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5. INFLUENCIA DEL CONTROL DE LA MEZCLA
De la composición de la mezcla depende la
totalidad, la velocidad y la temperatura de combustión de la gasolina,
así como muchos otros factores que determinan la potencia del motor. La
composición de la mezcla se caracteriza por el coeficiente del exceso de
aire α (alfa) [1].
[1] α – es el número que indica cuantas veces mayor
o menor es la cantidad de aire realmente consumida respecto a la
cantidad del aire que teóricamente se necesita para la combustión de la
gasolina.
Como se muestra en la Fig.15, el motor VK-105PF en
el régimen de funcionamiento nominal entrega la mayor potencia cuando el
coeficiente del exceso del aire α es igual a 0.85.
Fig.15. Potencia del motor y consumo especifico de
gasolina en función de la composición de la mezcla.
Una desviación de α (de los 0.85) en 0.1 reduce la
potencia del motor en 20-30hp, y una desviación de 0.2 la reduce en
75-100hp.
Teniendo en cuenta que el consumo de gasolina por
el motor VK-105PF está ajustado en tierra de tal manera que cuando la
magnitud de la supercompresion es nominal, α corresponde justamente al
régimen óptimo, es decir, a 0.85.
Si en los cilindros del motor entrara siempre la
misma cantidad de aire, o si al cambiar la cantidad del aire hubiese
cambiado en la misma proporción la cantidad de gasolina, el coeficiente
del exceso del aire α seria fijo y quedaría igual que en tierra, y por
consiguiente, no habría ninguna causa de disminución de la potencia.
Pero en la práctica no es así, porque cuando el
avión supera el primer o el segundo limite de altitud, la cantidad (la
masa) de aire que entra en los cilindros va disminuyendo de manera
progresiva, mientras que el consumo de combustible permanece
prácticamente invariable y si disminuye, lo hace como mucho en un 20%.
Como resultado, cuando el avión vuela por encima del primer o segundo
límite de altitud el coeficiente del exceso de aire va variando.
Redondeando, podemos afirmar que cambiando cada 1.000m de altitud el
coeficiente α cambia en 0.05.
Este cambio del coeficiente del exceso de aire
reduce muy considerablemente la potencia del motor y empeora las
prestaciones de vuelo del avión.
Para mantener la composición optima de la mezcla,
los carburadores del motor VK-105PF están dotados de un corrector de
altitud, el que permite regular el suministro de combustible en función
del nivel de la supercompresión.
El principio del funcionamiento del corrector de
altitud es muy sencillo: hasta una determinada altitud teórica, por
ejemplo 4.000m, la presión del aire que entra en los cilindros se
mantiene con la misma intensidad que a nivel de tierra mediante el
supercompresor. Por eso, volando a pleno gas hasta alcanzar la altitud
teórica, en la mayoría de los casos no hay necesidad de utilizar el
corrector de altitud; si seguimos subiendo por encima de los 4.000m,
debido a que se reduce la supercompresion, la mezcla se enriquece
demasiado, y por eso para mantener la composición de mezcla normal, se
necesita abrir el corrector de altitud.
Pero en la practica resulta que el uso del
corrector de altitud no resulta ser tan fácil como parece sino todo lo
contrario, representa una de las operaciones más complejas que un piloto
debe realizar durante la misión.
La cuestión radica en lo siguiente:
1) El corrector de altitud no es automático sino
manual, lo que exige al piloto prestar atención en todo momento e
intervenir cuando haga falta;
2) El “Yak” no esta dotado de un instrumento que
permite controlar la composición de la mezcla, por lo que el piloto debe
controlarla observando los síntomas externos que muestra el motor: humo,
vibraciones, temperatura y etc. Esto implica tener ciertos conocimientos
por parte del piloto y requiere constante atención;
3) Los diversos modelos de carburadores y sus
correctores de altitud vienen ajustados de manera distinta, por eso
resulta que un motor dado funciona correctamente en determinadas
condiciones, mientras que otro no funciona igual de bien en condiciones
idénticas.
