Flugzeugkolbenmotor: Übersicht, Gerät und Eigenschaften

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Lange Zeit, vom Ende des 19. Jahrhunderts bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts, blieb der Kolbenflugmotor der einzige Motor, der Flugzeugflüge ermöglichte. Und erst in den vierziger Jahren des letzten Jahrhunderts gab er Motoren mit anderen Funktionsprinzipien Platz - Turbojet. Aber obwohl Kolbenmotoren ihre Stellung verloren haben, sind sie nicht von der Bildfläche verschwunden.

Moderne Anwendungen für Hubkolbenmotoren

Aktuell werden Kolbenmotoren für die Luftfahrt hauptsächlich in Sportflugzeugen sowie in Kleinflugzeugen nach Kundenwunsch eingesetzt. Einer der Hauptgründe dafür, dass Motoren dieses Typs sehr wenig verwendet werden, ist, dass das Verhältnis von Einheitsleistung zu Einheitsmasse eines Kolbenmotors im Vergleich zu Gasturbinen deutlich geringer ist. Kolbenmotoren können in puncto Geschwindigkeit nicht mit anderen in der Flugzeugindustrie eingesetzten Motoren mith alten. Darüber hinaus übersteigt ihre Effizienz 30 nicht%.

Arten von Kolbenflugmotoren

Kolbenflugmotoren unterscheiden sich hauptsächlich in der Reihenfolge der Zylinder in Relation zur Kurbelwelle. Folglich gibt es eine ziemlich große Anzahl verschiedener Arten von Kolbenmotoren. Die am weitesten verbreiteten sind die folgenden:

• V-förmige Motoren;
• Hubkolben-Sternmotor, bei dem die Zylinder sternförmig angeordnet sind;
• Boxermotor, seine Zylinder sind in Reihe angeordnet.

V-Motoren

Sie sind die bekanntesten und am häufigsten verwendeten Arten von Verbrennungsmotoren in der Flugzeugindustrie und nicht nur. Ihr Name ist mit der charakteristischen Anordnung der Zylinder zur Kurbelwelle verbunden. Gleichzeitig haben sie eine unterschiedliche Neigung zueinander. Sie kann zwischen 10 und 120 Grad liegen. Solche Motoren arbeiten nach den gleichen Prinzipien wie andere Verbrennungsmotoren.

Die Vorteile von Motoren mit einer V-förmigen Zylinderanordnung liegen in ihrer relativen Kompaktheit bei gleichbleibender Leistung sowie in der Fähigkeit, ein ordentliches Drehmoment zu erreichen. Die Konstruktion ermöglicht es, erhebliche Wellenbeschleunigungen zu erreichen, da die während des Betriebs erzeugte Trägheit viel höher ist als bei anderen Arten von Verbrennungsmotoren. Im Vergleich zu anderen Typen zeichnen sich diese durch die geringste Bauhöhe undLänge.

Motoren dieses Typs haben eine hohe Steifigkeit der Kurbelwelle. Dies sorgt für eine größere strukturelle Festigkeit, was die Lebensdauer des gesamten Motors verlängert. Die Betriebsfrequenzen solcher Motoren unterscheiden sich in großen Bereichen. Auf diese Weise können Sie schnell an Dynamik gewinnen und stetig im Grenzmodus arbeiten.

Zu den Nachteilen von Kolbenflugmotoren mit V-Motor gehört die Komplexität ihrer Konstruktion. Dadurch sind sie deutlich teurer als andere Typen. Außerdem unterscheiden sie sich durch die verhältnismäßig große Breite des Motors. Außerdem zeichnen sich V-förmige Motoren durch hohe Vibrationen und Schwierigkeiten beim Auswuchten aus. Dies führt dazu, dass ihre verschiedenen Teile besonders gewichtet werden müssen.

Flugzeug-Radialkolbenmotor

Aktuell sind Radialkolbenmotoren in der Luftfahrt wieder gefragt. Sie werden aktiv in Sportflugzeugmodellen oder auf Bestellung eingesetzt. Alle von ihnen sind klein. Die Vorrichtung eines Radialkolbenmotors für die Luftfahrt besteht im Gegensatz zu anderen Motoren darin, dass seine Zylinder in gleichen Winkeln wie radiale Strahlen (Sternchen) um die Kurbelwelle herum angeordnet sind. Dies gab ihm den Namen - sternförmig. Solche Motoren sind mit einem in radialen Strahlen auseinanderlaufenden Abgassystem ausgestattet. Darüber hinaus kann ein Motor dieses Typs mehrere Sterne haben - Fächer. Möglich wird dies durch die Verlängerung der Kurbelwelle. Sternmotoren werden in der Regel mit einer ungeraden Zylinderzahl hergestellt. Dadurch kann ein Funke auf den Zylinder aufgebracht werdeneines. Sie stellen aber auch Sternmotoren mit einer geraden Anzahl von Zylindern her, aber ihre Anzahl muss mehr als zwei betragen.

Der größte Nachteil von Sternmotoren ist die Möglichkeit, dass Öl in die unteren Zylinder des Motors eindringt, wenn das Flugzeug geparkt ist. Dieses Problem führt ziemlich oft zum Auftreten eines sofortigen Wasserschlags, der zum Ausfall des gesamten Kurbelmechanismus führt. Um solche Probleme vor dem Starten des Motors zu vermeiden, ist eine ständige Überprüfung des Zustands der unteren Zylinder erforderlich, um sicherzustellen, dass kein Öl in sie eindringt.

