Альтернативные варианты кинематических схем авиационных двигателей

[RVD]

Что Вам интересно "по существу"? Выше я уже писал какие 2-х тактники прижились в качестве надёжных, экономичных и долговечных моторов. Или чукча не читатель?

Вы молодец, и ссылки ваши по делу, мне понравилась сноска на 10 не стандарттых ДВС.

 

[1300V4]

Абсолютно верно ЛК - простота, надёжность, ресурс и существенная прибавка мощности

 

[Алексей Костенко (А.Г.К)]

Схема со 170 градусами развала цилиндров, напоминает изобретенную в 30 годах схему Цоллера с парными цилиндрами - нежизнеспособная экзотика, с неизвестно зачем туда встроенным объемным нагнетателем.

Извиняюсь перед всеми. Просто не было времени, дачи однако. Вот "прибился к дому" и решил пояснить по моей "крякозябле". Я уже говорил, я пенсионер, ни на что не претендую, просто так развлекаюсь, чтобы мозги жиром не заросли. Как говорится, имею право. Просто был разговор с одним человеком который общается с беспилотчиками, у них требование к мотору чтобы он обеспечивал пониженный уровень ЭПР. Вот я, от нефиг делать, решил посмотреть в какие массово-габаритные характеристики можно вписаться и проверить утверждение некоторых товарищей из профессорско-преподавательского состава что балансирная схема имеет больший удельный вес по сравнению с 2-х вальной системой у ПДП двигателей. Могу обоснованно заявить, они врут.
Двигатель 4-х тактный с боковой клиновой камерой. Подобные двигатели уже были в истории моторостроения. По поводу свечей, их по две на цилиндр. Так как цилиндры у моего ПДП разъёмные по середине, я их считаю как отдельные, соответственно впускной и выпускной объединённые общей камерой сгорания. Насчёт масляного охлаждения. В данной конструкции есть возможность выполнить МХД на боковой поверхности крышек блоков. По сути получится масляно-воздушное охлаждение. Размеры радиаторов можно установить только при натурных испытаниях. Двигатель с данной камерой сгорания рассчитывается для работы на авиационном керосине, для этого такая камера и делалась. В России у нас вечно бросаются в крайности, в результате остались без моторов. А вот Хонда, Бриг Стратон и ещё уйма моторостроительных компаний как выпускала так и выпускают движки общего назначения с L-камерой которые работают на керосине, да и от вихрекамерных ни кто не отказывается, кроме России. Может уже пора собственные мозги включать! К какому выводы, по результатам этой работы, я пришёл. Всё таки, для АОН оптимальными являются двигатели радиальной схемы воздушного охлаждения. Всякие автоконверсионные водянки это от безысходности, для единичных любительских самолётов пойдут, а вот для серийного производства это просто повторение ошибок прошлого. Точно также и применение дизелей в авиации. По моему мнению, алюминиевый дизель с залитыми или запрессованными гильзами это удел наземной и водной техники. Вообще дизель "унылое гуано" для лёгкой авиации. Удельный вес больше единицы при отсутствие возможности простой замены гильзы при ремонте как на тех же "Лайкомингах", "Джабиру", "UL" сводит все преимущества дизеля к нулю перед бензинками. Время мощных авиадизелей ушло, в принципе так и не начавшись. Добавляю ещё картинки для понимания.

 

[Алексей Костенко (А.Г.К)]

Добавляю картинки старинных 2-х тактных ПДП движков работавших по 4-х тактному циклу.

 

[Алексей Костенко (А.Г.К)]

Обычный оппозит воздушного охлаждения для маломерных ВС - лучшего уже не придумать.

Это вы просто доводкой воздушных оппозитников не занимались! Веселуха там ещё та. На волгоградском моторном заводе существовала единственная на СССР лаборатория аэродинамики которая собственно занималась доводкой мощных воздушников. Я уже говорил. В 1943 году Сталинградский моторный завод работал. Сейчас от завода остались одни разрушенные стены. Оптимальная схема для лёгкой авиации радиальный двигатель в виде звезды или Х-образного двигателя. У оппозитов есть проблемы с перегревом смежных зон цилиндров, не всё там просто.

 

[Алексей Костенко (А.Г.К)]

Серийно он выпускался 14 лет... раз его сняли с конвейера, значит с ним было всё плохо.

Там история совсем другая. Просто американцы устраняли английского конкурента. Ни чего личного, просто бизнес. А вот на "Коммерах" англичане до сих пор устраивают гонки.

