Flygplans kolvmotor: översikt, enhet och egenskaper

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

Länge, från slutet av 1800-talet till mitten av 1900-talet, förblev kolvflygmotorn den enda motorn som gav flygplansflyg. Och först på fyrtiotalet av förra seklet gav han plats för motorer med andra driftsprinciper - turbojet. Men trots att kolvmotorer har tappat sina positioner har de inte försvunnit från platsen.

Moderne applikationer för fram- och återgående motorer

För närvarande används flygkolvmotorer främst i sportflygplan, såväl som i små flygplan som tillverkas på beställning. En av huvudorsakerna till att motorer av denna typ används väldigt lite är att förhållandet mellan enhetseffekt och massaenhet för en kolvmotor är betydligt mindre jämfört med gasturbiner. När det gäller hastighet kan kolvmotorer inte konkurrera med andra motorer som används inom flygindustrin. Dessutom överstiger deras effektivitet inte 30%.

Typer av kolvflygplansmotorer

Kolvflygplansmotorer skiljer sig huvudsakligen i ordningen på cylindrarna i förhållande till vevaxeln. Som ett resultat finns det ett ganska stort antal olika typer av kolvmotorer. De mest använda är följande:

• V-formade motorer;
• fram- och återgående radialmotor där cylindrarna är arrangerade i ett stjärnmönster;
• boxermotor, dess cylindrar är i rad.

V-motorer

De är de mest kända och använda typerna av förbränningsmotorer inom flygplansindustrin och inte bara. Deras namn är förknippat med det karakteristiska arrangemanget av cylindrarna i förhållande till vevaxeln. Samtidigt har de olika lutning i förhållande till varandra. Det kan variera från 10 till 120 grader. Sådana motorer fungerar enligt samma principer som andra förbränningsmotorer.

Fördelarna med motorer med ett V-format arrangemang av cylindrar inkluderar deras relativa kompakthet samtidigt som kraftprestanda bibehålls, såväl som förmågan att få ett anständigt vridmoment. Designen gör det möjligt att uppnå betydande axelaccelerationer på grund av det faktum att trögheten som skapas under drift är mycket högre än för andra typer av förbränningsmotorer. Jämfört med andra typer kännetecknas dessa av den minsta höjden ochlängd.

Motorer av denna typ har en hög styvhet på vevaxeln. Detta ger större strukturell styrka, vilket ökar livslängden på hela motorn. Driftsfrekvenserna för sådana motorer skiljer sig i stora intervall. Detta gör att du snabbt kan få fart och arbeta stadigt i limitlägen.

Nackdelarna med kolvflygplansmotorer med V-motor inkluderar komplexiteten i deras design. Som ett resultat är de mycket dyrare än andra typer. Dessutom skiljer de sig åt i ganska stor bredd på motorn. V-formade motorer kännetecknas också av en hög nivå av vibrationer, svårigheter att balansera. Detta leder till att det är nödvändigt att speciellt vikta deras olika delar.

Aircraft Radial Piston Engine

För närvarande efterfrågas radialkolvmotorer igen inom flyget. De används aktivt i sportflygplansmodeller, eller i de som tillverkas på beställning. Alla är små i storleken. Enheten för en flygkolvmotor av radiell typ, till skillnad från andra motorer, ligger i det faktum att dess cylindrar är placerade runt vevaxeln i lika vinklar, som radiella strålar (asterisker). Detta gav honom namnet - stjärnformad. Sådana motorer är utrustade med ett avgassystem som divergerar i radiella strålar. Dessutom kan en motor av denna typ ha flera stjärnor - fack. Detta är möjligt på grund av att vevaxeln ökar i längd. Som regel är radiella motorer gjorda med ett udda antal cylindrar. Detta gör att en gnista kan appliceras på cylindern genomett. Men de tillverkar också radialmotorer med ett jämnt antal cylindrar, men antalet måste vara fler än två.

Den största nackdelen med radialmotorer är möjligheten att olja tränger in i motorns nedre cylindrar när flygplanet är parkerat. Detta problem leder ganska ofta till förekomsten av en omedelbar vattenhammare, vilket leder till nedbrytning av hela vevmekanismen. För att förhindra sådana problem innan motorn startas krävs en ständig kontroll av de nedre cylindrarnas tillstånd för att säkerställa att det inte finns någon oljepenetration till dem.

