Motorlab

Supercharger versus hoogte

Machinekamer · Demo

Een motor is een luchtpomp — dit is hoe een compressor hem laat ademen waar de lucht ophoudt.

0 km2 km4 km6 km8 km10 km025050075010001250hpwhere the air war livedno blowerone stagetwo stagescritical alt 2.5 km

Uitlezing

Volgas — zuurstofgebrekBoven de kritieke hoogte draait de compressor op volle toeren en wordt de lucht nog altijd ijler. Vanaf hier neemt het hoogteverval het weer over.
Asvermogen1006 pk
Luchtdichtheid (σ)67%
Laaddruk1.16× zeeniveau
Kritieke hoogte2.5 km
Aandrijfkosten van de supercharger6% van het vermogen

Dezelfde motor van 1.000 pk, op drie manieren van ademen. Let op hoe de compressorcurves lichtjes STIJGEN naar hun kritieke hoogte toe — constante laaddruk plus steeds koudere inlaatlucht.

In gewone taal

Een motor is een luchtpomp: zijn vermogen wordt bepaald door hoeveel zuurstof hij per seconde kan inademen, en op 9 km bevat de lucht nog maar zo'n derde van de zuurstof op zeeniveau. Een compressor is een via de krukas aangedreven pomp die de ijle buitenlucht terugperst tot de druk van zeeniveau voordat de cilinders hem opdrinken. Hij houdt de motor op volle sterkte tot aan zijn kritieke hoogte — de hoogte waar de compressor door zijn perscapaciteit heen zit — en een tweede trap erbovenop tilt dat plafond met kilometers op. Zo hield de Merlin de Spitfires vechtend op hoogtes waar een motor zonder compressor amper nog klom.

Meer detail

De atmosfeer is de ISA-troposfeer, en een atmosferische motor volgt het klassieke Gagg-Ferrar-hoogteverval met dichtheidsverhouding σ=ρ/ρ0\sigma = \rho/\rho_0:

PP0=σ0.1170.883\frac{P}{P_0} = \frac{\sigma - 0.117}{0.883}

Een compressor met een drukverhouding PRPR per trap levert een spruitstukdruk pm=min(p(h)PRn,  pboost)p_m = \min(p(h)\cdot PR^{n},\; p_{boost}) — onder de kritieke hoogte wint de klopgebonden laaddruk, erboven wint de atmosfeer. Persen verwarmt het mengsel ook (onvolmaakte intercooling laat een temperatuurstraf van PR0.28PR^{0.28} over), dus wat de cilinders werkelijk winnen is mengseldichtheid:

σcharge=pm/p0(T(h)/T0)PR0.28\sigma_{charge} = \frac{p_m/p_0}{(T(h)/T_0)\cdot PR^{0.28}}

en de compressor zelf kost de krukas een paar procent per trap. Het model behandelt de laaddruk als klopgebonden en constant onder de kritieke hoogte, vouwt de mengselkoeling in die ene exponent, en negeert stuwdrukwinst en uitlaattegendruk — de tekstboekvormen, eerlijk vereenvoudigd.