Aircraft piston engine: pangkalahatang-ideya, device at mga katangian

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 10:43

Sa mahabang panahon, mula sa katapusan ng ika-19 na siglo hanggang sa kalagitnaan ng ika-20 siglo, ang piston aircraft engine ay nanatiling tanging makina na nagbibigay ng mga flight ng sasakyang panghimpapawid. At lamang sa apatnapu't ng huling siglo, nagbigay siya daan sa mga makina na may iba pang mga prinsipyo ng pagpapatakbo - turbojet. Ngunit sa kabila ng katotohanan na ang mga piston engine ay nawalan ng kanilang mga posisyon, hindi sila nawala sa eksena.

Mga Makabagong Application para sa Mga Reciprocating Engine

Sa kasalukuyan, ang mga aviation piston engine ay pangunahing ginagamit sa sports aircraft, gayundin sa maliliit na sasakyang panghimpapawid na ginawa ayon sa pagkaka-order. Ang isa sa mga pangunahing dahilan na ang mga makina ng ganitong uri ay ginagamit nang napakakaunti ay ang ratio ng yunit ng kapangyarihan sa yunit ng masa ng isang piston engine ay makabuluhang mas mababa kumpara sa mga gas turbine. Sa mga tuntunin ng bilis, ang mga piston engine ay hindi maaaring makipagkumpitensya sa iba pang mga makina na ginagamit sa industriya ng sasakyang panghimpapawid. Bukod dito, ang kanilang kahusayan ay hindi lalampas sa 30%.

Mga uri ng piston aircraft engine

Ang mga makina ng sasakyang panghimpapawid ng piston ay pangunahing naiiba sa pagkakasunud-sunod ng mga cylinder na may kaugnayan sa crankshaft. Bilang isang resulta, mayroong isang medyo malaking bilang ng iba't ibang uri ng piston motors. Ang pinakakaraniwang ginagamit ay ang mga sumusunod:

• Mga hugis V na makina;
• reciprocating radial engine kung saan ang mga cylinder ay nakaayos sa isang star pattern;
• boxer engine, ang mga cylinder nito ay in-line.

V-engines

Sila ang pinakasikat at ginagamit na mga uri ng internal combustion engine sa industriya ng sasakyang panghimpapawid at hindi lamang. Ang kanilang pangalan ay nauugnay sa katangian ng pag-aayos ng mga cylinder na may kaugnayan sa crankshaft. Kasabay nito, mayroon silang iba't ibang antas ng pagkahilig sa kaugnayan sa bawat isa. Maaari itong saklaw mula 10 hanggang 120 degrees. Gumagana ang mga naturang motor sa parehong mga prinsipyo tulad ng iba pang mga internal combustion engine.

Ang mga bentahe ng mga makina na may hugis-V na pagkakaayos ng mga cylinder ay kinabibilangan ng kanilang pagiging compactness habang pinapanatili ang performance ng power, pati na rin ang kakayahang makakuha ng disenteng torque. Ang disenyo ay nagbibigay-daan upang makamit ang makabuluhang mga acceleration ng baras dahil sa ang katunayan na ang pagkawalang-galaw na nilikha sa panahon ng operasyon ay mas mataas kaysa sa iba pang mga uri ng panloob na combustion engine. Kung ikukumpara sa iba pang mga uri, ang mga ito ay nailalarawan sa pinakamaliit na taas athaba.

Ang mga ganitong uri ng motor ay may mataas na tigas ng crankshaft. Nagbibigay ito ng higit na lakas ng istruktura, na nagpapataas ng buhay ng buong makina. Ang mga operating frequency ng naturang mga motor ay naiiba sa malalaking saklaw. Binibigyang-daan ka nitong mabilis na makakuha ng momentum, at patuloy na magtrabaho sa mga limit mode.

Kasama sa mga disadvantage ng mga piston aircraft engine na may V-engine ang pagiging kumplikado ng kanilang disenyo. Bilang resulta, ang mga ito ay mas mahal kaysa sa iba pang mga uri. Bukod dito, naiiba sila sa medyo malaking lapad ng makina. Gayundin, ang mga motor na hugis-V ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mataas na antas ng panginginig ng boses, mga kahirapan sa pagbabalanse. Ito ay humahantong sa katotohanan na kinakailangang espesyal na timbangin ang iba't ibang bahagi nito.