Fördelarna med radialmotorer inkluderar deras ringa storlek, enkla manövrering och anständiga kraft. Vanligtvis är de installerade på sportmodellflygplan.

Opposed Aircraft Piston Engine

För närvarande börjar boxerflygplansmotorer uppleva sin återfödelse. På grund av att de är små i storleken och relativt lätta i vikt placeras de på lätta sportflygplan. De kan utveckla tillräcklig kraft och ge mycket höga hastigheter.

Boxermotorer har flera typer av design:

1. Motor tillverkad enligt "boxer"-metoden (Subaru). I sådana motorer rör sig kolvarna på cylindrar som är placerade mittemot varandra på samma avstånd. Detta resulterar i en vid övre dödpunkten och den andra vid nedre dödpunkt varje cykel.

2. motorer,utrustad med en OROS-enhet (Opposed Piston Opposed Cylinder). I sådana motorer är cylindrarna placerade horisontellt i förhållande till vevaxeln. Var och en av dem innehåller två kolvar, som rör sig mot varandra under drift. Den bortre kolven är ansluten till vevaxeln med en speciell vevstake.

3. En motor gjord på grundval av principen som tillämpas i den sovjetiska 5TDF-motorn. I en sådan produkt rör sig kolvarna mot varandra och arbetar parvis i varje enskild cylinder. När båda kolvarna når övre dödpunkten sprutas bränsle in mellan dem. Motorer av denna sort kan arbeta på olika typer av bränsle, från fotogen till bensin. För att öka effekten hos boxermotorer är de utrustade med en turboladdare.

Den största fördelen med boxermotorer är kompakthet, små dimensioner. De kan användas på mycket små flygplan. Deras makt är ganska hög. De används nu allt mer i sportflygplan.

Den största nackdelen är hög bränsleförbrukning och speciellt motorolja. I förhållande till andra typer av motorer förbrukar boxermotorer dubbelt så mycket bränsle och smörjmedel. De kräver konstant oljebyten.

Moderna flygplansmotorer

Moderna kolvflygplansmotorer är mycket komplexa system. De är utrustade med moderna enheter och sammansättningar. Deras arbete tillhandahålls och styrs av moderna system och enheter. På grund av ansökanavancerad teknik reduceras motorns viktkaraktär avsevärt. Deras kapacitet har ökat, vilket bidrar till deras utbredda användning inom lättmotor- och sportflyg.

Aviation oils

Oljen i kolvmotorer för flygplan fungerar under ganska svåra förhållanden. Dessa är höga temperaturer i kolvringarnas områden, på kolvarnas inre delar, på ventilerna och andra komponenter. Därför, för att säkerställa högkvalitativ drift av motorn under förhållanden med betydande temperaturer, tryck, belastningar, använder de högviskösa oljor, som utsätts för speciell rengöring. De måste ha hög smörjighet, förbli neutrala mot metaller och andra strukturella material i motorn. Flygoljor för kolvmotorer måste vara resistenta mot oxidation när de utsätts för höga temperaturer, för att inte förlora sina egenskaper under lagring.

Inrikes kolvflygplansmotorer

Historien om tillverkningen av kolvmotorer i Ryssland börjar 1910. Massproduktion började under första världskriget. I Sovjetunionen började sovjetiska kolvflygplansmotorer av egen design skapas 1922. Med tillväxten av industriell produktion, inklusive flyg, började landet att masstillverka kolvmotorer från 4 tillverkare. Dessa var motorerna till V. Klimov, A. Shvetsov, anläggning nummer 29, A. Mikulin.

Efter kriget börjar moderniseringsprocessen av Sovjetunionens luftfart. Flygplansmotorer för nya flygplan designas och byggs. Det reaktivaflygplanskonstruktion. 1947 gick alla militära flygplan som opererade i höga hastigheter över till jetframdrivning. Kolvflygplansmotorer används endast på tränings-, sport-, passagerar- och militära transportflygplan.

Den största kolvflygplansmotorn

Den kraftfullaste kolvflygplansmotorn skapades i USA 1943. Den kallades Lycoming XR-7755. Det var en trettiosexcylindrig motor. Dess arbetsvolym var 127 liter. Han kunde utveckla en effekt på 5000 hästkrafter. Designad för Convair B-36 flygplan. Serien gick dock inte. Skapades i två exemplar, som prototyper.