Motor de pistón para aviones: descripción general, dispositivo y características

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

Durante mucho tiempo, desde finales del siglo XIX hasta mediados del siglo XX, el motor de avión de pistón siguió siendo el único motor que proporcionaba vuelos de avión. Y solo en los años cuarenta del siglo pasado, dio paso a motores con otros principios de funcionamiento: turborreactores. Pero a pesar de que los motores de pistón han perdido su posición, no han desaparecido de escena.

Aplicaciones modernas para motores alternativos

Actualmente, los motores de pistón de aviación se utilizan principalmente en aviones deportivos, así como en aviones pequeños fabricados por encargo. Una de las principales razones por las que los motores de este tipo se usan muy poco es que la relación entre la unidad de potencia y la unidad de masa de un motor de pistón es significativamente menor en comparación con las turbinas de gas. En términos de velocidad, los motores de pistón no pueden competir con otros motores utilizados en la industria aeronáutica. Además, su eficiencia no supera los 30%.

Tipos de motores aeronáuticos de pistón

Los motores aeronáuticos de pistón difieren principalmente en el orden de los cilindros en relación con el cigüeñal. Como resultado, hay una cantidad bastante grande de diferentes tipos de motores de pistón. Los más utilizados son los siguientes:

• Motores en forma de V;
• motor radial alternativo donde los cilindros están dispuestos en forma de estrella;
• motor bóxer, sus cilindros están en línea.

Motores en V

Son los tipos de motores de combustión interna más famosos y utilizados en la industria aeronáutica y no solo. Su nombre está asociado a la disposición característica de los cilindros en relación con el cigüeñal. Al mismo tiempo, tienen un nivel de inclinación diferente entre sí. Puede variar de 10 a 120 grados. Dichos motores funcionan con los mismos principios que otros motores de combustión interna.

Las ventajas de los motores con una disposición de cilindros en forma de V incluyen su relativa compacidad mientras mantienen el rendimiento de potencia, así como la capacidad de obtener un par decente. El diseño permite lograr aceleraciones significativas del eje debido al hecho de que la inercia creada durante la operación es mucho mayor que la de otros tipos de motores de combustión interna. En comparación con otros tipos, estos se caracterizan por la menor altura ylongitud.

Los motores de este tipo tienen una gran rigidez del cigüeñal. Esto proporciona una mayor resistencia estructural, lo que aumenta la vida útil de todo el motor. Las frecuencias de funcionamiento de tales motores difieren en amplios rangos. Esto le permite ganar impulso rápidamente, así como trabajar de manera constante en los modos límite.

Las desventajas de los motores aeronáuticos de pistón con motor en V incluyen la complejidad de su diseño. Como resultado, son mucho más caros que otros tipos. Además, se diferencian de la anchura bastante grande del motor. Además, los motores en forma de V se caracterizan por un alto nivel de vibración, dificultades de equilibrio. Esto lleva al hecho de que es necesario pesar especialmente sus distintas partes.

Motor de pistones radiales para aeronaves

En la actualidad, los motores de pistones radiales vuelven a tener demanda en la aviación. Se utilizan activamente en modelos de aviones deportivos o en los que se fabrican por encargo. Todos ellos son de tamaño pequeño. El dispositivo de un motor de pistón de aviación de tipo radial, a diferencia de otros motores, radica en el hecho de que sus cilindros están ubicados alrededor del cigüeñal en ángulos iguales, como rayos radiales (asteriscos). Esto le dio el nombre - en forma de estrella. Dichos motores están equipados con un sistema de escape que diverge en haces radiales. Además, un motor de este tipo puede tener varias estrellas: compartimentos. Esto es posible debido al hecho de que el cigüeñal aumenta de longitud. Por regla general, los motores radiales se fabrican con un número impar de cilindros. Esto permite que se aplique una chispa al cilindro a travésuna. Pero también fabrican motores radiales con un número par de cilindros, pero su número debe ser más de dos.

La mayor desventaja de los motores radiales es la posibilidad de que penetre aceite en los cilindros inferiores del motor cuando el avión está estacionado. Este problema a menudo conduce a la aparición de un golpe de ariete instantáneo, que conduce a la avería de todo el mecanismo de manivela. Para evitar este tipo de problemas antes de arrancar el motor, es necesario comprobar constantemente el estado de los cilindros inferiores para asegurarse de que no les penetre aceite.

Las ventajas de los motores radiales incluyen su pequeño tamaño, facilidad de operación y potencia decente. Por lo general, se instalan en modelos de aviones deportivos.

