home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ C!T ROM 2 / ctrom_ii_b.zip / ctrom_ii_b / FLIGHTSI / TEKSTEN / FAQ1 / ENGINE.TXT
Text File  |  1993-12-08  |  10KB  |  196 lines
  1.  
  2. Constant speed propeller
  3. ------------------------
  4.  
  5. About the most important changes in the way we fly will be the introduction 
  6. of a new propeller in FS5. In FS4 we were used to a 'fixed' prop and in Fs5 
  7. we will be able to use a prop with variable pitch. Sounds not so important 
  8. but just listen to this story.
  9. When the Hurricane was introduced around 1935 it soon became the main fighter 
  10. in the RAF, but from the beginning it lacked speed at high altitudes and 
  11. climbing power. The plane was just not able to take on the new German 
  12. fighters. That was until a new American variable pitch propeller was 
  13. introduced. With this small change the plane was able to intercept and fight 
  14. the German planes. It saved the day during the battle of Britain (the 
  15. Spitfire was important but lacking in numbers!) and is well known this 
  16. important battle would not have been won without the new prop. The 
  17. manufactures of the prop told the world they saved the western world!
  18.  
  19. Now you know how important a good prop can be. But how can it make such a 
  20. difference? Well, you all know a prop is like a screw. While it turns it 
  21. 'screws' itself into the air dragging the plane. But a screw does not know 
  22. slip and when it is screwed into wood it will advance at a steady rate and 
  23. can not be turned without moving backwards or forwards. A propeller can, 
  24. just step on the brakes and add power. The prop will spin faster but the 
  25. plane will not move. This effect will always happen, at any speed. The prop 
  26. will not screw into the air as much as is wanted.
  27.  
  28. An other thing to take into account is the speed at which the plane is 
  29. travelling. The blades of the prop are not only turning but also moving 
  30. forwards. And because a prop blade is a small wing it is like we want to 
  31. create lift with a wing that is being dragged around with it's top forward. 
  32. The designer has to make a prop that will works under these conditions.
  33. The most important factor in this is the angle of the blades and the 
  34. propeller shaft. It is like the grooves in the screw. If the grooves are 
  35. close together, the screw will move only a little bit forwards with each 
  36. revolution. If the grooves are not close the screw will move much faster but 
  37. will be much harder to turn!
  38.  
  39. The propeller works the same. If the plane is standing still or is travelling 
  40. along the runway we want a prop that is designed for those speeds, it will 
  41. have to deliver power without much airspeed. The angle of that prop will have 
  42. to be small. It has to be 'in first gear'. If we are travelling at high speed 
  43. conditions are very much changed. The prop that delivered such good 
  44. performance at low speed is now almost useless. It will simply spin at high 
  45. rpm and not give much power. For these condition we want a prop that bites 
  46. into the air, has a much bigger angle to the air. With this prop we will need 
  47. a giant runway to take-off but it will give high speed, great range and a 
  48. high ceiling.
  49.   
  50. You can understand why the designers have always struggled with this problem. 
  51. It is simply not possible to design a good propeller. It will always work 
  52. best at a give speed and will always hinder the plane at other speeds.
  53.  
  54. This problem is even more important with high performance planes because the 
  55. range of possible speeds is so great. Take the Cessna 182, it lands at 55 
  56. knots, cruises at 140 knots and has a topspeed of 160 knots. The speed range 
  57. will be 160-55= 105 knots. Now take an P51 Mustang. It lands at 80 knots, 
  58. cruises at 250 knots and has been flown as fast as 450 knots. The speed range 
  59. will be 450-80=370 knots!! Just think about a prop that has to cope with 
  60. these conditions. The only way a propeller plane can be flown in this speed 
  61. range is with a variable pitch prop.
  62.  
  63. These propellers can change the angle of the blades. They can be changed 
  64. during flight to make the best prop for any speed! This is done with 
  65. oil pressure and these props are complex, expensive and heavy. Still they will 
  66. add to the performance of any plane. In FS5 you will find a lever and in one 
  67. of the drop down menus a box called PROP ADVANCE with the settings FIXED PITCH 
  68. / MANUAL / AUTOMATIC. In real aviation a lot of planes have a automatic 
  69. system. An other advantage of such a system is that if the engine is not 
  70. running the propeller can be set in such a way that it has the smallest 
  71. possible wind resistance. This saves fuel, increases the distance the planes can 
  72. glide 
  73. and thus increases the possible survival rate if all engines brake down.
  74.  
  75. Manifold Pressure
  76. -----------------
  77.  
  78. Thanks to Eric (and indirectly Jacob) I now have so much information 
  79. about manifold pressure even I can retyp it to help you. 
  80.  
  81. "Manifold pressure gage measures absolute pressure of the fuel-air 
  82. mixture going to the cilynders and indicates this in inches of mercury"
  83. Standard air pressure is 29.92 inches of mercury.On airplanes with 
  84. controllable speed propellors this is used in combination with the 
  85. tachometer to set up desired power from the engine.
  86.  
  87. Since a picture tells a thousands words here a few schematic drawing.
  88.  
