Радиальный двигатель — Radial engine

Эта статья об обычном радиальном двигателе с неподвижными цилиндрами и вращающимся коленчатым валом. Для внешне похожего двигателя с вращающимся картером см. Роторный двигатель . Главный стержень (вертикальный), ведомые и противовесы от двухрядного четырнадцатицилиндрового двигателя Pratt & Whitney Twin Wasp

Звездообразный двигатель представляет собой тип возвратно — поступательного движения внутреннего сгорание конфигурации двигателя , в котором цилиндры «излучает» наружу от центрального картера , как спицы колеса. При взгляде спереди он напоминает стилизованную звезду и на некоторых языках называется «звездным двигателем» ( немецкий Sternmotor , французский moteur en étoile , японский 星 型 エ ン ジ ン ( hoshigata enjin ) , итальянский motore stellare ). Радиальная конфигурация обычно использовалась для авиационных двигателей до того, как газотурбинные двигатели стали преобладающими.

Работа двигателя

Поскольку оси цилиндров копланарны, все шатуны не могут быть напрямую прикреплены к коленчатому валу, если не используются механически сложные вилкообразные шатуны, ни один из которых не был успешным. Вместо этого поршни соединены с коленчатым валом с помощью узла ведущего и шарнирного штока. Один из поршней, самый верхний на анимации, имеет главный стержень, непосредственно прикрепленный к коленчатому валу. Остальные поршни прикрепляют крепления своих шатунов к кольцам по краю ведущего штока. Дополнительные «ряды» радиальных цилиндров могут быть добавлены для увеличения мощности двигателя без увеличения его диаметра.

Четырехтактные радиальные двигатели имеют нечетное количество цилиндров в ряду, поэтому можно поддерживать постоянный порядок срабатывания каждого второго поршня , обеспечивая плавную работу. Например, в пятицилиндровом двигателе порядок запуска — 1, 3, 5, 2, 4 и обратно в цилиндр 1. Более того, при этом всегда остается однопоршневой зазор между поршнем на его такте сгорания и поршнем на его такте сгорания.

сжатие. Активный ход непосредственно помогает сжать следующий цилиндр для выстрела, делая движение более равномерным. Если бы использовалось четное количество цилиндров, цикл зажигания с одинаковым временем был бы невозможен. Прототипы радиальных авиационных дизелей Zoche (внизу) имеют четное количество цилиндров, четыре или восемь; но это не проблема, потому что это двухтактные двигатели с удвоенным числом рабочих ходов, чем четырехтактный двигатель на один оборот коленчатого вала.

Как и в большинстве четырехтактных двигателей, коленчатому валу требуется два оборота для завершения четырех тактов каждого поршня (впуск, сжатие, сгорание, выпуск). Кольцо распредвала вращается медленнее и в направлении, противоположном коленчатому валу. Его кулачковые выступы расположены в два ряда; один для впускных клапанов и один для выпускных клапанов. Радиальный двигатель обычно использует меньше кулачков, чем другие типы. Например, в двигателе на анимированной иллюстрации четыре кулачка обслуживают все 10 клапанов пяти цилиндров, тогда как 10 потребуется для типичного рядного двигателя с тем же количеством цилиндров и клапанов.

В большинстве радиальных двигателей используются верхние тарельчатые клапаны, приводимые в движение толкателями и подъемниками на кулачковой пластине, которая концентрична с коленчатым валом, с несколькими меньшими радиальными частями, такими как Kinner B-5 и российский Shvetsov M-11 , с использованием отдельных распределительных валов в картере для каждого цилиндр. Некоторые двигатели используют клапанные клапаны, такие как 14-цилиндровый Bristol Hercules и 18-цилиндровый Bristol Centaurus , которые работают тише и плавнее, но требуют гораздо более жестких производственных допусков .

История

Continental звездообразный двигатель, 1944

CM Мэнли построен с водяным охлаждением пятицилиндровый звездообразный двигатель в 1901 году, преобразование одного из Стивен Бальцер «ы роторных двигателей , для Лэнгли » с

Аэродром самолета. Двигатель Мэнли развивал 52 л.с. (39 кВт) при 950 оборотах в минуту.

В 1903–1904 годах Якоб Эллехаммер использовал свой опыт конструирования мотоциклов для создания первого в мире радиального двигателя с воздушным охлаждением — трехцилиндрового двигателя, который он использовал в качестве основы для более мощной пятицилиндровой модели в 1907 году. Он был установлен на его триплан. и сделал несколько коротких прыжков вольным полетом.

Другой ранний радиальный двигатель был трехцилиндровый Anzani , первоначально построен как «вентилятор» конфигурации W3, один из которых питание Луи Блерио «s Блерио XI через Ла- Манш . До 1914 года Алессандро Анзани разработал радиальные двигатели от 3-х цилиндров (разнесенных на 120 °) — достаточно рано, чтобы их можно было использовать на нескольких французских экземплярах знаменитого Blériot XI с оригинальной фабрики Blériot — до массивных 20-цилиндровых. двигатель мощностью 200 л.с. (150 кВт), цилиндры которого расположены в четыре ряда по пять цилиндров в каждом.

Большинство радиальных двигатели с воздушным охлаждением , но один из самых успешных ранних радиальных двигателей (и самого раннего «стационарного» дизайна производства для боевых самолетов Первой мировой войны) была серия Salmson 9Z из девяти цилиндров с водяным охлаждением радиальных двигателей , которые были произведены в большом количестве во время Первой мировой войны .

Жорж Кантон и Пьер Унне запатентовали оригинальную конструкцию двигателя в 1909 году, предложив ее компании Salmson ; двигатель часто был известен как Canton-Unné.

С 1909 по 1919 год радиальный двигатель уступал место своему близкому родственнику, роторному двигателю , который отличался от так называемого «стационарного» радиального тем, что картер и цилиндры вращались вместе с винтом. Он был похож по концепции на более поздний радиальный, главное отличие заключалось в том, что винт крепился к двигателю, а коленчатый вал — к планеру. Проблема охлаждения цилиндров, являвшаяся основным фактором ранних «неподвижных» радиальных колец, была решена за счет того, что двигатель генерировал собственный охлаждающий воздушный поток.

Во время Первой мировой войны многие самолеты французских и других союзников летали с роторными двигателями Gnome , Le Rhône , Clerget и Bentley , лучшие образцы которых достигали мощности 250 л.с. (190 кВт), хотя ни один из самолетов мощностью более 160 л.

с. (120 кВт) не имел успеха. К 1917 году роторные двигатели отставали от новых рядных и V-образных двигателей, которые к 1918 году производили до 400 л.с. (300 кВт) и устанавливали почти все новые французские и британские боевые самолеты.

Большинство немецких самолетов того времени использовали рядные 6-цилиндровые двигатели с водяным охлаждением. Motorenfabrik Oberursel изготовил лицензионные копии роторных силовых установок Gnome и Le Rhône, а Siemens-Halske построил свои собственные проекты, в том числе одиннадцатицилиндровый роторный двигатель Siemens-Halske Sh.III , что было необычно для того периода, поскольку приводилось в движение через конический редуктор. в заднем конце картера

без того, чтобы коленчатый вал был жестко прикреплен к корпусу самолета, так что внутренние рабочие компоненты двигателя (полностью внутренний коленчатый вал, «плавающий» в подшипниках картера с его шатунами и поршнями) вращались в противоположном направлении. картер и цилиндры, которые все еще вращались, как и сам пропеллер, поскольку они все еще были жестко прикреплены к передней стороне картера, как и в случае с обычными немецкими роторами umlaufmotor .

К концу войны роторный двигатель достиг пределов своей конструкции, особенно в отношении количества топлива и воздуха, которые можно было втягивать в цилиндры через полый коленчатый вал, в то время как достижения в области металлургии и охлаждения цилиндров, наконец, позволили стационарно радиальные двигатели, чтобы заменить роторные двигатели. В начале 1920-х годов компания Le Rhône переоборудовала ряд своих роторных двигателей в стационарные радиальные двигатели.

К 1918 году потенциальные преимущества радиальных двигателей с воздушным охлаждением по сравнению с рядными двигателями с водяным охлаждением и роторными двигателями с воздушным охлаждением , которые использовались в самолетах Первой мировой войны, были оценены, но не реализованы. Британские конструкторы изготовили радиальные радиаторы ABC Dragonfly в 1917 году, но не смогли решить проблемы с охлаждением, и только в 1920-х годах Bristol и Armstrong Siddeley выпустили надежные радиальные радиаторы с воздушным охлаждением, такие как Bristol Jupiter и Armstrong Siddeley Jaguar .

В Соединенных Штатах Национальный консультативный комитет по аэронавтике (NACA) в 1920 году отметил, что радиальные блоки с воздушным охлаждением могут обеспечить увеличение удельной мощности и надежность; к 1921 году ВМС США объявили, что будут заказывать только самолеты, оснащенные радиаторами с воздушным охлаждением, и другое военно-морское авиационное вооружение последовало их примеру. Чарльз Лоранс «с двигателем J-1 был разработан в 1922 году при финансовой поддержке ВМС, а также с использованием алюминиевых баллонов со стальными вкладышами баллотировался на беспрецедентные 300 часов, в то время , когда выдержка 50 часов была нормальной. По настоянию армии и флота Wright Aeronautical Corporation купила компанию Лоуренса, и последующие двигатели были построены под именем Wright. Радиальные двигатели вселяли уверенность в летчиков ВМФ, выполняющих дальние полеты над водой.

Радиальный двигатель J-5 Whirlwind мощностью 225 л.с. (168 кВт) 1925 года получил широкое признание как «первый по-настоящему надежный авиационный двигатель». Райт нанял Джузеппе Марио Белланка, чтобы спроектировать самолет, чтобы продемонстрировать его, и результатом стал Wright-Bellanca WB-1 , который впервые полетел в том же году. J-5 использовался на многих современных самолетах того времени, включая « Дух Сент-Луиса» Чарльза Линдберга , на котором он совершил первый самостоятельный трансатлантический перелет.

В 1925 году была основана американская компания Pratt & Whitney , которая конкурировала с радиальными двигателями Райта. Первоначальное предложение Pratt & Whitney, R-1340 Wasp , было испытано позже в том же году, положив начало линейке двигателей в течение следующих 25 лет, включая 14-цилиндровый двухрядный Pratt & Whitney R-1830 Twin Wasp . Было произведено больше Twin Wasps, чем любого другого авиационного поршневого двигателя в истории авиации; было построено почти 175 000 единиц.

В Соединенном Королевстве Bristol Airplane Company концентрировалась на разработке радиальных клапанов, таких как Юпитер, Меркурий , и радиальных клапанов Геркулеса . Германия, Япония и Советский Союз начали с создания лицензионных версий радиальных радиаторов Armstrong Siddeley, Bristol, Wright или Pratt & Whitney, а затем выпустили свои собственные улучшенные версии. Франция продолжала разработку различных роторных двигателей, но также производила двигатели, заимствованные из конструкций Бристоля, особенно Юпитер.

Хотя другие конфигурации поршней и турбовинтовые двигатели стали применяться в современных самолетах с винтом , Rare Bear , представляющий собой Grumman F8F Bearcat, оснащенный радиальным двигателем Wright R-3350 Duplex-Cyclone , по-прежнему остается самым быстрым самолетом с поршневым двигателем .

Вторая Мировая Война

Самолет

125 334 американских двухрядных 18-цилиндровых Pratt & Whitney R-2800 Double Wasp с рабочим объемом 2800 дюймов³ (46 л) и мощностью от 2000 до 2400 л.с. (1500-1800 кВт) приводили в движение американский одномоторный Vought. F4U Corsair , Grumman F6F Hellcat , Republic P-47 Thunderbolt , двухмоторный Martin B-26 Marauder , Douglas A-26 Invader , Northrop P-61 Black Widow и т. Д. Меньший рабочий объем (30 литров) той же фирмы, упомянутый выше, 14-цилиндровый двухрядный радиальный двигатель Twin Wasp использовался в качестве основного двигателя для самолетов B-24 Liberator , PBY Catalina и Douglas C-47 , причем каждая конструкция входила в число мировых лидеров по производственным показателям для каждого типа планера. дизайн.

Американская серия Райт Циклон твин-рядок радиалы питания американских боевых самолетов: литр смещение почти-43, 14-цилиндровый Твин Циклон мощного однима двигателя Grumman TBF Avenger , двухмоторный североамериканский В-25 Mitchell , и некоторые версии Douglas A-20 Havoc , с массивным двухрядным двигателем объемом почти 55 литров, 18-цилиндровым Duplex-Cyclone, установленным на четырехмоторный Boeing B-29 Superfortress и другие.

Советское конструкторское бюро Швецова ОКБ-19 было единственным источником проектирования для всех советских государственных заводских радиальных двигателей, используемых в его самолетах времен Второй мировой войны, начиная с Швецова М-25 (который сам был основан на американском циклонах Райта 9 ». s) и приступили к разработке четырнадцатицилиндрового радиального двигателя Швецова АШ-82 рабочим объемом 41 литр для истребителей и массивного восемнадцатицилиндрового двигателя Швецова АШ-73 рабочим объемом 58 литров в 1946 году — радиальной конструкции с наименьшим рабочим объемом из серии ОКБ Швецова во время войны разработало 5-цилиндровый радиальный двигатель Швецова М-11 рабочим объемом 8,6 л .

Более 28000 немецких 14-цилиндровых двухрядных BMW 801 с рабочим объемом 42 литра и мощностью от 1560 до 2000 л.с. (1540–1970 л.с., или 1150–1470 кВт) приводили в движение немецкий одноместный одномоторный автомобиль Focke. -Wulf Fw 190 Würger и двухмоторный Junkers Ju 88 .

В Японии большинство самолетов оснащалось радиальными двигателями с воздушным охлаждением, такими как 14-цилиндровые Mitsubishi Zuisei (11 903 единиц, например Kawasaki Ki-45 ), Mitsubishi Kinsei (12 228 единиц, например Aichi D3A ), Mitsubishi Kasei (16 486 единиц, например Kawanishi H8K ), Nakajima Sakae (30 233 единицы, например, Mitsubishi A6M и Nakajima Ki-43 ) и 18-цилиндровый Nakajima Homare (9089 единиц, например, Nakajima Ki-84 ). Кавасаки Кий-61 и Йокосуки D4Y были редкими примерами японского жидкостного охлаждения рядного двигателя самолета в то время , но позже, они были также переработаны , чтобы соответствовать радиальным двигателям , как Kawasaki Ki-100 и Йокосука D4Y 3.

В Великобритании Bristol производил радиальные клапаны как с втулочными, так и с традиционными тарельчатыми клапанами : более 57 400 двигателей Hercules приводили в действие Vickers Wellington , Short Stirling , Handley Page Halifax и некоторые версии Avro Lancaster , более 8000 новаторских двигателей. Bristol Perseus с втулочными клапанами использовались в различных типах, и более 2500 британских радиалов с самым большим рабочим объемом от фирмы Bristol использовали втулочные клапаны, Bristol Centaurus были использованы для двигателей Hawker Tempest II и Sea Fury . Радиалы с тарельчатыми клапанами той же фирмы включали: около 32000 автомобилей Bristol Pegasus, использовавшихся в Short Sunderland , Handley Page Hampden и Fairey Swordfish, и более 20000 экземпляров девятицилиндровых двигателей Mercury производства 1925 года, использовавшихся для двигателей Westland Lysander , Bristol Бленхейм и Блэкберн Поморник .

Танки

В годы, предшествовавшие Второй мировой войне, когда возникла потребность в бронетехнике, конструкторы столкнулись с проблемой питания этих машин и обратились к использованию авиационных двигателей, в том числе радиальных. Радиальные авиационные двигатели обеспечивали большее отношение мощности к массе и были более надежными, чем обычные рядные автомобильные двигатели, доступные в то время. Однако у этой опоры была и обратная сторона: если двигатели были установлены вертикально, как в M3 Lee и M4 Sherman , их сравнительно большой диаметр придавал танку более высокий силуэт, чем конструкции с рядными двигателями.

Continental R-670 , 7-цилиндровый радиальный аэро двигатель , который первым полетел в 1931 году, стал широко использоваться бак силовой установки , устанавливается в M1 Combat Car , M2 Light Tank , M3 Stuart , M3 Lee и LVT-2 Water Buffalo .

Guiberson Т-1020 , 9-цилиндровый дизельный радиальная аэродинамический двигатель, был использован в M1A1E1 , в то время как Continental R975 пилы службы в M4 Sherman , M7 Priest , M18 Hellcat истребитель танков , а сам M44 гаубицы .

Современные радиалы

Четырехтактный авиационный радиальный двигатель Scarlett mini 5

Ряд компаний и сегодня продолжают производство радиалов. Веденеев производит радиальные М-14П мощностью 360–450 л.с. (270–340 кВт), которые используются на пилотажных самолетах Яковлев и Сухой . M-14P также используется строителями самодельных самолетов , таких как Culp Special и Culp Sopwith Pup , Pitts S12 «Monster» и Murphy «Moose» . 7-цилиндровые двигатели мощностью 110 л.с. (82 кВт) и 9-цилиндровые двигатели мощностью 150 л.с. (110 кВт) поставляются австралийской компанией Rotec Aerosport . HCI Aviation предлагает 5-цилиндровый R180 (75 л.с. (56 кВт)) и 7-цилиндровый R220 (110 л.с. (82 кВт)), доступные «готовые к полету» и в виде комплекта для самостоятельной сборки. Verner Motor в Чехии производит несколько радиальных двигателей мощностью от 25 до 150 л.с. (от 19 до 112 кВт). Миниатюрные радиальные двигатели для авиамоделей доступны от OS Engines , Saito Seisakusho из Японии и Shijiazhuang из Китая, а также Evolution (разработанных Вольфгангом Зайделем из Германии и произведенных в Индии) и Technopower в США.

