Aircraft stempelmotor: oversigt, enhed og karakteristika

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

I lang tid, fra slutningen af det 19. århundrede til midten af det 20. århundrede, forblev stempelflymotoren den eneste motor, der sørgede for flyflyvninger. Og først i fyrrerne af det sidste århundrede gav han plads til motorer med andre driftsprincipper - turbojet. Men på trods af at stempelmotorer har mistet deres positioner, er de ikke forsvundet fra scenen.

Moderne applikationer til frem- og tilbagegående motorer

I øjeblikket bruges stempelmotorer til luftfart hovedsageligt i sportsfly såvel som i små fly fremstillet på bestilling. En af hovedårsagerne til, at motorer af denne type bruges meget lidt, er, at forholdet mellem enhedseffekt og enhedsmasse af en stempelmotor er væsentligt mindre sammenlignet med gasturbiner. Med hensyn til hastighed kan stempelmotorer ikke konkurrere med andre motorer, der bruges i flyindustrien. Desuden overstiger deres effektivitet ikke 30%.

Typer af stempelflymotorer

Stempelflymotorer adskiller sig hovedsageligt i rækkefølgen af cylindrene i forhold til krumtapakslen. Som følge heraf er der et ret stort antal forskellige typer stempelmotorer. De mest brugte er følgende:

• V-formede motorer;
• frem- og tilbagegående radialmotor, hvor cylindrene er arrangeret i et stjernemønster;
• boxermotor, dens cylindre er in-line.

V-motorer

De er de mest berømte og brugte typer forbrændingsmotorer i flyindustrien og ikke kun. Deres navn er forbundet med det karakteristiske arrangement af cylindrene i forhold til krumtapakslen. Samtidig har de forskelligt tilbøjelighedsniveau i forhold til hinanden. Det kan variere fra 10 til 120 grader. Sådanne motorer fungerer efter de samme principper som andre forbrændingsmotorer.

Fordelene ved motorer med et V-formet arrangement af cylindre inkluderer deres relative kompakthed, mens de bibeholder kraftydelsen, samt evnen til at opnå et anstændigt drejningsmoment. Designet giver mulighed for at opnå betydelige akselaccelerationer på grund af det faktum, at den inerti, der skabes under drift, er meget højere end for andre typer forbrændingsmotorer. Sammenlignet med andre typer er disse kendetegnet ved den mindste højde oglængde.

Motorer af denne type har en høj stivhed af krumtapakslen. Dette giver større strukturel styrke, hvilket øger levetiden på hele motoren. Driftsfrekvenserne for sådanne motorer adskiller sig i store områder. Dette giver dig mulighed for hurtigt at få momentum, samt arbejde støt ved grænsetilstande.

Ulemperne ved stempelflymotorer med en V-motor omfatter kompleksiteten af deres design. Som et resultat er de meget dyrere end andre typer. Desuden adskiller de sig i en ret stor bredde af motoren. V-formede motorer er også kendetegnet ved et højt vibrationsniveau, vanskeligheder med at balancere. Dette fører til, at det er nødvendigt at vægte deres forskellige dele specielt.

Aircraft Radial Piston Engine

I øjeblikket er radialstempelmotorer igen efterspurgte inden for luftfart. De bruges aktivt i sportsflymodeller eller i dem, der er lavet på bestilling. Alle er små i størrelsen. Enheden til en luftfartsstempelmotor af en radial type, i modsætning til andre motorer, ligger i det faktum, at dens cylindre er placeret rundt om krumtapakslen i lige store vinkler, som radiale stråler (stjerner). Dette gav ham navnet - stjerneformet. Sådanne motorer er udstyret med et udstødningssystem, der divergerer i radiale bjælker. Desuden kan en motor af denne type have flere stjerner - rum. Dette er muligt på grund af det faktum, at krumtapakslen øges i længden. Som regel er radialmotorer lavet med et ulige antal cylindre. Dette gør det muligt at påføre en gnist på cylinderen igennemen. Men de laver også radialmotorer med et lige antal cylindre, men deres antal skal være mere end to.

Den største ulempe ved radialmotorer er muligheden for, at olie trænger ind i de nederste cylindre på motoren, når flyet er parkeret. Dette problem fører ret ofte til forekomsten af en øjeblikkelig vandhammer, hvilket fører til nedbrydning af hele krumtapmekanismen. For at forhindre sådanne problemer, før motoren startes, er en konstant kontrol af de nederste cylindres tilstand påkrævet for at sikre, at der ikke trænger olie ind i dem.

