Letecký pístový motor: přehled, zařízení a vlastnosti

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Po dlouhou dobu, od konce 19. století do poloviny 20. století, zůstal pístový letecký motor jediným motorem zajišťujícím lety letadel. A teprve ve čtyřicátých letech minulého století ustoupil motorům s jinými principy činnosti - proudovým. Ale navzdory skutečnosti, že pístové motory ztratily své pozice, nezmizely ze scény.

Moderní aplikace pro pístové motory

V současnosti se letecké pístové motory používají především ve sportovních letadlech a také v malých letadlech vyráběných na zakázku. Jedním z hlavních důvodů, proč se motory tohoto typu používají velmi málo, je to, že poměr jednotkového výkonu k jednotkové hmotnosti pístového motoru je výrazně menší ve srovnání s plynovými turbínami. Z hlediska rychlosti nemohou pístové motory konkurovat jiným motorům používaným v leteckém průmyslu. Navíc jejich účinnost nepřesahuje 30%.

Typy pístových leteckých motorů

Pístové letecké motory se liší především pořadím válců ve vztahu ke klikové hřídeli. V důsledku toho existuje poměrně velké množství různých typů pístových motorů. Nejpoužívanější jsou následující:

• motory ve tvaru V;
• pístový hvězdicový motor, kde jsou válce uspořádány do hvězdicového vzoru;
• motor boxer, jeho válce jsou v řadě.

V-motory

Jsou nejznámější a nejpoužívanější typy spalovacích motorů nejen v leteckém průmyslu. Jejich název je spojen s charakteristickým uspořádáním válců ve vztahu ke klikové hřídeli. Zároveň mají ve vztahu k sobě jinou úroveň sklonu. Může se pohybovat od 10 do 120 stupňů. Takové motory pracují na stejných principech jako jiné spalovací motory.

Výhody motorů s uspořádáním válců ve tvaru V zahrnují jejich relativní kompaktnost při zachování výkonového výkonu a také schopnost získat slušný točivý moment. Konstrukce umožňuje dosáhnout významných zrychlení hřídele díky skutečnosti, že setrvačnost vzniklá během provozu je mnohem vyšší než u jiných typů spalovacích motorů. Tyto se oproti ostatním typům vyznačují nejmenší výškou adélka.

Motory tohoto typu mají vysokou tuhost klikového hřídele. To poskytuje větší strukturální pevnost, což zvyšuje životnost celého motoru. Pracovní frekvence takových motorů se liší ve velkých rozsazích. To vám umožní rychle získat dynamiku a také stabilně pracovat v limitních režimech.

Nevýhody pístových leteckých motorů s V-motorem zahrnují složitost jejich konstrukce. Díky tomu jsou mnohem dražší než jiné typy. Navíc se liší poměrně velkou šířkou motoru. Také motory ve tvaru V se vyznačují vysokou úrovní vibrací, potížemi s vyvážením. To vede k tomu, že je nutné jejich různé části speciálně zatížit.

Letecký radiální pístový motor

V současnosti jsou v letectví opět žádané hvězdicové pístové motory. Aktivně se používají u modelů sportovních letadel nebo u těch na zakázku. Všechny jsou malé velikosti. Zařízení leteckého pístového motoru radiálního typu, na rozdíl od jiných motorů, spočívá v tom, že jeho válce jsou umístěny kolem klikového hřídele ve stejných úhlech jako radiální paprsky (hvězdičky). To mu dalo jméno - ve tvaru hvězdy. Takové motory jsou vybaveny výfukovým systémem, který se rozbíhá v radiálních paprscích. Kromě toho může mít motor tohoto typu několik hvězd - přihrádek. To je možné díky tomu, že klikový hřídel je prodloužený. Zpravidla se hvězdicové motory vyrábí s lichým počtem válců. To umožňuje, aby jiskra byla aplikována na válec skrzjeden. Vyrábí ale také hvězdicové motory se sudým počtem válců, ale jejich počet musí být větší než dva.

Největší nevýhodou hvězdicových motorů je možnost pronikání oleje do spodních válců motoru při zaparkování letadla. Tento problém poměrně často vede k výskytu okamžitého vodního rázu, což vede k poruše celého klikového mechanismu. Aby se předešlo takovým problémům před nastartováním motoru, je nutná neustálá kontrola stavu spodních válců, aby se zajistilo, že k nim neproniká olej.

