Lennuki kolbmootor: ülevaade, seade ja omadused

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Pikka aega, 19. sajandi lõpust 20. sajandi keskpaigani, jäi kolblennuki mootor ainsaks mootoriks, mis võimaldas lennukite lende. Ja alles eelmise sajandi neljakümnendatel andis ta teed muude tööpõhimõtetega mootoritele - turboreaktiivmootorile. Kuid vaatamata sellele, et kolbmootorid on oma positsioonid kaotanud, pole need sündmuskoh alt kadunud.

Moodsad rakendused kolbmootoritele

Praegu kasutatakse lennukite kolbmootoreid peamiselt sportlennukites, aga ka eritellimusel valmistatud väikelennukites. Üks peamisi põhjuseid, miks seda tüüpi mootoreid väga vähe kasutatakse, on see, et kolbmootori ühikuvõimsuse ja massiühiku suhe on gaasiturbiinidega võrreldes oluliselt väiksem. Kiiruse poolest ei suuda kolbmootorid konkureerida teiste lennukitööstuses kasutatavate mootoritega. Pealegi ei ületa nende efektiivsus 30%.

Kolblennukite mootorite tüübid

Kolblennukite mootorid erinevad peamiselt silindrite järjestuse poolest väntvõlli suhtes. Sellest tulenev alt on erinevat tüüpi kolbmootoreid üsna palju. Kõige laialdasem alt kasutatavad on järgmised:

• V-kujulised mootorid;
• radiaalkolbmootor, kus silindrid on paigutatud tähekujuliselt;
• boksermootor, selle silindrid on reas.

V-mootorid

Need on kõige kuulsamad ja kasutatud sisepõlemismootorite tüübid lennukitööstuses ja mitte ainult. Nende nimi on seotud silindrite iseloomuliku paigutusega väntvõlli suhtes. Samal ajal on neil üksteise suhtes erinev kalle. See võib olla vahemikus 10 kuni 120 kraadi. Sellised mootorid töötavad samadel põhimõtetel nagu teised sisepõlemismootorid.

V-kujulise silindrite paigutusega mootorite eelised hõlmavad nende suhtelist kompaktsust, säilitades samal ajal võimsuse, ning võime saavutada korralikku pöördemomenti. Disain võimaldab saavutada olulisi võlli kiirendusi tänu sellele, et töö käigus tekkiv inerts on palju suurem kui muud tüüpi sisepõlemismootoritel. Võrreldes teiste tüüpidega iseloomustab neid väikseim kõrgus japikkus.

Seda tüüpi mootoritel on väntvõlli suur jäikus. See tagab suurema konstruktsioonitugevuse, mis pikendab kogu mootori eluiga. Selliste mootorite töösagedused erinevad suurtes vahemikes. See võimaldab teil kiiresti hoogu juurde saada ja pidev alt piirrežiimides töötada.

V-mootoriga kolb-lennukite mootorite puuduste hulka kuulub nende konstruktsiooni keerukus. Seetõttu on need palju kallimad kui muud tüüpi. Lisaks erinevad need üsna suure mootori laiuse poolest. Samuti iseloomustab V-kujulisi mootoreid kõrge vibratsioonitase, raskused tasakaalustamisel. See toob kaasa asjaolu, et nende erinevaid osi on vaja spetsiaalselt kaaluda.

Lennuki radiaalkolbmootor

Praegu on lennunduses taas nõudlus radiaal-kolbmootorite järele. Neid kasutatakse aktiivselt sportlennukite mudelites või eritellimusel valmistatud lennukites. Kõik need on väikese suurusega. Radia altüüpi lennuki kolbmootori seade seisneb erinev alt teistest mootoritest selles, et selle silindrid paiknevad väntvõlli ümber võrdse nurga all, nagu radiaalsed kiired (tärnid). See andis talle nime – tähekujuline. Sellised mootorid on varustatud väljalaskesüsteemiga, mis lahkneb radiaalsetest taladest. Pealegi võib seda tüüpi mootoril olla mitu tähte - sektsiooni. See on võimalik tänu sellele, et väntvõlli pikkust suurendatakse. Radiaalmootoreid valmistatakse reeglina paaritu arvu silindritega. See võimaldab silindrile sädeme tekitadaüks. Kuid nad toodavad ka paarisarvulise silindrite arvuga radiaalmootoreid, kuid nende arv peab olema suurem kui kaks.

Radiaalmootorite suurim miinus on võimalus, et lennuki pargimisel võib õli tungida mootori alumistesse silindritesse. See probleem viib üsna sageli hetkelise veehaamri ilmnemiseni, mis viib kogu vändamehhanismi purunemiseni. Selliste probleemide vältimiseks enne mootori käivitamist tuleb pidev alt kontrollida alumiste silindrite seisukorda, et tagada, et nendesse ei tungiks õli.