Сравнение с рядными двигателями

Гоночный автомобиль Монако-Тросси 1935 года, редкий образец использования автомобилей.

Системы жидкостного охлаждения обычно более уязвимы для боевых повреждений. Даже незначительное повреждение осколками может легко привести к потере охлаждающей жидкости и последующему перегреву двигателя, в то время как радиальный двигатель с воздушным охлаждением может в значительной степени не пострадать от незначительных повреждений. Радиальные коленчатые валы короче и жестче, однорядный радиальный двигатель требует только двух подшипников коленчатого вала, в отличие от семи, необходимых для шестицилиндрового рядного двигателя с жидкостным охлаждением аналогичной жесткости.

В то время как однорядный радиальный двигатель позволяет одинаково охлаждать все цилиндры, этого нельзя сказать о многорядных двигателях, где на задние цилиндры может влиять тепло, исходящее от переднего ряда, и поток воздуха маскируется.

Потенциальный недостаток радиальных двигателей состоит в том, что цилиндры, подвергающиеся воздействию воздушного потока, значительно увеличивают сопротивление . Ответом стало добавление специально разработанных кожухов с перегородками, которые заставляли воздух проходить между цилиндрами. Первым эффективным обтекателем, уменьшающим лобовое сопротивление, не ухудшающим охлаждение двигателя, было кольцо British Townend или «тормозное кольцо», которое образовывало узкую полосу вокруг двигателя, покрывающую головки цилиндров, уменьшая сопротивление. Национальный консультативный комитет по аэронавтике изучил проблему, развивая обтекатели NACA , которая дополнительно снижается лобовое сопротивление и улучшенное охлаждение. С тех пор почти все радиальные двигатели самолетов использовали капоты типа NACA.

В то время как рядные двигатели с жидкостным охлаждением продолжали быть обычным явлением в новых конструкциях до конца Второй мировой войны , радиальные двигатели впоследствии доминировали, пока их не обогнали реактивные двигатели, в том числе Hawker Sea Fury и Grumman F8F Bearcat позднего периода войны , два из самых быстрых в производстве поршневых двигателей. когда-либо построенные самолеты с двигателями и радиальными двигателями

Другие типы радиальных двигателей

Многорядные радиалы

The Wasp Major , четырехрядный радиальный

Первоначально радиальные двигатели имели один ряд цилиндров, но по мере увеличения объема двигателя возникла необходимость добавить дополнительные ряды. Первая радиальная конфигурация двигателя , как известно, использовать конструкцию двойного рядка был 160 л.с. Гном «Двойной Лямбда» роторный двигатель 1912, выполнен в виде 14-цилиндровый версии твин-строки 80 л.с. фирмы Lambda однорядной семь-цилиндровый роторный, однако его успех ограничивали проблемы надежности и охлаждения.

Двухрядные конструкции начали появляться в большом количестве в 1930-х годах, когда размеры и вес самолетов выросли до такой степени, что однорядные двигатели необходимой мощности были просто слишком большими, чтобы их можно было использовать. В двухрядных конструкциях часто возникали проблемы с охлаждением заднего ряда цилиндров, но были введены различные перегородки и ребра, которые в значительной степени устранили эти проблемы. Обратной стороной была относительно большая лобовая часть, которую пришлось оставить открытой для обеспечения достаточного воздушного потока, что увеличивало сопротивление. Это привело к серьезным спорам в отрасли в конце 1930-х годов о возможности использования радиальных опор для высокоскоростных самолетов, таких как современные истребители.

Решение было представлено с 14-цилиндровым двухрядным радиальным двигателем BMW 801. Курт Танк разработал новую систему охлаждения для этого двигателя, в которой использовался высокоскоростной вентилятор для вдувания сжатого воздуха в каналы, по которым воздух поступает в середину рядов, где ряд перегородок направлял воздух по всем цилиндрам. Это позволило плотно прилегать к двигателю, уменьшая лобовое сопротивление, но при этом обеспечивая (после ряда экспериментов и модификаций) достаточное количество охлаждающего воздуха для задней части. Эта базовая концепция вскоре была скопирована многими другими производителями, и многие самолеты конца Второй мировой войны вернулись к радиальной конструкции, поскольку начали появляться новые и гораздо более крупные конструкции. Примеры включают Bristol Centaurus в Hawker Sea Fury и Швецов АШ-82 в Лавочкине Ла-7 .

Для еще большей мощности добавление дополнительных рядов было сочтено нецелесообразным из-за трудности обеспечения необходимого воздушного потока на задних берегах. Были спроектированы более крупные двигатели, в основном с использованием водяного охлаждения, хотя это значительно увеличивало сложность и устранило некоторые преимущества конструкции с радиальным воздушным охлаждением. Одним из примеров этой концепции является BMW 803 , который так и не поступил на вооружение.

Основное исследование воздушного потока вокруг радиалов с использованием аэродинамических труб и других систем было проведено в США и продемонстрировало, что при тщательном проектировании возможен достаточный воздушный поток. Это привело к созданию R-4360 , который имеет 28 цилиндров, расположенных в 4-х рядную конфигурацию кукурузных початков . Пила сервис R-4360 на больших американских самолетах в пост- Второй мировой войны периода. США и Советский Союз продолжали эксперименты с более крупными радиальными колесами, но Великобритания отказалась от таких конструкций в пользу более новых версий Centaurus и быстрого движения к использованию турбовинтовых двигателей, таких как Armstrong Siddeley Python и Bristol Proteus , которые легко производили больше мощности, чем радиалы. без веса и сложности.

Большие радиалы продолжали строиться для других целей, хотя они больше не используются. Примером может служить 5-тонный дизельный двигатель Звезда М503 с 42 цилиндрами в 6 рядах по 7, рабочим объемом 143,6 литра (8760 куб. Дюймов) и мощностью 3942 л.с. (2940 кВт). Три из них использовались на быстрых ракетных катерах класса «Оса» . Другим был Lycoming XR-7755, который был самым большим поршневым авиадвигателем, когда-либо построенным в Соединенных Штатах, с 36 цилиндрами, общим рабочим объемом около 7750 кубических дюймов (127 л) и выходной мощностью 5000 лошадиных сил (3700 киловатт).

Дизельные радиалы

Дизельный звездообразный авиационный двигатель Packard DR-980 Нордберг Manufacturing Company двухтактный дизельный звездообразный двигатель привода для целей выработки энергии и накачки

Хотя большинство радиальных двигателей производилось для бензиновых двигателей, были и дизельные радиальные двигатели. Два основных преимущества в пользу дизельных двигателей — меньший расход топлива и меньшая опасность пожара.

Packard

Packard , спроектирована и построена 9-цилиндровый 980 кубический дюйм (16,06 л) перемещение дизель радиальное авиационный двигатель, 225 лошадиных сил (168 кВт) DR-980 , в 1928 году 28 мая 1931 года DR-980 питается Bellanca СН-300 , с 481 галлоном топлива, пилотируемый Уолтером Эдвином Лисом и Фредериком Бросси, установил рекорд пребывания в воздухе в течение 84 часов 32 минут без дозаправки. Этот рекорд продержался 55 лет, пока его не побил « Рутан Вояджер» .

Бристоль

Экспериментальный Bristol Phoenix 1928–1932 годов успешно прошел летные испытания на Westland Wapiti и в 1934 году установил рекорды высоты, продержавшиеся до Второй мировой войны.

Clerget

В 1932 году французская компания Clerget разработала 14-цилиндровый двухтактный дизельный радиальный двигатель 14D . После ряда улучшений в 1938 году модель 14F2 выдавала 520 л.с. (390 кВт) при 1910 об / мин крейсерской мощности, с удельным весом, близким к современным бензиновым двигателям, и удельным расходом топлива примерно 80% от потребления эквивалент бензинового двигателя. Во время Второй мировой войны исследования продолжались, но массовое производство не производилось из-за нацистской оккупации. К 1943 году двигатель вырос производить более 1000 л.с. (750 кВт) с турбокомпрессором . После войны компания Clerget была интегрирована в компанию SNECMA и планировала создать 32-цилиндровый дизельный двигатель мощностью 4000 л.с. (3000 кВт), но в 1947 году компания отказалась от разработки поршневых двигателей в пользу новых газотурбинных двигателей.

Nordberg

Нордберг Manufacturing Company США разработала и выпустила серию больших двухтактных радиальных дизельных двигателей с конца 1940 — х годов для электрического производства, в первую очередь на алюминиевых плавильных печах и для перекачивания воды. Они отличались от большинства радиальных двигателей тем, что имели четное количество цилиндров в одном ряду (или ряду) и необычный двойной главный шатун. Были созданы варианты, которые могли работать на дизельном топливе или бензине или на их смеси. Ряд электростанций, в которых используется большое количество этих двигателей, был произведен в США.

EMD

Electro-Motive Diesel (EMD) построил «блины» двигатели 16-184 и 16-338 для морского использования.

Пневматические радиальные двигатели

Был разработан ряд радиальных двигателей, работающих на сжатом воздухе, в основном для использования в моделях самолетов и в газовых компрессорах.

Модель радиальных двигателей

Ряд многоцилиндровых 4-тактных моделей двигателей был коммерчески доступен в радиальной конфигурации, начиная с пятицилиндрового двигателя FR5-300 японской фирмы OS Max объемом 3,0 куб. Дюйма. Радиальный «Sirius» рабочим объемом 50 см ³ в 1986 г. Американская фирма «Technopower» уже в 1976 г. производила радиальные двигатели с пятью и семью цилиндрами меньшего рабочего объема, но двигатель фирмы OS был первым серийным радиальным двигателем. конструкция двигателя в истории авиамоделирования . Конкурирующая фирма Saito Seisakusho в Японии с тех пор произвела собственный пятицилиндровый радиальный четырехтактный двигатель аналогичного размера в качестве прямого конкурента конструкции OS, при этом Сайто также создал серию трехцилиндровых моделей, работающих на метаноле и бензине. радиальные двигатели от 0,90 куб. дюймов ( От 15 см ³ ) до 4,50 куб. Дюймов (75 см ³ ), также все теперь доступны в формате с искровым зажиганием, с рабочим объемом до 84 см ³ для использования с бензином. Фирма Немецкие Сейдело ранее сделала как семи- и девять-цилиндровый «большой» (начиная с 35 см ³ смещения) модель управления по радио радиальных двигателей, в основном для тлеющего зажигания, с экспериментальными четырнадцатью-цилиндровым твином-строкой радиальными существами опробовали — Фирма American Evolution теперь продает радиалы, разработанные Зайделем, и их производство осуществляется в Индии.

Смотрите также

Ноты

Рекомендации

внешние ссылки

Поршневой авиационный двигатель | АВИАЦИЯ, ПОНЯТНАЯ ВСЕМ.

Работа радиального поршневого двигателя.

Привет, друзья!

Сегодня начинаем серию статей о конкретных типах авиационных двигателей. Первый движок, который удостоится нашего внимания – это поршневой авиационный двигатель. Он имеет полное право быть первым, потому что он – ровесник современной авиации. Один из первых самолетов, поднявшихся в воздух был Флайер-1 братьев Райт (я думаю вы читали об этом здесь :-)). И на нем стоял поршневой двигатель авторской разработки, работавший на бензине.

Долгое время этот тип движка оставался единственным, и только в 40-е годы 20-го века началось внедрение двигателя совсем иного принципа действия. Это был турбореактивный двигатель. Из-за чего это произошло читайте тут. Однако поршневой движок, хоть и утратил свои позиции, но со сцены не сошел, и теперь в связи с достаточно интенсивным развитием так называемой малой авиации (или же авиации общего назначения) он просто получил второе рождение. Что же из себя представляет авиационный поршневой двигатель?

Работа двигателя внутреннего сгорания (тот же рядный поршневой двигатель).

Как всегда :-)… В принципиальном плане ничего сложного (ТРД значительно сложнее :-)). По сути дела – это обычный двигатель внутреннего сгорания (ДВС), такой же, как на наших с вами автомобилях. Кто забыл, что такое ДВС, в двух словах напомню. Это, попросту говоря, полый цилиндр, в который вставлен цилиндр сплошной, меньший по высоте (это и есть поршень). В пространство над поршнем в нужный момент подается смесь из топлива (обычно это бензин) и воздуха. Эта смесь воспламеняется от искры (от специальной электрической свечи) и сгорает. Добавлю, что воспламенение может происходить и без искры, в результате сжатия. Так работает всем известный дизельный двигатель. В результате сгорания получаются газы высокого давления и температуры, которые давят на поршень и заставляют его двигаться. Вот это самое движение и есть суть всего вопроса. Далее оно передается через специальные механизмы в нужное нам место. Если это автомобиль, значит на его колеса, а если это самолет, то на его воздушный винт. Таких цилиндров может быть несколько, точнее даже много :-). От 4-х до 24-х. Такое количество цилиндров обеспечивает достаточную мощность и устойчивость работы двигателя.

Еще одна схема работы одного ряда цилиндров.

Конечно авиационный поршневой двигатель только принципиально похож на обычный ДВС. На самом деле здесь обязательно присутствует авиационная специфика. Двигатель самолета выполнен из более совершенных и качественных материалов, более надежен. При той же массе, он значительно мощнее автомобильного. Обычно может работать в перевернутом положении, ведь для самолета (особенно истребителя или спортивного) пилотаж – обычное дело, а автомобилю это, естественно, не нужно.

Двигатель М-17, поршневой, рядный, V-образный. Устанавливался на самолеты ТБ-3 (конец30-хгодов 20 в.)

Двигатель М-17 на крыле ТБ-3.

Поршневые двигатели могут различаться как по количеству цилиндров, так и по их расположению. Бывают рядные двигатели (цилиндры в ряд) и радиальные (звездообразные). Рядные двигатели могут быть однорядные, двухрядные, V-образные и т.д. В звездообразных цилиндры расположены по окружности (в виде звезды) и бывает их обычно от пяти до девяти (в ряду). Эти двигатели, кстати, тоже могут быть многорядными, когда цилиндры блоками стоят друг за другом. Рядные двигатели обычно имеют жидкостное охлаждение (как в автомашине :-), они и по виду больше похожи на автомобильные), а радиальные – воздушное. Они обдуваются набегающим потоком воздуха и цилиндры, как правило, имеют ребра для лучшего теплосъема.

Двигатель АШ-82, радиальный, двухрядный. Устанавливался на самолеты ЛА-5, ПЕ-2.

Самолет ЛА-5 с двигателем АШ-82.

Авиационные поршневые двигатели часто имеют такую особенность, как высотность. То есть с увеличением высоты, когда плотность и давление воздуха падают, они могут работать без потери мощности. Подвод топливно-воздушной смеси может осуществляться двумя способами. Здесь полная аналогия с автомашиной. Либо смесь готовится в специальном агрегате, называемом карбюратором и потом подается в цилиндры (карбюраторные двигатели), либо топливо непосредственно впрыскивается в каждый цилиндр в соответствии с количеством поступающего туда же воздуха. На автомобилях такого типа двигатели часто обзывают «инжекторными».

Современный поршневой радиальный двигатель ROTEC R2800.

Более мощный R3600 (большее количество цилиндров).

В отличие от обычного автомобильного ДВС, для самолетного поршневого движка не нужны громоздкие (ну и, естественно, тяжелые :-)) передаточные механизмы от поршней к колесам. Все эти оси, мосты, шестерни. Для самолета ведь вес очень важен. Здесь движение от поршня сразу через шатун передается на главный коленчатый вал, а на нем уже стоит вторая важная часть самолета с поршневым двигателем – воздушный винт. Винт – это, так сказать, самостоятельная (и очень важная) единица. В нашем случае он является «движителем» самолета, и от его корректной работы зависит качество полета. Винт – это не часть двигателя, но работают они в тесном сотрудничестве :-). Винт всегда подбирается или проектируется и рассчитывается под конкретный двигатель, либо же они создаются одновременно, так сказать комплектом :-).

Радиальный двигатель М-14П. Устанавливается на спортивные СУ-26, ЯК-55.

СУ-26 с двигателем М-14П.

Принцип работы винта – это достаточно серьезный ( и не менее интересный :-)) вопрос, поэтому я решил выделить его в отдельную статью, а сейчас пока вернемся к «железу».

Я уже говорил, что сейчас поршневой авиационный двигатель опять «набирает обороты». Правда состав авиации использующей эти двигатели теперь другой. Соответственно изменился и состав применяемых двигателей. Тяжелые и громоздкие рядные движки практически отошли в прошлое. Современный поршневой двигатель (чаще всего) – радиальный с количеством цилиндров 7-9, с хорошей топливной автоматикой с электронным управлением. Один из типичных представителей этого класса, например, двигатель ROTEC 2800 для легких самолетов, создан и производится в Австралии (между прочим выходцами из России :-)). Однако о рядных двигателях тоже не забывают. Таков, например, ROTAX-912. Так же хорошо известен двигатель отечественного производства М-14П, который устанавливается на спортивные самолеты ЯК-55 и СУ-26.

Двигатель Rotax-912, рядный. Устанавливается на легкие спортивные самолеты Sports-Star Max

Спортивный самолет Sport-Star Max c двигателем Rotax-912.

Существует практика применения дизельных двигателей ( как разновидность поршневых) в авиации, еще со времен войны. Однако широко этот двигатель пока не применяется из-за существующих проблем в разработке, в частности в области надежности. Но работы все равно ведутся, особенно в свете грядущего дефицита нефтепродуктов.