  89.           ---------------------------------
  90.    air/fuel                /         engine
  91.           ---------------------------------
  92.                                 ^
  93. In this tube the fuel/air mixture is guided to the cilynders. The valve 
  94. determines how much mixture enters the engine and how much power it 
  95. delivers to the propellor. The / is the valve, its now half open.
  96. At the ^ sign the manifold pressure is messured.
  97.  
  98. When the engine is off the manifold presure will be the outside pressure!
  99. In Fs5 this is standard about 28 in. When you start the enigine but keep it
  100. idle running this will happen;
  101.           ---------------------------------
  102.     air/fuel               |         engine
  103.           ---------------------------------
  104.                                 ^
  105. The | indicates the valve is almost closed. Just a bit of fuel air is let into
  106. the engine. Now the manifold pressure will drop to under 10! That is because
  107. the engine is acting like a pump. It will never drop far under 10 because
  108. that wouls mean the valve is closed completely and the cilynders would not
  109. get the fuel and air they need. The engine would be dead.
  110. Now let's open the throttle wide;
  111.           ---------------------------------
  112.     air/fuel               --         engine
  113.           ---------------------------------
  114.                                ^
  115. Now the manifold pressure will rise to just under outside pressure. In an
  116. not charged engine the pressure can never get above airpressure! The
  117. difference will always be 1 or 2 in. The maximum indication you can expect
  118. is 28 to 29 in. on takeoff.
  119.  
  120. In an supercharged (!) the engine has compressors that bring the fuel/air
  121. mixture to a higher pressure before it enters the manifold. This makes 
  122. it possible to  register more than the outside air pressure. This type
  123. of charge is done by an integral part of the enige and pressure is built 
  124. after the mixture goes through carburator.
  125. A turbo-supercharger is exhaust-driven and compresses the air before it
  126. is mixed with the fuel. Here also the pressure can be higher than outside
  127. pressure.
  128.  
  129. EGT (Exhaust Gas Temperature).
  130. -----------------------------
  131.                           
  132. Still with me dear friends? Here we go with another lesson. This time 
  133. about EGT, mixture control and leaning of the engine.
  134.  
  135. First the basic rules;
  136. "As an all-round figure, gasoline engines mistures for combustion 
  137. engines are abouyt 1:15, that is 1 lb fule to every 15 lb of air, or 
  138. about 7% fuel and 93 % airby weight. For richer mixtures an 8% to 10% 
  139. fule-air ratio is found"
  140.  
  141. For takeoff a mixture setting of rich is used. This assures the best 
  142. combination of power and cooling. As you climb air pressure becomes 
  143. less and the mixture will get richer and richer. The engine might 
  144. even run rough. So you need to lean the mixture. Leaning will also 
  145. ensure the engine delivers max power at all power settings. Leaning 
  146. is simply making the mixture contain more air and less fuel.
  147.  
  148. Leaning can be done with the mixture control. The basic rule here is 
  149. to lean the engine until it starts to run rough and than ease it 
  150. forwards to bit until the engine runs smooth. The engine will deliver 
  151. max power at the throttle seeting just before the engine was getting 
  152. rough. A good guide for leaning the engine is the exhaust gas 
  153. temperature (EGT) gage. This gage shows the temperature of the 
  154. exhaust gasses. Now listen carfully because here's how the EGT works 
  155. and why it is usefull.
  156.  
  157. Since exess fuel or exess air in the mixture produce a cooling effect
  158. on the exhaust gasses, the EGT gage may be used to find the optimum 
  159. for cruise and other conditions.
  160.  
  161. Above I have written to rich the mixture a bit when it gets rough. 
  162. With the EGT this 'a bit' can be measured. It should be about 25 
  163. degrees F. This puts the engine on the rich side of highest EGT. The 
  164. 25 degree drop is for best fuel economy. A 100 degree drop (on the 
  165. rich side) would be best for best power.
  166.  
  167. In climbs use full rich mixture until reaching 5000 ft then lean for 
  168. added-power and smoothness. Other planes have a lower limit of 3000 
  169. feet for lean in the climb. I am not sure how our friendly Cessna is 
  170. in this stack. I would say more on the 3000 than the 5000 mark.
  171.  
  172. It might be better to be on the rich side because the engine has a 
  173. much easier time. Temperature is lower, pressures on all parts is 
  174. lower and more lubricant is available. In cruise with fixed pitch 
  175. just lean to max rpm and than richen the mixture to be kind to the 
  176. engine. In controllable prop machines lean until roughness is 
  177. encountered, then richen slightly to eliminate roughness for smooth 
  178. operation.
  179.  
  180. If you start from a field at high altitudes (or race in I6) you might 
  181. want to lean the engine a bit on takeoff.
  182.  
  183. During descents the mixture you will have to richen the mixture 
  184. because the mixture will get to lean. Since power is not very 
  185. important at descents you might even push the mixture controll all 
  186. the way in (to full rich) and not worry about it again. At landing 
  187. the mixture must always be full rich to ensure smooth and reliable 
  188. running.
  189.  
  190. That's all folks. Hope you have learned something.
  191.  
  192. Greetings, Mathijs Kok (you flight instructor)
  193.  
  194.  
  195.  
  196.