Motor cu piston pentru aeronave: prezentare generală, dispozitiv și caracteristici

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Mult timp, de la sfârșitul secolului al XIX-lea până la mijlocul secolului al XX-lea, motorul de avion cu piston a rămas singurul motor care asigura zborurile aeronavelor. Și abia în anii patruzeci ai secolului trecut, a lăsat loc motoarelor cu alte principii de funcționare - turboreactor. Dar, în ciuda faptului că motoarele cu piston și-au pierdut pozițiile, acestea nu au dispărut de la fața locului.

Aplicații moderne pentru motoare alternative

În prezent, motoarele cu piston de aviație sunt folosite în principal în avioanele sport, precum și în avioanele mici realizate la comandă. Unul dintre principalele motive pentru care motoarele de acest tip sunt utilizate foarte puțin este că raportul dintre puterea unitară și masa unității unui motor cu piston este semnificativ mai mic în comparație cu turbinele cu gaz. În ceea ce privește viteza, motoarele cu piston nu pot concura cu alte motoare folosite în industria aeronautică. În plus, eficiența lor nu depășește 30%.

Tipuri de motoare de avioane cu piston

Motoarele de avioane cu piston diferă în principal în ordinea cilindrilor în raport cu arborele cotit. Ca rezultat, există un număr destul de mare de tipuri diferite de motoare cu piston. Cele mai utilizate sunt următoarele:

• motoare în formă de V;
• motor radial alternativ în care cilindrii sunt aranjați în stea;
• motor boxer, cilindrii săi sunt în linie.

motoare V

Sunt cele mai cunoscute și utilizate tipuri de motoare cu ardere internă în industria aeronautică și nu numai. Numele lor este asociat cu dispunerea caracteristică a cilindrilor în raport cu arborele cotit. În același timp, au un nivel diferit de înclinație unul față de celăl alt. Poate varia de la 10 la 120 de grade. Astfel de motoare funcționează pe aceleași principii ca și alte motoare cu ardere internă.

Avantajele motoarelor cu un aranjament de cilindri în formă de V includ compactitatea lor relativă, păstrând în același timp performanța puterii, precum și capacitatea de a obține un cuplu decent. Designul permite realizarea unor accelerații semnificative ale arborelui datorită faptului că inerția creată în timpul funcționării este mult mai mare decât cea a altor tipuri de motoare cu ardere internă. În comparație cu alte tipuri, acestea se caracterizează prin cea mai mică înălțime șilungime.

Motoarele de acest tip au o rigiditate mare a arborelui cotit. Acest lucru oferă o rezistență structurală mai mare, ceea ce crește durata de viață a întregului motor. Frecvențele de funcționare ale unor astfel de motoare diferă în intervale mari. Acest lucru vă permite să câștigați rapid impuls, precum și să lucrați constant în modurile limită.

Dezavantajele motoarelor de aeronave cu piston cu un motor în V includ complexitatea designului lor. Drept urmare, sunt mult mai scumpe decât alte tipuri. Mai mult, ele diferă prin lățimea destul de mare a motorului. De asemenea, motoarele în formă de V se caracterizează printr-un nivel ridicat de vibrații, dificultăți de echilibrare. Acest lucru duce la faptul că este necesar să se pondereze în mod special diferitele părți ale acestora.

Motor cu piston radial pentru aeronave

În prezent, motoarele cu piston radial sunt din nou solicitate în aviație. Ele sunt utilizate activ în modelele de avioane sport, sau în cele realizate la comandă. Toate sunt de dimensiuni mici. Dispozitivul unui motor cu piston de aviație de tip radial, spre deosebire de alte motoare, constă în faptul că cilindrii săi sunt amplasați în jurul arborelui cotit la unghiuri egale, ca razele radiale (asteriscuri). Acest lucru i-a dat numele - în formă de stea. Astfel de motoare sunt echipate cu un sistem de evacuare care diverge în fascicule radiale. Mai mult, un motor de acest tip poate avea mai multe stele - compartimente. Acest lucru este posibil datorită faptului că arborele cotit este mărit în lungime. De regulă, motoarele radiale sunt fabricate cu un număr impar de cilindri. Acest lucru permite aplicarea unei scântei pe cilindruunu. Dar produc și motoare radiale cu un număr par de cilindri, dar numărul lor trebuie să fie mai mare de doi.

Cel mai mare dezavantaj al motoarelor radiale este posibilitatea ca uleiul sa patrunda in cilindrii inferiori ai motorului atunci cand aeronava este parcata. Această problemă duce destul de des la apariția unui ciocan de apă instantaneu, ceea ce duce la defectarea întregului mecanism de manivelă. Pentru a preveni astfel de probleme înainte de a porni motorul, este necesară o verificare constantă a stării cilindrilor inferiori pentru a se asigura că nu există pătrunderea uleiului în ei.