Поршневой авиационный двигатель вообще еще рано списывать со счетов :-). Ведь, как известно, новое – это хорошо забытое старое… Время покажет…

%d1%80%d0%b0%d0%b4%d0%b8%d0%b0%d0%bb%d1%8c%d0%bd%d1%8b%d0%b9 — English translation – Linguee

bb) Место производства, свободное [. ..] от вредного организма – место производства, где данный вредный организм отсутствует, и […] где оно официально поддерживается, cc) Участок производства, свободный от вредного организма — Определённая часть места производства, для которой отсутствие данного вредного организма научно доказано, и где в случае необходимости оно официально поддерживается в течение определённого периода времени, и которая управляется как отдельная единица, но таким же образом, как и свободное место производства. fsvfn.ru	bb) Pest free place of production […] denotes to a place of production where a specific type of pest is not present and the […] place is officially protected, 3 cc) Pest free production site denotes to a production area where a specific type of pest is not present and this status is officially protected for a certain period of time and to a certain part of production area administered as a separate unit as in the case of place of production free from pests. fsvfn.ru
Система bb workspace относится к […] классу ECM-систем (Enterprise Content Management) и поддерживает полный жизненный цикл […] управления документами от создания и регистрации, до архивного хранения в отдельных базах данных за каждый календарный год. moscow-export.com	Bb workspace system belongs to ECM-systems […] (Enterprise Content Management) and supports full lifecycle of document management […] starting from creation and registration to archival storage in separate databases for each calendar year. moscow-export.com
S&P также понизило оценку риска перевода и […] конвертации валюты для украинских […] несуверенных заемщиков с «BB» до «BB—», однако подтвердило краткосрочные [. ..] рейтинги Украины по […] обязательствам в иностранной и национальной валюте на уровне «В», рейтинг по национальной шкале «uaAA» и рейтинг покрытия внешнего долга на уровне «4». ufc-capital.com.ua	S&P also downgraded the risk of currency transfer and […] conversion for Ukrainian non-sovereign […] borrowers from BB to BB-, but confirmed the short-term ratings […] of Ukraine for liabilities […] denominated in foreign and domestic currencies – at B level, its national scale rating — uaAA and foreign debt coverage rating – at the level 4. ufc-capital.com.ua
Самостоятельная […] финансовая позиция Самрук-Энерго на […] уровне рейтинговой категории BB отражает преимущество вертикальной […] интеграции, так как деятельность [. ..] компании включает весь процесс выработки энергии, начиная от добычи угля и заканчивая генерацией и распределением электрической и тепловой энергии. halykfinance.kz	SE’s standalone business and financial profile […] is assessed at BB rating category, which benefits […] from its vertical integration as its […] activities range from coal mining to generation and distribution of power and heat. halykfinance.kz
bb) проводить регулярный […] обзор процесса дальнейшего осуществления Пекинской платформы действий и в 2015 году в установленном […] порядке собрать все заинтересованные стороны, включая гражданское общество, для оценки прогресса и проблем, уточнения задач и рассмотрения новых инициатив через 20 лет после принятия Пекинской платформы действий daccess-ods.un.org	(bb) To review regularly [. ..] the further implementation of the Beijing Platform for Action and, in 2015, to bring together all […] relevant stakeholders, including civil society, to assess progress and challenges, specify targets and consider new initiatives as appropriate twenty years after the adoption of the Beijing Platform for Action daccess-ods.un.org
bb) содействовать созданию […] у женщин и девочек положительного представления о профессиональной деятельности в области науки […] и техники, в том числе в средствах массовой информации и социальных средствах информации и через информирование родителей, учащихся, преподавателей, консультантов по вопросам профориентации и разработчиков учебных программ, а также посредством разработки и расширения других стратегий, призванных стимулировать и поддерживать их участие в этих областях daccess-ods.un.org	(bb) Promote a positive image [. ..] of careers in science and technology for women and girls, including in the mass media and […] social media and through sensitizing parents, students, teachers, career counsellors and curriculum developers, and devising and scaling up other strategies to encourage and support their participation in these fields daccess-ods.un.org
Также нельзя не упомянуть, что серьезным прорывом Банка стало получение самого высокого рейтинга среди всех частных банков страны со 100%-ным местным капиталом (одновременно это и второй лучший рейтинг среди всех частных банков Азербайджана) от […] международного рейтингового агентства Standard & […] Poor’s — долгосрочный ‘BB—‘ и краткосрочный […] ‘B’, прогноз изменения рейтинга — «стабильный». pashabank.az	It should be also noted that receiving highest rating among all private banks of the country with 100 % local capital (simultaneously ranking second in rating among all private banks of Azerbaijan) from the [. ..] International Rating Agency Standard & […] Poor’s: long-term and short-term BB— B with […] «stable» outlook has become a significant breakthrough of the Bank. pashabank.az
Политика управления денежными средствами Компании ограничивает суммы финансовых активов, которые можно содержать в каком-либо из банков, в зависимости от размера капитала уровня такого банка и его долгосрочного кредитного рейтинга, присвоенного агентством Standard & Poors (например, не более 40% для банка с рейтингом «BB» на 31 декабря 2010 года). kmgep.kz	The Company’s treasury policy limits the amount of financial assets held at any one bank to the lower of a stipulated maximum threshold or a percentage of the bank’s Tier I capital, which is linked to the banks long term counterparty credit rating, as measured by Standard and Poor’s rating agency, (e. g. not greater than 40% for a BB rated bank at December 31, 2010). kmgep.kz
bb) меморандум о взаимопонимании […] между национальным управлением Румынии по противодействию отмыванию денежных средств и […] секретариатом по противодействию отмыванию денег и имущества Парагвая о сотрудничестве в области обмена данными финансовой разведки об отмывании денег и финансировании терроризма, подписанный в Бухаресте, декабрь 2008 года, и Асунсьоне, декабрь 2008 года daccess-ods.un.org	(bb) Memorandum of understanding […] between the Romanian National Office for Preventing and Combating Money-laundering and […] the Paraguayan Secretariat for Prevention of Money-laundering or Property on cooperation in financial intelligence exchange related to money-laundering and terrorist financing, signed in Bucharest, December 2008, and in Asunción, December 2008 daccess-ods. un.org
AccessBank признан самым надежным банком в […] Азербайджане международным […] рейтинговым агентством Fitch («BB+ прогноз — стабильный»), […] а также на ежегодных наградах компании […] Global Finance (2011) и Издательской Группы Euromoney (в 2012, 2011 и 2010 году) назван «Лучшим Банком Азербайджана» и получил награду The Banker «Банк года» (2011). anskommers.ws	AccessBank is recognized as the Most Reliable […] bank in Azerbaijan by Fitch […] International Ratings (‘BB+ Outlook Stable‘), and as «The […] Best Bank in Azerbaijan» by Global […] Finance (2011) and Euromoney (2012, 2011 and 2010) in their annual awards as well as «The Bank of the Year» by The Banker (2011). anskommers.ws
Еще больше положение компании в [. ..] […] глазах  рынка было ухудшено решением рейтингового агентства S&P поместить кредитный рейтинг ENRC  BB+ на “credit watch negative”, что подразумевает повышенную вероятность падения рейтинга компании в ближайшие […] три месяца. halykfinance.kz	To make things even worse, S&P placed ENRC’s BB+ credit rating on “credit watch negative”, which implies a higher probability of a downgrade into junk territory over the next three months. halykfinance.kz
В июне 2012 года Международным рейтинговым агентством Fitch Ratings повышены долгосрочные рейтинги Краснодарского края, а также выпуски облигаций в иностранной и национальной валюте с уровня BB до BB+. pwc.ru	In June 2012 international ratings agency Fitch Ratings upgraded the long-term ratings for Krasnodar Territory, as well as foreign and national currency long-term issuer default ratings from ‘BB’ to ‘BB+’, and affirmed Krasnodar’s short-term rating at ‘B’. pwc.ru
Долгосрочный рейтинг в иностранной и национальной валюте подтвержден на уровне «BB». telecom.kz	The long-term rating in foreign and national currency was confirmed at “BB” level. telecom.kz
1BB 2 b iii 2 Добыча Летучие выбросы (исключая удаление газа и сжигание в факелах) из газовых скважин через входные отверстия на устройствах переработки газа или, если обработка не требуется, в точках стыковки систем транспортировки […] газа. ipcc-nggip.iges.or.jp	1B 2 b iii 2 Production Fugitive emissions (excluding venting and flaring) from the gas wellhead through to the inlet of gas processing plants, or, where processing is not required, to the tie-in points on gas transmission systems. ipcc-nggip.iges.or.jp
Если ‘Быстрый ответ’ разрешен, поле для ответа появится после сообщений на странице, но Вы [. ..] должны напечатать Ваше сообщение, также […] можно использовать BB Код и Смайлы вручную, […] если Вы выберете использование этого. ipribor.com.ua	If ‘Quick Reply’ has been enabled, a simple reply field will also appear […] after the post(s) on a page, but you’ll have to […] type your Bulletin Board Code and Smileys […] manually if you choose to use it. ipribor.com
Модели BJ и BB стали первыми марками холдинга […] Mack, построенными под влиянием новых транспортных веяний — машины способные […] перевозить более тяжелые и объемные грузы с большей скоростью. trucksplanet.com	The Models BJ and BB were the first trucks of Mack [. ..] Company, built under the influence of new transport trends — machines […] capable of carrying heavy and bulky loads with greater speed. trucksplanet.com
В мае 2012 года рейтинговое агентство Fitch Rating повысило долгосрочные рейтинги Новосибирской […] области в иностранной и национальной […] валюте с уровня «BB» до «BB+», а также долгосрочный […] рейтинг по национальной шкале – […] с уровня «AA-(rus)» до «AA(rus)». pwc.ru	In May 2012, Fitch Ratings changed its long-term rating for the Novosibirsk […] Region (in foreign and local currency) […] from BB to BB+, and its long-term national-scale […] rating from AA-(rus) to AA(rus). pwc.ru
Используйте сигнал BB или синхронизирующий сигнал уровня HDTV 3 в качестве [. ..] внешнего синхронизирующего сигнала. service.jvcpro.eu	Make use of BB signal or HDTV 3 level synchronizing signal as the external […] synchronizing signal. service.jvcpro.eu
Вторая категория (BBB, BB, B) — стартап имеет готовый […] или почти готовый (тестирующийся) продукт и начал привлекать первых […] клиентов, однако пока не демонстрирует высоких темпов роста клиентской базы и доходов. digitaloctober.ru	Second category (BBB, BB, B) — the startup has […] a finished or almost finished (at the testing stage) product and has started […] attracting its first clients, but has not get demonstrated a high income or client base growth rate. digitaloctober. com:80
16.11.2009 МРСК Центра присвоен […] кредитный рейтинг S&P «BB—/B/ruAA-» прогноз «Стабильный», […] свидетельствующий о способности […] и готовности Компании своевременно и в полном объеме выполнять свои финансовые обязательства. euroland.com	16.11.2009 IDGC of […] Centre was assigned a BB-/B/ruAA— credit rating […] (“Stable”) by S&P, thus testifying to the Company’s capability […] and readiness in the performance of its financial obligations. euroland.com
Международное рейтинговое агентство Fitch повысило приоритетный необеспеченный рейтинг эмиссии еврооблигаций TNK-BP International Ltd /ТНК-ВР/ на сумму 700 млн долл. с уровня «BB+» до «BBB-, а также приоритетный необеспеченный рейтинг гарантированной программы по выпуску долговых обязательств объемом 5 млрд долл. и существующего выпуска облигаций в рамках программы в размере 1,5 млрд долл. с уровня «BB+» до «BBB-. tnk-bp.com	The international rating agency Fitch raised the priority unsecured rating of the issue of eurobonds of TNK-BP International Ltd. (TNK-BP) by $700 million from the level BB+ to BBB- and the priority unsecured rating of the issue of debt securities for $5 billion and the current issue of bonds for program implementation for $1.5 billion from the level BB+ to BBB-. tnk-bp.com
bb) должны быть упакованы […] в закрытые контейнеры, которые были официально опечатаны и имеют регистрационный номер зарегистрированного […] питомника; этот номер должен быть также указан в фитосанитарном сертификате в разделе «Дополнительная декларация. fsvfn.ru	bb) be packed in closed containers [. ..] which have been officially sealed and bear the registration number of the registered […] nursery; this number shall also be indicated under the rubric “Additional Declaration” on the Phytosanitary Certificate. fsvfn.ru
После того как вы загрузите изображение, вы […] сможете поместить его в своих сообщениях, […] используя специальный BB код, который отображается […] под изображением при просмотре на полный экран. forum.miramagia.ru	When you have uploaded a picture, you can place it in your […] posts by using the BB code text that is displayed […] below the image when you view it at full size. forum.miramagia.com
В нее входят 6 базовых […] шасси с дополнительным индексом BB и колесными формулами 4×4, 6х6 и 8×8 (модели от 16. 33ОBB до 41.460BB) с полезной нагрузкой 8-27 т и […] рядными 6-цилиндровыми […] двигателями мощностью 326-460 л.с. Эту гамму замыкают седельные тягачи BBS (6×6/8×8) с допустимой нагрузкой на седло от 12 до 30 т, приспособленные для работы в составе автопоездов полной массой до 120 т и развивающие максимальную скорость 90 км/ч. Их оснащают 660-сильным дизелем V10, а наиболее тяжелые машины комплектуют автоматизированной 12-ступенчатой коробкой передач ZF. trucksplanet.com	It has a bolster payload from 12 to 30 […] tons and GCVW is up […] to 120 tons. Maximum speed is 90 km/h. The semi-tractors are equipped with a 660 hp diesel engine V10, and the most heavy trucks are […] used an automatic 12-speed transmission ZF. trucksplanet.com
Для целей повышения безопасности и защиты корпоративной информации, СКУД bb guard является не просто профессиональным устройством контроля доступа с распознаванием лица, а предоставляет возможность интеграции как с системой bb time-management (с последующим формированием различных отчетов о посещаемости сотрудников [. ..] для целей финансовой мотивации), […] так и c третьими устройствами, такими как: электрические замки, сигнализация, датчики и т.д. moscow-export.com	In order to increase security of corporate information, bb guard is not only a professional device for access control with face recognition, it also presents the possibility of integration with system bb time-management (with subsequent formation of various reports of staff attendance for their motivation) […] and with outside devices such as  electric locks, alarms, sensors, etc. moscow-export.com
Оба этих варианта добавляют связь к оригинальному сообщению, […] показывая имя автора, дату и время […] сообщения, в то время как BB Код тэг Цитировать указывает [. ..] нужное сообщение без этой дополнительной информации. ipribor.com.ua	Both these options add a link to the original post showing the name of the poster and the date and […] time of the post, whereas the […] Bulletin Board Code quote tag simply quotes the relevant post […] without this additional information. ipribor.com
Насос типа MSD имеет самый широкий спектр гидравлических характеристик из всех […] многоступенчатых насосов класса BB3 на рынке. sulzer.com	The MSD pump has the broadest […] hydraulic coverage of any BB3 type multistage pump […] in the market. sulzer.com

Музей авиационных двигателей на МАРЗ, июнь 2020 года ч1: радиальные.

На МАРЗе есть небольшая коллекция авиационных двигателей. В предбаннике одного из цехов собраны экземпляры в основном советской поры, но не только. Эту коллекцию я и хочу показать. В этой части мы посмотрим на радиальные двигатели.

Начнем пожалуй с АШ-62ИР. Этот двигатель стоит на всех Ан-2, поэтому и сейчас завод занимается их капитальным ремонтом. АШ-62ИР — радиальный 9-цилиндровый двигатель, разработанный в ОКБ А. Д. Швецова в 1938 году для транспортной и гражданской авиации. До сих пор эксплуатируется на самолётах Ан-2. Двигатель серийно производился в СССР и России более 50 лет. Являлся дальнейшим развитием двигателя М-25. Первоначальное название М-62ИР. С 1944 — АШ-62ИР.

Табличка с описанием двигателя.

Вид со стороны противопожарной перегородки.

А на стене за двигателем висит четырехлопастной ВИШ от Ан-2.

Заводская табличка. До 15 серии двигатель строили на Воронежском механическом заводе, а начиная с 16 серии (к которой и относится этот двигатель) все права на двигатель и самолет Ан-2 были переданы Польше.

Знакомый всем любителям Як-52, Як-18Т и пилотажным самолетам Сухого двигатель М-14П. М-14 — советский авиационный поршневой радиальный двигатель воздушного охлаждения. Применялся на многих типах лёгких самолётов и вертолётов во второй половине XX века.

Табличка с описанием двигателя.

Двигатель был разработан в 1947 году в ОКБ-478 ЗМКБ «Прогресс» им. академика А. Г. Ивченко на базе АИ-10. Главный конструктор И. М. Веденеев. В мае 1948 году АИ-14 прошел государственные стендовые испытания, развив максимальную мощность 240 л. с..
Первые серийные двигатели, получившие индекс АИ-14Р, выпущены в 1950 году на Воронежском механическом заводе. Применялся на самолетах Як-12, Як-18, Ан-14, PZL-104 Wilga и др. Мощность двигателя была 260 л. с. В 1952 году в ОКБ-478 создается вертолетная модификация АИ-14В для вертолета Ка-15.
В 1960 году запущены в серию форсированные двигатели АИ-14ВФ мощностью 280 л. с. (для вертолетов Ка-15М и Ка-18) и АИ-14РФ мощностью 300 л. с. (для самолетов Як-18ПМ и Ан-14А). С 1969 года самолеты Ан-14А комплектовались двигателями АИ-14ЧР, отличавшиеся от АИ-14РФ введением чрезвычайного режима, на котором мощность кратковременно повышалась до 350 л. с..
В 1959 году работы над двигателем были переданы в «ОКБ Моторостроения», организованном при Воронежском механическом заводе. Индекс двигателей, разработанных в этом КБ, заменен на М-14. В 1964 году в «ОКБ Моторостроения» был разработан двигатель М-14В26 для вертолёта Ка-26. В 1974 году в серийное производство передан двигатель М-14П мощностью 360 л. с., ставший базовым для целой гаммы двигателей М-14Х, М-14ПФ, М-14В26В, М-14Р, М-14В26В1, М-14ПТ, М-14ПТ-2.

