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Techniques du moteur et mélange air-essence

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Re: Techniques du moteur et mélange air-essence

Messagede gma le Lundi 24 Août 2020 08:38

Delépine a écrit:Tout  ceci ne doit pas être l'arbre cachant la forêt : la généralisation du masque dans les lieux ouverts impliquera-t-elle son port dans les avions torpédo ainsi qu'en chute libre ?


Peut-être un début de réponse là :

https://www.preventioninfection.fr/le-forum-repias/forum/coronavirus-ncov2019/

Vous pouvez d'ailleurs y reposer votre question.
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Re: Techniques du moteur et mélange air-essence

Messagede Philippe Warter le Lundi 24 Août 2020 08:52

A part le fait que je ne comprends rien aux logorrhées de gma, j'ai retenu un truc : je suis inexcusable!

En effet, il y a un EGT sur ma machine (en fait 2, un pour pour chaque rangée d'échappement), et je n'appauvris JAMAIS.
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Re: Techniques du moteur et mélange air-essence

Messagede Matthias le Lundi 24 Août 2020 08:56

L'avion appauvrit toujours le pilote
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Re: Techniques du moteur et mélange air-essence

Messagede gma le Lundi 24 Août 2020 09:10

Philippe Warter a écrit:A part le fait que je ne comprends rien aux logorrhées de gma, j'ai retenu un truc :  je suis inexcusable!

En effet, il y a un EGT sur ma machine (en fait 2, un pour pour chaque rangée d'échappement), et je n'appauvris JAMAIS.


Il y a donc des choses en trop.
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Re: Techniques du moteur et mélange air-essence

Messagede Philippe Warter le Lundi 24 Août 2020 09:50

Matthias a écrit:L'avion appauvrit toujours le pilote


C'est parfaitement exact. C'est pour ça il est inutile d'en rajouter, et d'appauvrir encore davantage.
On peut donc en conclure que je suis donc moins pauvre que si je participais volontairement à l'appauvrissement.
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Re: Techniques du moteur et mélange air-essence

Messagede PhM le Lundi 24 Août 2020 10:44

J’ai quand même appris un truc : "la détente contribue au refroidissement". Cela paraît logique mais j’en avais jamais entendu parler.
(je sais, la phrase est un non sens concernant les relations entre pays ennemis)
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Re: Techniques du moteur et mélange air-essence

Messagede Matthias le Lundi 24 Août 2020 11:26

PhM a écrit:J’ai quand même appris un truc : "la détente contribue au refroidissement". Cela paraît logique mais j’en avais jamais entendu parler.  


A ton avis, pourquoi les soignantes de l'EHPAD te mettent une couverture quand tu fais ta sieste ?
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Re: Techniques du moteur et mélange air-essence

Messagede PhM le Lundi 24 Août 2020 11:35

C’est pour pas que je m’agite !
Pour revenir aux moteurs, entre la chaleur due à la compression et celle due à l’explosion des gaz, le refroidissement due à la détente est-il si prépondérant ? On est loin du frigo...
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Re: Techniques du moteur et mélange air-essence

Messagede Aviathor le Lundi 24 Août 2020 12:10

Bien que je pense que cela est clair dans l'esprit de 99,9% des pilotes privés, je précise que le "pic EGT" ou "peak EGT", est la température maximale de gaz d'échappements atteinte pour une combinaison de RPM et MAP (pression d'admission) donnée, en variant la richesse. En réglant par exemple la pression d'admission sur 25", et le régime sur 2300 RPM, en commençant plein riche, on appauvrit progressivement en observant les températures des gaz d'échappement augmenter jusqu'à ce que la tendance s'inverse et les EGT commencent à diminuer. On a donc trouvé le pic. Plus riche on est ROP (Rich of Peak), plus pauvre on est LOP (Lean of Peak).

La hauteur du pic (sa valeur) dépend de la puissance produite par le moteur (MAP/RPM). La position du pic en termes de mélange air/essence est le mélange stochiométrique où tout l'air, et toute l'essence seront brulés pendant la combustion. Ce point sert de référence pour déterminer le mélange auquel le moteur délivrera le plus de puissance pour le régime et la pression d'admission (best power) - environ 50-80°F ROP - ainsi que le mélange qui va produire le plus d'énergie mécanique par volume de carburant (BSFC) - se trouvant environ 50°F (LOP). On retrouve ces valeurs sur tous les moteurs à allumage fixe, puisque c'est tout simplement le résultat d'une réaction chimique.