Radiaalmootorite eelised hõlmavad nende väiksust, kasutusmugavust ja korralikku võimsust. Tavaliselt paigaldatakse need sportmudelitele.

Ostav lennuki kolbmootor

Praegu hakkavad pokserlennukite mootorid uuesti sündima. Tänu sellele, et need on väikesed ja kaalult suhteliselt kerged, paigutatakse need kergetele sportlennukitele. Nad on võimelised arendama piisavat võimsust ja tagama väga suure kiiruse.

Boxermootoritel on mitut tüüpi konstruktsioone:

1. Mootor valmistatud "bokseri" meetodil (Subaru). Sellistes mootorites liiguvad üksteise vastas asuvate silindrite kolvid võrdsel kaugusel. Selle tulemusena on üks iga tsükli ülemises surnud punktis ja teine alumises surnud punktis.

2. mootorid,varustatud OROS-seadmega (Opposed Piston Opposed Cylinder). Sellistes mootorites paiknevad silindrid väntvõlli suhtes horisontaalselt. Igaüks neist sisaldab kahte kolvi, mis liiguvad töö ajal üksteise poole. Kauge kolb on väntvõlliga ühendatud spetsiaalse ühendusvarda abil.

3. Mootor, mis on valmistatud nõukogude 5TDF mootoris rakendatud põhimõttel. Sellises tootes liiguvad kolvid üksteise poole, töötades igas silindris paarikaupa. Kui mõlemad kolvid jõuavad ülemisse surnud punkti, süstitakse nende vahele kütust. Seda tüüpi mootorid võivad töötada erinevat tüüpi kütustel, alates petrooleumist kuni bensiinini. Boksermootorite võimsuse suurendamiseks on need varustatud turbolaaduriga.

Boksimootorite peamine eelis on kompaktsus, väikesed mõõtmed. Neid saab kasutada väga väikestel lennukitel. Nende võimsus on üsna kõrge. Nüüd kasutatakse neid üha enam sportlennukites.

Peamine puudus on suur kütusekulu ja eriti mootoriõli. Võrreldes muud tüüpi mootoritega tarbivad boksermootorid kütust ja määrdeaineid kaks korda rohkem. Need nõuavad pidevat õlivahetust.

Kaasaegsed lennukimootorid

Kaasaegsed kolblennukite mootorid on väga keerulised süsteemid. Need on varustatud kaasaegsete seadmete ja koostudega. Nende tööd tagavad ja juhivad kaasaegsed süsteemid ja seadmed. Rakenduse tõttuarenenud tehnoloogia, mootorile iseloomulik kaal on oluliselt vähenenud. Nende võimsus on suurenenud, mis aitab kaasa nende laialdasele kasutamisele kergmootoritega ja sportlennunduses.

Lennukiõlid

Lennuki kolbmootorite õli töötab üsna rasketes tingimustes. Need on kõrged temperatuurid kolvirõngaste piirkonnas, kolbide sisemistel osadel, ventiilidel ja muudel komponentidel. Seetõttu kasutavad nad mootori kvaliteetse töö tagamiseks märkimisväärse temperatuuri, rõhu ja koormuse tingimustes kõrge viskoossusega õlisid, mida puhastatakse spetsiaalselt. Neil peab olema kõrge määrdevõime, need peavad jääma neutraalseks metallide ja muude mootori konstruktsioonimaterjalide suhtes. Kolbmootoritele mõeldud lennukiõlid peavad olema kõrge temperatuuriga kokkupuutel oksüdatsioonikindlad, et mitte kaotada oma omadusi ladustamise ajal.

Kodumaised kolblennukite mootorid

Kolbmootorite tootmise ajalugu Venemaal algab 1910. aastal. Masstootmine algas Esimese maailmasõja ajal. Nõukogude Liidus hakati oma disainiga Nõukogude kolblennukite mootoreid looma 1922. aastal. Tööstusliku tootmise, sealhulgas lennunduse kasvuga hakkas riik tootma 4 tootja kolbmootoreid. Need olid V. Klimovi, A. Švetsovi, tehas number 29, A. Mikulini mootorid.

Pärast sõda algab NSV Liidu lennunduse moderniseerimisprotsess. Uute lennukite lennukimootorid projekteeritakse ja ehitatakse. Reaktiivnelennukiehitus. 1947. aastal läksid kõik suurel kiirusel töötavad sõjalennukid üle reaktiivjõule. Kolbmootoreid kasutatakse ainult treening-, spordi-, reisi- ja sõjaväetranspordilennukitel.

Suurim kolblennuki mootor

Kõige võimsam kolblennuki mootor loodi USA-s 1943. aastal. Seda kutsuti Lycoming XR-7755-ks. See oli kolmekümne kuue silindriga mootor. Selle töömaht oli 127 liitrit. Ta suutis arendada võimsust 5000 hobujõudu. Mõeldud Convair B-36 lennukitele. Sarja aga ei läinud. Loodi kahes eksemplaris prototüüpidena.