Лицензионная версия АИ-14Р производилась в Польше предприятием WSK-Kalisz с 1956 по 2007 год. В начале 1960 годов чехословацкая компания AVIA начала производство модифицированной версии АИ-14 под обозначением M462, позже M462RF. M462 работал на сельскохозяйственном самолете Z-37 и развивал мощность 315 л. с. Примерно в то же время в Китае был выпущен двигатель HS6, китайская версия АИ-14П, а в 1965 году HS6A, версия с увеличенной до 268 л. с. мощностью.
В 1983 году в Румынии был создан завод авиационных двигателей и редукторов, где начали производство двигателей М-14П и М-14В26. Ныне это компания под названием MOTORSTAR S.R.L. На 2019 год она продолжает выпуск двигателей М-14П и собственной модификации М-14Д.
В 1994 году серийное производство в России было приостановлено.
На 2018 год современные модификации двигателей М-14 разрабатывает и производит «Опытно-конструкторское бюро моторостроения». Решением Министерства промышленности и торговли Российской Федерации за ООО «Опытно-конструкторское бюро моторостроения» закреплены права разработчика и изготовителя авиационных поршневых двигателей М-14ПФ, М-14Р, М-14В26В1.

А это видимо АИ-14 (М-14) учебное пособие?

Редуктор.

Можно рассмотреть конструкцию всех наиболее важных узлов.

Фото 22.

Но никаких табличек с наименованием или заводским номером.

Для любознательных сняты крышки клапанных коробок.

А что это за 9 цилиндровый радиальный двигатель? Как подсказал Павел Николаевич Ненастьев, это двигатель с японского учебного самолета. Самолет японцы бросили на Курилах, его никто не сбивал, просто сгнил в морском климате.

С двухлопастным винтом…

С характерной крышкой редуктора.

И системой внешнего запуска на винта.

Вот она.

АИ-14РА — двигатель для самолёта PZL-104 Wilga

Крупнее

Табличка с описанием двигателя.

Объём 10,1 л
Мощность 260 л.с. на взлётном режиме
Степень сжатия 5,9
Диаметр цилиндров 105 мм
Ход поршня 130 мм
Количество цилиндров 9
Компрессор приводной, одноступенчатый, центробежный
Топливная система карбюраторная
Система охлаждения воздушная
Размеры
Диаметр 985 мм
Сухой вес 200 кг

Двигатель М-14В26 — вертолётный мощностью 325 л. с. Отличается коническим редуктором и муфтой сцепления. Устанавливался на Ка-15, Ка-18, Ка-26.

Табличка с описанием двигателя.

Заводская табличка двигателя.

И со специальным вентилятором для принудительного охлаждения.

Двигатель АИ-26ГРФ от вертолета Ми-1.

Двигатель АИ-26 создан в конце 1940 годов специально для первого советского массового вертолета Ми-1. Практически представляет собой «половинку» (один ряд цилиндров) двигателя АШ-82 без системы наддува. Главный конструктор — А. Г. Ивченко. Предприятие, производившее этот двигатель, в разные годы имело различные обозначения, в настоящее время — Мотор Сич. Всего было изготовлено более 4000 двигателей АИ-26 различных модификаций.

Табличка с описанием двигателя.

Фото 47.

Заводская табличка.

Двигатель АШ-82ФНВ (он же АШ-82В) — модификация для многоцелевого вертолёта Ми-4, заменившего Ми-1.

Табличка с описанием двигателя.

АШ-82 (М-82) — советский авиационный радиальный поршневой двигатель внутреннего сгорания, созданный под руководством А. Д. Швецова. Представляет собой двухрядную конструкцию с использованием элементов двигателя М-62 с уменьшением числа цилиндров с 9 до 7 и уменьшением хода поршня, что привело к уменьшению диаметра двигателя, что благоприятно повлияло на снижение лобового сопротивления самолетов. Модифицированный вариант данного двигателя стал первым серийным советским авиационным двигателем с инжекторной системой подачи топлива, а также стал основой для целого семейства двигателей. Всего было построено более 70 000 двигателей данного семейства.

Общий вид двигателя.

Тыльная сторона.

Поршневой двигатель М-62 был разработан конструктором А.Д.Швецовым. М-62 устанавливался на истребители И-15, И-16, И-153. Выпускался в больших количествах начиная с 1938 года. В 1940 году для транспортной и гражданской авиации был создан мотор АШ-62ИР (М-62ИР).

Табличка с описанием двигателя.

Общий вид. Интересно узнать, где его нашли и на каком самолете он стоял.

Судя по всему такой двигатель восстановлению не подлежит.

Заводская табличка.

И еще одна, виден год постройки: 1942…

И заглянем в цилиндр.

Здесь же стоит иностранный радиальный двигатель Bristol Pegasus XVIII. Такие двигатели стояли например на Vickers Wellington B Mk IC.

Он тоже не комплектный и работать больше не будет…

Тыльная сторона.

Клапана.

Крупнее

Мощность двигателя 965 лс, а сухой вес 504 кг. Объем 28.7 литра.

И еще один исторический иностранный двигатель BMW-132T. Такие двигатели стояли на Ju-52 P4+CH.

Табличка с описанием двигателя.

Цилиндр.

Общий вид с винтом.

Общие виды…

И переходим к паре двигателей М-3. М-3 был разработан в Воронеже. Они просто убрали у М-14 шесть цилиндров и редуктор. Построили порядка 200 двигателей, но в силу ряда отрицательных качеств, они не нашли применения и большинство послужило для комплектации М-14….

Первая табличка с описанием не имеет ничего общего с этими двигателями:-))) Такие двигатели ставили на самолет Леший… Это тот, который в дожде не летел без снижения:-))) По словам спецов двигатель М-3 полное дерьмо, особенно по вибрациям…

Заводская табличка.

Цилиндр как на М-14

Общий вид. Места под другие цилиндры просто закрыты.

Зато здесь есть такие вот загородочки.

Тыльная сторона.

Второй М-3

Теперь правильная табличка с описанием двигателя.

Заводская табличка.

Цилиндр.

Общий вид.

Фото 100.

Общий вид двух двигателей М-3.

Основная часть коллекции на входе в цех.

И уже в цеху радиальный двигатель М-11. Это М-11ФР, он мощнее обычного М-11, устанавливался на Як18, первый Як-12. .. Как новый… M-11 — авиационный двигатель, серийно выпускавшийся в СССР, в многочисленных модификациях, с 1929 по 1952 год, а в эксплуатации до 1959 года. Первый авиадвигатель собственной советской разработки, пошедший в серию. Разработан конструкторским бюро Государственного авиазавода № 4 («Мотор») в рамках конкурса на лучшую конструкцию мотора для учебных самолетов номинальной мощностью 100 л. с., объявленного в 1923 году. Главным инженером завода (по другим источникам — начальником КБ) в это время был А. Д. Швецов. Сам Швецов, хотя и был премирован, не приписывал себе авторства.

Табличка с описанием двигателя.

Заводская табличка закрашена.

Крупнее

Цилиндр.

С выхлопным патрубком.

Общий вид.

Фото 117.

Крупнее

Еще один М-11, но это уже М-11Д, 100 л/с с открытыми клапанами, запускался валенком, устанавливася на По-2, АИРы и т.п.

Табличка с описанием двигателя.

Табличка

Цилиндр с клапанами.

Общий вид двигателя

В тепле, у батареи…

Фото 125.

Скоро в коллекции появится после ремонта и М-11ФР2, ещё более мощный. Он как и М-11ФР имеет воздушный запуск.

И посмотрим на общие виды коллекции:

Фото 19.

Фото 20.

С другой стороны.

Двигатели. Рядный? V-образный? «Оппозит»? — ДРАЙВ

В начале XX века, когда конструкторская мысль бушевала вовсю, двигатель рабочим объёмом 10 л мог быть как одноцилиндровым, так, к примеру, и рядной «восьмёркой». Тогда никого особо не удивляли установленная на автомобиле рядная «шестёрка» объёмом 23 л или семицилиндровый звездообразный мотор с аэроплана…

Однако рост мощностей, оборотов и ожесточенная борьба за снижение себестоимости всё расставили по местам. Простейший одноцилиндровый мотор для автомобилестроителей остался в далёком прошлом. Средний объём цилиндра двигателя обычного автомобиля сейчас — от трёхсот до шестисот кубических сантиметров. Литровая мощность — от 35 л.с./л для безнаддувного дизеля до 100 л.с./л для форсированного бензинового «атмосферника». Для серийных двигателей это оптимум, выходить за рамки которого просто невыгодно.

Очень маленькие цилиндры часто встречаются на японских микролитражках: например, объём рядной «четвёрки» у Subaru R1 — всего 658 см³. Из «европейцев» отличился трёхцилиндровый дизельный Smart — 799 «кубиков». Есть цилиндры-напёрстки и у «корейцев»: трехцилиндровый Matiz — это 796 «кубиков», а четырёхцилиндровый — 995. «Четвёркой» объёмом 1086 см³ оснащаются Hyundai i10 и Kia Picanto. На другом полюсе — конечно же «американцы». Объём V-образной «восьмёрки» купе Chevrolet Corvette Z06 составляет 7011 см³. Хотя японцы, например, оснащали внедорожник Nissan Patrol предыдущего поколения рядной «шестёркой» TB48DE объёмом 4758 «кубиков».

Сегодня двигатель мощностью 100 л.с. в большинстве случаев окажется четырёхцилиндровым, у 200-сильного будет четыре, пять или шесть цилиндров, у 300-сильного — восемь. .. Но как эти цилиндры расположить? Иными словами — по какой схеме строить многоцилиндровый двигатель?

Простота хуже компактности

О чём болит голова у конструктора? Во-первых, о том, как упростить конструкцию двигателя, чтобы он был дешевле в производстве и легче в обслуживании. Самый простой двигатель — рядный (мы будем обозначать такие моторы индексами R2, R3, R4 и т. д.). Располагаем в ряд нужное количество цилиндров — получаем необходимый рабочий объём.

• Двигатель R3 (А). Угол между кривошипами — 120°.
• Добиться равномерности вспышек в двухцилиндровом двигателе (В) можно только при двухтактном цикле.
• А такой мотор (C), например, стоит на «Оке». Поршни движутся синфазно.

Двух- и трёхцилиндровые двигатели встречаются на автомобилях нечасто, хотя мода на «двухгоршковые» моторчики набирает обороты. Тому способствуют продвинутые системы смесеобразования и применение турбонаддува (как, например, на 85-сильной двухцилиндровой турбоверсии хэтчбека Fiat 500). А вот рядная «четвёрка» попала в самый массовый диапазон рабочего объёма легковых автомобилей — от 1,0 до 2,4 л.

В современных четырёхтактных двухцилиндровых двигателях, вроде турбомотора Фиата 500, проблему вибраций отчасти решает балансирный вал.

Пятицилиндровые рядные моторы появились на серийных автомобилях сравнительно недавно — в середине 70-х годов. Первым был Mercedes-Benz со своими дизельными «пятёрками» — они появились в 1974 году (на модели 300D с кузовом W123). Через два года увидел свет пятицилиндровый двухлитровый бензиновый двигатель Audi. А в конце 80-х годов такие моторы сделали Volvo и FIAT.

Рядные «шестёрки», до недавнего времени столь популярные в Европе, нынче во мгновение ока стали вымирающим видом. А про рядную «восьмёрку» и говорить нечего — с ней практически распрощались еще в 30-х годах. Почему?

Ответ прост. С ростом числа цилиндров двигатель становится длиннее, и это создаёт массу неудобств при компоновке. Например, втиснуть поперёк моторного отсека переднеприводного автомобиля рядную «шестёрку» удавалось в считанных случаях — можно припомнить лишь английский Austin Maxi 2200 середины 60-х годов (тогда конструкторам пришлось спрятать коробку передач под двигателем) и Volvo S80 с суперкомпактной коробкой передач.

Два мотора R3, составленные друг за другом, дают великолепный результат — абсолютно уравновешенную рядную «шестёрку».

Как укоротить рядный мотор? Его можно «распилить» пополам, поставить две половинки рядом друг с другом и заставить работать на один коленвал. Такие моторы, у которых цилиндры расположены в виде латинской буквы V, вдвое короче рядных — наибольшее распространение получили двигатели с углом развала блока 60° и 90°. А V-образный мотор с углом развала блока 180°, в котором цилиндры расположены друг против друга, называют оппозитным (или «боксером» — обозначения В2, В4, В6 и т. д. происходят именно от слова boxer).

Такие моторы сложнее рядных — например, у них две головки цилиндров (каждая со своей прокладкой и коллекторами), больше распредвалов, сложнее схема их привода. А оппозитные двигатели ещё и занимают много места в ширину. Поэтому из компоновочных соображений они применяются довольно редко — производителей «боксеров» можно пересчитать по пальцам.

А как сделать V-образный двигатель еще компактнее? Одно из простых, на первый взгляд, решений — установить угол развала блока менее 60°. Действительно, такие моторы были, но редко — можно вспомнить, например, автомобили Lancia Fulvia 70-х годов с моторами V4, угол развала блока которых составлял 23°. Почему же этим не пользовались все? Дело в том, что перед конструктором двигателя всегда стоит ещё одна проблема — вибрации.

О силах и моментах

Вообще без вибраций поршневой двигатель внутреннего сгорания работать не может — так уж он устроен. Но бороться с ними нужно, и не только для повышения комфорта пассажиров. Сильные неуравновешенные вибрации могут вызвать разрушения деталей мотора — со всеми вылетающими и выпадающими оттуда последствиями…

Отчего возникают вибрации? Во-первых, в некоторых схемах двигателей вспышки в цилиндрах происходят неравномерно. Таких схем конструкторы по возможности избегают или стараются делать массивней маховик — это помогает сгладить пульсации крутящего момента. Во-вторых, при движении поршней вверх-вниз они то разгоняются, то замедляются, из-за чего возникают силы инерции — сродни тем силам, что заставляют пассажиров автомобиля кланяться при торможении или вдавливают их в спинки сидений при разгоне. В-третьих, шатун в двигателе движется вовсе не вверх-вниз, а совершает сложное движение. Да и возвратно-поступательное перемещение поршня от верхней мёртвой точки к нижней тоже нельзя описать простой синусоидой.

• Силы инерции от двух масс, вращающихся на одном валу поодаль друг от друга, создают свободный момент.
• В простейшем моторе есть свободные силы инерции, но нет моментов. Цилиндр-то один.

Поэтому среди сил инерции появляются составляющие с удвоенной, утроенной, учетверённой частотой вращения коленвала… Этими так называемыми силами инерции высших порядков, как правило, пренебрегают — они по сравнению с основной силой инерции (которой присвоили первый порядок) очень малы. Исключение составляют силы инерции второго порядка, с которыми приходится считаться. Плюс к этому, пары сил, приложенные на определённом расстоянии, образуют моменты — так происходит, когда в соседних цилиндрах силы инерции направлены в разные стороны.

Что сделать для того, чтобы уравновесить силы и моменты? Во-первых, можно выбрать схему мотора, в которой цилиндры и кривошипы коленчатого вала расположены таким образом, что силы и моменты взаимно уравновесят друг друга — всегда будут равны и направлены в противоположные стороны.

Яркий представитель вымершего племени автомобилей с рядной «восьмёркой» — модель 1930-х годов Alfa Romeo 8C.

А если ни одна из уравновешенных схем не подходит — например, из компоновочных соображений? Тогда можно попытаться по-другому расположить шейки коленвала и применить всякого рода противовесы, создающие силы и моменты, равные по величине, но противоположные по направлению основным уравновешиваемым силам. Иногда это можно сделать, разместив противовесы на коленчатом валу мотора. А иногда — на дополнительных валах, которые называют балансирными валами противовращения. Называются они так потому, что крутятся в другую сторону, нежели коленвал. Но это усложняет и удорожает двигатель.

Чтобы облегчить описание степени уравновешенности разных двигателей, мы подготовили сводную таблицу. Зелёным в ней выделены самоуравновешенные силы и моменты, а красным — свободные (те, что не уравновешены и вырываются на свободу — через опоры силового агрегата проходят на кузов автомобиля).

Степень уравновешенности (зелёная ячейка — уравновешенные силы или моменты, красная — свободные)
	1	R2	R2*	V2	B2	R3	R4	V4	B4	R5	VR5	R6	V6	VR6	B6	R8	V8	B8	V10	V12	B12
Силы инерции первого порядка
Силы инерции второго порядка
Центробежные силы**
Моменты от сил инерции первого порядка
Моменты от сил инерции второго порядка
Моменты от центробежных сил
* Поршни в противофазе.
** Уравновешиваются противовесами на коленчатом вале.

Что же получается? Из распространённых типов двигателей абсолютно уравновешенных всего два — это рядная и оппозитная «шестёрки». Теперь понимаете, почему BMW и Porsche так крепко держатся за такие моторы? Ну а о причинах, по которым от них отказываются остальные, мы уже упоминали. Теперь рассмотрим поподробнее остальные схемы.