 

[Алексей Костенко (А.Г.К)]

Абсолютно верно ЛК - простота, надёжность, ресурс и существенная прибавка мощности

Просто не нужно ещё забывать что лепестковые клапана хорошо работают в ограниченном диапазоне оборотов двигателя, проходили это на Ульяновском моторном.

 

[RVD]

Алексей Геннадьевич, пишите складно, но не все ваши доводы убедительны. Понимаю, на то мы люди, что имеем разные взгляды на происходящее. По поводу охлаждения двигателя маслом, у меня например никаких иллюзий по этому поводу не возникает, да, на маломощных движках это оправдано, но в вашем случае не соглашусь. Масло имеет теплопроводность втрое ниже воды и втрое по сравнению с ней низкую теплоемкость, т.е. примерно в десять раз худшие эксплуатационные характеристики в качестве теплоносителя, да и радиаторы для масла имеют более толстые стенки. И как с этим быть ?
Следующее, схема с балансирными валами на мой взгляд, что ни на есть самая убогая, как и L-образная камера, и как можно это пропагандировать в 21 веке, не понимаю. Что касается дизеля и его перспектив в авиации, это вопрос может задать себе каждый человек, и в зависимости от уровня полученных знаний может сам себе внушить то что он хочет, лично я убежден что дизель в небе нужен, но не с той палитрой красок, которые вы выбрали.

 

[1300V4]

С уважением. Гуглите двигатели центурион.
Классический 4-х цилиндровый оппозитник 4-х тактный.
Наддув +3 кг\см^2. Промежуточный охладитель наддувочного воздуха.
Дизель. На керосине. Воздушного охлаждения.
Цессна 182 (а это не маленький самолёт с загрузкой 4 рыла + 300л топлива + багаж) имеет с ним дальность более 3000 км.
Я это не придумал. Через стенку от меня стоят два таких самолёта.

Уважаемые мэтры авиамоторостроения, Ваши расчёты, конструкции, испытания... К сожалению ... того... прогресс однако.

 

[RVD]

Как говорится, критиковать все умеют, но что взамен. Начну с главного, схема с ПДП тем и хороша, что в нет места вспомогательным камерам сгорания и головки цилиндров, куда стекает тепловой заряд. Боковая камера нивелирует все преимущества, а других преимуществ у этого типа двигателя нет. Второе, ну раз вы рисуете свою L - камеру, то хотя бы нарисуйте клапан впуска и выпуска стоящие навстречу друг другу, это уменьшит тепловые потери. Я уже писал, что гильзовое газораспределение Рикардо, и (или) еже с ним, убирает проблему придумывать камеру сгорания. Теперь по балансирам, более практична схема с качающимися штангами (см. приложение), в ней отклонения от прямолинейности верхнего шарнира практически нет, а с ней нет и боковой силы действующей на тронк поршня.

 

[1300V4]

Тут всё тепло стекает в поршни.
А с L-образной камерой сгорания - это вообще п-дец. Огромная плащадь стенок, крайне плохая продувка, никакое вихреобразование. Застойные зоны, локальные перегревы. Простите, вы не из начала 20-го века вещаете?

 

[свободник]

...По поводу охлаждения двигателя маслом, у меня например никаких иллюзий по этому поводу не возникает...
...Масло имеет... примерно в десять раз худшие эксплуатационные характеристики в качестве теплоносителя...

Хотел прояснить в чём Вы не правы, но меня опередили 🤓

Тут всё тепло стекает в поршни...

В схеме со встречно-движущимися поршнями, они же и ограничивают почти всё пространство камеры сгорания. Через них же и должно уходить тепло.
Устроить водяное (антифризовое) охлаждение в самих поршнях конечно можно, но при малых размерах поршней, затруднительно, сложно и дорого получится. Охлаждать поршни маслом - то что доктор прописал.
Это одно из преимуществ ранее распространённых схем перевёрнутых моторов, где поршни в масле просто купаются.

...радиаторы для масла имеют более толстые стенки...

А зачем радиатор присоединять последовательно в общую масляную магистраль? Отдельный относительно слабенький маслонасос может с минимальным давлением гонять масло между маслобаком и радиатором.

...схема с балансирными валами на мой взгляд, что ни на есть самая убогая...

Балансирные валы - это в автомобиле Ока 🤓
Вы наверное имели ввиду балансиры/коромысла как у АГК, и как на Commere?
При такой схеме почти полностью отсутствуют какие либо нагрузки на коренные подшипники коленвала. Так что не спешите выносить приговор.

 

[свободник]

...убогая, как и L-образная камера, и как можно это пропагандировать в 21 веке...

Вроде как с L-камерой давление нарастает плавно, двигатель работает "мягко". В памяти такое отложилось, когда занимался нижнеклапанными Ирбитами.