Aircraft Radial Piston Engine

Sa kasalukuyan, ang radial piston engine ay muling in demand sa aviation. Aktibong ginagamit ang mga ito sa mga modelo ng sasakyang panghimpapawid ng sports, o sa mga ginawa sa order. Lahat sila ay maliit sa laki. Ang aparato ng isang aviation piston engine ng isang uri ng radial, hindi tulad ng iba pang mga motor, ay nakasalalay sa katotohanan na ang mga cylinder nito ay matatagpuan sa paligid ng crankshaft sa pantay na mga anggulo, tulad ng radial rays (asterisks). Ito ang nagbigay sa kanya ng pangalan - hugis-bituin. Ang ganitong mga motor ay nilagyan ng isang sistema ng tambutso na nag-iiba sa mga radial beam. Bukod dito, ang isang makina ng ganitong uri ay maaaring magkaroon ng ilang mga bituin - mga kompartamento. Ito ay posible dahil sa ang katunayan na ang crankshaft ay nadagdagan ang haba. Bilang isang patakaran, ang mga radial engine ay ginawa gamit ang isang kakaibang bilang ng mga cylinder. Pinapayagan nito ang isang spark na mailapat sa silindro sa pamamagitan ngisa. Ngunit gumagawa din sila ng mga radial engine na may pantay na bilang ng mga cylinder, ngunit ang kanilang bilang ay dapat na higit sa dalawa.

Ang pinakamalaking disbentaha ng mga radial engine ay ang posibilidad ng langis na tumagos sa mas mababang mga cylinder ng makina kapag ang sasakyang panghimpapawid ay naka-park. Ang problemang ito ay madalas na humahantong sa paglitaw ng isang madalian na martilyo ng tubig, na humahantong sa pagkasira ng buong mekanismo ng crank. Upang maiwasan ang mga ganitong problema bago simulan ang makina, kinakailangan ang patuloy na pagsusuri sa kondisyon ng mas mababang mga cylinder upang matiyak na walang pagtagos ng langis sa mga ito.

Ang mga bentahe ng radial engine ay kinabibilangan ng kanilang maliit na sukat, kadalian ng operasyon at disenteng kapangyarihan. Karaniwang naka-install ang mga ito sa sports model aircraft.

Opposed Aircraft Piston Engine

Sa kasalukuyan, nagsisimula nang maranasan ng mga boxer aircraft engine ang kanilang muling pagsilang. Dahil sa ang katunayan na ang mga ito ay maliit sa laki at medyo magaan ang timbang, sila ay inilalagay sa mga light sport aircraft. Nagagawa nilang bumuo ng sapat na kapangyarihan at nagbibigay ng napakataas na bilis.

May ilang uri ng disenyo ang mga boxer engine:

1. Ginawa ang motor ayon sa pamamaraang "boksingero" (Subaru). Sa ganitong mga makina, ang mga piston ng mga cylinder na matatagpuan sa tapat ng bawat isa ay gumagalaw nang pantay-pantay. Nagreresulta ito sa isa sa itaas na patay na gitna at ang isa sa ibabang patay na gitna sa bawat cycle.

2. mga makina,nilagyan ng OROS device (Opposed Piston Opposed Cylinder). Sa ganitong mga motor, ang mga cylinder ay matatagpuan nang pahalang na may kaugnayan sa crankshaft. Ang bawat isa sa kanila ay naglalaman ng dalawang piston, na lumilipat patungo sa isa't isa sa panahon ng operasyon. Ang malayong piston ay konektado sa crankshaft sa pamamagitan ng isang espesyal na connecting rod.

3. Isang makina na ginawa batay sa prinsipyong inilapat sa makina ng Soviet 5TDF. Sa ganoong produkto, ang mga piston ay gumagalaw patungo sa isa't isa, nagtatrabaho nang pares sa bawat indibidwal na silindro. Kapag ang parehong piston ay umabot sa tuktok na patay na sentro, ang gasolina ay iniksyon sa pagitan ng mga ito. Ang mga makina ng iba't ibang ito ay maaaring gumana sa iba't ibang uri ng gasolina, mula sa kerosene hanggang sa gasolina. Para pataasin ang lakas ng mga boxer engine, binibigyan sila ng turbocharger.

