Альтернативные варианты кинематических схем авиационных двигателей

[RVD]

Big Look Auto - Интересно об автомобилях | Новая роторная Mazda и самый эффективный дизель в мире под экологический класс ЕВРО-7 (yandex.ru)

 

[Bulagen]

... ибо в дизельном варианте она обеспечивается впрыском небольшой отдельной дозы соляры на трохоиду, этим достигается смазывание зоны трения с последующим его испарением и выгоранием в рабочем цикле.

Т.е. дизтопливо подается в тыльную зону апексов...

 

[RVD]

Как вы догадались ?

 

[Bulagen]

Соотнес одно с другим... Вернее три вещи: интерес к дизелю, проблему уплотнения и решение по смазке пары трения апексов.

 

[RVD]

"Делать было нечего, дело было вечером".

В существующих РПД по сути такая же схема смазки, но есть "едва заметная" разница... в классическом исполнении порция масла выдавливается с помощью лубрикаторного насоса на трохоиду, и также выгорает ( Масла для двухтактных двигателей выпускаются по стандартам 2Т-для дв. воздушного и TC-W3 - для дв. водяного охлаждения). Так в чем же фишка. Дело в том, что масло, как бы оно не выгорало, на выхлопе все равно оставляет свой именной "углеродный" след, а соляра в дизельном цикле нет.
- Все масла имеют длинные не распадающиеся за период сгорания радикалы ( дистиллятные масла фенольной или селективной очистки), и сгорая совместно с бензином (состоящим в основном из алифатических или ароматических углеводородов) портят экологический стандарт (от недосгорания). Масло смешанное с бензином в виде механической смеси вступает в химическую реакцию с кислородом воздуха на иных условиях чем бензин, и заканчивает с другим результатом.
- Следующий момент ( сильно влияющий на экологию), во всех двигателях легкого топлива наблюдается тенденция, пододвигать первое компрессионное кольцо как можно ближе к камере сгорания, почему ? а дело в том, что во время сгорания, какая то часть топливо-воздушной смеси попадает в околоколечное пространство и во время рабочего такта не выгорает (из-за плохих условий пристеночного сгорания), соответственно на выхлопе присутствуют недосгоревшие углеводороды, которые портят общую картину. В Ванкеле длина уплотнительного периметра самая что ни на есть невыгодная (квадрат а не круг) поэтому количество недедосгоревшей смеси в таком двигателе выше. Плюс еще и сама камера сгорания не поддается оптимизации. Но это только для бензина.
- Для дизеля всё наоборот. Квадратная форма камеры сгорания на процесс сгорания не имеет существенного влияния - сгорание не распространяется расходящимися от свечи кругами (как в бензинках), а выгорает факелом, внутри которого движется струя мелкодисперсного топлива. Если топливо выгорело объемом, не касаясь стенок поршня (или ротора) то химическая реакция заканчивается очень быстро, за 20-30 градусов поворота коленчатого вала (поршневого ДВС), или 30-40 градусов эксцентрикового вала (РПД), а дальше только расширение, которому уже не вредит геометрия самой камеры (круглая ли она или квадратная). Если мы прижмем топливный факел к поверхности ротора, то он начнет отдавать выделяющуюся энергию не в цикл, а в тело ротора, перегревая его. Поэтому важно на фазу активного тепловыделения, иметь такую камеру, которая бы не соприкасалась с факелом (см. приложение), а дальше без разницы какой конфигурации поршень (круглый или квадратный) ибо сгоревший газ расширяется, толкая только то что ему мешает. В дизеле воздух выгорает только в районе факела, а все углы и околоколечные объемы заполнены воздухом и не участвуют в сгорании, значит там нет недосгорания, нет высоких температур - вокруг факела появляется буферная низкотемпературная зона. Раз воздух не до конца используется, мощность дизельной версии по сравнению с бензиновой ниже на величину коэффициента избытка воздуха. А дальше всё по классике, хочешь больше мощности включай в схему турбонаддув. Его использование "виртуально" поднимает номинальную степень сжатия, увеличивая мощность.

