Motor de pistão de aeronave: visão geral, dispositivo e características

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

Por muito tempo, do final do século 19 até meados do século 20, o motor de avião a pistão permaneceu o único motor que forneceu voos de aeronaves. E somente nos anos quarenta do século passado, ele deu lugar a motores com outros princípios de operação - turbojato. Mas, apesar de os motores a pistão terem perdido suas posições, eles não desapareceram de cena.

Aplicativos modernos para motores alternativos

Atualmente, os motores a pistão para aviação são usados principalmente em aeronaves esportivas, bem como em aeronaves pequenas feitas sob encomenda. Uma das principais razões pelas quais os motores desse tipo são usados muito pouco é que a razão entre a potência unitária e a massa unitária de um motor a pistão é significativamente menor em comparação com as turbinas a gás. Em termos de velocidade, os motores a pistão não podem competir com outros motores usados na indústria aeronáutica. Além disso, sua eficiência não excede 30%.

Tipos de motores de aeronaves a pistão

Motores de avião a pistão diferem principalmente na ordem dos cilindros em relação ao virabrequim. Como resultado, há um número bastante grande de diferentes tipos de motores de pistão. Os mais usados são os seguintes:

• motores em forma de V;
• motor radial alternativo onde os cilindros são dispostos em estrela;
• motor boxer, seus cilindros estão em linha.

motores V

São os tipos de motores de combustão interna mais famosos e utilizados na indústria aeronáutica e não só. Seu nome está associado ao arranjo característico dos cilindros em relação ao virabrequim. Ao mesmo tempo, eles têm um nível diferente de inclinação em relação um ao outro. Pode variar de 10 a 120 graus. Esses motores funcionam com os mesmos princípios que outros motores de combustão interna.

As vantagens dos motores com disposição de cilindros em forma de V incluem sua relativa compacidade, mantendo o desempenho de potência, bem como a capacidade de obter um torque decente. O design permite obter acelerações de eixo significativas devido ao fato de que a inércia criada durante a operação é muito maior que a de outros tipos de motores de combustão interna. Em comparação com outros tipos, estes são caracterizados pela menor altura ecomprimento.

Motores deste tipo têm uma alta rigidez do virabrequim. Isso proporciona maior resistência estrutural, o que aumenta a vida útil de todo o motor. As frequências de operação de tais motores diferem em grandes faixas. Isso permite que você ganhe impulso rapidamente, além de trabalhar de forma constante nos modos de limite.

As desvantagens dos motores a pistão com motor em V incluem a complexidade de seu projeto. Como resultado, eles são muito mais caros do que outros tipos. Além disso, eles diferem na largura bastante grande do motor. Além disso, os motores em forma de V são caracterizados por um alto nível de vibração, dificuldades de balanceamento. Isso leva ao fato de que é necessário pesar especialmente suas várias partes.

Motor de pistão radial de aeronave

Atualmente, os motores de pistão radial estão novamente em demanda na aviação. Eles são usados ativamente em modelos de aeronaves esportivas ou naqueles feitos sob encomenda. Todos eles são de pequeno porte. O dispositivo de um motor de pistão de aviação do tipo radial, ao contrário de outros motores, reside no fato de seus cilindros estarem localizados ao redor do virabrequim em ângulos iguais, como raios radiais (asteriscos). Isso lhe deu o nome - em forma de estrela. Esses motores são equipados com um sistema de exaustão que diverge em feixes radiais. Além disso, um motor desse tipo pode ter várias estrelas - compartimentos. Isso é possível devido ao fato de que o virabrequim é aumentado em comprimento. Como regra, os motores radiais são feitos com um número ímpar de cilindros. Isso permite que uma faísca seja aplicada ao cilindro através1. Mas eles também fazem motores radiais com um número par de cilindros, mas seu número deve ser maior que dois.

A maior desvantagem dos motores radiais é a possibilidade de o óleo penetrar nos cilindros inferiores do motor quando a aeronave está estacionada. Esse problema muitas vezes leva à ocorrência de um golpe de aríete instantâneo, o que leva à quebra de todo o mecanismo de manivela. Para evitar tais problemas antes de dar partida no motor, é necessária uma verificação constante da condição dos cilindros inferiores para garantir que não haja penetração de óleo neles.

As vantagens dos motores radiais incluem seu pequeno tamanho, facilidade de operação e potência decente. Geralmente são instalados em aeromodelos esportivos.