 

[свободник]

Ага и весить как кубик из бетона

Двигатели Commer TS3 в разных модификациях со всеми навесными причандалами весили примерно 450...470 кг. Мощность нетто, тобишь уже "чиситая" на выходе коленвала, примерно 90...105 л.с. Двигатель 1954 года!
Для примера. Современный ныне выпускаемый самый слабенький ЯМЗ на 134 л.с. весит 460 кг.

Серийно он выпускался 14 лет... раз его сняли с конвейера, значит с ним было всё плохо.

Моторы были очень экономичные и быстро стали популярными. Но одна контора купила другую. У новых хозяев другие взгляды на жызь.
Ещё про ремонтопригодность не писал 🤓
Если, например, у субарика снять боковые крышки, то ничего кроме валов и клапанов не увидишь. Если снять боковые крышки на Commere, то открывается весь КШМ и ЦПГ, потому как поршни выдёргиваются легко и просто.
Кстати, на Commere выхлопной коллектор алюминиевый (лёгкосплавный), так как даже при самых больших нагрузках ТВГ не поднимается выше 400°С.

 

[RVD]

Балансирные валы - это в автомобиле Ока 🤓
Вы наверное имели ввиду балансиры/коромысла как у АГК, и как на Commere?
При такой схеме почти полностью отсутствуют какие либо нагрузки на коренные подшипники коленвала. Так что не спешите выносить приговор.

Согласен, просто так предложение сложилось. Что касается коренных подшипников, есть "золотое" правило: "если в одном месте что-то убывает, то в другом произрастает". Убрали нагрузку с корней, она перекочевала на балансиры. Далее, наличие смазки поршня маслом (с или с антифризом, без разницы) для камеры сгорания вторично, главное что нет головки с клапанами, куда в огромных количествах на классическом ДВС стекает тепло, второй поршень резко сокращает теплопотери, тогда как L- камера все эти достоинства убирает. Возвращаясь к маслу, вот скажем в Ванкеле, там тоже большое количество масла циркулирует через ротор, но оно охлаждается в водомасляном теплообменнике (жидкость/жидкость), а у предложенной схемы, в воздухо-жидкостном, это две большие разницы. Холодильник "вода/вода" по габаритам отличается от воздушного теплообменника на величину разности плотности жидкости и газа, в итоге масляный радиатор будет в разы больше, чем даже такой же, но водяной.

Двигатели Commer TS3 в разных модификациях со всеми навесными причандалами весили примерно 450...470 кг. Мощность нетто, тобишь уже "чиситая" на выходе коленвала, примерно 90...105 л.с. Двигатель 1954 года!
Для примера. Современный ныне выпускаемый самый слабенький ЯМЗ на 134 л.с. весит 460 кг.

А судовой еще больше, зато без остановки может тащить тридцать лет .... ну что, поплыли ?

 

[Алексей Костенко (А.Г.К)]

И как с этим быть ?

Просто применять там где это оправдано. Например, фирма "Даймлер-Бенц" на своих оппозитных движках R-1100 и R-1300, применяет комбинированное масляно-воздушное охлаждение мотоциклетных двигателей при обычных размерах масляных радиаторов. Японцы тоже этим "балуются" и не очень комплексуют по этому поводу. Фирма "Клокнер-Губольд-Дейц" выпускает 4-х цилиндровые рядные дизеля с полностью масляным охлаждением. Фирма MTU разработала и выпускает для армейской техники высокооборотные дизеля с масляным охлаждением, а это при условии затруднённого теплообмена на бронетехнике. Ни кто радиаторов в 2...3 раза больших по размерам чем у водянок там не видел. Я не предлагаю ставить масляное охлаждение на автомобильную технику, там прекрасно работает обычное жидкостное охлаждение. Вообще, я противник универсализма, этим у нас страдает профессорской-преподавательский состав. Это они изобретают "универсальные" рабочие процессы. Я исхожу из Божественных принципов что процветают специализированные виды. Универсальные организмы и вообще универсализм в биологии называется химерами или межвидовыми ублюдками. Теперь к нашим "баранам". Авиационный двигатель работает совсем на других скоростях и условиях обтекания воздухом. Масло имеет рабочую температуру порядка 130 градусов, а это уже несколько иные условия теплоотдачи в сочетании с другими скоростями обтекания воздушного потока. Мне не интересны автомобильные двигатели, я туда не лезу. Исхожу из принципа Козьмы Пруткова, нельзя объять необъятное. Как я уже писал есть возможность интегрировать МХД в корпусные элементы двигателя это наиболее подходит для балансирного ПДП-двигателя. Покажу вам возможный вариант подобного решения. В авиации более целесообразно использовать двигатели с одной смазочно-охлаждающей жидкостью то бишь маслом. От классических водянок в авиации отказались по окончанию второй мировой, притом повсеместно.
Вот как примерно может выглядеть корпус двигателя имеющего масляно-воздушное охлаждение с интегрированным МХД. В данном случае показан блок безредукторного "перевёрнутого" балансирного двигателя.