Шестицилиндровый «оппозитник» водяного охлаждения Porsche. С левой и правой сторон блока в целях экономии стоят одинаковые головки, поэтому цепные приводы распредвалов пришлось устраивать и спереди, и сзади.

Уравновешенные и не очень

Из двухцилиндровых двигателей на автомобилях нынче применяется только один — двухцилиндровый рядный мотор с коленчатым валом, у которого кривошипы направлены в одну сторону (такой, например, стоял на отечественной «Оке»). Как видно, этот двигатель по степени уравновешенности похож на одноцилиндровый, поскольку оба поршня движутся вверх и вниз одновременно, в фазе. Для того чтобы уравновесить свободные силы инерции первого порядка, в моторе «Оки» слева и справа от коленвала применялись два вала с противовесами. А как же быть с силами второго порядка? Для того чтобы с ними справиться, пришлось бы добавить ещё два балансирных вала, что на двухцилиндровом моторе, изначально предназначенном для маленьких и дешёвых автомобилей, было бы совершенно неуместным.

Впрочем, это ещё ничего — много двухцилиндровых моторов выпускалось вообще без балансирных валов. Так было, например, на малышках Fiat 500 образца 1957 года. Да, вибрации были, их старались погасить подвеской силового агрегата… Но мотор зато получался простым и дешёвым! Дешевизна двухцилиндровых двигателей соблазняет разработчиков и сегодня: не зря же эту схему использовали создатели самого доступного автомобиля планеты, индийского хэтчбека Tata Nano.

Машин с оппозитной «двойкой» — по экономическим и компоновочным соображениям — было немного. Можно упомянуть, например, французский Citroen 2CV.

Двухцилиндровый двигатель, у которого кривошипы направлены в разные стороны (под углом 180°), можно встретить сегодня только на мотоциклах. Поскольку поршни в нём всегда движутся в противофазе, то он уравновешен лучше. Однако равномерного чередования вспышек в цилиндрах можно добиться только на двухтактных моторах — такие двигатели устанавливались на довоенные DKW и их прямых наследников, пластиковые гэдээровские Трабанты. По причине простоты и дешевизны никаких балансирных валов на них тоже не было, а с возникающими вибрациями просто мирились.

Автомобиль с двухцилиндровым V-образным мотором припоминается только один — отечественный НАМИ-1. А до наших дней этот тип двигателя дожил только на мотоциклах — вспомните американский Harley Davidson и его японских последователей с их V-образными «двойками» во всей хромированной красе. Такой мотор можно уравновесить практически полностью с помощью противовесов на коленчатом валу, но достичь равномерного чередования вспышек невозможно. Хорошо, что байкеры особого внимания на вибрации не обращают…

НАМИ-1 — прототип 1927 года.

Трёхцилиндровый двигатель уравновешен хуже, чем рядная «четвёрка», и поэтому производители трёхцилиндровых моторов — например, Subaru и Daihatsu — стараются оснащать их балансирными валами. В своё время опелевские двигателисты решили отказаться от балансирного вала, разрабатывая трёхцилиндровый мотор семейства Ecotec для Корсы второго поколения — в целях удешевления и уменьшения механических потерь. И трёхцилиндровая Corsa после дебюта в 1996-м была раскритикована немецкими автожурналистами: «По городу на переменных режимах ездить совершенно невозможно».

В самой популярной среди двигателистов рядной «четвёрке» остаётся свободной сила инерции второго порядка. Её можно уравновесить только балансирным валом, вращающимся с удвоенной скоростью. (Вы не забыли — сила инерции второго порядка действует с удвоенной частотой?) А для компенсации момента от балансирного вала придётся ставить ещё один, вращающийся в противоположную сторону. Дорого? Безусловно. Однако моторы с балансирными валами можно встретить на автомобилях Mitsubishi, Saab, Ford, Fiat и самых разных марок концерна Volkswagen.

Пример рядной «четвёрки» с балансирными валами — двухлитровый двигатель Audi. Валы располагаются по обе стороны от коленвала и с удвоенной скоростью вращаются в противоположные стороны. Здесь балансирные валы расположены снизу и соединены зубчатой передачей, а раньше (как, например, на приведённом на картинке внизу двигателе Saab 2.3) их располагали сверху и у каждого был свой шкив цепного привода.

Кстати, оппозитная «четвёрка» уравновешена лучше, чем рядная, — здесь есть только момент от сил инерции второго порядка, который стремится развернуть двигатель вокруг вертикальной оси. Однако и «оппозитник» воздушного охлаждения легендарного «Жука», и знаменитые «боксеры» Subaru обходились и обходятся без балансирных валов.

Subaru из компоновочных соображений предпочитает рядной «четвёрке» оппозитную. Что до вибраций, то силы инерции второго порядка у «боксера» уравновешены, но момент от них всё же остаётся свободным.

У рядных «пятёрок» с уравновешенностью дела обстоят не очень. Силы инерции компенсируются, но вот моменты от этих сил… Во время работы двигателя по блоку постоянно «пробегает» волна изгибающего момента, поэтому блок должен быть весьма жёстким. Однако и Mercedes-Benz, и Audi, и Volvo борются с вибрациями, дорабатывая подвеску силового агрегата или применяя специальные противовесы (как у наддувной «пятёрки» 2.5 TFSI на Audi TT RS). И только фиатовские мотористы применяли балансирный вал, который полностью уравновешивал все моменты.

• На картинке FIAT JTD от хэтчбека Croma — потомок пятицилиндрового турбодизеля Fiat TD 125 объёмом 2387 см³, образованного путём добавления одного цилиндра к 1,9-литровой «четвёрке» TD 100. Балансирный вал — слева, в нижней части картера.
• Под каким углом расположить кривошипы коленвала рядной «пятёрки»? 360° делим на пять. .. Правильно — 72°!

Кстати, практически все «пятёрки» образованы путём прибавления ещё одного цилиндра к четырёхцилиндровому двигателю — как кубики в конструкторе. Делают это для того, чтобы с минимальными производственными и конструкторскими затратами получить более мощные моторы. При этом всю начинку, включая поршни, шатуны, клапаны и т. д., можно взять от «четвёрки». Понадобятся иные блок и головка цилиндров и, само собой, коленчатый вал, кривошипы которого должны быть расположены под углом в 72°.

О шестицилиндровых моторах — мечте с точки зрения уравновешенности — мы уже упоминали. А вот в моторах V6, которые вытесняют рядные «шестёрки», ситуация с уравновешенностью такая же, как у «трёшки», то есть не ахти. Поэтому, например, балансирным валом в развале блока цилиндров был оснащён самый первый двигатель V6 фирмы Mercedes-Benz — заслуженный М112 с тремя клапанами на цилиндр. У трёхлитровой «шестёрки» концерна PSA вал находился в одной из головок блока. На других моторах того времени инженеры пытались не усложнять конструкцию и старались свести уровень вибраций к минимуму за счёт усовершенствованной подвески силового агрегата и хитроумного смещённого расположения шатунных шеек коленчатого вала (как, например, на Audi V6).

• В моторе V6 с углом развала блока 90° сдвоенные кривошипы расположены под углом 120°. А в моторах с развалом 60° каждый шатун приходится устанавливать на своём кривошипе.
• Для уравновешивания свободного момента от сил второго порядка мотору V6 90° необходим один балансирный вал (показан стрелкой). В двигателе Citroen 3.0 V6 он был установлен в одной из головок блока.

У новейших мерседесовских двигателей V6 угол развала блока сократился до 60°, в результате чего необходимость в балансирном вале отпала.

Добавим сюда ещё одно замечание — в моторах V6 с развалом в 90° не обеспечивается равномерное чередование вспышек в цилиндрах. Возникающая неравномерность хода может компенсироваться за счёт утяжелённого маховика, но лишь отчасти. Вот вам и ещё один источник вибраций…

Двигатели V8 с углом развала цилиндров в 90° и коленвалом, кривошипы которых располагаются в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, весьма неплохо уравновешены. В таком моторе можно обеспечить равномерное чередование вспышек, что тоже работает на плавность хода. Остаются неуравновешенными два момента, которые можно полностью утихомирить с помощью двух противовесов на коленчатом валу — на щеках крайних цилиндров. Понимаете, почему американцы раньше других прочувствовали всю прелесть V-образных моторов? Вибрации и тряски в своих автомобилях они очень не любят…

Двигатель V8: и развал блока, и угол между кривошипами — 90°.

Напоследок можно поговорить о схемах необычных. Сначала вспомнить о моторах V4. Таких было немного — европейский Ford образца 60-х годов (который стоял на автомобилях Ford Taunus, Capri и Saab 96) да чудо-двигатель отечественного «Запорожца». Здесь не обошлось без уравновешивающего вала для момента от сил инерции первого порядка. Впрочем, конструкторы вышеупомянутых автомобилей выбирали эту схему из условий компактности и отчасти экономии, а не за хорошую уравновешенность.

• Ford и ЗАЗ выбрали экзотику: мотор V4, в котором и угол развала блока, и угол между кривошипами составляют 90°.
• Угол развала цилиндров моторов V2 колеблется от 25° до 90°.

А что насчёт V-образных «десяток»? Как можно видеть, степень уравновешенности таких моторов точно такая же, как и у моторов R5. Впрочем, конструкторы прежних моторов Формулы-1 или монстров Dodge Viper и Dodge RAM, где стоят двигатели V10, о вибрациях думали далеко не в первую очередь.

Как жаль, что Viper и его коллосальный V10 — уже история.

Двигателями V10 отметилась целая череда знаковых машин: BMW M5, Audi S6 и S8, а также RS6 с наддувной «десяткой». Не говоря уже об автомобилях Lamborghini. Наконец, Lexus LFA тоже оснащается двигателем V10.

Ну а прочие схемы легко свести к предыдущим. Например, оппозитная «восьмёрка» (пример применения — гоночные болиды Porsche 917) — это две «четвёрки», работающие на один коленвал. А V-образный и оппозитный двенадцатицилиндровые двигатели можно свести к двум рядным «шестёркам».

VR6, VR5, W12…

Помните, мы упоминали о V-образных моторах с малым углом развала блока — как на Лянчах? Раньше таких схем избегали — уравновесить их сложнее, чем моторы с развалом в 60° или 90°, а выигрыш в компактности тогда ценили не так…

Но теперь ситуация изменилась. Во-первых, повсеместно применяются гидроопоры силового агрегата, которые значительно ослабляют вибрации. Во-вторых, пространство под капотом нынче на вес золота. Ведь кто раньше мог себе представить скромный хэтчбек с 2,8-литровым мотором? А теперь — пожалуйста! Всё началось с Фольксвагена Golf VR6 третьего поколения.

Знаменитый фольксвагеновский двигатель VR6, «V-образно-рядный» мотор (об этом и говорит обозначение VR), стал дальнейшим развитием V-образных двигателей с малым углом развала блока. Цилиндры этого мотора разведены на ещё меньший угол, чем на Лянчах, — всего на 15°. Угол настолько мал, что такой мотор называют ещё «смещённо-рядным». Гениальное решение — «шестёрка» 2. 8 компактнее, чем обычный мотор V6, да ещё и имеет одну головку блока! Потом появился двигатель VR5 — это VR6, от которого «отрезали» один цилиндр. После этого мотористы концерна Volkswagen вообще словно с цепи сорвались.

Двигатель VR5 2.3 конструкторы Фольксвагена получили, отняв один цилиндр от мотора VR6. Угол развала компактного блока — 15°, все пять цилиндров укрыты одной головкой блока.

Они придумали суперкомпактный двигатель W12, который дебютировал в 1998 году на концепт-каре W12 Roadster. Это два двигателя VR6, установленные под углом 72° на одном коленвале. Но прежде в серию пошёл мотор W8, которым оснащалась топ-модель седана Passat. Там тоже два мотора VR6, от которых «отрезано» по два цилиндра и которые тоже объединены в одном блоке на одном коленвале. Когда-то в Вольфсбурге подумывали и о восемнадцатицилиндровом двигателе — но в итоге остановились на W16 с четырьмя турбокомпрессорами, который разгоняет Bugatti Veyron до 431 км/ч.

Супермотор W12, показанный на концепте имени себя, приводит в движение представительские модели фирм Audi, Volkswagen и Bentley. На фото хорошо видно шахматное расположение цилиндров пары блоков, объединённых в одной отливке под углом 72°. Длина 420-сильного мотора — всего 51 см, ширина — 70 см.

Почему же таких моторов не было раньше? Взгляните, к примеру, на коленвал двигателя W12 — такое технологу и в страшном сне не приснится! Создателям новых схем должен помогать компьютер. Чтобы просчитать все варианты угла развала блока, расположения шатунных шеек, порядка вспышек в цилиндрах и выбрать самый уравновешенный, без помощи вычислительных мощностей обойтись очень сложно.

Теория и практика

Как видно, при выборе схемы силового агрегата конструкторы ставят во главу угла вовсе не степень уравновешенности. Главное — это удачно вписать в моторный отсек такой двигатель, который будет обладать наилучшим соотношением массы, размеров и мощности. Потом, двигатели сейчас всё чаще строятся по модульному принципу. Говоря упрощённо, на одной поршневой группе можно построить любой мотор — и трёхцилиндровый, и W12. Вслед за Фольксвагеном на модульные конструкции переходит всё больше производителей. Новейшая линейка моторов Mercedes — тому отличное подтверждение.

А вибрации… Во-первых, следует различать теоретическую и действительную уравновешенность двигателя. Если коленчатый вал в сборе с маховиком не отбалансирован, а поршни и шатуны заметно отличаются по массе, то трясти будет даже рядную «шестёрку». А потом, действительная уравновешенность всегда значительно хуже теоретической — по причинам отклонения деталей от номинальных размеров и из-за деформации узлов под нагрузкой. Так что вибрации «прорываются» из двигателя наружу при любой схеме. Поэтому автомобильные инженеры и уделяют такое внимание подвеске силового агрегата. На самом деле конструкция и расположение опор двигателя — не менее важный фактор, чем степень уравновешенности самого мотора. ..

Материал адаптирован к публикации с разрешения ООО «Газета «Авторевю». Все права на перепечатку принадлежат Авторевю.

8 самых известных типов двигателей в мире и их отличия

После прочтения нашего обзора вы будете понимать, как работают восемь типов двигателей в мире. 

 

Двигатель – это агрегат, который может преобразовать одну энергию в механическую. В эту категорию входит множество видов двигателей, начиная от паровых (двигатели внешнего сгорания) и электрических и заканчивая двигателями внутреннего сгорания (бензиновые, дизельные моторы и т. д.). Мы покажем вам восемь самых известных в мире двигателей, а также просто и интуитивно понятно расскажем вам, как они работают, описав принципы их работы. 

 

1. Оппозитный двигатель

 

В горизонтально противоположном двигателе (оппозитном) поршни двигаются по обеим сторонам коленчатого вала влево и вправо в горизонтальном направлении. В этом случае высота двигателя уменьшена. За счет использования оппозитного двигателя уменьшается центр тяжести транспортного средства – автомобиль движется более плавно. Крутящий момент, создаваемый поршнями с обеих сторон, компенсирует друг друга, значительно уменьшая вибрацию транспортного средства во время движения.

 

Также подобная конструкция позволяет сделать двигатели высокооборотистыми. Но, несмотря на высокие обороты, оппозитные моторы имеют меньше шума, чем обычные ДВС. 

Двигатели с горизонтальным ходом поршней использует компания Porsche почти во всех моделях. Но, например, в Porsche Cayenne и Panamera оппозитные двигатели не применяются. 

 

2. Рядный двигатель

 

В рядном двигателе все его цилиндры расположены рядом друг с другом в одной плоскости. Конструкция цилиндров и коленвала довольно-таки проста. Головка блока цилиндров имеет небольшую стоимость при изготовлении. Также рядные двигатели отличаются высокой стабильностью, характеристиками крутящего момента на низких оборотах, низким расходом топлива и компактным размером. Рядные двигатели обычно обозначаются латинской буквой «L-n», где n – количество цилиндров рядного двигателя. Современные автомобили в основном имеют двигатели с обозначением L3, L4, L5, L6.

 

3. Двигатель V-типа (V-образный силовой агрегат)

 

V-образный двигатель разделяет все цилиндры на две группы друг напротив друга под определенным углом. В итоге мотор образует плоскость под углом. Если посмотреть на этот тип двигателя со стороны, то он будет иметь V-образную форму. V-образные двигатели имеют небольшую высоту и длину. Этот тип моторов удобнее размещать в автомобиле по сравнению с обычными рядными моторами, которые по своим размерам гораздо больше. 

 

В настоящее время во многих автомобилях среднего и люкс-класса используются V-образные двигатели. Чаще всего это 6-цилиндровые силовые агрегаты. Например, такие двигатели стоят на Volkswagen Passat, Audi A6 и Mercedes E-класса AMG. 

 

4. Квазитурбинный двигатель

 

Квазидвигатель представляет собой модифицированный двигатель, основанный на роторном силовом агрегате. Если в обычном роторном двигателе задействованы три лопасти, то квазидвигатель использует цепной ротор, состоящий из четырех частей. Это беспоршневой роторный мотор с ромбовидным ротором. Преимущество двигателя: это новый тип двигателя небольшого размера, с высокой мощностью, высоким крутящим моментом, который может работать на множестве источников энергии. 

 

 

В настоящий момент квазидвигатель не используется ни на одном автомобиле, поэтому невозможно проверить, подходит ли он для замены обычных поршневых двигателей внутреннего сгорания или в качестве лучшей альтернативы обычным роторным моторам. Квазидвигатель все еще находится в стадии создания прототипа. 

