Silnik lotniczy tłokowy - Polski Serwis Naukowy

silnik widlasty (12 cylindrów, Rolls-Royce Merlin z samolotu Avro York).

Lotniczy silnik tłokowy to odmiana silnika tłokowego przystosowana do zabudowy w statku powietrznym – najczęściej w samolocie, rzadziej śmigłowcu czy wiatrakowcu lub sterowcu.

Specyfika

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 .

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.

Korbowód jest częścią mechanizmu korbowego. Służy (wraz z wałem korbowym) do zamiany ruchu posuwisto-zwrotnego tłoka na ruch obrotowy wału korbowego albo obrotowego ruchu wału na ruch posuwisty tłoka lub innego elementu. Części korbowodu to stopa (najczęściej dzielona, aby ułatwić montaż), trzon i główka. Trzon ma najczęściej przekrój dwuteowy. Stopa korbowodu łączy się z wałem korbowym, a główka z tłokiem. Korbowody w silnikach spalinowych najczęściej wykonuje się ze stali węglowej o zawartości węgla 0,35 - 0,45%.
R4 – oznaczenie rzędowego silnika spalinowego o czterech cylindrach ułożonych w jednym rzędzie. Mogą one być ustawione zarówno w pionie, jak i pod kątem do podłoża. R4 jest najprostszym układem o dobrym wyważeniu. Z tego powodu jest często stosowany w samochodach klasy ekonomicznej. Niemniej, w jednostkach mogą występować drgania, wprost proporcjonalne do wielkości silnika. Z tego powodu, wraz ze wzrostem mocy przechodzi się do układów o większej liczbie cylindrów.

Zalety

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

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)