C'est autour du mélange "best power" que l'on va atteindre les plus fortes pressions internes dans le cylindre, le plus de contraintes mécaniques, et que l'on va par la même occasion avoir le moins de marge à la détonation. Puisque nous ne pouvons pas agir sur l'avance pour alléger ces contraintes, nous devons jouer sur la mixture. Un mélange très riche ralentit la combustion, et permet au piston de progresser dans le cycle (baisser dans le cylindre et permettre d'atteindre un angle de poussée plus favorable sur le vilebrequin) avant que la combustion n'atteigne le pic de pression. Un mélange très pauvre a le même effet. Dans les deux cas on a une combustion plus douce, moins de pression interne dans les cylindres. Côté riche on a un excès de consommation et de résidus de combustion qui polluent l'huile et se déposent sur diverse parties internes du moteur.

Ralentir la combustion (en jouant sur la mixture) a le même effet que retarder l'allumage; ça fait baisser les CHT et augmenter les EGT.

Le graphe intitulé "Comparison: Rich of Peak vs. Lean of Peak" dans l'article "Mixture Magic" de John Deakin, illustre bien les différences de contraintes mécaniques en LOP vs ROP. Il aurait pu inclure une troisième courbe pour un mélange très riche qui aurait probablement suivi la courbe du 50°F LOP, mais au prix d'un très forte surconsommation.

Braly, Atkinson et Deakin ont développé la Red Box ou Red Fin, qui représente une fourchette de mélange à éviter. Plus le moteur développe de puissance, plus il faut s'éloigner du pic EGT, et en dessous de 60%-65% on peut régler le mélange comme on le souhaite. Les recommandations constructeur se trouvent en plein dans la Red Box.
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Re: Techniques du moteur et mélange air-essence

Messagede Gilles131 le Lundi 24 Août 2020 15:32

Je cois qu’avec l’ami gma nous avons trouvé notre Haflinger des moteurs et de la thermodynamique.

Par exemple: augmenter le taux de compression d’un moteur augmente son rendement et donc DIMINUE son EGT, toutes conditions égales par ailleurs. Depuis quand perdre plus d’énergie dans les gaz d’échappement augmenterait-il le rendement mécanique du moteur?

Bref, une logorrhée confuse d’étalage de science mal assimilée... et un goût de déjà-vu. Image
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Re: Techniques du moteur et mélange air-essence

Messagede Gilles131 le Lundi 24 Août 2020 15:53

Aviathor a écrit:
Gilles131 a écrit:[Pour ne plus froisser (?) nos camarades notaires, disons que j’oppose ce que l’on pourrait appeler une attitude de juriste à une attitude opérationnelle sur la base du jugement et du bon sens que l’on apprécie chez certains pilotes - comme John Deakin.


Un sujet me trotte dans la tête depuis un moment, soulevé par John Deakin dans sa première colonne sur AvWeb: Au Diable les Checklists.

Je pense comme lui qu'en opération monopilote, on n'a pas vraiment le temps de faire de la lecture en vol, surtout en arrivée et finale. Donc je n'utilise aucune check-list papier en vol. Il s'est fait copieusement incendier pour cet article. J'imagine que ce ne sera pas différent ici...

Avant de grimper au rideau, je suggère de lire l’article de clarification que l’auteur s’est cru obligé de publier suite aux violentes réactions de ceux qui n’avaient lu que le titre et hurlaient avant même de brancher le cerveau: https://www.avweb.com/features/pelicans-perch-2checklists-redux/
Les deux articles sont, comme d’ailleurs tous ceux de John Deakin, aussi limpides que passionnants.
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Re: Techniques du moteur et mélange air-essence

Messagede Max89000 le Lundi 24 Août 2020 17:03

Philippe Warter a écrit:A part le fait que je ne comprends rien aux logorrhées de gma, j'ai retenu un truc :  je suis inexcusable!

