Motorul diesel în doi timpi - viitorul aviației ușoare
În aviație, abordarea motoarelor este specială. Caracteristica cea mai importantă, poate, este puterea specifică (sau presiunea specifică), adică numărul de kilowați sau puterea (sau newtonii) pe unitate de masă. Este de înțeles. Dacă instalăm un motor greu pe mașină, mașina va merge în continuare. Dar un avion cu un motor greu nu poate decola. Dintre motoarele de avion disponibile în comerț, cele mai bune din acest indicator sunt turbojet (TRD). Cu toate acestea, ele produc indicatorii doriți la viteze foarte mari, deci necesită o cultură de producție foarte ridicată și, prin urmare, costisitoare. Turbina cu gaz (GTE) sau turbo (TBD), motoarele sunt ceva mai grele, deoarece în ele turbina rotește nu numai compresorul, ci și reductorul - un mecanism suplimentar cu o masă considerabilă. Ele sunt, de asemenea, foarte scumpe, dar au avantajele lor. De exemplu, acestea sunt economice în domeniul vitezei de până la 600 km / h și pot fi instalate și pe elicoptere. Cu toate acestea, în clasa de capacitate de până la 200-250 CP. GTE-urile sunt practic inexistente, datorită costului ridicat. În continuare este domeniul motoarelor cu piston.
În aeronavele ușoare, cel mai comun tip de ICE este carburatorul în 4 timpi, opus răcirii prin aer. Proiectarea unor astfel de motoare a fost elaborată de zeci de ani - de exemplu, Laycom-ul opus a fost dezvoltat înainte de al doilea război mondial. Cu toate acestea, recent a existat o amenințare la adresa existenței acestor motoare. Faptul este că acestea sunt concepute pentru utilizarea benzinei speciale de aviație. Și actuala flotă mondială consumă practic combustibil pe bază de kerosen, producția de benzină de aviație a scăzut și a devenit deficit. Entuziaștii aviației ușoare încearcă să iasă din impasul de gaze. Cineva încearcă să convertească modelele existente la benzină pentru motoare accesibile, iar cineva oferă o alternativă nouă (adică o veche bine uitată) - un diesel pentru aviație în doi timpi.
O mică conferință cvasi-teoretică
Cursa ciclului de sarcină ICE este cursa pistonului de la un punct mort la celălalt. O cursă corespunde unei viraje de 180 de grade (jumătate de viraj) a arborelui cotit. Cu un proces în 4 timpi, ciclul de lucru se efectuează pentru două rotații ale axului, cu un ciclu în doi timpi pentru unul.
În ceea ce privește ciclul de funcționare cu 4 cicluri, există puține diferențe între circuitele Diesel și Otto. Există aceleași 4 măsuri: intrare - compresie - expansiune - eliberare. Mai întâi, supapa de admisie se deschide, pistonul coboară, se creează un vacuum sub influența cilindri în amestec furnizat combustibil proaspăt sau aer - este cursa de admisie. Apoi supapa se închide, pistonul se ridică - are loc compresia. Următorul ciclu: scânteia aprinde amestecul comprimat sau duza de aer comprimat injectează combustibil care se aprinde spontan, sub acțiunea pistonului se duce în jos - această expansiune sau accident vascular cerebral de lucru a pistonului. Motorul funcționează util în timpul ciclului de extindere. Apoi pistonul se ridică, se deschide supapa de evacuare, prin care produsele de ardere ale combustibilului ieșesc în atmosferă - acesta este cursa de eliberare.
Principalul lucru este că motorul diesel nu comprimă amestecul de lucru, ci aer curat, iar combustibilul este injectat în camera de combustie la momentul celei mai ridicate compresiuni, motiv pentru care se aprinde.
În industria automobilelor, prin urmare, unele motoare diesel ușoare au fost proiectate pe baza motoarelor existente pe benzină. Blocul și paletul din fontă au rămas practic neschimbate; capul cilindrului a fost nou dezvoltat; pistoanele, tijele de legătură și arborele cotit au fost înlocuite cu cele armate. Ei bine, și puneți combustibil diesel.
