valeurs données dans la "engine cruising chart" soit calculées a partir de tests sur banc d'essai, et quelles soient valables pour un mélange air/carburant idéal ou tout du moins constant, c'est-à-dire sans l'influence d'un carburateur, lequel aurait tendance à enrichir le mélange à mesure que les chevaux augmentent, au delà du régime de croisière:

http://g.rouby.free.fr/Images/Carbcurves.jpg

Pour preuve on peut calculer (je l'ai fait!) qu'à un nombre de tr/min donné, la puissance indiquée augmente strictement proportionellement à la pression d'admission. Ce qui ne serait pas le cas avec un carburateur tel que celui équipant l'A-20.

Les valeurs de puissance indiquées sur l'abaque sont donc purement théoriques (de même que la puissance maximale de 1600 ch que l'on retrouve un peu partout concernant le R-2600-23, on pourrait même étendre cela à toutes les données de puissance que l'on peut trouver sur le net ou dans les livres).

Le casse-tête ne fait que commencer!

J'ai beau tourner le problème dans tout les sens, en tenant compte des réglages du carbu et de la consommation, de la puissance moteur que cela est censée donnée (d'après les courbes de conso/puissance selon le mélange d'un R-2600) et même d'autres..., des courbes d'efficience d'hélice, d'après différentes configurations aérodynamique (coeff. de traînée induite et parasite)... impossible de trouver une configuration qui s'approcherait de l'abaque quelques soit l'altitude et le poids de l'avion sans être abbérante (variations improbables de l'efficacité de l'hélice par exemple).
J'en viendrai presque à une conclusion d'économiste: si le modèle ne correspond pas à la réalité, c'est que la réalité est fausse!
A moins que l'abaque, aussi, ne reflète que très vaguement la réalité...

guillaume
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MessageSujet: Re: Auto-Lean   Ven 4 Juil 2008 - 12:50

grouby a écrit:
Les valeurs de puissance indiquées sur l'abaque sont donc purement théoriques (de même que la puissance maximale de 1600 ch que l'on retrouve un peu partout concernant le R-2600-23,
pour les 1600cv, je ne pense pas que ce soit purement théorique. rien qu'en enrichissant le mélange de 25% on gagnerait de la puissance.
à 43" et 2400rpm également.(on pourrait calculer le volume de mélange carburé supplémentaire avalé pour en déduire le gain de puissance, mais on ne connaît pas les pertes)

Si le gain de puissance est bien proportionnel à la pression d'admission, ce n'est que sur une fourchette réduite. Si on augmente la pression d'admission, c'est bien pour gagner de la puissance. Or en enrichissant dans le même temps ou l'on augmente la pression, cela revient à gagner plus de puissance que par le seul fait d'augmenter la pression.
Mais là ça reste un mystère de savoir si la conception du carbu Stromberg a prévu cela. Je crois que j'ai quelque chose là dessus (carbu de R 2800 et de 1830)

selon moi l'abaque, permet au pilote d'ajuster le couple pression/régime pour une vitesse donnée et une consommation donnée, c'est à dire obtenir le rendement maximal de l'hélice, on a alors trouvé la plus petite puissance nécessaire pour maintenir cette vitesse.

ça ne répond pas à toutes les questions que tu te poses, mais peut être que cela t'ouvrira des portes?
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waroff
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MessageSujet: Re: Auto-Lean   Ven 4 Juil 2008 - 15:32

Citation :
Il est fort probable que les valeurs données dans la "engine cruising chart" soit calculées a partir de tests sur banc d'essai, et quelles soient valables pour un mélange air/carburant idéal ou tout du moins constant, c'est-à-dire sans l'influence d'un carburateur, lequel aurait tendance à enrichir le mélange à mesure que les chevaux augmentent, au delà du régime de croisière:

Le ratio air-essence n'est pas constant.
en augmentant l'admission, donc la puissance, le mélange est volontairement enrichi:

extrait de la notice des Twin Wasp R1830, carbu Zenith Stromberg

Citation :
- réglage du mélange carburé

- automatique riche

c'est la position de fonctionnement normal pour la commande de réglage du mélange, c'est à dire celle qui maintient automatiquement le rapport nécessaire air-essence pour toutes les conditions de vol. La puissance au frein du moteur est en relation très étroite avec l'arrivée d'air.
Aux grandes puissances, la proportion d'essence par rapport à l'air est relativement élevée, en vue de supprimer la détonation dans les cylindres et les températures élevées qui en résultent.
Entre la puissance nominale et la puissance de croisière, la proportion d'essence décroît, de sorte que la consommation d'essence au régime de croisière est réduite au minimum nécessaire pour éviter la détonation dans les cylindres et l'échauffement du moteur, et pour procurer à ce dernier une bonne accélération.

- automatique pauvre: c'est une position inverse de la commande de réglage du mélange qui donne des rapport air-essence plus pauvre qu'en "automatique riche"
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grouby
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MessageSujet: Re: Auto-Lean   Jeu 17 Juil 2008 - 3:27

Salut,

je continu avec mon petit exercice d'archéologie aéronautique, avec quelques preuves que l'abaque, la "cruising control chart" de l'A-20C, donnée dans le manuel, est fausse!

En résumé, l'abaque indique la vitesse, selon l'altitude et la masse de l'avion, à différents régime, exprimé en % de la puissance nominale. L'abaque indique également la pression d'admission et les tours minutes moteur pour fournir les % de puissance, ainsi que la consommation correspondante.

J'ai quelques doute quand à la réalité des puissances indiquées par l'abaque.

Premièrement parce que les consommations données semblent bien optimistes aux bas régimes:

A 35% de puissance, soit en théorie 473 ch environ, la conso par moteur est supposée de 31,5 gallons/h (370 livres par heure). Or une telle consommation correspond plutôt à une puissance légèrement supérieure à 400 ch, pour un mélange ayant un rapport essence/air de 0.067, soit un réglage du carbu probable en Auto-lean.

Le réglage du carbu provient de données sur les R-2600-3 et -11 du manuel "operation and flight instructions for the model R-2600-11 engine and associated models" de Wright aeronautical corp.
La courbe donnant la conso par chevaux selon le mélange provient de données sur un R-2600-22 testé par la NACA, le rapport est disponible sur le site de la NASA:

http://g.rouby.free.fr/Images/BSFC%20R-2600-22.jpg

Ensuite, si l'on considère l'équation donnant la traînée d'un avion en vol stabilisé (vitesse et altitude constante):

D = (2*W²)/(S*r*V²*pi*e*A) + (S*r*V²*Cdp/2)

avec D la trainée en N
W la masse en N
S la surface alaire en m²
r la densité de l'air en kg/m3
pi = 3.1416...
e le coefficient d'oswald ( a priori entre 0.7 et 1)
A l'allongement de l'aile
et Cdp le coefficient de trainée parasite

(désolé pour l'équation utilisant des termes anglais...)

ainsi que l'équation donnant la poussée, pour un bimoteur:

T = 2*nP/V

avec T la poussée en N
P la puissance en watt
V la vitesse en m/s
et n l'efficience de l'hélice ( a priori entre 0.8 et 0.9)

les vitesses indiquées dans l'abaque correspondent à une traînée égale à une poussée, puisque l'avion n'accélère plus. Et, les traînées correspondant aux vitesses obtenues pour une puissance constante, mais à différentes altitudes et masses, doivent suivrent (à l'efficience de l'hélice près) les courbes correspondant à la poussée selon ladite puissance aux différentes vitesses. OK, c'est pas très clair, mais avec un dessin peut-être...:

http://g.rouby.free.fr/Images/PetTvsV.jpg

Sur ce graphe, les lignes noires correspondent à la poussée fournie à des puissances variant de 1350 ch (100%) à 338 ch (25%) par incrément de 5%, en supposant une efficience de l'hélice de 0.85, ce qui est une valeur moyenne plausible.
Les groupes de points de couleurs correspondent à la traînée obtenue aux différentes vitesses, pour chaques régimes, (soit de bas en haut: 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65 et 100%). La trainée est calculée pour un coefficient d'oswald e de 0.7 (soit une aile plutôt "sale" et une assez forte traînée induite) et un Cdp de 0.0254.
J'ai choisi ces valeurs de e et Cdp précisemment parce qu'elles donnent une répartition des nuages de points parallèle aux lignes de poussée pour une même puissance, ce que suppose les données de l'abaque. Le fait que les nuages de points ne sont pas tout à fait parallèle correspond à peu près aux variations de l'efficience de l'hélice selon la vitesse et l'altitude (je tiens ça de l'étude des données fournies sur le site de la nasa, sur les performances des hélices).

Pour résumé, ce graphe permet de trouver des caractéristiques aérodynamiques plausibles pour les vitesses indiquées sur l'abaque, et d'en déduire une approximation de la puissance réelle aux différents régimes indiqués. Et là surprise: les 35% de la puissance nominale, supposée 473 ch seraient plutôt de l'ordre des 400 ch ! en peu au-dessus en fait.
De même, les conso calculées d'après les données du R-2600-22, pour un carbu en Auto-Lean et les puissances déduites du graphe sont plus ou moins correctes...

EN CONCLUSION: se méfier des données de puissance des manuels de l'époque, elles sont probablement calculées pour la plupart et ce pour un mélange constant. Le sujet est d'ailleurs abordé ici :

http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19930093262_1993093262.pdf

il est spécifié que les données de performances des moteurs fournies par le constructeurs doivent l'être pour le mélange idéal, or à pleine puissance, le mélange fortement enrichi réduit notablement cette puissance idéale.

Voilà, désolé pour toute ces explications un peu tirées par les cheveux, ça n'intéresse surement pas tout le monde mais ça m'aide à réfléchir, et si j'ai trop la tête dans le guidon, l'un de vous me le signalera bien !!!

merci,

guillaume
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