موتور پیستونی هواپیما: نمای کلی، دستگاه و مشخصات

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

برای مدت طولانی، از پایان قرن نوزدهم تا اواسط قرن بیستم، موتور هواپیمای پیستونی تنها موتوری بود که پرواز هواپیما را فراهم می کرد. و فقط در دهه چهل قرن گذشته ، او جای خود را به موتورهایی با سایر اصول کار - توربوجت داد. اما با وجود این واقعیت که موتورهای پیستونی موقعیت خود را از دست داده اند، از صحنه ناپدید نشده اند.

کاربردهای مدرن برای موتورهای رفت و برگشتی

در حال حاضر موتورهای پیستونی هوانوردی عمدتاً در هواپیماهای ورزشی و همچنین در هواپیماهای کوچک ساخته شده به سفارش استفاده می شوند. یکی از دلایل اصلی استفاده کم موتورهای این نوع این است که نسبت توان واحد به واحد جرم یک موتور پیستونی در مقایسه با توربین های گازی به طور قابل توجهی کمتر است. از نظر سرعت، موتورهای پیستونی نمی توانند با سایر موتورهای مورد استفاده در صنعت هواپیما رقابت کنند. علاوه بر این، کارایی آنها از 30 تجاوز نمی کند%

انواع موتور هواپیماهای پیستونی

موتورهای هواپیمای پیستونی عمدتاً از نظر ترتیب سیلندرها نسبت به میل لنگ متفاوت هستند. در نتیجه، تعداد نسبتاً زیادی از انواع مختلف موتورهای پیستونی وجود دارد. پرکاربردترین موارد زیر هستند:

• موتورهای V شکل؛
• موتور شعاعی رفت و برگشتی که در آن سیلندرها به صورت ستاره ای چیده شده اند؛
• موتور باکسر، سیلندرهای آن در خط هستند.

موتورهای V

آنها معروف ترین و مورد استفاده ترین انواع موتورهای احتراق داخلی در صنعت هواپیما و نه تنها هستند. نام آنها با آرایش مشخصه سیلندرها در رابطه با میل لنگ مرتبط است. در عین حال، آنها سطح متفاوتی از تمایل نسبت به یکدیگر دارند. می تواند بین 10 تا 120 درجه باشد. چنین موتورهایی بر اساس اصولی مشابه سایر موتورهای احتراق داخلی کار می کنند.

مزایای موتورهای با آرایش سیلندرهای V شکل شامل فشردگی نسبی آنها در عین حفظ عملکرد قدرت و همچنین توانایی به دست آوردن گشتاور مناسب است. این طراحی به دلیل این واقعیت که اینرسی ایجاد شده در حین کار بسیار بالاتر از سایر انواع موتورهای احتراق داخلی است، به شتاب شتاب قابل توجهی می رسد. در مقایسه با انواع دیگر، اینها با کوچکترین ارتفاع وطول.

موتورهای این نوع دارای استحکام بالایی در میل لنگ هستند. این استحکام ساختاری بیشتری را فراهم می کند که باعث افزایش طول عمر کل موتور می شود. فرکانس های کاری چنین موتورهایی در محدوده های بزرگ متفاوت است. این به شما امکان می دهد به سرعت شتاب کسب کنید و همچنین در حالت های محدود به طور پیوسته کار کنید.

معایب موتورهای هواپیمای پیستونی با موتور V شامل پیچیدگی طراحی آنها است. در نتیجه قیمت آنها نسبت به انواع دیگر بسیار بیشتر است. علاوه بر این، آنها در عرض نسبتاً بزرگ موتور متفاوت هستند. همچنین، موتورهای V شکل با سطح بالایی از ارتعاش، مشکلات در تعادل مشخص می شوند. این امر منجر به این واقعیت می شود که لازم است قسمت های مختلف آنها به طور خاص وزن شود.

موتور پیستونی شعاعی هواپیما

در حال حاضر، موتورهای پیستونی شعاعی دوباره در هوانوردی مورد تقاضا هستند. آنها به طور فعال در مدل های هواپیماهای ورزشی یا در هواپیماهای سفارشی استفاده می شوند. همه آنها اندازه کوچکی دارند. دستگاه یک موتور پیستونی هوانوردی از نوع شعاعی، بر خلاف سایر موتورها، در این واقعیت نهفته است که سیلندرهای آن مانند پرتوهای شعاعی (ستاره ها) در زوایای مساوی در اطراف میل لنگ قرار دارند. این نام را به او داد - ستاره شکل. چنین موتورهایی مجهز به سیستم اگزوز هستند که در پرتوهای شعاعی واگرا می شوند. علاوه بر این، یک موتور از این نوع می تواند چندین ستاره - محفظه داشته باشد. این به دلیل افزایش طول میل لنگ امکان پذیر است. به عنوان یک قاعده، موتورهای شعاعی با تعداد فرد سیلندر ساخته می شوند. این اجازه می دهد تا جرقه از طریق سیلندر اعمال شودیکی اما موتورهای شعاعی با تعداد سیلندر زوج نیز می سازند، اما تعداد آنها باید بیشتر از دو باشد.

بزرگترین عیب موتورهای شعاعی امکان نفوذ روغن به سیلندرهای پایینی موتور در هنگام پارک کردن هواپیما است. این مشکل اغلب منجر به وقوع یک چکش آب آنی می شود که منجر به خرابی کل مکانیسم میل لنگ می شود. برای جلوگیری از چنین مشکلاتی قبل از روشن کردن موتور، بررسی مداوم وضعیت سیلندرهای پایینی لازم است تا اطمینان حاصل شود که روغن به آنها نفوذ نمی کند.