Výhody hvězdicových motorů zahrnují jejich malé rozměry, snadné ovládání a slušný výkon. Obvykle se instalují na sportovní modely letadel.

Protiletecký pístový motor

V současné době začínají motory boxerských letadel zažívat své znovuzrození. Vzhledem k tomu, že jsou malých rozměrů a relativně nízké hmotnosti, jsou umístěny na lehkých sportovních letounech. Jsou schopny vyvinout dostatečný výkon a poskytnout velmi vysoké rychlosti.

Motory Boxer mají několik typů provedení:

1. Motor vyrobený metodou "boxer" (Subaru). U takových motorů se písty válců umístěných proti sobě pohybují ve stejné vzdálenosti. Výsledkem je jeden v horní úvrati a druhý v dolní úvrati v každém cyklu.

2. motory,vybaveno zařízením OROS (Opposed Piston Opposed Cylinder). V takových motorech jsou válce umístěny vodorovně vzhledem ke klikovému hřídeli. Každý z nich obsahuje dva písty, které se při provozu pohybují k sobě. Vzdálený píst je spojen s klikovou hřídelí speciální ojnicí.

3. Motor vyrobený na základě principu aplikovaného v sovětském motoru 5TDF. V takovém produktu se písty pohybují směrem k sobě a pracují ve dvojicích v každém jednotlivém válci. Když oba písty dosáhnou horní úvrati, vstříkne se mezi ně palivo. Motory této odrůdy mohou pracovat na různé druhy paliva, od petroleje po benzín. Pro zvýšení výkonu motorů boxer jsou dodávány s turbodmychadlem.

Hlavní výhodou u motorů boxer je kompaktnost, malé rozměry. Mohou být použity na velmi malých letadlech. Jejich síla je poměrně vysoká. Nyní se stále častěji používají ve sportovních letadlech.

Hlavní nevýhodou je vysoká spotřeba paliva a zejména motorového oleje. Ve srovnání s motory jiných typů spotřebují motory typu boxer dvakrát tolik paliva a maziv. Vyžadují neustálou výměnu oleje.

Moderní letecké motory

Moderní pístové letecké motory jsou velmi složité systémy. Jsou vybaveny moderními jednotkami a sestavami. Jejich práci zajišťují a řídí moderní systémy a zařízení. Kvůli aplikacipokročilá technologie, hmotnostní charakteristika motoru je výrazně snížena. Jejich kapacity se zvýšily, což přispívá k jejich širokému použití v lehkém a sportovním letectví.

Letecké oleje

Olej v pístových leteckých motorech funguje za poměrně obtížných podmínek. Jedná se o vysoké teploty v oblastech pístních kroužků, na vnitřních částech pístů, na ventilech a dalších součástech. Proto, aby byl zajištěn vysoce kvalitní provoz motoru v podmínkách významných teplot, tlaků, zatížení, používají oleje s vysokou viskozitou, které jsou podrobeny speciálnímu čištění. Musí mít vysokou mazací schopnost, zůstat neutrální vůči kovům a dalším konstrukčním materiálům motoru. Letecké oleje pro pístové motory musí být odolné vůči oxidaci při vystavení vysokým teplotám, aby během skladování neztratily své vlastnosti.

Domácí pístové letecké motory

Historie výroby pístových motorů v Rusku začíná v roce 1910. Masová výroba začala během první světové války. V Sovětském svazu začaly v roce 1922 vznikat sovětské pístové letecké motory vlastní konstrukce. S růstem průmyslové výroby včetně letectví začala země sériově vyrábět pístové motory 4 výrobců. Byly to motory V. Klimova, A. Shvetsova, závod číslo 29, A. Mikulina.

Po válce začíná proces modernizace letectví SSSR. Letecké motory pro nová letadla jsou navrženy a vyrobeny. Reaktivníkonstrukce letadel. V roce 1947 všechna vojenská letadla operující vysokou rychlostí přešla na proudový pohon. Pístové letecké motory se používají pouze u cvičných, sportovních, osobních a vojenských dopravních letadel.

Největší pístový letecký motor

Nejvýkonnější pístový letecký motor byl vytvořen v USA v roce 1943. Jmenoval se Lycoming XR-7755. Byl to šestatřicetiválcový motor. Jeho pracovní objem byl 127 litrů. Dokázal vyvinout výkon 5000 koňských sil. Určeno pro letoun Convair B-36. Série však nevyšla. Byl vytvořen ve dvou kopiích, jako prototypy.