Motor de pistão de aeronave oposta

Atualmente, os motores de aeronaves boxer estão começando a experimentar seu renascimento. Devido ao fato de serem pequenos em tamanho e relativamente leves, eles são colocados em aeronaves esportivas leves. Eles são capazes de desenvolver potência suficiente e fornecer velocidades muito altas.

Os motores Boxer têm vários tipos de designs:

1. Motor feito de acordo com o método "boxer" (Subaru). Em tais motores, os pistões dos cilindros localizados em frente um do outro se movem de forma equidistante. Isso resulta em um no ponto morto superior e outro no ponto morto inferior a cada ciclo.

2. motores,equipado com um dispositivo OROS (Opposed Piston Opposed Cylinder). Em tais motores, os cilindros estão localizados horizontalmente em relação ao virabrequim. Cada um deles contém dois pistões, que se movem um em direção ao outro durante a operação. O pistão distante é conectado ao virabrequim por uma biela especial.

3. Um motor feito com base no princípio aplicado no motor soviético 5TDF. Em tal produto, os pistões se movem um em direção ao outro, trabalhando em pares em cada cilindro individual. Quando ambos os pistões atingem o ponto morto superior, o combustível é injetado entre eles. Motores dessa variedade podem operar com vários tipos de combustível, de querosene a gasolina. Para aumentar a potência dos motores boxer, eles são fornecidos com turbocompressor.

A principal vantagem dos motores boxer é a compacidade, as pequenas dimensões. Eles podem ser usados em aeronaves muito pequenas. Seu poder é bastante alto. Eles agora estão sendo cada vez mais usados em aeronaves esportivas.

A principal desvantagem é o alto consumo de combustível e principalmente óleo de motor. Em relação aos motores de outros tipos, os motores boxer consomem o dobro de combustível e lubrificantes. Eles exigem trocas de óleo constantes.

Motores de aeronaves modernos

Motores modernos de aeronaves a pistão são sistemas muito complexos. Eles são equipados com unidades e conjuntos modernos. Seu trabalho é fornecido e controlado por sistemas e dispositivos modernos. Por causa da aplicaçãotecnologia avançada, a característica de peso do motor é significativamente reduzida. Suas capacidades aumentaram, o que contribui para seu uso generalizado na aviação esportiva e de motores leves.

Óleos de aviação

O óleo em motores alternativos de aeronaves opera em condições bastante difíceis. São altas temperaturas nas áreas dos anéis dos pistões, nas partes internas dos pistões, nas válvulas e outros componentes. Portanto, para garantir a operação de alta qualidade do motor sob condições de temperaturas, pressões e cargas significativas, eles usam óleos de alta viscosidade, que são submetidos a limpeza especial. Eles devem ter alta lubricidade, permanecer neutros a metais e outros materiais estruturais do motor. Os óleos de aviação para motores a pistão devem ser resistentes à oxidação quando expostos a altas temperaturas, para não perder suas propriedades durante o armazenamento.

Motores de aeronaves de pistão doméstico

A história da produção de motores a pistão na Rússia começa em 1910. A produção em massa começou durante a Primeira Guerra Mundial. Na União Soviética, os motores de aeronaves de pistão soviéticos de seu próprio projeto começaram a ser criados em 1922. Com o crescimento da produção industrial, incluindo a aviação, o país passou a produzir em massa motores a pistão de 4 fabricantes. Estes eram os motores de V. Klimov, A. Shvetsov, planta número 29, A. Mikulin.

Após a guerra, inicia-se o processo de modernização da aviação da URSS. Os motores de aeronaves para novas aeronaves são projetados e construídos. O reativoconstrução de aeronaves. Em 1947, todas as aeronaves militares operando em alta velocidade mudaram para a propulsão a jato. Os motores de aeronaves de pistão são usados apenas em aeronaves de treinamento, esportes, transporte de passageiros e militares.

O maior motor de avião a pistão

O motor de avião a pistão mais potente foi criado nos EUA em 1943. Foi chamado de Lycoming XR-7755. Era um motor de trinta e seis cilindros. Seu volume de trabalho foi de 127 litros. Ele foi capaz de desenvolver uma potência de 5000 cavalos de potência. Projetado para a aeronave Convair B-36. No entanto, a série não foi. Foi criado em duas cópias, como protótipos.