Avantajele motoarelor radiale includ dimensiunile reduse, ușurința în exploatare și puterea decentă. De obicei, acestea sunt instalate pe aeronave model sportiv.

Motor cu piston de avion opus

În prezent, motoarele de avioane boxer încep să experimenteze renașterea lor. Datorita faptului ca sunt mici ca dimensiuni si relativ usoare, sunt amplasate pe aeronave sport usoare. Sunt capabili să dezvolte suficientă putere și să ofere viteze foarte mari.

Motoarele Boxer au mai multe tipuri de design:

1. Motor realizat dupa metoda "boxer" (Subaru). În astfel de motoare, pistoanele cilindrilor situate unul față de celăl alt se mișcă echidistant. Rezultă unul în punctul mort superior și celăl alt în punctul mort inferior în fiecare ciclu.

2. motoare,echipat cu un dispozitiv OROS (Opposed Piston Opposed Cylinder). La astfel de motoare, cilindrii sunt poziționați orizontal în raport cu arborele cotit. Fiecare dintre ele conține două pistoane, care se deplasează unul spre celăl alt în timpul funcționării. Pistonul îndepărtat este conectat la arborele cotit printr-o biela specială.

3. Un motor realizat pe baza principiului aplicat în motorul sovietic 5TDF. Într-un astfel de produs, pistoanele se deplasează unul spre celăl alt, lucrând în perechi în fiecare cilindru individual. Când ambele pistoane ajung în punctul mort superior, combustibilul este injectat între ele. Motoarele din această varietate pot funcționa cu diverse tipuri de combustibil, de la kerosen la benzină. Pentru a crește puterea motoarelor boxer, acestea sunt furnizate cu un turbocompresor.

Principalul avantaj la motoarele boxer este compactitatea, dimensiunile mici. Ele pot fi folosite pe aeronave foarte mici. Puterea lor este destul de mare. Acum sunt din ce în ce mai folosite în aeronavele sportive.

Principalul dezavantaj este consumul mare de combustibil și în special uleiul de motor. În raport cu motoarele de alte tipuri, motoarele boxer consumă de două ori mai mult combustibil și lubrifianți. Acestea necesită schimburi constante de ulei.

Motoare de avioane moderne

Motoarele moderne de avioane cu piston sunt sisteme foarte complexe. Sunt dotate cu unități și ansambluri moderne. Munca lor este asigurată și controlată de sisteme și dispozitive moderne. Datorita aplicatieitehnologie avansată, greutatea caracteristică a motorului este redusă semnificativ. Capacitățile lor au crescut, ceea ce contribuie la utilizarea lor pe scară largă în aviația cu motoare ușoare și sport.

Uleiuri de aviație

Uleiul din motoarele de aeronave cu piston funcționează în condiții destul de dificile. Acestea sunt temperaturi ridicate în zonele segmentelor pistonului, pe părțile interioare ale pistoanelor, pe supape și alte componente. Prin urmare, pentru a asigura funcționarea de în altă calitate a motorului în condiții de temperaturi, presiuni, sarcini semnificative, folosesc uleiuri cu vâscozitate ridicată, care sunt supuse unei curățări speciale. Ele trebuie să aibă un grad ridicat de lubrifiere, să rămână neutre față de metale și alte materiale structurale ale motorului. Uleiurile de aviație pentru motoarele cu piston trebuie să fie rezistente la oxidare atunci când sunt expuse la temperaturi ridicate, pentru a nu-și pierde proprietățile în timpul depozitării.

Motoare de avioane interne cu piston

Istoria producției de motoare cu piston în Rusia începe în 1910. Producția de masă a început în timpul Primului Război Mondial. În Uniunea Sovietică, în 1922 au început să fie create motoare de avioane sovietice cu piston, cu design propriu. Odată cu creșterea producției industriale, inclusiv a aviației, țara a început să producă în masă motoare cu piston de la 4 producători. Acestea au fost motoarele lui V. Klimov, A. Shvetsov, fabrica numărul 29, A. Mikulin.

După război începe procesul de modernizare a aviației URSS. Motoarele de aeronave pentru aeronave noi sunt proiectate și construite. Reactivulconstructii de avioane. În 1947, toate aeronavele militare care operau la viteze mari au trecut la propulsia cu reacție. Motoarele de avioane cu piston sunt utilizate numai pe aeronavele de antrenament, sport, de pasageri și de transport militar.

Cel mai mare motor de avion cu piston

Cel mai puternic motor de avion cu piston a fost creat în SUA în 1943. Se numea Lycoming XR-7755. Era un motor cu treizeci și șase cilindri. Volumul său de lucru a fost de 127 de litri. El a reușit să dezvolte o putere de 5000 de cai putere. Proiectat pentru aeronava Convair B-36. Cu toate acestea, serialul nu a mers. A fost creat în două exemplare, ca prototipuri.