Lotniczy silnik tłokowy to odmiana silnika tłokowego przystosowana do zabudowy w statku powietrznym – najczęściej w samolocie, rzadziej śmigłowcu czy wiatrakowcu lub sterowcu.
Silnik lotniczy musi się charakteryzować wieloma cechami z których to najważniejsze:
- Lekkość konstrukcji. Aby zmniejszyć masę konstrukcji stosuje się:
- Niższe tłoki, krótsze korbowody niż w silnikach samochodowych - obniżając przy tym samym wysokość silnika i ułatwiają jego zabudowę.
- Stopy glinu i magnezu, czasem kompozyty - materiały lekkie i wytrzymałe.
- Wielocylindrowość, celem dobrego wyrównoważenia silnika [1].
- Dość znaczne wysilenie – co uzyskuje się poprzez wysokie obroty pracy, wysokie Pe – co z kolei wymusza użycie paliw (głównie benzyna, ale też i olej napędowy) o wysokiej jakości (wysoka liczba oktanowa, ew liczba cetanowa), wysokiej jakości oleje silnikowe majace dobre parametry smarne w szerokim zakresie temperatur.
- Lekkie układy rozruchowe – często oparte na urządzeniach bezwładnościowych (koło zamachowe w układzie rozrusznika, czasem rozruch pneumatyczny)
- Brak koła zamachowego silnika (rolę tą pełni śmigło).
- Przystosowanie do pracy w różnych położeniach. Z powodu manewrów jakie w trzech wymiarach wykonuje samolot silnik jego musi być przygotowany na tego typu manewry poprzez:
- Odpowiednio skonstruowany układ smarowania zapewniający pracę pompy oleju i smarowanie istotnych elementów silnika przez cały czas jego pracy
- Odpowiednio skonstruowany układ zasilania zapewniający z jednej strony dostarczanie do silnika nieprzerwanie paliwa, z drugiej zaś strony ma zapobiegać nadmiernemu przelewaniu się paliwa w zbiornikach, zapewnienia odpowiedniego odpowietrzania i zabezpieczenia przed wylaniem paliwa podczas lotu.
- Odpowiednio skonstruowany układ chłodzenia zapewniający bądź szczelność i równomierność chłodzenia cieczą, bądź wymagany przepływ powietrza chłodzącego żeberka bloku cylindra i głowicy (wyjątkowo spotyka się silniki o bloku chłodzonym powietrzem, a głowicy chłodzonej cieczą). Do tego układy żaluzji zapobiegajace wychłodzeniu silnika podczas lotu zniżającego z minimalną mocą, odpowiednie ciecze posiadające wysoką temperaturę wrzenia w obniżonym ciśnieniu atmosferycznym - dla zmniejszenia rozmiarów, masy i oporów chłodnicy.
- Właściwe uszczelnienie silnika zapobiegające wypływowi cieczy eksploatacyjnych na zewnątrz.
- Przystosowanie do pracy na różnych wysokościach. Ponieważ statek powietrzny może mieć wysoki pułap lotu, gdzie wielkość ciśnienia atmosferycznego jest znacznie obniżona – zazwyczaj zaopatruje się go w różnorodne, czasem wyrafinowane sposoby układów doładowania aby zmniejszyć tempo spadku mocy w miarę wzrostu wysokości lotu. Najczęściej stosuje się
- Sprężarki (najczęściej odśrodkowe)
- Turbosprężarki
- Układy złożone (pierwszym stopniem jest turbosprężarka, drugim sprężarka odśrodkowa) czasem dodatkowo ładunek przechodzi przez chłodnicę (intercooler).
- Niezawodność i pewność pracy. Aby do minimum zmniejszyć ryzyko przerwania pracy podczas lotu stosuje się:
- Po dwie świece zapłonowe na każdy cylinder
- Dwa układy zapłonowe działające niezależnie od siebie
- Bada się podczas oblotów temperatury elementów składowych silnika, celem sprawdzenia efektywności jego chłodzenia i zmniejszenia do minimum ryzyka pożaru i zatarcia
- Stosuje lekkie lecz wydajne układy chłodzenia oleju silnikowego
- Filtry powietrza wyposaża się w układy podgrzewające i chroniące przed oblodzeniem dopływu powietrza do pracy silnika
- Rozbudowane układy kontrolno-pomiarowe pozwalające monitorować parametry pracy silnika i poziom paliwa podczas lotu.