En effet, il y a un EGT sur ma machine (en fait 2, un pour pour chaque rangée d'échappement), et je n'appauvris JAMAIS.


c'est pour cela que je n'en monterai pas sur la prochaine version de mon tdb, car sur un Rotax les carbus Bing gèrent tous seuls la richesse Image
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Re: Techniques du moteur et mélange air-essence

Messagede andre44 le Lundi 24 Août 2020 18:25

Bonjour

Bon débat sur nos moteurs petits avions
Dernièrement a la place de sonde EGT j’ai posé un oxygene Sensor automobile
Je sais que un usage prolongé au 100LL la sonde vas s’encrasser(c’est que pour la durée des tests )
Pour savoir le ratio a diffèrent régime ralentie plein gaz et régime en croisière d’abord sans usage de la mixture ensuite avec diffèrent ajustage de la mixture
Comme la sonde lambda est spectre étroit j’ai faite des relevées avec un voltemètre de précision
Avec ces valeurs je les convertie en ratio .


Moteur lycoming O-290 D2 140hp 4 cylindres a carburateur
[FONT=Verdana, sans-serif]
Plein gaz en montée ou en palier 0,831 volt stable soit un ratio 1/13,8
Au ralentie 0.903 volt stable soit un ratio 1/12,5
En croisière a 65% 0,656 instable soit un ratio 1/14,3
si on appauvrie la lecture est encore plus instable .[/FONT]
La pose d’une sonde lambda c’est pour connaitre les ratios a différents régimes moteur , savoir ce que un carburateur donne, suivant le model de tube émulsion , c’est ce qui contrôle le ratio a diffèrente dépression dans le venturi
Selon les examens visuel de mon moteur, les pipes échappements sont blanches comme du lait, les bougies sont grise claire, mise a part encrassement au plomb , en hiver a -20 en croisière le moteur marche pauvre , souvent je l’opère sur la réchauffe carburateur au température très basse , le moteur a un fonctionnement plus lisse . Après avoir déposer le carburateur Marvel , vérifier le niveau flotteur et No de gicleur ,le gicleur entrée d’air du tube émulsion, J’ai changer le gicleur principal pour un plus gros , cela a amélioré legèrement en hiver .
Rarement j’appauvrie seulement sur un vol en altitude , ou pour faire des tests . Selonla méthode simple, ancienne en croisière économique 65% je l’appauvrie jusque une legère perte de 25 RPM j’enrichie doucement pour avoir un moteur plus doux , il se fait un deséquilibre entre les cylindres avant et arrière, c’est a cause de la disposition du papillon pour un 4 cylindres a plat . La vibration est minime lorsque on appauvrie un court instant pour décollage serré plein gaz .
Les moteur O-290 G-4model utilisé pour des géneratrice au sol , certain on des carburateurs double corp c’est plus équilibre cylindre avant et arrière la tubulure admission est différente .
Rotax 912 n’as pas ce problème de vibration causé par un désequilibre de richesse par cylindre il ont posé un carburateur par rangée de cylindres . avant et arrière (VW avait fait cela sur les Carmane )
Avec une culasse refroidi liquide les soupapes échappements sont plus endurantes, aussi cela leur permet de fonctionner a des taux de compression plus élevé .


On doit se demander pourquoi les constructeur automobile n’ont pas pris le sytème EGT ils ont plutôt aller vers des sonde lambda , injection multipoint ,knock sensor qui detect le point limite de la préignition qui retarde le point d’allumage ,allumage a haute énergie , écart les bougies de plus 1mm pour marcher a des ratio pauvre 14,5 (Pour ceux qui ont fait de test et modifier onpeut fonctionner plus pauvre a 16 voir proche de 17 dépasser ces valeurs trop de perte de puissance . ) C'est le catalyseur qui nous impose 14,4 .
L’amélioration dans la petite aviation est resté conservateur , on est loin des bureaux d’étude des constructeurs autos .

André
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Re: Techniques du moteur et mélange air-essence

Messagede Aviathor le Lundi 24 Août 2020 18:40

Gilles131 a écrit:Par exemple: augmenter le taux de compression d’un moteur augmente son rendement et donc DIMINUE son EGT, toutes conditions égales par ailleurs. Depuis quand perdre plus d’énergie dans les gaz d’échappement augmenterait-il le rendement mécanique du moteur?