Ang pangunahing bentahe sa mga boxer engine ay ang pagiging compact, maliliit na sukat. Maaari silang magamit sa napakaliit na sasakyang panghimpapawid. Medyo mataas ang kanilang kapangyarihan. Mas ginagamit na ang mga ito sa sports aircraft.

Ang pangunahing kawalan ay mataas na pagkonsumo ng gasolina at lalo na ang langis ng makina. May kaugnayan sa mga makina ng iba pang mga uri, ang mga makina ng boksingero ay kumonsumo ng gasolina at mga pampadulas nang dalawang beses. Nangangailangan sila ng patuloy na pagpapalit ng langis.

Mga modernong makina ng sasakyang panghimpapawid

Ang mga modernong piston aircraft engine ay napakakomplikadong sistema. Nilagyan ang mga ito ng mga modernong unit at assemblies. Ang kanilang gawain ay ibinibigay at kinokontrol ng mga makabagong sistema at kagamitan. Dahil sa aplikasyonadvanced na teknolohiya, ang katangian ng timbang ng makina ay makabuluhang nabawasan. Ang kanilang mga kapasidad ay tumaas, na nag-aambag sa kanilang malawakang paggamit sa light-engine at sports aviation.

Aviation oil

Ang langis sa mga reciprocating engine ng sasakyang panghimpapawid ay gumagana sa ilalim ng medyo mahirap na mga kondisyon. Ang mga ito ay mataas na temperatura sa mga lugar ng mga piston ring, sa mga panloob na bahagi ng mga piston, sa mga balbula at iba pang mga bahagi. Samakatuwid, upang matiyak ang mataas na kalidad na operasyon ng motor sa ilalim ng mga kondisyon ng makabuluhang temperatura, presyon, pag-load, gumagamit sila ng mga langis na may mataas na lagkit, na sumasailalim sa espesyal na paglilinis. Dapat silang magkaroon ng mataas na pagpapadulas, manatiling neutral sa mga metal at iba pang mga materyales sa istruktura ng makina. Ang mga aviation oil para sa mga piston engine ay dapat na lumalaban sa oksihenasyon kapag nalantad sa mataas na temperatura, hindi upang mawala ang kanilang mga katangian sa panahon ng pag-iimbak.

Mga domestic piston aircraft engine

Ang kasaysayan ng paggawa ng mga piston engine sa Russia ay nagsimula noong 1910. Nagsimula ang mass production noong Unang Digmaang Pandaigdig. Sa Unyong Sobyet, ang mga makina ng sasakyang panghimpapawid ng piston ng Sobyet na may sariling disenyo ay nagsimulang malikha noong 1922. Sa paglaki ng pang-industriya na produksyon, kabilang ang aviation, ang bansa ay nagsimulang gumawa ng mga piston engine ng 4 na tagagawa nang mass. Ito ang mga makina ng V. Klimov, A. Shvetsov, plant number 29, A. Mikulin.

Pagkatapos ng digmaan, nagsisimula ang proseso ng modernisasyon ng aviation ng USSR. Ang mga makina ng sasakyang panghimpapawid para sa bagong sasakyang panghimpapawid ay idinisenyo at ginawa. Ang reactivepaggawa ng sasakyang panghimpapawid. Noong 1947, lahat ng sasakyang panghimpapawid ng militar na tumatakbo sa mataas na bilis ay lumipat sa jet propulsion. Ang mga piston aircraft engine ay ginagamit lamang sa pagsasanay, palakasan, pampasaherong sasakyang panghimpapawid at militar.

Ang pinakamalaking piston aircraft engine

Ang pinakamalakas na piston aircraft engine ay nilikha sa USA Noong 1943. Tinawag itong Lycoming XR-7755. Ito ay isang tatlumpu't anim na silindro na makina. Ang dami ng trabaho nito ay 127 litro. Nagawa niyang bumuo ng lakas na 5000 lakas-kabayo. Idinisenyo para sa Convair B-36 na sasakyang panghimpapawid. Gayunpaman, ang serye ay hindi napunta. Ginawa sa dalawang kopya, bilang mga prototype.