 

5. Роторный двигатель

 

Внутреннее пространство корпуса роторного двигателя всегда разделено на три рабочие камеры. Во время движения ротора объем трех рабочих камер постоянно изменяется. Двигатель также имеет четыре такта: впуск, сжатие, сгорание и выпуск последовательно завершаются в циклоидальном цилиндре.

 

Роторный двигатель сильно отличается от обычных поршневых двигателей внутреннего сгорания. Себестоимость производства роторных моторов существенно больше, также как и их последующее обслуживание и ремонт. Кроме того поршневой двигатель по сравнению с роторным эффективней с точки зрения мощности, веса, выбросов и энергопотребления.

 

В сочетании с этим, а также в связи со странности технологий роторного двигателя, крупные автомобильные компании пришли к выводу, что использование роторных силовых агрегатов в автопромышленности бессмысленно. Так как роторные моторы не показали своих преимуществ перед обычными, у автомобильных компаний не появилось энтузиазма по их дальнейшей разработке. Только компания Mazda до сих пор тратит огромные деньги на разработку новых поколений роторных моторов.  

 

6. Двигатель Green Steam

 

Green Steam – эффективный, экономичный и простой двигатель, разработанный изобретателем Робертом Грином из Лагуна Вудс, Калифорния, США. Этот мотор преобразует избыточное тепло в водяной пар, который и приводит в движение силовой агрегат. Легкий и компактный двигатель Green Steam преобразует возвратно-поступательное движение во вращательное. Его основной характеристикой является гибкий вал, который передает возвратно-поступательное движение от поршней к кривошипу «Z», таким образом, совершая вращательное движение, не используя запястья, шатуны или коленчатые валы.

 

Этот мотор может использоваться для воздушных насосов, генераторов, водяных насосов, воздуходувок горячего воздуха, аппаратов дистилляции воды, тепловых насосов, кондиционеров, модельных самолетов и т. д. 

 

 

 

Одним из наиболее уникальных преимуществ двигателя является его способность генерировать энергию из тепла двигателей.  По существу, отработанное тепло выхлопных газов от двигателя транспортного средства может быть преобразовано в энергию, используемую для некоторых систем охлаждения и насосов транспортного средства. Этот двигатель повысит уровень эффективности любого транспортного средства или системы машины, на которой он установлен.

 

7. Двигатель Стирлинга

 

Двигатель Стирлинга относится к типам силовых агрегатов внешнего сгорания. Основан на периодическом нагреве и охлаждении рабочего тела с извлечением энергии из возникающего при этом изменении давления. Принцип работы двигателя Стирлинга заключается в постоянном сжатии рабочего цилиндра, в результате чего происходит нагревание его внутренней части, а затем охлаждение. Из-за перепада давления из цилиндра извлекается энергия, образуемая при изменении давления. Обычно в качестве рабочего тела используется водород или гелий. Но чаще в таких моторах используется воздух. 

 

Двигатели Стирлинга отлично подходят для преобразования тепла в электроэнергию. Например, многие специалисты считают, что эти моторы подходят для солнечных электрических установок. 

То есть это идеальные силовые агрегаты для преобразования солнечной энергии в электричество. 

 

8. Радиальный двигатель (звездообразный)

 

Звездообразный двигатель представляет собой поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором цилиндры расположены вокруг коленчатого вала. Один поршень соединен с коленвалом через главный шатун. Остальные поршни прикреплены через шатуны к кольцам главного ведущего шатуна. 

 

Двигатель преимущественно создан для использования в самолетах. До появления реактивных двигателей в большинстве поршневых авиационных двигателей использовались подобные звездообразные конструкции силовых агрегатов. Эти моторы, как правило, устанавливались на самолеты небольшой дальности. Остальные самолетные моторы имели V-образную форму. 

 

Некоторые современные легкие самолеты до сих пор оснащаются радиальными моторами.

Ряд компаний продолжает строить радиальные системы сегодня. Например, вот современный авиационный радиальный 9-цилиндровый двигатель Веденеев мощностью 360–450 л. с., который в настоящий момент используется на самолетах Яковлева и Сухого.

Ротативный двигатель. — Российская авиация

Такие двигатели отличались плавностью и равномерностью хода. Зажигание производилось последовательно в каждом цилиндре через один по кругу.
Второй особенностью было хорошее охлаждение. Металлургическая промышленность в те времена была не настолько развита, как сейчас и качество сплавов (в плане термостойкости) было не слишком высоким. Поэтому требовалось хорошее охлаждение.

Скорости полета самолетов были не высокие, поэтому простое охлаждение набегающим потоком стационарного движка было недостаточным. А ротативный двигатель здесь находился в более выгодном положении, потому что сам вращался с достаточной для эффективного охлаждения скоростью и цилиндры хорошо обдувались воздухом. При этом они могли быть как гладкими, так и оребренными. Охлаждение было достаточно эффективным даже при работе двигателя на земле.

Расцвет ротативных двигателей пришелся на первую мировую войну. В то время авиация уже достаточно серьезно участвовала в боевых действиях и воздушные бои не были редкостью. Самолеты и двигатели для них производились всеми крупными участниками войны.

Из двигателестроительных одной из самых известных была французская фирма «Societe des Moteurs Gnome», в свое время занимавшаяся производством двигателей внутреннего сгорания для промышленного производства. В 1900 году она купила лицензию на производство маленького одноцилиндрового стационарного двигателя (мощность 4 л.с.) «Gnome» у немецой фирмы Motorenfabrik Oberursel. Это движок продавался во Франции под французским наименованием «Gnome» и при этом настолько успешно, что наименование это было использовано в названии фирмы — «Societe des Moteurs Gnome».

В Российской Империи двигатель «Gnome» послужил прототипом для двигателей Теодора-Фердинанда (Григорьевича) Калепа. Т.Г.Калеп в начале 1911 года сначала решил приступить к производству на своем заводе двигателей «Gnome», но попытка договориться с фирмой «Societe des Moteurs Gnome» окончилась неудачей, т.к. эта французская фирма поставила условие отдавать ей 2/3 чистого дохода.

Тогда Калеп решил спроектировать на своем заводе новый двигатель. Проект двигателя Калеп разрабатывал совместно с молодым инженером Шухгальтером. Конструкторам удалось значительно усовершенствовать конструкцию двигателя «Gnome» и создать двигатель, более надежный чем «Gnome». Прежде всего был изменен способ крепления цилиндров на картере. У двигателя «Gnome» картер состоял из нескольких частей, соединенных болтами — это весьма увеличивало массу двигателя. Калеп сделал картер всего из двух частей, причем плоскость разъема не совпадала с плоскостью, в которой лежали геометрические оси цилиндров, а была отнесена несколько в сторону. Это существенно упрощало сборку двигателя, т.к. можно было крепить цилиндры, защемляя их между двумя частями картера, причем цилиндры вставлялись в отверстия большей части картера.
Калеп усовершенствовал двигатель «Gnome», увеличив его прочность и в тоже время снизив на 7 кг его массу и уменьшив на 85 шт. число деталей. При этом размеры двигателя Калепа не превышали размеров двигателя «Gnome». 22 ноября 1911 г. Т.Г.Калеп подал заявку за № 50497 на получение патента на авиационный двигатель «внутреннего горения с радиально укрепленными на кривошипной камере вращающимися цилиндрами», которая была удовлетворена и автор получил патент на этот двигатель за № 25057.

Двигатели «Калеп» устанавливались на самолёты «Хиони», «Стеглау» и др. Впоследствии Т.Калеп создал ещё более мощные двигатели мощностью 80 л.с. и 100 л.с., которые устанавливались на лицензионные «Ньюпоры» и другие отечественные истребители и разведчики.
Увы, хоть слава и досталась Ф.Г.Калепу, моторы для российского Воздушного флота делались во Франции — нелегко было небольшому заводу соревноваться в рекламе с солидной иностранной фирмой.

В 1913 году, будучи больным, Теодор Калеп поехал на испытания своего мотора, проводимые в Риге военным ведомством. Мотор сочли хорошим, а 47-летний Калеп через несколько дней умер. Можно сказать, сгорел на работе…

Двигатель «Калеп-60».

Двигатель «Калеп-80» в музее ВВС Монино.

В дальнейшем на базе «Gnome» был разработан ротативный двигатель «Gnome Omega», имевший немалое количество модификаций и устанавливавшийся на самые различные самолеты. Известны так же другие массово производившиеся двигатели этой фирмы. Например, «Gnome 7 Lambda» – семицилиндровый, мощностью 80 л.с. и его продолжение «Gnome 14 Lambda-Lambda» (160 л.с.), двухрядный ротативный двигатель с 14-ю цилиндрами.

Ротативный двигатель «Gnome 7 Omega».

Двигатель «Gnome 7 Omega» на самолете.

Широко известен двигатель «Gnome Monosoupape» (один клапан), начавший выпускаться в 1913 году и считавшийся одним из лучших двигателей в начальный период войны. Этот «лучший двигатель» имел всего один клапан, использовавшийся и для выхлопа и для забора воздуха. Для поступления топлива в цилиндр из картера, в юбке цилиндра был сделан ряд специальных отверстий. Двигатель был безкарбюраторный и из-за упрощенной системы управления был легче и потреблял, к тому же меньше масла.

Двигатель «Gnome Monosoupape» Type N.

Управления у него не было практически никакого. Был только топливный кран, подававший бензин через специальную форсунку (или распылитель) в полый неподвижный вал и далее в картер. Этим краном можно было пытаться обогащать или обеднять топливо-воздушную смесь в очень узком диапазоне, от чего было мало толку.

Подвод топлива в цилиндр двигателя «Gnome Monosoupape». Crank Case — картер, Ports — подводящие отверстия.

Пытались использовать с целью управления изменение фаз газораспределения, но быстро от этого отказались, потому что начали гореть клапана. В итоге движок постоянно работал на максимальных оборотах (как, впрочем и все ротативные двигатели) и управлялся только отключением зажигания (об этом чуть ниже).

Другой известной французской фирмой, производившей ротативный двигатели была фирма «Societe des Moteurs Le Rhone», начавшая свою работу с 1910 года. Одними из самых известных ее двигателей были «Le Rhone 9C» (мощность 80 л.с.) и «Le Rhone 9J» (110 л.с.). Характерной их особенностью было наличие специальных трубопроводов от картера к цилиндрам для подвода топливо-воздушной смеси (немного похоже на входные коллектора современных ДВС).

Двигатель «Le Rhone 9C».

«Le Rhone» и «Gnome» первоначально соперничали, но потом объединились и с 1915 года уже работали совместно под названием «Societe des Moteurs Gnome et Rhone». Двигатель 9J был, в общем-то, уже их совместным продуктом.

Ротативный двигатель «Le Rhone 9J».

Открытый картер двигателя «Le Rhone 9J».

Интересно, что вышеупомянутая германская фирма «Motorenfabrik Oberursel» в 1913 году закупила лицензии на производство теперь уже французских ротативных двигателей «Gnome» (хотя и была родоначальницей этого брэнда, можно сказать) и чуть позже двигателей «Le Rhone». Их она выпускала под своими наименованиями: «Gnome», как «U-серия» и «Le Rhone», как «UR-серия» ( от немецкого слова Umlaufmotor, обозначающего ротативный двигатель).

Например, двигатель «Oberursel U.0» был аналогом французского «Gnome 7 Lambda» и устанавливался первоначально на самолет Fokker E.I., а двигатель «Oberursel U.III» — это копия двухрядного «Gnome 14 Lambda-Lambda».

Германский двухрядный «Oberursel U.III», копия «Gnome 14 Lambda-Lambda».

Вообще фирма «Motorenfabrik Oberursel» всю войну в довольно большом количестве производила двигатели-клоны французских моделей, которые потом ставились на самолеты, являвшиеся противниками французов и их союзников в воздушных боях. Вот такие фокусы жизни…

Истребитель Fokker E.I с двигателем «Oberursel U.0».

Среди других известных двигателестроительных фирм значится также французская фирма «Societe Clerget-Blin et Cie» (интересное для русского уха слово Blin в названии означает фамилию одного из учредителей, промышленника Эжена Блина) со своим известным движком «Clerget 9B».

Двигатель «Clerget 9B».

Двигатель «Clerget 9B» на истребителе Sopwith 1½ «Strutter».

Истребитель Sopwith 1½ «Strutter» с двигателем «Clerget 9B».

Многие двигатели производились в Великобритании по лицензиям. На этих же заводах выпускали английские двигатели разработки «Walter Owen Bentley» (того самого Бентли) «Bentley BR.1» (заменившие «Clerget 9B» на истребителях Sopwith «Camel») и «Bentley BR.2» для истребителей Sopwith 7F.1 «Snipe».

На двигателях «Bentley» в конструкции поршней впервые были применены алюминиевые сплавы. До этого на всех движках цилиндры были чугунные.

Ротативный двигатель «Bentley BR.1».

Ротативный двигатель «Bentley BR.2».

Истребитель Sopwith 7F.1″Snipe» с двигателем «Bentley BR.2».

Теперь вспомним о других особенностях ротативного двигателя, которые, так сказать, плюсов ему не прибавляют (чаще всего как раз наоборот).

Немного об управлении. Современный (стационарный, конечно) поршневой двигатель, неважно рядный он или звездообразный, управляется относительно легко. Карбюратор (либо инжектор) формирует нужный состав топливо-воздушной смеси и с помощью дроссельной заслонки пилот может регулироват подачу ее в цилиндры и, тем самым, менять обороты двигателя. Для этого по сути дела существует ручка (или педаль, как хотите) газа.

У ротативного двигателя все не так просто. Несмотря на разницу конструкций, большинство ротативных двигателей имели на цилиндрах управляемые впускные клапана, через которые и поступала топливо-воздушная смесь. Но вращение цилиндров не позволяло применять обычный карбюратор, который бы поддерживал оптимальное соотношение воздух-топливо за дроссельной заслонкой. Состав смеси, поступающей в цилиндры нужно было корректировать для достижения оптимального соотношения и устойчивой работы двигателя.

Для этого обычно существовал дополнительный воздушный клапан («bloctube») . Пилот устанавливал рычаг газа в нужное положение (чаще всего полностью открывая дроссель) и потом рычагом регулировки подачи воздуха добивался устойчивой работы двигателя на максимальных оборотах, производя так называемую тонкую регулировку. На таких оборотах обычно и проходил полет.

Из-за большой инерционности двигателя (масса цилиндров все же немаленькая), такая регулировка часто делалась «методом тыка», то есть определить нужную величину регулировки можно было только на практике, и эта практика была необходима для уверенного управления. Все зависело от конструкции двигателя и опыта пилота.

Весь полет проходил на максимальной частоте вращения движка и если ее по какой-либо причине надо было снизить, например для посадки, то действия по управлению должны были быть обратного направления. То есть пилоту нужно было прикрыть дроссель и потом опять регулировать подачу воздуха в двигатель.

Но такое «управление» было, как вы понимаете, достаточно громоздким и требующим времени, которое в полете не всегда есть, особенно на посадке. Поэтому гораздо чаще применялся метод отключения зажигания. Чаще всего это делалось через специальное устройство, позволяющее отключать зажигание полностью или в отдельных цилиндрах. То есть цилиндры без зажигания переставали работать и двигатель в целом терял мощность, что и нужно было пилоту.

Этот метод управления широко применялся на практике, но тянул за собой и кучу проблем. Топливо, вместе, кстати, с маслом, несмотря на отключение зажигания, продолжало поступать в двигатель и, не сгорев, благополучно его покидало и затем скапливалось под капотом. Так как движок очень горячий, то опасность серьезного пожара налицо. Тогдашние «легкие этажерки» горели очень легко и быстро.

Пример защитных капотов на (защита от масла двигатель «Gnome 7 Lambda») Sopwith «Tabloid».

Поэтому капоты для двигателей имели внизу вырез примерно на одну треть периметра или на худой конец серьезные дренажные отводы, чтобы вся эта гадость могла быть удалена набегающим потоком. Чаще всего, конечно, она размазывалась по фюзеляжу.

Кроме того свечи в неработающих цилиндрах могли оказаться залитыми и замасленными и повторный запуск поэтому был не гарантирован.

К 1918 году французская двигателестроительная фирма «Societe Clerget-Blin et Cie» (ротативные двигатели «Clerget 9B»), исходя из очевидной опасности использования способа снижения мощности путем отключения зажигания, в руководстве по эксплуатации своих двигателей рекомендовала следующий метод управления.

При необходимости снижения мощности двигателя пилот перекрывает подачу топлива закрытием дросселя (ручкой газа). При этом зажигание не отключается и свечи продолжают «искрить» (предохраняя себя от замасливания). Винт вращается в результате эффекта авторотации и при необходимости запуска топливный клапан просто открывается в то же положение, что и до закрытия. Двигатель запускается…

Однако, по отзывам пилотов, которые в наши дни летают на восстановленных или точных копиях самолетов того времени, все-таки самый удобный режим снижения мощности — это отключение зажигания, несмотря на всю «грязь», которую при этом извергают ротативные двигатели.

Самолеты с такими движками вообще особой чистотой не отличались. Про топливо в отключенных цилиндрах я уже сказал, но ведь было еще и масло. Дело в том, что из-за вращающегося блока цилиндров, возможность откачки топлива из картера была весьма проблематична, поэтому организовать полноценную систему смазки было нельзя.

Схема топливо- и маслопитания ротативного двигателя «Gnome 7 Omega».

Но без смазки никакой механизм работать не будет, поэтому она, конечно, существовала, но в о-о-очень упрощенном виде. Масло подавалось прямо в цилиндры, в топливо-воздушную смесь. На большинстве двигателей для этого существовал небольшой насос, подававший масло через полый (неподвижный, как уже известно) вал по специальным каналам.