Une augmentation de la compression augmente le CHT et diminue l'EGT, augmente le rendement et réduit la consommation. C'est pour cela que le moteur turbonormalisé par TAT, qui est à la base un Continental IO-550 à taux de compression de 8,5:1 auquel on a rajouté un turbo avec wastegate automatique et des intercoolers, est largement préférable au TSIO-550  twin-turbo au taux de compression 7,5:1 qui l'a remplacé dans le SR22T. D'après le manuel de vol du SR22T turbonormalisé, la consommation à 70% de puissance est de 15 GPH, tandis qu'avec le TSIO-550, la consommation est plutôt de 16 GPH, soit 4 l/h de plus. Dans les deux cas, c'est LOP.

Il est d'ailleurs intéressant de lire la procédure de mixturage décrite dans le manuel de vol
To use the chart below, set the desired % power with the throttle. Lean the engine by use of the mixture lever until the fuel flow matches that of the target fuel flow indication. Once the mixture is leaned to the target fuel flow, it may be necessary to adjust the power lever (MP) to achieve the desired % Power. Engine temperature and ambient air temperature may require the use of a leaner than target fuel flow for engine temperature management reasons. If the selected lean-of-peak fuel flow is too lean, the engine may run rough due to lean misfire.

Donc en somme, ce que dit le manuel de vol est que l'on sélectionne la puissance désirée à l'aide de la manette de puissance, puis, on réduit le mélange au débit indiqué dans le tableau. Le manuel indique que la puissance va baisser et qu'il faudra rouvrir un peu la manette de puissance pour récupérer la poussée désirée. La raison pour laquelle la puissance baisse, est parce qu'en réduisant le débit d'essence, on est passé LOP. C'est exactement la méthode pronée par APS et Mike Busch, qu'ils intitulent "big mixture pull with power recovery". Le manuel met aussi en garde contre la possibilité de "lean misfire" si le mélange est trop pauvre (le moteur pourrait alors avoir des ratées), mais si le système d'allumage est en bon état, il faut vraiment que le moteur soit très pauvre pour que cela survienne. Il rappelle aussi qu'il faut vérifier que les températures sont dans le vert, et je suppose que vise tout particulièrement le TIT qui est limitatif.
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Re: Techniques du moteur et mélange air-essence

Messagede gma le Lundi 24 Août 2020 18:56

Aviathor a écrit:
... Grâce à leur banc d’essais permettant de mesurer entre autres, la pression interne dans les cylindres, ils ont démontré que la combustion d’un mélange pauvre comporte des caractéristiques désirables pour la longévité des moteurs, notamment une poussée moins violente mais plus longue, et que les recommandations constructeur consistant à régler le mélange à « Best power » (50-100°F ROP) sont les pires possibles en créant des coups de bélier sur bielles et vilebrequin...


Pour information, il y a un type qui s'appelle Rudolf DIESEL, et qui est le père de cette découverte, cela se passe vers 1893. Mr Diesel l'a découvre après la construction de son premier moteur, à cycle "Beau de Rochas" (votre TCM ou Lycoming) dont il souhaitait transposer les idées de Sadi Carnot en matière de rendement énergétique.
C'est en allant un peu plus loin que nos compères Américains que Monsieur Diesel obtient, en fin de compression stœchiométrique, l'auto inflammation du mélange air + carburant (huile)... Aujourd'hui, on dirait que c'est "ROP" en début de compression (pour éviter le départ de flamme) et "LOP" en milieu de détente (la combustion du carburant sans excès d'oxygène se produit piston en bas). Comme vous le voyez, Monsieur Diesel exploite la dilatation des gaz enflammés plutôt que la violence d'une explosion, cela se fait sur plus d'un demi tour de vilebrequin (donc plus longtemps que ce que vos américains vendent).
Les premiers moteurs "DIESEL" (MAN) seront des moteurs à carburateur. L'allumage résulte des hautes températures issue de la compression (d'où le nom "allumage par compression"), il faudra l'injection pour éliminer un préchauffage de sécurité à froid. C'est tellement doux que le "diesel" n'est pas un moteur à explosion, mais un moteur à combustion interne fonctionnant à pression constante...
Sur un moteur diesel lent (dont l'équipage mobile n'est pas soumis aux forces d'inertie), vous pouvez avoir un jeu de 5 mm à l'embiellage, vous ne l'entendez même pas claquer (toujours en compression).
Ce qui n'empêche pas le moteur diesel d'être soumis à des pressions extrêmes, au point que ses pistons doivent être "renforcés"... En gros plus solides que ceux d'un moteur à explosion et à allumage commandé...