مزایای موتورهای شعاعی شامل اندازه کوچک، سهولت کار و قدرت مناسب آنهاست. معمولاً روی هواپیماهای مدل اسپرت نصب می شوند.

موتور پیستونی هواپیما مخالف

در حال حاضر، موتورهای هواپیماهای باکسر شروع به تجربه تولد دوباره خود کرده اند. با توجه به کوچک بودن و وزن نسبتاً سبک آنها بر روی هواپیماهای سبک ورزشی قرار می گیرند. آنها قادر به توسعه قدرت کافی و ارائه سرعت بسیار بالا هستند.

موتورهای باکسر دارای چندین نوع طراحی هستند:

1. موتور ساخته شده به روش "باکسر" (سوبارو). در چنین موتورهایی، پیستون های سیلندرهایی که در مقابل یکدیگر قرار دارند به طور مساوی حرکت می کنند. این منجر به یکی در نقطه مرگ بالا و دیگری در نقطه مرگ پایین در هر چرخه می شود.

2. موتورها،مجهز به دستگاه OROS (سیلندر مخالف پیستون). در چنین موتورهایی سیلندرها به صورت افقی نسبت به میل لنگ قرار می گیرند. هر کدام از آنها شامل دو پیستون است که در حین کار به سمت یکدیگر حرکت می کنند. پیستون دور توسط یک شاتون مخصوص به میل لنگ متصل می شود.

3. موتوری که بر اساس اصل اعمال شده در موتور 5TDF شوروی ساخته شده است. در چنین محصولی، پیستون ها به سمت یکدیگر حرکت می کنند و در هر سیلندر به صورت جفت کار می کنند. هنگامی که هر دو پیستون به نقطه مرگ بالا می رسند، سوخت بین آنها تزریق می شود. موتورهای این نوع می توانند بر روی انواع مختلف سوخت از نفت سفید گرفته تا بنزین کار کنند. برای افزایش قدرت موتورهای باکسر، توربوشارژر عرضه می شود.

مهمترین مزیت در موتورهای باکسر فشرده بودن، ابعاد کوچک است. آنها را می توان در هواپیماهای بسیار کوچک استفاده کرد. قدرت آنها بسیار بالا است. آنها اکنون به طور فزاینده ای در هواپیماهای ورزشی استفاده می شوند.

عیب اصلی مصرف سوخت بالا و مخصوصاً روغن موتور است. در رابطه با موتورهای دیگر، موتورهای باکسر دو برابر بیشتر سوخت و روان کننده مصرف می کنند. آنها نیاز به تعویض مداوم روغن دارند.

موتورهای هواپیمای مدرن

موتورهای هواپیماهای پیستونی مدرن سیستم‌های بسیار پیچیده‌ای هستند. آنها مجهز به واحدها و مجموعه های مدرن هستند. کار آنها توسط سیستم ها و دستگاه های مدرن ارائه و کنترل می شود. با توجه به کاربردفن آوری پیشرفته، ویژگی وزن موتور به طور قابل توجهی کاهش می یابد. ظرفیت آنها افزایش یافته است که به استفاده گسترده آنها در موتورهای سبک و هوانوردی ورزشی کمک می کند.

روغن های هوانوردی

روغن در موتورهای هواپیماهای رفت و برگشتی در شرایط نسبتاً دشواری عمل می کند. اینها دماهای بالا در نواحی رینگ های پیستون، در قسمت های داخلی پیستون ها، روی دریچه ها و سایر اجزا هستند. بنابراین، به منظور اطمینان از عملکرد باکیفیت موتور در شرایط دما، فشار، بار قابل توجه، از روغن های با ویسکوزیته بالا استفاده می کنند که تحت تمیز کردن ویژه قرار می گیرند. آنها باید روانکاری بالایی داشته باشند، نسبت به فلزات و سایر مواد ساختاری موتور خنثی باقی بمانند. روغن‌های هوانوردی برای موتورهای پیستونی باید در مقابل اکسیداسیون مقاوم باشند تا در هنگام ذخیره‌سازی خواص خود را از دست ندهند.

موتورهای هواپیمای پیستونی داخلی

تاریخچه تولید موتورهای پیستونی در روسیه از سال 1910 آغاز می شود. تولید انبوه در طول جنگ جهانی اول آغاز شد. در اتحاد جماهیر شوروی، موتورهای هواپیمای پیستونی شوروی با طراحی خاص خود در سال 1922 شروع به ایجاد کردند. با رشد تولیدات صنعتی از جمله هوانوردی، کشور شروع به تولید انبوه موتورهای پیستونی 4 سازنده کرد. اینها موتورهای V. Klimov، A. Shvetsov، کارخانه شماره 29، A. Mikulin بودند.

پس از جنگ، روند نوسازی هوانوردی اتحاد جماهیر شوروی آغاز می شود. موتورهای هواپیما برای هواپیماهای جدید طراحی و ساخته می شوند. واکنش دهندهساخت هواپیما در سال 1947، تمام هواپیماهای نظامی که با سرعت بالا کار می کردند به پیشرانه جت روی آوردند. موتورهای هواپیمای پیستونی فقط در هواپیماهای آموزشی، ورزشی، مسافربری و حمل و نقل نظامی استفاده می شود.

بزرگترین موتور هواپیمای پیستونی

قوی ترین موتور هواپیمای پیستونی در سال 1943 در ایالات متحده آمریکا ساخته شد. نام آن Lycoming XR-7755 بود. این یک موتور سی و شش سیلندر بود. حجم کاری آن 127 لیتر بود. او توانست قدرتی معادل 5000 اسب بخار تولید کند. طراحی شده برای هواپیمای Convair B-36. با این حال، سریال نرفت. در دو نسخه به عنوان نمونه اولیه ایجاد شد.