 

[RVD]

К сожалению, что-то технически сложное здесь обсуждать не принято, поэтому возвращаемся к классическому пути, вспоминаем только то, что на слуху... а на слуху у нас возрождение бренда "Москвич". Возрождение это хорошо, но где Собянин наберет специалистов, они все они остались в прошлом (см. приложение). Двигатель ( Технология растительных масел - ANC - ELSBETT - Интернет-магазин ), который в свое время предлагал Эльсбетт для установки на "Москвич", был бы золотой жилой не только почившей в базе СССР, но и для сегодняшней РФ. Но как всегда, что-то пошло не так:

 

[Алексей Костенко (А.Г.К)]

По поводу "Эльсбетт". Давненько на форуме была ветка "РЛД-начало", там "топик-стартер" утверждал что в дизеле "Эльсбетта", в камере сгорания, возникает какой-то особый вихрь не позволяющий топливу попадать на поверхность камеры. Как мне помнится, Игорь Петрович тогда ему объяснял что в этой камере обычный "М-процесс". Про это же ему говорил и я, ссылаясь на выложенные в другой ветке "топик-стартером" снимки камеры сгорания с отлично видимыми лаковыми отложениями на стенках камеры. Но человек свято верил в "чудесный вихрь "изолирующий камеру сгорания от попадания топлива. Я всё таки вижу будущее не за растительным маслом, масло продукт питания, а за продуктами газохимии, конкретно диметиловый эфир и бутиловый спирт. Моё убеждение строится на понимании того что чем меньше молекулярная масса продуктов сгорания тем более эффективен процесс и соответственно меньше тепловые потери от лучистого теплообмена горящего углерода. Наиболее идеальным топливом считается водород, теплообмен в основном конвекционный, лучистый теплообмен по минимуму. Артиллеристы и ракетчики для получения максимальной эффективности порохов применяют нитраминные рецептуры с минимальным содержанием углерода. При более низких температурах горения таких порохов (холодные пороха) получают максимальные скорости метаемых тел. С тяжёлыми топливами нужно заканчивать.

 

[RVD]

По поводу "Эльсбетт". Давненько на форуме была ветка "РЛД-начало", там "топик-стартер" утверждал что в дизеле "Эльсбетта", в камере сгорания, возникает какой-то особый вихрь не позволяющий топливу попадать на поверхность камеры. Как мне помнится, Игорь Петрович тогда ему объяснял что в этой камере обычный "М-процесс".

Дело в том, что сам г. Эльсбетт и является автором М-процесса. Заработав на этом, он организовал свою компанию, позже заявленную тему продолжили его сыновья. Но они не очень оказались удачливыми в предпринимательстве, и эта тема постепенно "усохла".

что чем меньше молекулярная масса продуктов сгорания тем более эффективен процесс и соответственно меньше тепловые потери от лучистого теплообмена горящего углерода. Наиболее идеальным топливом считается водород, теплообмен в основном конвекционный, лучистый теплообмен по минимуму.

Тут я не совсем согласен. Лучистый теплообмен тем выше, чем выше температура горения, тогда как более короткие радикалы горят при более высокой температуре, это подтверждает и практика, в бензиновом моторе потери на охлаждение достигают 40% а в дизеле 12 - 23%. Другое дело теплотворная способность, она тем выше, чем более короткая молекула CxHx

 

[свободник]

Подскажите какие-нибудь кинематические схемы, понижающие обороты вдвое уже на самом первом "кривошипно-шатунном" уровне, без редуктора.
Знаю товарищ Аткинсон в своём знаменитом цикле такими схемами злоупотреблял.

Из реально "рабочих" авиационных моторов, знаю только Fairchild Caminez

 

[Алексей Костенко (А.Г.К)]

бензиновом моторе потери на охлаждение достигают 40% а в дизеле 12 - 23%.