Motor de pistón de avión opuesto

En la actualidad, los motores de los aviones bóxer comienzan a renacer. Debido al hecho de que son de tamaño pequeño y peso relativamente ligero, se colocan en aviones deportivos ligeros. Son capaces de desarrollar suficiente potencia y proporcionar velocidades muy altas.

Los motores Boxer tienen varios tipos de diseños:

1. Motor fabricado según el método "boxer" (Subaru). En tales motores, los pistones de los cilindros ubicados uno frente al otro se mueven equidistantemente. Esto da como resultado uno en el punto muerto superior y el otro en el punto muerto inferior cada ciclo.

2. motores,equipado con un dispositivo OROS (Pistón Opuesto Cilindro Opuesto). En tales motores, los cilindros están ubicados horizontalmente en relación con el cigüeñal. Cada uno de ellos contiene dos pistones, que se mueven uno hacia el otro durante el funcionamiento. El pistón lejano está conectado al cigüeñal mediante una biela especial.

3. Un motor fabricado sobre la base del principio aplicado en el motor soviético 5TDF. En tal producto, los pistones se mueven uno hacia el otro, trabajando en pares en cada cilindro individual. Cuando ambos pistones alcanzan el punto muerto superior, se inyecta combustible entre ellos. Los motores de esta variedad pueden funcionar con varios tipos de combustible, desde queroseno hasta gasolina. Para aumentar la potencia de los motores bóxer, se les suministra un turbocompresor.

La principal ventaja de los motores bóxer es la compacidad, las pequeñas dimensiones. Se pueden utilizar en aviones muy pequeños. Su poder es bastante alto. Ahora se utilizan cada vez más en aviones deportivos.

La principal desventaja es el alto consumo de combustible y especialmente de aceite de motor. En relación a los motores de otro tipo, los motores bóxer consumen el doble de combustible y lubricantes. Requieren constantes cambios de aceite.

Motores de aviones modernos

Los motores de aviones de pistón modernos son sistemas muy complejos. Están equipados con modernas unidades y montajes. Su trabajo es proporcionado y controlado por sistemas y dispositivos modernos. Debido a la aplicacióntecnología avanzada, la característica de peso del motor se reduce significativamente. Sus capacidades han aumentado, lo que contribuye a su uso generalizado en la aviación deportiva y de motores ligeros.

Aceites de aviación

El aceite en los motores alternativos de los aviones funciona en condiciones bastante difíciles. Estas son altas temperaturas en las áreas de los anillos de los pistones, en las partes internas de los pistones, en las válvulas y otros componentes. Por lo tanto, para garantizar el funcionamiento de alta calidad del motor en condiciones de temperaturas, presiones y cargas significativas, utilizan aceites de alta viscosidad, que se someten a una limpieza especial. Deben tener alta lubricidad, permanecer neutrales a los metales y otros materiales estructurales del motor. Los aceites de aviación para motores de pistón deben ser resistentes a la oxidación cuando se exponen a altas temperaturas, para no perder sus propiedades durante el almacenamiento.

Motores de aviones de pistón domésticos

La historia de la producción de motores de pistón en Rusia comienza en 1910. La producción en masa comenzó durante la Primera Guerra Mundial. En la Unión Soviética, los motores de avión de pistón soviéticos de su propio diseño comenzaron a crearse en 1922. Con el crecimiento de la producción industrial, incluida la aviación, el país comenzó a producir en masa motores de pistón de 4 fabricantes. Estos fueron los motores de V. Klimov, A. Shvetsov, planta número 29, A. Mikulin.

Después de la guerra, comienza el proceso de modernización de la aviación de la URSS. Se diseñan y construyen motores de aeronaves para aeronaves nuevas. el reactivoconstrucción de aviones En 1947, todos los aviones militares que operaban a altas velocidades cambiaron a propulsión a chorro. Los motores aeronáuticos de pistón se utilizan únicamente en aeronaves de entrenamiento, deportivas, de pasajeros y de transporte militar.

El motor aeronáutico de pistón más grande

El motor aeronáutico de pistón más potente se creó en EE. UU. en 1943. Se llamaba Lycoming XR-7755. Era un motor de treinta y seis cilindros. Su volumen de trabajo era de 127 litros. Fue capaz de desarrollar una potencia de 5000 caballos de fuerza. Diseñado para el avión Convair B-36. Sin embargo, la serie no salió. Fue creado en dos copias, como prototipos.