В качестве смазывающего масла использовалось касторовое, самое лучшее по тем временам масло (природное растительное) для этих целей. Оно, кроме того не смешивалось с топливом, что улучшало условия смазки. Да и сгорало в цилиндрах оно только частично.

Пример замасливания (темные пятна) двигателя «Gnome 7 Omega» полусгоревшим касторовым маслом.

А удалялось оно оттуда после выполнения своих функций вместе с отработанным газами через выпускной клапан. И расход его при этом был очень даже немаленький. Средний движок, мощностью около 100 л.с. (75 кВт, 5-7 цилиндров) за час работы расходовал более двух галлонов (английских) масла. То есть около 10 литров вылетало «на ветер».

Ну что тут скажешь… Бедные механики. Масло, сгоревшее и несовсем, топливная смесь, оставшаяся после дросселирования движка, сажа… все это оседало на самолете и все это нужно было отмывать. Причем масло это отмывалось очень плохо. Из-за этого на старых снимках самолеты частенько «щеголяют» грязными пятнами на крыле и фюзеляже.

Но и летчики — люди мужественные. Ведь из движка выходила касторка. А это, как известно, очень хорошее слабительное (в аптеках раньше продавалась, не знаю, как сейчас). Конечно, двигатель был закрыт капотом и снизу, как я уже говорил, был вырез для удаления всей грязи. Но ведь кабина открытая и воздушный поток — штука не всегда управляемая. Если чистая касторка попадала на лицо и потом внутрь… Последствия предугадать… наверное было не сложно…

Следующая особенность ротативных двигателей, которую я бы тоже не назвал положительной была связана с управляемостью аэропланов, на которых стояли такие движки. Немалая масса вращающегося блока представляла собой по сути дела большой гироскоп, поэтому гироскопический эффект был неизбежен.

Пока самолет летел прямолинейно, его влияние не было сильно заметно, но стоило начать совершать какие-либо полетные эволюции, как сразу проявлялась гироскопическая прецессия. Из-за этого и вкупе с большим крутящим моментом массивного блока цилиндров при выбранном правом вращении винта самолет очень неохотно поворачивал влево и при этом задирал нос, но зато быстро делал правые развороты с большой тенденцией к опусканию носа. Такой эффект с одной стороны очень мешал (особенно молодым и неопытным пилотам), а с другой был полезен при проведении воздушных боев, в так называемых «собачьих свалках» (dogfights). Это, конечно, для опытных летчиков, которые могли с толком использовать эту особенность.

Очень характерен в этом плане был известный самолет Sopwith F.1 «Camel» Королевских ВВС, считавшийся лучшим истребителем Первой Мировой. На нем стоял ротативный двигатель «Clerget 9B» (как примечание добавлю, что в последствии также ставился и английский «Bentley BR.1» (150 л.с.)). Мощный (130 л.с.), но достаточно капризный двигатель, чувствительный к составу топлива и к маслу. Мог запросто отказать на взлете. Но именно благодаря ему и особенностям компоновки фюзеляжа (рассредоточению полезного оборудования) «Camel» был очень маневренен.

Истребитель Sopwith F.1 «Camel» с двигателем «Clerget 9B».

Маневренность эта, правда, доходила до крайности. В управлении истребитель был необычайно строг и вообще имел кое-какие неприятные особенности. Например, большое желание войти в штопор на малой скорости. Он абсолютно не подходил для обучения молодых пилотов. По некоторой статистике за время войны в боевых действиях на этом аэроплане погибло 415 пилотов, а в летных происшествиях — 385. Цифры красноречивые…

Однако опытные пилоты, хорошо его освоившие, могли извлечь большую пользу из его особенностей и делали это. Интересно, что из-за нежелания истребителя «Camel» быстро разворачиваться влево, многие пилоты предпочитали делать это, так сказать, «через правое плечо». Поворот вправо на 270° получался значительно быстрее, чем влево на 90°.

Основным и достойным противником для Sopwith F.1 «Camel» был немецкий триплан Fokker Dr.I с двигателем «Oberursel UR.II» (полный аналог французского «Le Rhone 9J»). На таком воевал Барон Манфред Альбрехт фон Рихтгофен (Manfred Albrecht Freiherr von Richthofen), знаменитый «Красный барон».

Триплан Fokker Dr.I.

Германский двигатель «Oberursel-UR-2» (копия «Le Rhone 9J»).

За время войны ротативные двигатели достигли своего полного расцвета. При имеющихся запросах армии, несмотря на свои недостатки они очень хорошо подходили для решения, так сказать, триединой задачи «мощность — вес — надежность». Особенно, что касается легких истребителей. Ведь именно на них в подавляющем большинстве такие движки стояли.

Более крупные и тяжелые самолеты продолжали летать, используя традиционные рядные движки.

Однако авиация развивалась бурными темпами. Требовалась все большая мощность двигателей. Для стационарных рядных это достигалось путем увеличения максимального количества оборотов. Возможности совершенствования в этом направлении были. Улучшались системы зажигания и газораспределения, принципы образования топливовоздушной смеси. Применялись все более совершенные материалы.

Это позволило к концу Первой Мировой войны поднять максимальную величину оборотов стационарного двигателя с 1200 до 2000 об/мин.

Однако, для ротационного двигателя этот было невозможно. Организовать правильное смесеобразование было нельзя. Все приходилось делать «на глазок», поэтому расход топлива (как и масла) был, мягко говоря, немаленьким (в том числе, кстати, из-за постоянной работы на больших оборотах).

Какие-либо внешние регулировочные работы на двигателе, пока он находится в запущенном состоянии само собой были невозможны.

Повысить частоту вращения тоже не получалось, потому что сопротивление воздуха быстро вращающемуся блоку цилиндров было достаточно большим. Более того, при увеличении скорости вращения, сопротивление росло еще быстрее. Ведь, как известно, скоростной напор пропорционален квадрату скорости. То есть если скорость просто растет, то сопротивление растет в квадрате (примерно).

При попытках на некоторых моделях двигателей начала войны поднять обороты с 1200 об/мин до 1400 об/мин сопротивление поднималось на 38%. То есть получалось, что возросшая мощность двигателя больше тратилась на преодоление сопротивления, чем на создание полезной тяги воздушного винта.

Немецкой фирмой Siemens AG была сделана попытка обойти эту проблему с другой стороны. Был выполнен 11-цилиндровый двигатель так называемой биротативной схемы (наименование Siemens-Halske Sh.III). В нем блок цилиндров вращался в одну сторону с частотой 900 об/мин., а вал (ранее неподвижный) в другую с той же частотой. Суммарная относительная частота составила 1800 об/мин. Это позволило достичь мощности в 170 л.с.

Биротативный двигатель «Siemens-Halske Sh.III».

Истребитель «Siemens-Schuckert D.IV».

Истребитель «Siemens-Schuckert D.IV» в берлинском авиамузее.

Этот двигатель имел меньшее сопротивление воздуху при вращении и меньший крутящий момент, мешающий управлению. Устанавливался на истребителе «Siemens-Schuckert D.IV» , который по мнению многих специалистов стал одним из лучших маневренных истребителей времен войны. Однако производиться начал поздно и сделан был в небольшом количестве экземпляров. Существующее положение Siemens-Halske Sh.III не поправил и не смог опять поднять ротативные двигатели на должную высоту.

Здесь следует упомянуть о работах русского инженера Анатолия Георгиевича Уфимцева. А.Г.Уфимцев работы по биротативным авиационным двигателям начал ещё в 1909 году. Им был спроектирован четырехцилиндровый биротативный двигатель с воспламенением смеси при высокой степени сжатия в цилиндрах, диаметр которых составлял 90 мм, ход поршня — 120 мм. На это изобретение А.Г.Уфимцев получил патент. Специального станка для замера мощности биротативного двигателя у конструктора не было. По его расчетам мощность двигателя массой 40 кг могла достигать 35-40 л.с. Для запуска двигателя предполагалось использовать сжатый воздух от баллона на борту самолета. В Главном инженерном управлении дали отрицательное заключение на этот проект, считая невозможным запуск двигателя сжатым воздухом (в дальнейшем практика развития авиации подтвердила целесообразность воздушного запуска).

Тем не менее А.Г.Уфимцев не оставил намерения осуществить свою идею. Четырехцилиндровый двигатель с самовоспламенением не удовлетворял автора и в новом проекте была применена электрическая система зажигания топливовоздушной смеси при меньшей степени сжатия.
Получив небольшой кредит от частных лиц, заложив дом и используя все наличные средства, изобретатель построил шестицилиндровый биротативный двигатель. При этом диаметр цилиндра равнялся 80 мм, ход поршня — 110 мм, частота вращения — 1000 об/мин. Масса двигателя — 50 кг, расчетная мощность — 40 л.с. Этот двигатель А.Г.Уфимцев установил на самолете собственной конструкции «Сфероплан-2», который был построен в 1910 году. Во время испытаний самолет не взлетел из-за передней центровки.

Аппарат А.Г.Уфимцева «Сфероплан-II». 1910 г.

В 1912 году А.Г.Уфимцев спроектировал новый шестицилиндровый двухтактный биротативный двигатель с улучшенной продувкой цилиндров. Были устранены недостатки предыдущих двигателей, существенно изменены параметры и конструкция основных узлов, расчетная мощность — в пределах 65-70 л.с. при массе 58 кг. Двигатель был построен на Брянском паровозостроительном заводе и получил наименование АДУ-4. Его испытание, доводка не были завершены, завод отказался от производства этого двигателя. В настоящее время двигатель АДУ-4 экспонируется в музее ВВС.

А.Г.Уфимцев у своего первого биротативного двигателя.

Двигатель АДУ-4 в музее ВВС Монино.

Недостатков у всех видов ротативных двигателей, как видите, хватало. Ко всему прочему могу еще добавить, что движки эти были достаточно дороги. Ведь из-за большой быстро вращающейся массы все детали двигателя должны были быть хорошо отбалансированы и четко подогнаны. Плюс сами материалы были недешевы. Это приводило к тому, что, например, двигатель Monosoupape по ценам 1916 года стоил порядка 4000$ (что в переводе на курс года 2000-го составляет примерно 65000$). Это при том, что в движке-то, вобщем-то, по нынешним понятиям, ничего особенного-то нет.

Ко всему прочему моторесурс всех таких двигателей был невысок (вплоть до 10-ти часов между ремонтами) и менять их приходилось часто, несмотря на высокую стоимость.

Все эти недостатки копились и в конце концов чаша оказалась переполнена. Ротативный двигатель широко использовался и совершенствовался (по мере возможности) вплоть до конца войны. Самолеты с такими движками некоторое время использовались во время гражданской войны в России и иностранной интервенции. Но в целом их популярность быстро пошла на спад.

Совершенствование науки и производства привели к тому, что на сцену уверенно вышел последователь ротативного двигателя — радиальный или звездообразный двигатель с воздушным охлаждением, который не сходит с нее и по сей день, работая, между прочим, в содружестве с рядным поршневым авиационным двигателем с жидкостным охлаждением.

Ротативный двигатель, оставив яркий след в истории авиации, занимает теперь почетное место в музеях и на исторических выставках.

В заключении ролик — запуск восстановленного двигателя «Gnome» 1918 года выпуска:

Как работает радиальный двигатель?

Вы, наверное, слышали о радиальном двигателе. Они — двигатели ранней авиации вплоть до начала реактивной эры. Эти двигатели потрясающие. Но почему они были изобретены и как они работают? И почему они исчезли? Проверить это …

Чистая сила в кругу

Радиальные двигатели разрабатывались еще до того, как братья Райт совершили свой первый полет с двигателем, когда К.М. Мэнли создал пятицилиндровый радиальный двигатель с жидкостным охлаждением для самолета «Аэродром» Сэмюэля Лэнгли.

В то время они конкурировали с роторными двигателями и рядными двигателями с водяным охлаждением. Но к концу Первой мировой войны роторные двигатели достигли своего пика, и радиальные двигатели быстро затмили их.

Радиальные двигатели с воздушным охлаждением имеют ряд преимуществ перед своими линейными собратьями. Они легче рядных двигателей с жидкостным охлаждением и, поскольку не требуют охлаждающей жидкости, более устойчивы к повреждениям.Радиальные двигатели проще — коленчатые валы короче и для них требуется меньше подшипников коленчатого вала. Они более надежны и работают плавнее.

Но у радиальных двигателей есть и недостатки. Их массивная передняя часть создает сопротивление и ограничивает обзор пилота. Радиальные двигатели нуждаются в значительном потоке воздуха для охлаждения цилиндров, поэтому размещение двигателя на самолете ограничено. Установить многоклапанный механизм практически невозможно, поэтому почти во всех радиальных двигателях используется двухклапанная система, ограничивающая мощность.И хотя один ряд цилиндров охлаждает равномерно, в более крупных двигателях используются ряды цилиндров. Задние ряды закрыты передними, и воздух уже горячий после прохождения первого набора цилиндров, что ограничивает охлаждение.

Как работает радиальный двигатель?

Радиальный двигатель работает как любой другой четырехтактный двигатель внутреннего сгорания. Каждый цилиндр имеет такты впуска, сжатия, мощности и выпуска. Они отличаются от рядных и горизонтально-оппозитных двигателей порядком работы и способом соединения с коленчатым валом

.

Цилиндры радиального двигателя нумеруются сверху по часовой стрелке, первый цилиндр имеет номер 1.Шатун первого цилиндра крепится непосредственно к коленчатому валу — это ведущий стержень. Штоки других цилиндров соединяются с точками поворота вокруг ведущего штока.

Каждый радиальный двигатель имеет нечетное количество цилиндров, и они работают в чередующемся порядке. Итак, пятицилиндровый двигатель срабатывает в порядке 1, 3, 5, 2 и 4. Семицилиндровый двигатель работает в порядке 1, 3, 5, 7, 2, 4, 6.

При срабатывании цилиндров узел штока вращается вокруг коленчатого вала, как коленчатый кривошип.Противовес находится напротив ступицы штока, чтобы предотвратить вибрацию двигателя.

Турбины украли рынок

Чтобы увеличить мощность радиального двигателя, инженеры добавили несколько рядов цилиндров. Pratt & Whitney Wasp Major использует четыре ряда по семь цилиндров (всего 28 цилиндров!) с нагнетателем для выработки до 4300 лошадиных сил . На нем были установлены многие из последних крупных самолетов с поршневыми двигателями, включая B-36 Peacemaker (на котором использовались шесть самолетов Wasp Majors и четыре турбореактивных двигателя) и Martin Mars.

Б-36 Миротворец

Кэмпбелл / Flickr

Мартин Марс

Ален Бурк / Flickr

A Pratt & Whitney Wasp Major

В конечном счете, турбинные и турбовинтовые двигатели, разработанные после Второй мировой войны, могли развивать гораздо большую мощность, чем радиальный двигатель, более эффективно и с меньшим весом. Но это не меняет того факта, что радиальные двигатели выглядят круто, а звучат даже лучше.

redeaglesformation.com

Станьте лучшим пилотом.
Подпишитесь, чтобы получать последние видео, статьи и викторины, которые сделают вас более умным и безопасным пилотом.

Радиальные двигатели | The Flying Bulls

Уникальный внешний вид и несравненный звук этого двигателя завораживают. Однако радиальные двигатели — это гораздо больше, чем просто красивая технология. Инженеры любят их за равномерное распределение силы и массы, создаваемое цилиндрами, расположенными радиально вокруг центрированного коленчатого вала.Таким образом, радиальные двигатели стали одними из самых популярных двигателей в авиастроении, пока их не заменили реактивные двигатели. Большие вертолеты, такие как Sikorski S-55, также используют надежную мощность радиальных двигателей.

Один из немногих вертолетов с радиальным двигателем — Sycamore. Легендарный Bristol 171 Sycamore был первым вертолетом, полностью разработанным и изготовленным в Великобритании (первый полет состоялся 27 июля 1947 года). Он оснащен девятицилиндровым двигателем Alvis-Leonides мощностью 550 л.с., который был адаптирован для использования в вертолетах за счет использования специальной системы воздушного охлаждения и модифицированной подачи масла.Двигатель также устанавливался на самолетах с неподвижным крылом, таких как британский двухмоторный самолет Percival Prince и Twin Pioneer — транспортный самолет 1950-х годов от компании Scottish Aviation.

После того, как недавно приобретенный вертолет Sycamore Flying Bulls прибыл в Зальцбург из Швейцарии весной 2010 года, радиальный двигатель был отправлен в Видеоскоп для проверки. Осмотр двигателя изнутри выявил сильную коррозию. Затем было принято решение о замене силового агрегата на идентичный по конструкции, недавно отремонтированный агрегат.Однако новый двигатель работает не с карбюратором, а с одноточечным впрыском (SPI), то есть топливо подается во все девять цилиндров посредством центрального впрыска.

Сегодня почти все вертолеты оснащены турбинами; меньшие типы, такие как Robinson R22 / R44 или Schweizer 300 C, оснащены двигателем Lycoming Boxer, а не радиальными двигателями. Время для этих великолепных механизмов цилиндрового двигателя почти истекло, хотя некоторые энтузиасты все еще имеют дело с этим кусочком истории авиации, тем самым поддерживая его.Благодаря глубокому ноу-хау специалистов Flying Bulls, Sycamore был в значительной степени отремонтирован и стал пригодным для полетов с 2010 по 2013 год. 16 октября 2013 года Sycamore стартовал в Зальцбурге с типичным богатым звуком своего девятицилиндрового радиального двигателя.