În cazul unui proces în doi timpi, totul nu este atât de simplu. Tactica este numită în mod convențional compresie și extindere. După cum puteți vedea, nu au existat locuri pentru cantitatea individuală de admisie și de evacuare aici. Acest lucru nu este întâmplător. Deși sunt prezente procesele de admisie și evacuare a motorului în doi timpi, pentru punerea lor în aplicare este necesar ca presiunea la intrarea în cilindru să fie mai mare decât cea atmosferică. Asta înseamnă că aveți nevoie de o inflație forțată. Cei care sunt familiarizați cu motoare pe benzină în motoare în doi timpi pot obiecta: nu există compresoare cu turbo sau mecanice pe motociclete. Nu există într-adevăr nici un compresor separat în motocicletă în doi timpi. Funcția compresorului este atribuită carterului motorului.
În motoarele simple de motociclete nu există vane în capul cilindrului, în loc de ele există ferestre de intrare și ieșire în pereții cilindrilor, suprapuse de corpul pistonului. Ferestrele de intrare sunt conectate la carburator nu direct, ci prin canalele de bypass care ies în carter. În timpul cursei pistonului, marginea inferioară deschide fereastra pe care este amplasat carburatorul, amestecul de lucru sub acțiunea vacuumului creat de pistonul în sus se prăbușește în carter. Când pistonul coboară, închide această fereastră, amestecul de lucru începe să se contracte. Pistonul merge mai departe în jos, deschizând ferestrele de bypass, amestecul de lucru sub presiune este introdus în cilindru, unde deplasează gazele de eșapament în orificiul de evacuare. Pistonul se ridică din nou, iar procesele de dedesubt se repetă, iar în acest moment comprimarea amestecului de lucru are loc în cilindru. Apoi, amestecul comprimat este aprins de o lumânare, iar pistonul coboară, făcând o cursa de dilatare sau o cursă de lucru.
Procesul push-pull descris are dezavantaje inevitabile. Deoarece detalii privind mecanismul manivelă, amestecul este spălat de lucru, uleiul de motor trebuie adăugat direct la carburantul pe care-l face literalmente * * -smazochnym materiale combustibile. Adică, consumul de ulei este mult mai mare decât în motoarele în 4 timpi. În plus, datorită coincidenței în timp a proceselor de admisie și evacuare, o mare parte din amestecul de lucru este aruncat în atmosferă împreună cu evacuarea. (Amestecul poate fi expulzat din carter înapoi în tractul de admisie - este depășită prin instalarea unei supape, în mod tipic a filei, între carburator și flanșa de intrare). Toate acestea afectează în mod negativ eficiența și mediului. În principiu, pentru eliminarea posibilă utilizare, diagrama de timp similar cu motoarele in 4 timpi (cu supape și arborele cu came), dar în acest caz, este necesar un ventilator separat, și anume, motorul va fi, evident, mult mai dificil atmosferic (aspirat natural) 4-taktnika.
Diesel, ca un motor de motocicletă, nu o vei face. Cilindrul trebuie livrat cu aer curat, care în carter nu are nimic de a face - va stoarce lubrifiantul existent de la nodurile de frecare. Prin urmare, motoarele diesel în doi timpi (rezervor și navă) sunt mai degrabă în patru timpi. Acestea au de asemenea ulei în carter și o supapă în capul cilindrului. Cu toate acestea, în afară de supape, încă mai au ferestre în pereții cilindrilor. De obicei, prin geamurile laterale, se pompează aerul, iar orificiul de evacuare se face prin supape.
Ciclul este următorul: pistonul coboară și deschide orificiul de intrare prin care este alimentat aerul cu compresorul extern; apoi pistonul începe să se deplaseze; până când geamul de admisie este complet închis, supapa de evacuare din cap se deschide și gazele de evacuare sunt forțate în traseul de evacuare; vana se închide, fereastra de intrare se închide, aerul este comprimat de mișcarea pistonului până la centrul mort superior și este comprimat prin comprimare; la centrul mort superior, injectorul injectează combustibil în cilindru, care se aprinde de la contactul cu aerul fierbinte; pistonul coboară, făcând o lovitură de lucru, până când se deschide fereastra de admisie; următor, a se vedea începutul paragrafului.
La forumul avia.ru sa menționat că supapa din cap poate fi admisă, iar fereastra laterală să funcționeze pentru eliberare. Cred că acest lucru are avantajele sale, în special pentru motoarele diesel răcite cu aer: conducerea căldurii capului scade. Dar asta e doar pentru a efectua de distribuție a gazelor prin supape în cap, în opinia noastră, nu este profitabil: în acest caz, cilindrul este suflat mai rău, și aer (și, prin urmare, de oxigen) în cilindru devine mai mică - combustibilul poate arde incomplet. Aproximativ același lucru este cazul cu distribuția gazului numai prin ferestre, dar puteți scăpa de arborele cu came și supapele.
