Бутален двигател на самолета: преглед, устройство и характеристики

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Дълго време, от края на 19-ти век до средата на 20-ти век, буталният самолетен двигател остава единственият двигател, осигуряващ полети на самолети. И едва през четиридесетте години на миналия век той отстъпи място на двигатели с други принципи на работа - турбореактивни. Но въпреки факта, че буталните двигатели са загубили позициите си, те не са изчезнали от сцената.

Модерни приложения за бутални двигатели

В момента авиационните бутални двигатели се използват главно в спортни самолети, както и в малки самолети, направени по поръчка. Една от основните причини, поради които двигателите от този тип се използват много малко е, че съотношението на единичната мощност към единицата маса на буталния двигател е значително по-малко в сравнение с газовите турбини. По отношение на скоростта буталните двигатели не могат да се конкурират с други двигатели, използвани в авиационната индустрия. Освен това тяхната ефективност не надвишава 30%.

Видове бутални двигатели на самолети

Буталните авиационни двигатели се различават главно по реда на цилиндрите спрямо коляновия вал. В резултат на това има доста голям брой различни видове бутални двигатели. Най-широко използваните са следните:

• V-образни двигатели;
• възвратно-постъпателен радиален двигател, където цилиндрите са подредени в звездна схема;
• боксер двигател, цилиндрите му са редови.

V-двигатели

Те са най-известните и използвани видове двигатели с вътрешно горене в авиационната индустрия и не само. Името им се свързва с характерното разположение на цилиндрите по отношение на коляновия вал. В същото време те имат различно ниво на наклон един спрямо друг. Може да варира от 10 до 120 градуса. Такива двигатели работят на същите принципи като другите двигатели с вътрешно горене.

Предимствата на двигателите с V-образно разположение на цилиндрите включват тяхната относителна компактност при запазване на мощността, както и възможността за получаване на приличен въртящ момент. Дизайнът позволява да се постигнат значителни ускорения на вала поради факта, че инерцията, създадена по време на работа, е много по-висока от тази на други видове двигатели с вътрешно горене. В сравнение с други видове, те се характеризират с най-малка височина идължина.

Двигателите от този тип имат висока твърдост на коляновия вал. Това осигурява по-голяма здравина на конструкцията, което увеличава живота на целия двигател. Работните честоти на такива двигатели се различават в големи диапазони. Това ви позволява бързо да набирате инерция, както и да работите стабилно в гранични режими.

Недостатъците на буталните авиационни двигатели с V-образен двигател включват сложността на техния дизайн. В резултат на това те са много по-скъпи от другите видове. Освен това те се различават по доста голяма ширина на двигателя. Също така V-образните двигатели се характеризират с високо ниво на вибрации, трудности при балансиране. Това води до факта, че е необходимо специално да се претеглят различните им части.

Радиално-бутален двигател на самолета

В момента радиално-буталните двигатели отново са търсени в авиацията. Те се използват активно в моделите на спортни самолети, или в такива, направени по поръчка. Всички те са малки по размер. Устройството на авиационен бутален двигател от радиален тип, за разлика от други двигатели, се състои във факта, че неговите цилиндри са разположени около коляновия вал под равни ъгли, като радиални лъчи (звездички). Това му даде името - звездовидна. Такива двигатели са оборудвани с изпускателна система, която се разминава в радиални греди. Освен това двигател от този тип може да има няколко звезди - отделения. Това е възможно поради факта, че дължината на коляновия вал е увеличена. По правило радиалните двигатели се правят с нечетен брой цилиндри. Това позволява да се приложи искра към цилиндъраедин. Но те правят и радиални двигатели с четен брой цилиндри, но броят им трябва да е повече от два.

Най-големият недостатък на радиалните двигатели е възможността маслото да проникне в долните цилиндри на двигателя, когато самолетът е паркиран. Този проблем доста често води до възникване на моментен воден чук, което води до повреда на целия колянов механизъм. За предотвратяване на подобни проблеми преди стартиране на двигателя е необходима постоянна проверка на състоянието на долните цилиндри, за да се гарантира, че няма проникване на масло към тях.