Todo eso crea dificultades adicionales y hace que
una parte significativa del personal de vuelo, especialmente el novel,
no sepa utilizar de manera adecuada el corrector de altitud.
Más aun, estas dificultades impiden a los pilotos
de prueba que realizaron los test determinar del todo bien cómo influye
el corrector de altitud sobre las prestaciones del avión y dar a pilotos
del frente una recomendación precisa, fácil de ejecutar y estándar para
todos los aviones. En actualidad el piloto recibe solamente reglas
generales de uso del corrector de altitud; los métodos prácticos
necesarios para el funcionamiento óptimo deben ser elaborados por el
propio piloto.
El personal de vuelo debe aprender a utilizar
adecuadamente el corrector de altitud para emplearlo acorde a las
condiciones dadas.
Veamos lo que pasa cuando el piloto no hace caso a
las indicaciones que vienen en la instrucción respecto al uso del
corrector de altitud, o cuando el piloto lo hace, pero incorrectamente.
¿Podrá en este caso obtener, por ejemplo, la máxima velocidad?
Fig.16. Curvas de velocidad máxima en función de la
posición de la palanca del corrector de altitud.
En la Fig.16 vienen representados los resultados de
pruebas efectuadas con un “Yak” para averiguar el impacto de la posición
de la palanca del corrector de altitud sobre la velocidad máxima de
vuelo. De esta gráfica podemos concluir, que:
1) Variando la posición de la palanca del corrector
de altitud hace que incremente la velocidad máxima:
- a altitud de 500m varía en 2 km/h;
- a altitud de 3.500m varía en 11 km/h;
- a altitud de 8.000m varía en 70 km/h;
2) La posición óptima de la palanca del corrector
de altitud para obtener la máxima velocidad se encuentra en el
intervalo comprendido entre 1/3 y 2/3 del recorrido total de la palanca,
y además, a medida que incrementa la altitud, la posición optima de la
palanca se desplaza hacia la posición que da la mayor abertura del
corrector (2/3 del recorrido);
3) La apertura del corrector de altitud a más de
2/3 del recorrido de su palanca provoca detonaciones en el motor,
vibraciones, calentamiento del motor, por eso no se puede usar esta
parte del recorrido.
Hay que destacar también que estos datos son
ciertos solamente para el avión con el cual se hicieron las pruebas. En
otro avión estos datos pueden ser distintos. Por ejemplo, durante vuelos
de prueba realizados en LII MAP con uno de los aviones se había
descubierto que a grandes altitudes incluso con el corrector de altitud
totalmente abierto la composición de la mezcla no llegaba a alcanzar su
relación óptima. Es evidente que con un avión como este los datos
obtenidos serian muy distintos. Pero, independientemente de este hecho,
este ejemplo demuestra de forma contundente que el corrector de altitud
tiene un enorme impacto a la hora de obtener la máxima velocidad, sobre
todo volando a gran altitud.
La adecuada utilización del corrector de altitud
tiene un impacto no menos importante a la hora de alcanzar la máxima
velocidad ascensional.
Hubo casos cuando los pilotos no usaban corrector
de altitud, con lo que el techo del avión no superaba los 8.500m
(inferior respecto a su techo potencial), tardando en ascender a esta
altitud hasta 45 minutos.
El avión, con el cual se hicieron pruebas en LII
MAP y que hemos mencionado anteriormente, mostró las siguientes
prestaciones:
-
el techo del avión con el corrector de altitud cerrado era 850m
inferior que con el corrector de altitud abierto;
-
la velocidad vertical a 8.000m de altitud con el corrector
abierto era de 4.1m/seg., mientas que con el corrector cerrado era
solamente de 2.3 m/seg., es decir, dos veces menos de la potencial. Tal
reducción de la velocidad ascensional solamente podía haber sido causada
por la reducción de la potencia del motor en un 20%.
Dicho lo anterior, podemos afirmar que saber
mantener una composición de la mezcla óptima es una importante condición
para obtener la máxima velocidad horizontal y ascensional. |
