Silnik lotniczy tłokowy

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
silnik widlasty (12 cylindrów, Rolls-Royce Merlin z samolotu Avro York)

Lotniczy silnik tłokowysilnik tłokowy który konstrukcyjnie jest przystosowany do pracy w statku powietrznym – najczęściej w samolocie, śmigłowcu, wiatrakowcu lub sterowcu.

Specyfika[edytuj | edytuj kod]

Silnik lotniczy powinien się charakteryzować wieloma cechami, w tym:

  • Lekkość konstrukcji. Aby zmniejszyć masę konstrukcji stosuje się:
    • Niższe tłoki, krótsze korbowody niż w silnikach samochodowych – obniżając przy tym samym wysokość silnika ułatwiają jego zabudowę.
    • Stosowanie materiałów o mniejszej gęstości i większej wytrzymałości np. stopy glinu i magnezu, kompozyty.
    • 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 mające 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 tę 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:
    • Układ smarowania zapewniający pracę pompy oleju i smarowanie istotnych elementów silnika.
    • 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.
    • 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 zapobiegające 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.
    • Uszczelnienie silnika zapobiegające wypływowi cieczy eksploatacyjnych na zewnątrz.
  • Przystosowanie do pracy na różnych wysokościach. Ponieważ statek powietrzny może mieć wysoki pułap lotu, gdzie ciśnienie atmosferyczne jest znacznie niższe niż na poziomie morza – zazwyczaj zaopatruje się go w różnorodne, czasem wyrafinowane sposoby układów doładowania aby zmniejszyć spadek mocy w miarę wzrostu wysokości lotu. Najczęściej stosuje się:
  • Niezawodność i pewność pracy. Aby 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 ryzyka pożaru i zatarcia.
    • Stosuje lekkie lecz wydajne układy chłodzenia oleju silnikowego
    • Filtry powietrza wyposaża się w układy podgrzewające i chroniące przed oblodzeniem układów dopływu powietrza do silnika.
    • Rozbudowane układy kontrolno-pomiarowe pozwalające monitorować parametry pracy silnika i poziom paliwa podczas lotu.
  • Wysoką wydajność napędową. 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 prędkością obrotową silnika, stosuje się reduktor obrotów zmniejszający obroty śmigła i pozwalający na jego większą średnicę – co zwiększa ciąg śmigła.

Zdecydowany prymat w konstrukcjach lotniczych silników tłokowych wiodą silniki pracujące w obiegu czterosuwowym i zapłonem iskrowym, do rzadkości należą silniki o zapłonie samoczynnym (z uwagi na większą masę) a także silniki dwusuwowe – z uwagi na zwiększone zużycie paliwa i generowany hałas.

Zalety[edytuj | edytuj kod]

Silnik lotniczy tłokowy charakteryzuje się następującymi zaletami:

  • Krótki 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.

Wady[edytuj | edytuj kod]

Silnik lotniczy tłokowy ma też i wady. Do najważniejszych można zaliczyć:

  • Duża liczba części silnika podlegających częstej kontroli (układ zapłonowy, zasilania, smarowania, rozrządu) – duża czasochłonność obsługi bieżącej silnika.
  • Znaczny przyrost masy i złożoności konstrukcji w miarę wzrostu mocy
  • Duża zależność osiągów od pułapu lotu (z tego względu stosowane są różnorodne formy doładowania, które podnoszą masę i skomplikowanie konstrukcji)
  • Duża średnica śmigła w przypadku 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 małe i średnie moce, nie jest wymagany wysoki pułap lotu, a zalety silnika są szczególnie istotne.

Historia[edytuj | edytuj kod]

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 śmigła), układ W (trójrzędowy ze wspólnym wałem)
  • Silniki bardzo dużej mocy (rozbudowane układy poczwórnej gwiazdy, podwójna gwiazda z układem odzysku energii gazów spalinowych).

Współcześnie[edytuj | edytuj kod]

Współcześnie lotnicze silniki tłokowe spotyka się głównie w samolotach: szkolnych, akrobacyjnych, małych samolotach dyspozycyjnych, 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).

Zdjęcia[edytuj | edytuj kod]

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. poza silnikami gwiazdowymi dobre wyrównoważenie mają silniki rzędowe, widlaste i silniki płaskie mające co najmniej 6 wykorbień. W lekkich konstrukcjach dopuszcza się 4 wykorbienia

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]