Предимствата на радиалните двигатели включват техния малък размер, лекота на работа и прилична мощност. Обикновено те се инсталират на спортни модели самолети.

Противен самолетен бутален двигател

В момента двигателите на боксерните самолети започват да преживяват своето прераждане. Поради факта, че са малки по размер и относително малко тегло, те се поставят на леки спортни самолети. Те са в състояние да развият достатъчна мощност и да осигурят много високи скорости.

Двигателите Boxer имат няколко типа дизайн:

1. Мотор, изработен по метода "боксер" (Subaru). При такива двигатели буталата на цилиндрите, разположени един срещу друг, се движат на еднакво разстояние. Това води до един в горната мъртва точка, а другият в долната мъртва точка на всеки цикъл.

2. двигатели,оборудвани с OROS устройство (Opposed Piston Opposed Cylinder). При такива двигатели цилиндрите са разположени хоризонтално спрямо коляновия вал. Всеки от тях съдържа две бутала, които се движат едно към друго по време на работа. Далечното бутало е свързано към коляновия вал чрез специален свързващ прът.

3. Двигател, направен на базата на принципа, приложен в съветския двигател 5TDF. В такъв продукт буталата се движат едно към друго, като работят по двойки във всеки отделен цилиндър. Когато и двете бутала достигнат горната мъртва точка, горивото се впръсква между тях. Двигателите от този сорт могат да работят с различни видове гориво, от керосин до бензин. За да се увеличи мощността на боксерните двигатели, те се доставят с турбокомпресор.

Основното предимство при боксовите двигатели е компактността, малките размери. Могат да се използват на много малки самолети. Силата им е доста висока. Сега те се използват все по-често в спортни самолети.

Основният недостатък е високият разход на гориво и особено двигателно масло. В сравнение с двигателите от друг тип, боксовите двигатели консумират два пъти повече гориво и смазочни материали. Те изискват постоянна смяна на маслото.

Модерни самолетни двигатели

Съвременните бутални авиационни двигатели са много сложни системи. Оборудвани са със съвременни възли и възли. Работата им се осигурява и контролира от съвременни системи и устройства. Поради приложениетомодерна технология, характеристиката на теглото на двигателя е значително намалена. Техният капацитет се е увеличил, което допринася за широкото им използване в леките двигатели и спортната авиация.

Авиационни масла

Маслото в буталните двигатели на самолетите работи при доста трудни условия. Това са високи температури в областите на буталните пръстени, по вътрешните части на буталата, по клапаните и други компоненти. Следователно, за да се осигури висококачествена работа на двигателя при условия на значителни температури, налягания, натоварвания, те използват масла с висок вискозитет, които се подлагат на специално почистване. Те трябва да имат висока смазваща сила, да остават неутрални спрямо метали и други конструктивни материали на двигателя. Авиационните масла за бутални двигатели трябва да са устойчиви на окисляване, когато са изложени на високи температури, да не губят свойствата си по време на съхранение.

Домашни бутални двигатели на самолети

Историята на производството на бутални двигатели в Русия започва през 1910 г. Масовото производство започва по време на Първата световна война. В Съветския съюз през 1922 г. започват да се създават съветски бутални самолетни двигатели по собствен дизайн. С нарастването на промишленото производство, включително авиацията, страната започна масово да произвежда бутални двигатели на 4 производителя. Това бяха двигателите на В. Климов, А. Швецов, завод номер 29, А. Микулин.

След войната започва процесът на модернизация на авиацията на СССР. Проектират и изграждат самолетни двигатели за нови самолети. Реактивниятсамолетостроене. През 1947 г. всички военни самолети, работещи с висока скорост, преминаха на реактивно задвижване. Буталните авиационни двигатели се използват само на учебни, спортни, пътнически и военнотранспортни самолети.

Най-големият бутален двигател на самолета

Най-мощният бутален двигател на самолета е създаден в САЩ през 1943 г. Наричаше се Lycoming XR-7755. Беше тридесет и шестцилиндров двигател. Работният му обем е 127 литра. Той успя да развие мощност от 5000 конски сили. Проектиран за самолета Convair B-36. Сериалът обаче не тръгна. Създаден е в две копия, като прототипи.