Aviathor a écrit:...
Les constructeurs ont d’ailleurs fini par admettre que les moteurs pouvaient tourner LOP et dans les manuels d’avions « modernes » on trouve désormais des tableaux de réglages moteur pour « Best power » ainsi que « Best economy » ce dernier se situant 50° LOP. Depuis le milieu des années 2000 Continental livre ses moteurs avec des « factory-tuned injectors » (en réponse aux GAMIjectors), du moins sur la série Platinum Édition. Le revirement de Lycoming fut le développement d’un moteur avec FADEC qui tourne LOP. Il a bien fallu qu’ils admettent que le LOP ne fait pas de mal au moteur puisque c’est ce que fait leur FADEC.



Les constructeurs de moteurs ou ceux d'avions ?

Parce que du côté motoristes, quand on regarde ce qui était écrit, on trouve ce que vous demandez. Pour un IO 360 A1A de 1966, j'ai les manuels de juillet 1967 qui le concernent, voilà ce qu' il est écrit sur celui "opérator's":

"1. LEANING TO EXHAUST GAS TEMPERATURE GAGE.

A. Normally aspirated engines with fuel injectors or uncompensated carburetors.
(1) Maximum Power Cruise (approximately 75% power) – Never lean beyond 150°F on rich side ofpeak EGT unless aircraft operator’s manual shows otherwise / Monitor cylinder headtemperatures.
(2) Best Economy Cruise (approximately 75% power and below) – Operate at peak EGT."

Soit en Français :

1. APPAUVRIR AVEC LA JAUGE DE TEMPÉRATURE DES GAZ D'ÉCHAPPEMENT.

A. moteurs atmosphériques à injection ou à carburateurs non compensés.
(1) croisière à puissance Maximum (approximativement 75% de puissance) - ne jamais appauvrir au-delà de 150°F du côté riche du pic EGT, sauf indication contraire dans le manuel de l'exploitant d'aéronef / Moniteur de températures culasse

(2) meilleure croisière économique (environ 75% de puissance et moins) - fonctionner à pic EGT.

On y trouve également les courbes correspondantes, que je mets ci-après. Sur ce graphe, on voit bien que la zone de meilleure économie se trouve côté pauvre du pic EGT malgré la préconisation de fonctionner à pic EGT.
J'ai tracé sur le graphe constructeur et autour du pic EGT Best Power, les zones 0<ROP< 100 °F et 0>LOP>25 °F. J'ai limité LOP à 25 °F car on arrive au minimum de consommation spécifique, soit pas mieux en consommation qu'un réglage ROP.

Contrairement à ce que vous dites, Il y avait donc déjà en 1967 pour ce moteur, des recommandations de réglage de mixture en "best power" et "best economy", inclus des éléments de compréhension pour l'exploitation côté pauvre du pic EGT.
Image




Aviathor a écrit:... Le graphe intitulé "Comparison: Rich of Peak vs. Lean of Peak" dans l'article "Mixture Magic" de John Deakin, illustre bien les différences de contraintes mécaniques en LOP vs ROP. Il aurait pu inclure une troisième courbe pour un mélange très riche qui aurait probablement suivi la courbe du 50°F LOP, mais au prix d'un très forte surconsommation.


Ces contraintes mécaniques produisent un supplément de frottements dans le moteur et des pertes thermiques, soit un supplément de consommation de carburant pour vaincre ces pertes. Le réglage "LOP" consiste à diminuer ces contraintes pour gagner en température CHT et en consommation ce que l'on aurait perdu en frottements internes et en chaleur.

Sur le moteur Curtiss-Wright R3350 TC (DC7), La consommation spécifique minimale est passé de 0,45 lb/KW/h au pic EGT de 1650 °F à 0,375 à 1450 °F via LOP (200 °F) soit presque 17% (gain env 330 L/h pour 4 moteurs). Plus que l'économie de carburant, cela permettait une bonne durée de vie aux soupapes d'échappement. Sur DC7, la casse d'une soupape d'échappement était catastrophique puisque les éclats finissaient dans la turbine du "turbo compound", avec casse d'aubes, donc l'obligation d'arrêter le moteur en vol. Une injection mécanique avec "autolean" à remplacé le carburateur sur la version TC.

Sur la courbe de consommation spécifique de l'IO 360 ci dessus, le gain LOP 25 °F vs ROP 100 °F est d'environ 10%.
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