A Ориентация магнитного поля

По сравнению с традиционными электродвигателями с радиальным потоком, машины с осевым потоком, особенно топологии «один статор — двойной ротор», более эффективны в электромагнитном смысле.Это сообщение в блоге объясняет, почему.

Электрические машины

предназначены для создания крутящего момента на валу ротора за счет магнитных сил, создаваемых магнитными полями.

Чтобы объяснить влияние ориентации магнитного поля, прямую катушку с проволокой, питаемую постоянным током, можно использовать для создания почти однородного магнитного поля, похожего на стержневой магнит, как показано на рисунке ниже.

При питании той же катушки от источника синусоидального тока (переменного тока) создаваемое магнитное поле будет ориентировано в зависимости от знака тока.

В двигателях с постоянными магнитами (радиальными и осевыми) набор обмоток переменного тока генерирует серию северных и южных магнитных полюсов вдоль воздушного зазора машины.

Взаимодействие между этими полюсами и полюсами постоянного магнита на поверхности ротора отвечает за создание крутящего момента.

В зависимости от направления потока в воздушном зазоре электрические машины обозначаются как машины с радиальным или осевым потоком.

В машине с радиальным магнитным потоком поток в воздушном зазоре является радиальным, а проводники — аксиальными, тогда как в машине с осевым потоком поток в воздушном зазоре является осевым, а проводники — радиальными.

Заключение:

Машина для осевого флюса без ярма позволяет использовать двойной ротор. Поскольку выходной крутящий момент машины с постоянным магнитным потоком пропорционален эффективной площади воздушного зазора для постоянной электрической и магнитной нагрузки, машина AFPM (постоянный магнит с осевым потоком) с двойным воздушным зазором (ротором) обеспечивает более высокое отношение крутящего момента к массе. Это дополнительно усиливается эффектом «рычага»; В машинах с осевым потоком магниты расположены дальше от центральной оси.Это приводит к более крупному рычагу на центральной оси и, следовательно, к большему крутящему моменту.

Как работает радиально-поршневой двигатель?

Наши радиально-поршневые двигатели SMA используются во всем мире для работы в тяжелом и высокомощном оборудовании. Вот ваш шанс узнать больше о том, как работает радиально-поршневой двигатель.

Когда был разработан радиально-поршневой двигатель SMA?
Радиально-поршневой двигатель SMA был разработан в 1980-х годах для обеспечения питания тяжелых условий эксплуатации.Конструкция включает вал из закаленной стали, опирающийся на конические роликоподшипники как часть системы гидростатического привода. Следовательно, масло выполняет работу по питанию двигателя.

Как работает радиально-поршневой двигатель?
Работа двигателя достигается за счет пяти поршней, которые радиально установлены в блоке цилиндров, установленном на приводном валу, который имеет смещение относительно центра вращения. Гидравлическая жидкость под давлением от насоса подается к каждому поршню по жидкостным трактам в коленчатом валу.Повышение давления в поршнях за счет прямого гидравлического давления жидкости в сочетании со смещенным приводным валом создает вращательное движение. Это вращательное движение создает механическую силу, которая приводит в действие приложение.

1. Масло закачивается в двигатель. Красный цвет представляет собой масло под давлением, подаваемое в двигатель, а синий — выходящее отработанное масло.
2. Внутри двигателя вы можете увидеть часть вала, которая смещена относительно центра вращения. Это ключевая особенность конструкции, позволяющая двигателю работать.
3. Красная жидкость представляет собой масло под напряжением, которое заставляет поршни вращаться. Синяя жидкость представляет собой отработанное масло, выходящее из двигателя.

Где используется радиально-поршневой двигатель SMA?
Электродвигатель SMA используется для питания тяжелого оборудования в приложениях с большой мощностью. Типичные применения включают траншеекопатели, используемые для рытья каналов глубиной 10 футов для прокладки электрических кабелей и дренажных труб, а также нивелиры рельефа, которые используются для быстрого сноса дорожных покрытий, подготовки площадки для установки строительных машин или полной разработки поверхности.

Двигатель SMA идеально подходит для этих применений, поскольку он может выдерживать высокие механические и гидравлические ударные нагрузки, обеспечивая длительный срок службы и продолжительное использование высокой мощности. Номинальные значения скорости и мощности также значительно выше, чем у других двигателей, доступных на рынке.

Какой размерный ряд?
Размеры двигателей SMA варьируются от 100 куб. См (при весе 30 кг) до 16 400 куб. См (при весе 2 500 кг). Кубический сантиметр (куб.см) двигателя — это величина рабочего объема двигателя, который означает объем масла, необходимый для однократного вращения двигателя.

Свяжитесь с нами, если вы хотите узнать больше о нашем радиально-поршневом двигателе SMA.

Конструкция самолета

— Почему рядные двигатели используются чаще, чем радиальные?

Большим преимуществом радиалов с самого начала была их большая фронтальная площадь , , что означало, что они могли иметь воздушное охлаждение . Рядный двигатель с воздушным охлаждением может сильно нагреть задний цилиндр. Чем больше двигатель, тем больше проблем с охлаждением. Есть несколько огромных радиалов с воздушным охлаждением, размеры которых немыслимы для рядного двигателя с воздушным охлаждением.

По мере развития технологий все более популярными стали более сложные двигатели с водяным охлаждением. . Однако воздушное охлаждение по-прежнему было большим преимуществом для военных самолетов из-за отсутствия тонкой системы охлаждения, которая могла бы быть повреждена, что позволяло радиальным самолетам оставаться на этой арене. Конечно, в наши дни никто и не подумал поставить на истребитель поршневой двигатель.

В настоящее время жидкостное охлаждение почти универсально для поршневых двигателей общего назначения, при этом небольшие самолеты являются одной из немногих областей, где воздушное охлаждение удалось в некоторой степени продержаться (см. Ниже.) Ввиду отсутствия военного применения, которое предпочитает воздушное охлаждение, большая лобовая площадь стала провалом радиального двигателя из-за большого аэродинамического сопротивления, которое он создает. Другая проблема заключается в том, что клапанный механизм довольно сложен, что означает, что верхние распределительные валы и несколько впускных / выпускных клапанов на цилиндр нецелесообразны. Это делает большой проблемой соотношение эффективности и мощности к весу:

Чтобы двигатель имел хорошее соотношение мощности и веса, он должен работать на высоких оборотах.Чтобы работать на высоких оборотах, он должен эффективно дышать. Для этого всего с двумя клапанами они должны широко открываться. Чтобы предотвратить их столкновение с поршнем, степень сжатия должна быть низкой, что ограничивает эффективность. Следовательно, большинство современных двигателей имеют более двух клапанов на цилиндр, чтобы обойти эту проблему.

Дополнительная литература

Pratt & Whitney R-2800: рабочий объем 46 л, более 2000 л.с. от двигателя с воздушным охлаждением, но это ни в коем случае не самый большой!

Отличная анимация клапанного механизма, которая также демонстрирует сложность установки более двух клапанов на цилиндр. Кроме того, много истории (очевидно).

Во время Второй мировой войны как Double Wasps (46 л с радиальным воздушным охлаждением), так и Merlins (27 л с водяным охлаждением V, лицензированный у Rolls Royce в Великобритании и произведенный на месте компанией Packard) использовались американскими военными. Однажды я прочитал очень хорошую аутентичную дискуссию о Второй мировой войне о тактике, когда использовать радиальные истребители с воздушным охлаждением, а когда — с водяным охлаждением. К сожалению, я не могу его найти. Вот одна из многих дискуссий по этой теме. Обратите внимание, что у Merlin были верхние распредвалы и 4 клапана на цилиндр, как у современных двигателей, тогда как у Double Wasp их явно не было.

Современные двигатели с воздушным охлаждением

Я больше увлекаюсь двигателями, чем самолетами, но я только что изучал современные авиационные двигатели с воздушным охлаждением. Они доступны только в гораздо меньших размерах, чем типичные истребители Второй мировой войны. Обычно у них 4-6 цилиндров, слишком мало для радиального, но достаточно, чтобы вызвать проблемы с охлаждением заднего цилиндра в рядном.

Компромисс — плоский (оппозитный) двигатель с 2 или 3 цилиндрами с каждой стороны. Это также решает две другие проблемы, связанные с радиальными колесами: верхние цилиндры, препятствующие обзору пилота, и скопление масла в нижнем цилиндре при остановке.У вас также есть по крайней мере одна из этих проблем с линейным, в зависимости от того, устанавливаете ли вы его вертикально или перевернутым.

Малые авиационные двигатели могут иметь водяное или воздушное охлаждение. Конструктор должен спросить: учитывая проблему надежности в авиации, действительно ли пилот выходного дня хочет такой же сложный двигатель, как тот, что установлен в его машине, с водяным охлаждением, ремнями и системой управления двигателем, и все это может выйти из строя?

У двигателей с воздушным охлаждением, которые я видел (Lycoming), есть только два клапана на цилиндр, и все они приводятся в действие от общего распредвала. (Более простой выбор, чем кулачковое кольцо на радиальном двигателе) Я не видел плоского двигателя с воздушным охлаждением с верхними кулачками и несколькими клапанами на цилиндр, но этого было бы легче добиться, чем сделать то же самое на радиальном.

Преимущества радиального двигателя

Существует два основных способа классификации поршневых двигателей: а) по расположению цилиндров относительно коленчатого вала, т. Е. Радиальному, роторному, рядному, V-образному или горизонтально-противоположному типу, и б) по методу охлаждение: жидкостное или воздушное.

Радиальные двигатели

Радиальные двигатели были разработаны для того, чтобы иметь один или несколько рядов цилиндров, расположенных по кругу вокруг картера. У них один ход кривошипа на ряд и относительно небольшой картер, что обеспечивает благоприятное соотношение мощности и веса. Благодаря расположению цилиндров большое количество поверхностей двигателя подвергается воздействию воздуха, и эта конструкция с воздушным охлаждением обеспечивает равномерное охлаждение и плавный ход, поскольку возвратно-поступательные силы имеют тенденцию к нейтрализации.

Нижние цилиндры под картером имели тенденцию собирать масло, когда двигатель был остановлен на длительный период, потому что масло могло медленно просачиваться через стенки цилиндра. Если перед запуском двигателя не очистить масло, это может привести к серьезным повреждениям, т.е. гидравлической блокировке.

Роторные двигатели

Это стало очевидным примерно. Первой мировой войны рядные двигатели были слишком тяжелыми для необходимой мощности. В то время роторный двигатель был легким, мощным, дешевым и простым в производстве в больших количествах.Весь двигатель вращается вместе с пропеллером, обеспечивая достаточный воздушный поток для охлаждения, независимо от скорости полета. Цилиндры расположены по кругу вокруг картера, как радиально, но коленчатый вал прикреплен к планеру, а воздушный винт прикреплен к корпусу двигателя болтами.

Это обеспечивало высокую мощность и удельную мощность, но конструкция страдала от сильных гироскопических эффектов тяжелого вращающегося двигателя, что, в свою очередь, затрудняло полет. Очень высокий расход масла и грязный характер оставили двигатель со слишком многими неудобными ограничениями для эффективного широкого использования.

Рядные двигатели

Рядные двигатели имеют сравнительно небольшую лобовую площадь, но их отношение мощности к массе относительно низкое. Задние цилиндры рядного двигателя с воздушным охлаждением получают меньше холодного воздуха, поэтому эти двигатели обычно ограничивались 4/6 цилиндрами. У этого типа двигателя цилиндры были выстроены в один ряд. Обычно у него было четное количество цилиндров, но есть случаи, когда использовалось нечетное количество цилиндров, как в радиальных.Самым большим преимуществом рядного двигателя было то, что он обеспечивает низкое лобовое сопротивление благодаря конструкции с небольшой лобовой площадью.

По сравнению с аналогичными радиальными двигателями рядный двигатель имел более низкую удельную мощность, поскольку картер и коленчатый вал были длинными и тяжелыми. У инвертированного рядного двигателя коленчатый вал расположен над цилиндрами, что позволяет устанавливать гребной винт выше для обеспечения дорожного просвета. Рядный двигатель может быть либо с воздушным, либо с жидкостным охлаждением, но жидкостное охлаждение более распространено, поскольку трудно получить достаточный воздушный поток для непосредственного охлаждения задних цилиндров.Вскоре стали очевидными присущие конструкции недостатки, и от рядной конструкции отказались, став редкостью в современной авиации.

Двигатель V-типа

Двигатели V-типа обеспечивали большую мощность, чем рядные двигатели, и сохраняли небольшую площадь лобовой части. У них цилиндры сгруппированы по два и расположены в форме буквы V под определенным углом (например, 45, 60 и 90 градусов). Рядный 6-цилиндровый двигатель был сопоставим по размеру с V12, при этом V12 был немного шире.V-образный двигатель также обеспечивает более высокий крутящий момент при более низких оборотах. Дальнейшие усовершенствования конструкции двигателя привели к разработке двигателя с горизонтальной оппозицией.

Горизонтально-оппозитный двигатель

Горизонтально-оппозитный двигатель — наиболее популярные поршневые двигатели, используемые на небольших самолетах. У них есть два ряда цилиндров на противоположных сторонах расположенного в центре картера. Двигатели оппозитного типа имеют высокое отношение мощности к массе, поскольку они имеют сравнительно небольшой и легкий картер.Он мог быть с воздушным или жидкостным охлаждением, но преобладали версии с воздушным охлаждением.

В самолетах оппозитные двигатели устанавливаются с горизонтальным расположением коленчатого вала. Кроме того, компактное расположение цилиндров уменьшает площадь лобовой части двигателя и обеспечивает обтекаемую установку, которая сводит к минимуму аэродинамическое сопротивление и приводит к плавному ходу из-за того, что возвратно-поступательные силы имеют тенденцию к нейтрализации. В отличие от радиальных, оппозитный двигатель не испытывал проблем с гидравлической блокировкой.Оппозиционные четырех- и шестицилиндровые поршневые двигатели с воздушным охлаждением были наиболее распространенными в небольших самолетах общего назначения, требующих <400 л.с.

Преимущества и недостатки радиальных двигателей

Конструкции радиальных двигателей использовались с первых дней появления авиации. Они использовались во многих самолетах — больших и малых — в годы войны и уступали требованиям современной авиации по мощности, эффективности и надежности. Многие самолеты по-прежнему хорошо летают со своими оригинальными, ухоженными радиальными двигателями.Время от времени возникает вопрос: каковы преимущества и недостатки радиальных двигателей? Простой поиск в Интернете возвращает множество мнений, в основном схожих, но неполных списков преимуществ или недостатков.

Возможно, на этот вопрос нельзя ответить должным образом, не сравнивая радиалы со всеми типами двигателей и конструкциями самолетов, для которых существует множество вариантов. Поскольку радиалы не возвращаются на основной рынок, такое исчерпывающее сравнение может быть интересным, но совершенно излишним.Большинство сравнений проводится с рядными двигателями с жидкостным охлаждением, которые, честно говоря, были единственным другим основным выбором двигателя во время пика популярности. В качестве компромисса цель состоит в том, чтобы выделить общие аспекты радиальных систем с воздушным охлаждением в отношении одно- и двухмоторных установок и разделить их на одну или другую. Мы признаем, что некоторые ранние успешные радиальные конструкции также имели водяное охлаждение. В ближайшем будущем мы предоставим обоснование каждой категоризации. Это и сократит содержание, и сделает сравнение объективным и лаконичным.

Несомненно, некоторые элементы можно объединить или разделить, чтобы уменьшить или увеличить количество элементов в каждой категории, но оптимизация списков не вызывала беспокойства. Читателю остается определить относительную важность каждого пункта, поскольку их применение или уровень интереса в основном субъективны.

История самолетов Continental & Jacobs Radial Engines

Что такое радиальный двигатель?

Стандарт до популяризации газотурбинных двигателей, радиально-цилиндровые двигатели «излучают» из центра через поршневой тип внутреннего сгорания.Они господствовали в небе более полувека благодаря своей способности к самоохлаждению на воздухе и огромной мощности, которую они производили.

Continental Radial Двигатель

Радиальный двигатель Continental широко использовался в 1930-х годах и во время Второй мировой войны — тот самый двигатель, который использовался в некоторых самолетах, которые мы используем, таких как Stearman или Waco.

Двигатель Jacobs Radial

Радиал Jacobs был разработан в 1933 году и использовался до 1970-х годов.

История

Первый радиальный двигатель с 5 цилиндрами водяного охлаждения был построен в 1901 году.Проблемы с охлаждением, характерные для ранних версий с водяным охлаждением, были решены после того, как двигатель сам мог генерировать собственный охлаждающий воздушный поток, что достигалось за счет того, что винт больше не был прикреплен к двигателю, а коленчатый вал — к планеру. К 1907 году Якоб Эллехамм разработал первую стандартную версию с воздушным охлаждением, основываясь на своем опыте работы с мотоциклами — Harley Davidson работал с радиальными двигателями. Azrani был еще одной ранней версией и даже использовался для первого воздушного перехода через Ла-Манш.

Но потребовалось почти десять лет, чтобы радиальный двигатель был признан пригодным для полетов. Поддержка была усилена заявлением Национального консультативного комитета по аэронавтике от 1921 года о том, что радиалы более надежны и эффективны, а также решением ВМС США через год после этого покупать только самолеты, оснащенные радиальными радиаторами с воздушным охлаждением. Доработаны алюминиевые цилиндры со стальными гильзами, обеспечивающие радиальную надежность двигателя при дальних полетах над водой. Радиальный двигатель J-5 даже использовался для первого одиночного трансатлантического полета.К началу Второй мировой войны радиальные двигатели полностью заменили роторные двигатели в качестве стандарта и обеспечивали большую часть мощности самолета.