Avantajele motoarelor diesel ca atare: utilizarea unor fracțiuni de petrol mai ieftine și mai consumatoare de energie ca combustibil; un cuplu mai mare pe arbore; absența sistemului de aprindere (aici la locul aforismului atribuit proiectanților motorinei V-2: "cea mai fiabilă parte este cea care nu există").
Dezavantaje diesel ca atare: joasă densitate de putere, din cauza necesității de a consolida structura (arderea combustibilului nu este la fel de buna ca in motorul pe benzina, plus de 2 ori mai mare grad de compresie - și în mod diferit de vozmyotsja de cuplu mare?); Prezența unui sistem de putere mult mai complex și mai performant decât a unui motor pe benzină.
Avantajele motoarelor diesel în doi timpi: dublu față de frecvența cursei de lucru, care rezolvă problema de putere specifică; o funcționare mai ușoară a motorului.
Dezavantaje ale motoarelor diesel în doi timpi: compresor mecanic obligatoriu sau turbo.
Bine uitat vechi
Primele motoare diesel care funcționează pe bază de aviație au fost proiectate înainte de cel de-al doilea război mondial de către divizia de motoare Junkers - JUMO. Sa planificat să le punem pe avioane transatlantice și pe bombardiere cu rază lungă de acțiune.
De asemenea, au fost proiectate de noi - AD Charomsky special pentru bombardierul Er-2. Cu toate acestea, ei nu au reușit să-i aducă la operațiuni fără probleme - nu a fost până la explorarea războiului. Și după război a început o eră reactivă, iar potențiala nișă a motoarelor pentru zboruri ultra-lungi a luat TVD; apoi motoarele turbojet, având cel de-al doilea circuit, au devenit destul de economice. Despre diesele de aviație au uitat. Până în anii 90.
În ultimii ani, cel puțin două companii - germană și britanică ZOCHE DeltaHawk - care au depus eforturi privind certificarea și comercializarea motoarelor diesel-aer accident vascular cerebral în puterea de până la 300 CP Comuna între ele este distribuția gazului fără ventil (adică prin ferestrele din cilindru); prezența a două compresoare mecanice - un compresor mecanic și un turbocompresor. Gama de produse Zoche include motoare de răcire cu aer 2 (70 CP), 4 (150 CP) și 8 cilindri (300 CP). Grupurile cilindrilor-pistoanelor sunt aceleași pentru toate opțiunile. Compresorul mecanic este, de asemenea, un starter pneumatic, care face posibilă pornirea motorului în siguranță la orice temperatură. Sistemul de lubrifiere asigură funcționarea motorului în orice poziție din spațiu.
DeltaHawk oferă motoare răcite cu lichid în formă de V. "Carterul uscat" este prevăzut doar ca opțiune - pentru acrobații aeriani și pentru instalarea verticală a motorului pe elicoptere.
Ciclul diesel cu două cicluri este o opțiune bună pentru motoarele de aviație ușoară. Datorită dublării numărului de curse de lucru și a utilizării supraalimentării, acestea pot depăși capacitatea tradițională a adversarilor tradiționali care nu tolerează turbo-supraalimentarea. Prezența supraîncărcării afectează de asemenea înălțimea motorului. Sistemul de aprindere (care este adesea dublat pe motoarele pe benzină pentru fiabilitate) nu are motoare diesel. Adică, motorina poate fi oprită prin întreruperea alimentării cu combustibil (motorul pe benzină moare și în acest fel). Diesel nu se teme de temperaturi scăzute, pline cu carburator de îngheț (inclusiv lipsa carburatorului ca atare) - dimpotrivă, aerul rece chiar beneficiază. Combustibilul pentru motorină este mai ieftin și mai accesibil.
Cu toate acestea, atunci când operează pe kerosen jet există dificultăți. De fapt, cea mai complexă și precisă unitate diesel - pompa de carburant de înaltă presiune - este lubrifiată cu fracțiuni uleioase de motorină. Și kerosenul din aceste fracțiuni este curățat. Prin urmare, la combustibilul cu jet trebuie adăugat un aditiv special de lubrifiere.
Motoarele diesel în aviație ușoară au perspective bune. Dacă unul dintre cei mai mari constructori de automobile din lume este interesat de acestea și poate oferi un diesel certificat în masă ieftin, situația se va schimba, fără îndoială, în favoarea lor. Până când nu există un GTE certificat în masă ieftin.
Trimiteți-le prietenilor: