Motore a pistoni per aerei: panoramica, dispositivo e caratteristiche

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Per molto tempo, dalla fine del 19° secolo alla metà del 20° secolo, il motore aeronautico a pistoni è rimasto l'unico motore che ha fornito voli aerei. E solo negli anni Quaranta del secolo scorso, lasciò il posto a motori con altri principi di funzionamento: il turbogetto. Ma nonostante il fatto che i motori a pistoni abbiano perso la loro posizione, non sono scomparsi dalla scena.

Applicazioni moderne per motori alternativi

Attualmente, i motori a pistoni dell'aviazione sono utilizzati principalmente negli aerei sportivi, così come nei piccoli aerei realizzati su ordinazione. Uno dei motivi principali per cui i motori di questo tipo vengono utilizzati molto poco è che il rapporto tra potenza unitaria e massa unitaria di un motore a pistoni è significativamente inferiore rispetto alle turbine a gas. In termini di velocità, i motori a pistoni non possono competere con altri motori utilizzati nell'industria aeronautica. Inoltre, la loro efficienza non supera i 30%.

Tipi di motori aeronautici a pistoni

I motori aeronautici a pistoni differiscono principalmente nell'ordine dei cilindri rispetto all'albero motore. Di conseguenza, esiste un numero abbastanza elevato di diversi tipi di motori a pistoni. I più utilizzati sono i seguenti:

• Motori a forma di V;
• motore radiale alternativo in cui i cilindri sono disposti a stella;
• motore boxer, i suoi cilindri sono in linea.

Motori a V

Sono i tipi di motori a combustione interna più famosi e utilizzati nell'industria aeronautica e non solo. Il loro nome è associato alla caratteristica disposizione dei cilindri rispetto all'albero motore. Allo stesso tempo, hanno un diverso livello di inclinazione l'uno rispetto all' altro. Può variare da 10 a 120 gradi. Tali motori funzionano secondo gli stessi principi degli altri motori a combustione interna.

I vantaggi dei motori con disposizione dei cilindri a V includono la loro relativa compattezza pur mantenendo le prestazioni di potenza, nonché la capacità di ottenere una coppia decente. Il design consente di ottenere notevoli accelerazioni dell'albero dovute al fatto che l'inerzia creata durante il funzionamento è molto superiore a quella di altri tipi di motori a combustione interna. Rispetto ad altri tipi, questi sono caratterizzati dall' altezza più piccola elunghezza.

I motori di questo tipo hanno un'elevata rigidità dell'albero motore. Ciò fornisce una maggiore resistenza strutturale, che aumenta la durata dell'intero motore. Le frequenze operative di tali motori differiscono in ampi intervalli. Ciò ti consente di guadagnare rapidamente slancio, oltre a lavorare costantemente in modalità limite.

Gli svantaggi dei motori aeronautici a pistoni con motore a V includono la complessità del loro design. Di conseguenza, sono molto più costosi di altri tipi. Inoltre, si differenziano per la larghezza del motore piuttosto grande. Inoltre, i motori a V sono caratterizzati da un elevato livello di vibrazioni, difficoltà di bilanciamento. Questo porta al fatto che è necessario appesantire in modo speciale le loro varie parti.

Motore a pistoni radiali per aeroplani

Al momento, i motori a pistoni radiali sono di nuovo richiesti nell'aviazione. Sono attivamente utilizzati nei modelli di aerei sportivi o in quelli realizzati su ordinazione. Sono tutti di piccole dimensioni. Il dispositivo di un motore a pistoni aeronautici di tipo radiale, a differenza di altri motori, sta nel fatto che i suoi cilindri si trovano attorno all'albero motore ad angoli uguali, come i raggi radiali (asterischi). Questo gli diede il nome: a forma di stella. Tali motori sono dotati di un sistema di scarico divergente a raggi radiali. Inoltre, un motore di questo tipo può avere più stelle: scomparti. Ciò è possibile grazie al fatto che l'albero motore è aumentato in lunghezza. Di norma, i motori radiali sono realizzati con un numero dispari di cilindri. Ciò consente di applicare una scintilla al cilindro attraversouno. Ma producono anche motori radiali con un numero pari di cilindri, ma il loro numero deve essere superiore a due.

Il più grande svantaggio dei motori radiali è la possibilità che l'olio penetri nei cilindri inferiori del motore quando l'aereo è parcheggiato. Questo problema porta abbastanza spesso al verificarsi di un colpo d'ariete istantaneo, che porta alla rottura dell'intero meccanismo a manovella. Per prevenire tali problemi prima di avviare il motore, è necessario un controllo costante delle condizioni dei cilindri inferiori per garantire che non vi siano infiltrazioni di olio negli stessi.

I vantaggi dei motori radiali includono le dimensioni ridotte, la facilità di funzionamento e la potenza decente. Di solito sono installati su aeromodelli sportivi.

Motore a pistoni per aerei contrapposti

Al momento, i motori degli aerei boxer stanno iniziando a vivere la loro rinascita. A causa del fatto che sono di piccole dimensioni e relativamente leggeri, sono posizionati su aerei sportivi leggeri. Sono in grado di sviluppare potenza sufficiente e fornire velocità molto elevate.

I motori Boxer hanno diversi tipi di design:

1. Motore realizzato secondo il metodo "boxer" (Subaru). In tali motori, i pistoni dei cilindri posti uno di fronte all' altro si muovono in modo equidistante. Ciò si traduce in uno al punto morto superiore e l' altro al punto morto inferiore ogni ciclo.

2. motori,dotato di dispositivo OROS (Opposed Piston Opposed Cylinder). In tali motori, i cilindri si trovano orizzontalmente rispetto all'albero motore. Ciascuno di essi contiene due pistoni, che si muovono l'uno verso l' altro durante il funzionamento. Il pistone più lontano è collegato all'albero a gomiti da una speciale biella.

3. Un motore realizzato sulla base del principio applicato nel motore 5TDF sovietico. In un tale prodotto, i pistoni si muovono l'uno verso l' altro, lavorando in coppia in ogni singolo cilindro. Quando entrambi i pistoni raggiungono il punto morto superiore, il carburante viene iniettato tra di loro. I motori di questa varietà possono funzionare con vari tipi di carburante, dal cherosene alla benzina. Per aumentare la potenza dei motori boxer, vengono forniti con un turbocompressore.

Il principale vantaggio dei motori boxer è la compattezza, le dimensioni ridotte. Possono essere utilizzati su aerei molto piccoli. Il loro potere è piuttosto alto. Ora vengono sempre più utilizzati negli aerei sportivi.

Lo svantaggio principale è l'elevato consumo di carburante e soprattutto l'olio motore. Rispetto ai motori di altro tipo, i motori boxer consumano carburante e lubrificanti il doppio. Richiedono continui cambi d'olio.

Motori aeronautici moderni

I moderni motori aeronautici a pistoni sono sistemi molto complessi. Sono dotati di unità e assiemi moderni. Il loro lavoro è fornito e controllato da sistemi e dispositivi moderni. A causa dell'applicazionetecnologia avanzata, il peso caratteristico del motore è notevolmente ridotto. Le loro capacità sono aumentate, il che contribuisce al loro uso diffuso nell'aviazione sportiva e a motore leggero.

Oli per aviazione

L'olio nei motori aeronautici alternativi funziona in condizioni piuttosto difficili. Si tratta di temperature elevate nelle zone delle fasce elastiche, sulle parti interne dei pistoni, sulle valvole e altri componenti. Pertanto, al fine di garantire un funzionamento di alta qualità del motore in condizioni di temperature, pressioni, carichi significativi, utilizzano oli ad alta viscosità, che vengono sottoposti a una pulizia speciale. Devono avere un elevato potere lubrificante, rimanere neutri rispetto ai metalli e ad altri materiali strutturali del motore. Gli oli aeronautici per motori a pistoni devono essere resistenti all'ossidazione se esposti a temperature elevate, per non perdere le loro proprietà durante lo stoccaggio.

Motori domestici per aerei a pistoni

La storia della produzione di motori a pistoni in Russia inizia nel 1910. La produzione di massa iniziò durante la prima guerra mondiale. Nell'Unione Sovietica, nel 1922 iniziarono a essere creati motori per aerei a pistoni sovietici di propria progettazione. Con la crescita della produzione industriale, compresa l'aviazione, il paese iniziò a produrre in serie motori a pistoni di 4 produttori. Questi erano i motori di V. Klimov, A. Shvetsov, impianto numero 29, A. Mikulin.

Dopo la guerra, inizia il processo di modernizzazione dell'aviazione dell'URSS. Vengono progettati e costruiti motori aeronautici per nuovi velivoli. Il reattivocostruzione di aeromobili. Nel 1947, tutti gli aerei militari operanti ad alta velocità passarono alla propulsione a reazione. I motori aeronautici a pistoni sono utilizzati solo su velivoli da addestramento, sportivi, passeggeri e militari.

Il più grande motore aeronautico a pistoni

Il più potente motore aeronautico a pistoni è stato creato negli Stati Uniti nel 1943. Si chiamava Lycoming XR-7755. Era un motore a trentasei cilindri. Il suo volume di lavoro era di 127 litri. È stato in grado di sviluppare una potenza di 5000 cavalli. Progettato per il velivolo Convair B-36. Tuttavia, la serie non è andata. È stato creato in due copie, come prototipi.