- Wysoką wydajność napędową. Ponieważ silnik tłokowy nie wytwarza ciągu – do jego wytworzenia używa się śmigła, które musi pracować w optymalnym dla siebie zakresie obrotów. Aby pogodzić to z wysoką obrotowością silnika stosuje się często reduktor obrotów spowalniający obroty śmigła i pozwalający na jego większą średnicę – co podwyższa ciąg śmigła.
Zdecydowany prymat w konstrukcjach lotniczych silników tłokowych wiodą silniki w pracujące w obiegu czterosuwowym i zapłonem iskrowym, do rzadkości należą silniki samoczynnym (z uwagi na większą masę) a także silniki dwusuwowe – z uwagi na zwiększone zużycie paliwa i generowany hałas.
Silnik lotniczy tłokowy charakteryzuje się następującymi zaletami:
- Któtki czas reakcji silnika na żądanie zwiększenia lub zmniejszenia mocy
- Lepsze możliwości wytłumienia hałasu w stosunku do innych silników lotniczych
- Łatwość zabudowy silnika w płatowcu
- Łatwość serwisowania
Silnik lotniczy tłokowy posiada też i wady. Do najważniejszych można zaliczyć:
- Duża liczba części silnika podlegających częstej kontroli (układ zapłonowy, zasilania, smarowania, rozrządu) - duża czasochlonność obsługi bieżącej silnika.
- Znaczny przyrost masy i złożoności konstrukcji w miarę wzrostu mocy
- Duża zależność osiagów od pułapu lotu (z tego względu stosowane są różnorodne formy doładowania, które podnoszą masę i skomplikowanie konstrukcji)
- Duża średnica śmigła w razie dużej mocy silnika.
Z tego powodu lotniczy silnik tłokowy jest najchętniej stosowany przy niedużym zapotrzebowaniu na moc - np. w samolotach szkolnych, akrobacyjnych, samolotach aeroklubowych (holowanie szybowców) ew. rolniczych - wszędzie tam gdzie wystarczą male i średnie moce, nie jest wymagany wysoki pułap lotu, a zalety silnika są szczególnie istotne.
Historycznymi lotniczymi silnikami tłokowymi są:
- silniki rotacyjne
- Silniki w nietypowych układach cylindrów np. układ X (dwa widlaste ze wspólnym wałem, układ H (dwa płaskie z dwoma wałami i wyprowadzeniem przez koło zębate na wał smigła), układ W (trójrzędowy ze wspólnym wałem)
- Silniki bardzo dużej mocy (rozbudowane układy poczwórnej gwiazdy, podwójna gwiazda z układem odzysku energii gazów spalinowych).
[edytuj] Współcześnie
Współcześnie lotnicze silniki tłokowe spotyka się głównie w samolotach: szkolnych, akrobacyjnych, małych samolotach dyspozycyjnych, większości samolotów rolniczych, motoszybowcach, sporadycznie w śmigłowcach np Robinson R22, Robinson R44. Dysponowane moce wynoszą od kilkudziesięciu KM do 1000 KM (silnik ASz-62IR). Silniki o mocach rzędu do 400 KM są najczęściej w układzie płaskim (6 cylindrów), rzędowym R6, rzadziej rzędowym R4, płaski 4 cylindry. Spotyka się też i silniki gwiazdowe, np. AI-14 o mocy 260 KM. W większych mocach dominują silniki gwiazdowe (7 lub 9 cylindrów).
-
-
-
-
BMW 801D (14 cylindrów, podwójna gwiazda), stosowany np. w Fw 190
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Lycoming O-540 (6 cylindrów, układ płaski, chłodzony powietrzem) np. z samolotu akrobacyjnego CAP 230, śmigłowca Robinson R44
-
-
Rotax 912 płaski 4 cylindry, chłodzony powietrzem, stosowany np. w samolocie 3Xtrim, Aero AT-3
-
Continental A65 (prosty silnik płaski, 4 cylindry, cłodzony powietrzem z samolotu Piper Cub
Przypisy
[edytuj] Linki zewnętrzne
Dodaj tę stronę do książki
Pokaż książkę (0 stron)
Proponowane strony