Всё правильно. Просто нужно сравнить коэффициенты избытка воздуха. Для авиационных бензиновых двигателей на взлётном режиме альфа должна находиться в диапазоне 0,6..0,7 для избежания перегрева ЦПГ. На крейсерском режиме альфа держится в диапазоне 0,8...0,9. При таких значениях альфа естественно тепловые потери будут максимальные. У дизеля с открытой камерой альфа всегда не менее 2-х, греть то особо и нечем. Дизель замечательный двигатель для наземного и водного транспорта, а вот для авиации "утюг-утюгом". Сейчас ведутся работы по СВЧ зажиганию. Если дизельный процесс обеспечивает многозонное воспламенение топлива то СВЧ даёт полнообъёмное воспламенение. Но с СВЧ есть "засада", её пытаются "впихнуть" в цилиндры обычных верхнеклапанных двигателей. Камера сгорания верхнеклапанного двигателя изменяет свои геометрические размеры в процессе работы за счёт движения поршня. Очень сложно войти в резонанс, применяют специальные резонансные вставки в поршень, но всё это от "лукавого". Просто нужно понять что для применения СВЧ зажигания требуется камера сгорания с постоянными геометрическими размерами, а это разделённые камеры типа L-камер для бензинок. СВЧ-зажигание позволяет интенсифицировать процесс горения за счёт неоднократного ввода СВЧ-энергии в горящий заряд. Это позволит значительно сократить время горения топлива и обеспечить своевременность подвода тепла в процесс. СВЧ-зажигание обеспечивает совсем другой химизм горения при этом снижается температура горения и как следствие тепловые потери в стенки цилиндра. Поэтому я прорабатываю свой вариант балансирного ПДП-двигателя с боковой камерой сгорания. Делаю это с расчётом на будущее применение СВЧ-зажигания. Боковая камера работает как классическая вихревая камера Правдина, обеспечивает интенсивное смесеобразование и горение при истечении в основной объём цилиндров. Так что в авиации нужно применять несколько иные решения у каждого типа двигателей есть свои, наиболее целесообразные, области применения. В Мире ничего универсального нет. Даже Всевышний не занимается универсализмом, он создаёт специализированные виды живых организмов. Межвидовыми гибридами, у учёных называются химерами или межвидовыми ублюдками, занимается только "князь мира сего" и его последователи, то бишь сатанисты.

 

[RVD]

"Могет быть, могет быть". Насколько я помню, бензиновый дв. с альфа менее 0.7 за пределами воспламеняемости, разная экзотика не в счёт. А у дизелей, на открытой камере альфа порядка 1.8 - 1.7, на предкамере - 1.4-1.3, на вихрекамере - 1.25.... в среднем - 1.5-1.6.

Для СВЧ зажигания я бы рекомендовал обратить внимание на форкамерно-факельное воспламенение, боковая камера (L-камера), что-бы вы туда не заталкивали, это анахронизм.

P.S. И еще, интенсификация процесса воспламенения заряда, повысит значения Pz, а это совсем ни к чему.

 

[Алексей Костенко (А.Г.К)]

Для СВЧ зажигания я бы рекомендовал обратить внимание на форкамерно-факельное воспламенение.

То же вариант.

открытой камере альфа порядка 1.8 - 1.7

Ну это на режиме полной мощности, на частичных альфа может быть и больше 2-х.
Игорь Петрович, вам прекрасно известно что основным рабочим газом в ДВС является Азот. Все параметры ДВС ограничиваются именно физико-химическими свойствами этого газа. Применение СВЧ подвода энергии для воспламенения позволяют поднять эффективность процесса за счёт повышения внутренней энергии газа непосредственно микроволновым излучением. У всех остальных типов организации процесса идёт обычный нагрев Азота. СВЧ процесс обеспечивает более низкие температуры горения и нет опасности появления оксидов азота.

