Cтраница 23 из 129
Явление детонации в трубах привлекло внимание физиков задолго до обнаружения детонации в двигателях. Характерными особенностями этого явления были увеличение начальной скорости распространения пламени, мгновенный переход к сгоранию с очень высокой скоростью и возникновение ударной волны при непрерывном поступлении горючей смеси. Особенности явления детонации удалось выяснить с помощью шлиренметода. Когда было показано, что детонационный стук возникает на заключительном этапе движения фронта пламени в камере сгорания, сходство его с явлением детонации, казалось бы, исчезло. Однако следует иметь в виду возможность того, что при наличии благоприятных условий нормальный процесс сгорания может ускоряться, внезапно охватывая с детонационной скоростью последнюю часть заряда, в результате чего может образовываться ударная волна, отражающаяся от стенок камеры сгорания с резонансной частотой.
Для малолитражных и средних по рабочему объему автомобильных двигателей резонансная частота детонационного стука зависит от многих факторов, она может меняться от 2 до 10 кГц, а скорости детонации газов в камере сгорания могут принимать значения от 2000 до 7000 фут/с (600—2100 м/с). Специалисты из НАСА, используя метод высокоскоростной фотографии, пришли к выводу, что реакции дегонационного сгорания происходят со скоростями порядка 5000 фут/с (1500 м/с), т. е. в сверхзвуковой области и, вероятно, сопровождаются возникновением детонационной волны. Они наблюдали очаги самовоспламенения в различных местах зоны последней части заряда, сопутствующие началу реакций детонационного сгорания.
В ряде превосходных опытов Уидроу и Рассуилер сфотографировали реакции детонационного сгорания в двигателе с головкой цилиндров с односторонним нижним расположением клапанов и показали, что в ряде отдельных мест перед фронтом пламени происходило самовоспламенение. Реакция детонационного сгорания проходила почти мгновенно, в то время как скорость движения фронта пламени никогда не превышала 300 фут/с (90 м/с). Путем сопоставления сделанных в различные моменты времени снимков с диаграммой давления они показали, что колебаниям величины давления газа при детонационном сгорании соответствуют ударные волны на фотографиях пламени, частота этих колебаний соответствовала частоте детонационного стука, которая для этого двигателя с односторонним расположением клапанов равнялась примерно 3500 Гц.
|