Zu den Vorteilen von Sternmotoren zählen ihre geringe Größe, einfache Bedienung und ordentliche Leistung. Normalerweise werden sie auf Sportmodellflugzeugen installiert.

Kolbenmotor gegen Flugzeuge

Derzeit erleben Boxerflugzeugtriebwerke ihre Wiedergeburt. Da sie klein und relativ leicht sind, werden sie in leichten Sportflugzeugen eingesetzt. Sie sind in der Lage, ausreichend Kraft zu entwickeln und sehr hohe Geschwindigkeiten bereitzustellen.

Boxermotoren haben verschiedene Bauarten:

1. Motor nach der "Boxer"-Methode (Subaru) hergestellt. Bei solchen Motoren bewegen sich die Kolben einander gegenüberliegender Zylinder äquidistant. Dies führt dazu, dass bei jedem Zyklus einer am oberen Totpunkt und der andere am unteren Totpunkt liegt.

2. Motoren,ausgestattet mit einer OROS-Vorrichtung (Opposed Piston Opposed Cylinder). Bei solchen Motoren sind die Zylinder in Bezug auf die Kurbelwelle horizontal angeordnet. Jeder von ihnen enthält zwei Kolben, die sich im Betrieb aufeinander zu bewegen. Der hintere Kolben ist über eine spezielle Pleuelstange mit der Kurbelwelle verbunden.

3. Ein Motor, der nach dem Prinzip des sowjetischen 5TDF-Motors hergestellt wurde. Bei einem solchen Produkt bewegen sich die Kolben aufeinander zu und arbeiten paarweise in jedem einzelnen Zylinder. Wenn beide Kolben den oberen Totpunkt erreichen, wird Kraftstoff zwischen ihnen eingespritzt. Motoren dieser Art können mit verschiedenen Kraftstoffarten betrieben werden, von Kerosin bis Benzin. Um die Leistung von Boxermotoren zu steigern, werden sie mit einem Turbolader geliefert.

Der Hauptvorteil von Boxermotoren ist die Kompaktheit und die geringen Abmessungen. Sie können in sehr kleinen Flugzeugen verwendet werden. Ihre Macht ist ziemlich hoch. Sie werden nun vermehrt in Sportflugzeugen eingesetzt.

Der Hauptnachteil ist der hohe Kraftstoffverbrauch und insbesondere der Motorölverbrauch. Im Vergleich zu Motoren anderer Bauart verbrauchen Boxermotoren doppelt so viel Kraftstoff und Schmiermittel. Sie erfordern ständige Ölwechsel.

Moderne Flugmotoren

Moderne Kolbenflugmotoren sind sehr komplexe Systeme. Sie sind mit modernen Aggregaten und Baugruppen ausgestattet. Ihre Arbeit wird von modernen Systemen und Geräten bereitgestellt und gesteuert. Aufgrund der Bewerbungfortschrittliche Technologie wird die Gewichtseigenschaft des Motors deutlich reduziert. Ihre Kapazitäten wurden erhöht, was zu ihrer weit verbreiteten Verwendung in der Leichtmotoren- und Sportfliegerei beiträgt.

Luftfahrtöle

Öl in Kolbenflugmotoren arbeitet unter ziemlich schwierigen Bedingungen. Das sind hohe Temperaturen im Bereich der Kolbenringe, an den Innenteilen der Kolben, an den Ventilen und anderen Bauteilen. Um den hochwertigen Betrieb des Motors unter Bedingungen erheblicher Temperaturen, Drücke und Belastungen zu gewährleisten, verwenden sie daher hochviskose Öle, die einer speziellen Reinigung unterzogen werden. Sie müssen eine hohe Schmierfähigkeit aufweisen, gegenüber Metallen und anderen Strukturmaterialien des Motors neutral bleiben. Luftfahrtöle für Kolbenmotoren müssen oxidationsbeständig sein, wenn sie hohen Temperaturen ausgesetzt werden, um ihre Eigenschaften während der Lagerung nicht zu verlieren.

Inländische Kolbenflugmotoren

Die Geschichte der Produktion von Kolbenmotoren in Russland beginnt im Jahr 1910. Die Massenproduktion begann während des Ersten Weltkriegs. In der Sowjetunion wurden ab 1922 sowjetische Kolbenflugmotoren eigener Konstruktion hergestellt. Mit dem Wachstum der Industrieproduktion, einschließlich der Luftfahrt, begann das Land mit der Massenproduktion von Kolbenmotoren von 4 Herstellern. Dies waren die Motoren von V. Klimov, A. Shvetsov, Werksnummer 29, A. Mikulin.

Nach dem Krieg beginnt der Prozess der Modernisierung der Luftfahrt der UdSSR. Flugzeugtriebwerke für neue Flugzeuge werden konstruiert und gebaut. Das ReaktiveFlugzeugbau. 1947 stellten alle Militärflugzeuge, die mit hoher Geschwindigkeit operierten, auf Düsenantrieb um. Kolbenflugmotoren werden nur in Trainings-, Sport-, Passagier- und Militärtransportflugzeugen eingesetzt.

Der größte Kolbenflugmotor

Der stärkste Kolbenflugmotor wurde 1943 in den USA entwickelt. Es hieß Lycoming XR-7755. Es war ein 36-Zylinder-Motor. Sein Arbeitsvolumen betrug 127 Liter. Er konnte eine Leistung von 5000 PS entwickeln. Entwickelt für das Flugzeug Convair B-36. Die Serie ging jedoch nicht. Wurde in zwei Exemplaren als Prototypen erstellt.