Fordelene ved radialmotorer inkluderer deres lille størrelse, lette betjening og anstændige kraft. Norm alt er de installeret på sportsmodelfly.

Opposed Aircraft Piston Engine

I øjeblikket begynder bokserflymotorer at opleve deres genfødsel. På grund af det faktum, at de er små i størrelse og relativt lette i vægt, placeres de på lette sportsfly. De er i stand til at udvikle tilstrækkelig kraft og yde meget høje hastigheder.

Boxer-motorer har flere typer design:

1. Motor lavet efter "boxer" metoden (Subaru). I sådanne motorer bevæger stemplerne af cylindre placeret over for hinanden sig lige langt. Dette resulterer i en ved øverste dødpunkt og den anden ved nederste dødpunkt hver cyklus.

2. motorer,udstyret med en OROS-enhed (Opposed Piston Opposed Cylinder). I sådanne motorer er cylindrene placeret vandret i forhold til krumtapakslen. Hver af dem indeholder to stempler, som bevæger sig mod hinanden under drift. Det fjerne stempel er forbundet med krumtapakslen med en speciel plejlstang.

3. En motor lavet på basis af princippet anvendt i den sovjetiske 5TDF-motor. I et sådant produkt bevæger stemplerne sig mod hinanden og arbejder parvis i hver enkelt cylinder. Når begge stempler når øverste dødpunkt, sprøjtes brændstof ind mellem dem. Motorer af denne sort kan fungere på forskellige typer brændstof, fra petroleum til benzin. For at øge effekten af boxermotorer er de forsynet med en turbolader.

Den største fordel ved boxermotorer er kompakthed, små dimensioner. De kan bruges på meget små fly. Deres magt er ret høj. De bliver nu i stigende grad brugt i sportsfly.

Den største ulempe er højt brændstofforbrug og især motorolie. I forhold til motorer af andre typer bruger boxermotorer dobbelt så meget brændstof og smøremidler. De kræver konstante olieskift.

Moderne flymotorer

Moderne stempelflymotorer er meget komplekse systemer. De er udstyret med moderne enheder og samlinger. Deres arbejde leveres og styres af moderne systemer og enheder. På grund af ansøgningenavanceret teknologi reduceres motorens vægtkarakteristik betydeligt. Deres kapacitet er øget, hvilket bidrager til deres udbredte brug inden for lette motor- og sportsflyvning.

Aviation oils

Olie i frem- og tilbagegående flymotorer fungerer under ret vanskelige forhold. Disse er høje temperaturer i områderne af stempelringene, på de indre dele af stemplerne, på ventilerne og andre komponenter. For at sikre motorens drift af høj kvalitet under forhold med betydelige temperaturer, tryk, belastninger bruger de derfor højviskositetsolier, som udsættes for særlig rengøring. De skal have høj smøreevne, forblive neutrale over for metaller og andre strukturelle materialer i motoren. Flyolier til stempelmotorer skal være modstandsdygtige over for oxidation, når de udsættes for høje temperaturer, for ikke at miste deres egenskaber under opbevaring.

Indenrigsstempelflymotorer

Historien om produktionen af stempelmotorer i Rusland begynder i 1910. Masseproduktion begyndte under Første Verdenskrig. I Sovjetunionen begyndte sovjetiske stempelflymotorer af deres eget design at blive skabt i 1922. Med væksten i industriel produktion, herunder luftfart, begyndte landet at masseproducere stempelmotorer fra 4 producenter. Disse var motorerne fra V. Klimov, A. Shvetsov, fabrik nummer 29, A. Mikulin.

Efter krigen begynder processen med modernisering af USSR's luftfart. Flymotorer til nye fly er designet og bygget. Det reaktiveflykonstruktion. I 1947 skiftede alle militærfly, der opererede med høje hastigheder, til jetfremdrift. Stempelflymotorer bruges kun på trænings-, sports-, passager- og militærtransportfly.

Den største stempelflymotor

Den kraftigste stempelflymotor blev skabt i USA i 1943. Den blev kaldt Lycoming XR-7755. Det var en seksogtredive-cylindret motor. Dens arbejdsvolumen var 127 liter. Han var i stand til at udvikle en effekt på 5000 hestekræfter. Designet til Convair B-36 flyet. Serien gik dog ikke. Blev oprettet i to eksemplarer, som prototyper.