 

[Алексей Костенко (А.Г.К)]

Из реально "рабочих" авиационных моторов, знаю только Fairchild Caminez

Насчёт кинематики этого мотора есть работа преподавателя ТММ, его звания и регалии не помню, он раскритиковал данную схему за избыточные кинематические связи. Предложил оставить только по две тяги для соединения смежных цилиндров. Схема остаётся работоспособной.

 

[RVD]

Никто в авиации на частичных режимах не летает. И потом, к камере сгорания во всех случаях положен турбонаддув.

Подскажите какие-нибудь...

Шатун с вала отбора мощности можно пристыковать только к одному поршню, а остальное и так сойдет

 

[свободник]

...Предложил оставить только по две тяги для соединения смежных цилиндров...

А можно хотя бы эскиз от руки? Был бы очень признателен!

...Шатун с вала отбора мощности можно пристыковать только к одному поршню...

Сегодня я упахался. Возможно поэтому недогоняю. Был бы признателен за более развёрнутые и незамысловатые ответы. А то в последнее время на форуме избыток ребусов.

 

[Алексей Костенко (А.Г.К)]

И потом, к камере сгорания во всех случаях положен турбонаддув.

Для дизеля, да. Бензинки и без ТКР прекрасно обходятся. ТКР ставят только по требованию военных, чтобы "лазить" выше 4-х километров. Для авиации АОН высота ограничена, в разных странах по разному, обычно не более 4-х километров. Потом, ТКР это мало ресурсное устройство и отнюдь не дешёвое. Народ хочет простые лёгкие атмосферники без лишних наворотов. В свете последних заморочек с электронной элементной базой, опять взоры обратили к обычным карбюраторам.

 

[Алексей Костенко (А.Г.К)]

А можно хотя бы эскиз от руки? Был бы очень признателен!

Тут и рисовать особо ни чего не нужно. Верхний поршень соединён с левым поршнем парой шатунов. Соответственно нижний поршень соединён с правым поршнем тоже парой шатунов. Убираются 2 пары шатунов соединяющие верхний поршень с правым и нижний поршень с левым поршнем.

 

[KarnoKul]

... Народ хочет простые лёгкие атмосферники без лишних наворотов. В свете последних заморочек с электронной элементной базой, опять взоры обратили к обычным карбюраторам.

И нас как-то вдруг потянуло к карбюраторам!
Пытался подобрать советский или российский безпоплавковый карбюратор давления типа Бендикс-Стромберг (Штромберг) с шиберной заслонкой на кубатуру 350-500 "кубиков" для двухтактного ДВС воздушного охлаждения - ничего подобрать не удалось! Одни поплавковые. ИМХО
Похоже — таких карбюраторов в отечественной природе не существует.
Может кто лучше знает и порекомендует?

 

[kamuta]

Двигатель ( Технология растительных масел - ANC - ELSBETT - Интернет-магазин ), который в свое время предлагал Эльсбетт для установки на "Москвич", был бы золотой жилой не только почившей в базе СССР, но и для сегодняшней РФ. Но как всегда, что-то пошло не так:

По поводу "Эльсбетт"

цитата из Эльсбетт_2.pdf:
"в начале 80-х годов она отказалась от выгодного контракта с немецким же концерном Фольксваген-Ауди, посулившим за исключительное право обладания ее патентами 50 000 000 не то Dm, не то даже баксов. А в 1988-м - всего за 4 500 000 Dm (причем, в рассрочку, хотя и с роялти - последующей небольшой платой за каждый произведенный двигатель в течение определенного времени) - согласилось предоставить Советскому Союзу права на использование всех своих патентов, все ноу-хау технологии производства своих дизельных двигателей и всяческое содействие в организации их массового производства..."
Это свершилось или только предлагали?

СВЧ даёт полнообъёмное воспламенение

сильно повлияет на детонацию?

 

[RVD]

Типа того.