 

[RVD]

Масло с температурой в 130 градусов близко к тому, что теряет свою основную функцию, вязкость. Выше 100 С оно уже превращается в "воду". Если перевести масло на тот температурный режим что вы предлагаете, то двигатель потеряет весь свой ресурс, ибо его ресурс это толщина масляной пленки на вкладыше, чем выше температура тем меньше толщина пленки масла в зазоре. А с этом уже не шутят.

 

[Алексей Костенко (А.Г.К)]

Второе, ну раз вы рисуете свою L - камеру, то хотя бы нарисуйте клапан впуска и выпуска стоящие навстречу друг другу, это уменьшит тепловые потери.

Ну так они так и стоят. Предлагаемая вами схема имеет недостаток в том что главные шатуны работают на растяжение, а это совсем не "айс".

Начну с главного, схема с ПДП тем и хороша, что в нет места вспомогательным камерам сгорания и головки цилиндров, куда стекает тепловой заряд.

Вы правы, относительно дизелей. Но я то дизель для авиации совсем не рассматриваю. "Утюжок" прекрасен для наземного и водного транспорта, для авиации это просто банальная "гиря". Ни кто не собирается строить дизельные двигатели для стратегической авиации, там прекрасно работают ТВД и двухконтурники. При удельных весах авиадизелей в районе и больше 1, применение таких двигателей для АОН региональной авиации смахивает на садомазахизм. Проще иметь бензинку с удельным весом 0,6...0,7 и взять дополнительный запас топлива чем "плясать с бубном" вокруг пресловутой супер экономичности дизеля. А вот на керосине способен работать не только дизель а обычные "зажигалки" с разделённой камерой сгорания и степенью сжатия до 10-ти. Ну и потом, вы совсем упустили из виду химию горения. Одно дело сжигать топливо в автомобильных двигателях при больших избытках воздуха, совсем другое обеспечивать максимально полное сгорания при коэффициенте избытка воздуха в районе0,8...1. При этом процесс сгорания не должен быть растянут вплоть до открытия выпускных клапанов, это обеспечивают только предкамеры и вихревые камеры. L-камера, по своей сути, является классической вихревой камерой. Я уже неоднократно писал, сейчас повторяю. В середине 70-х годов прошлого века на Зерноградской испытательной станции проводили сравнительные испытания ДТ-75 с "передовой" открытой камерой и ДТ-54 с "пещерной" вихревой камерой. По результатам испытания выяснилось что у ДТ-54 эксплуатационный расход топлива ниже чем у ДТ-75 хотя удельный расход на 10% хуже чем у ДТ-75. Производительность у обоих на вспашке была одинакова. Причина проста, двигатель с открытой камерой экономично работает в узком диапазоне, у вихрекамерного рабочий диапазон гораздо шире. В результате что имеем, в СССР прекратили выпуск вихрекамерников и двигателей с L-камерой. "Тупые" западные капиталисты как выпускали так и выпускают двигатели с вихревыми и L-камерами, в том числе и для работы на керосине. Но мы же самые ВУМНЫЕ, вот только всё наше моторостроение в глубокой Ж...ПЕ. Причина проста, как продолжали "натягивать сову на глобус" так и продолжаем это делать с ещё большим энтузиазмам, не понимая что авиационный мотор очень сильно отличается от моторов наземной и водной техники. Сталин был мудрым руководителем поэтому в своё время разделил моторные институты по отраслям и запретил заниматься универсализмом. Это у нас сейчас есть вице-премьер ВСЕГО и соответствующее министерство.

 

[Алексей Костенко (А.Г.К)]

Я это не придумал. Через стенку от меня стоят два таких самолёта.

Есть такая вещь как "Закон больших чисел". Когда стоит за стеной 2 самолёта с автоконверсионными дизелями это одно, когда их будет тысячи и десятки тысяч это "заиграет другими красками". Там "засада" простая, конверсионные авто дизеля имеют залитые, либо запрессованные гильзы. Во второй мировой жидкостники имели съёмные гильзы и то тех состав с ними имел "большую любовь" по части ремонта. Воздушники в этом плане гораздо надёжней, поэтому от водянок повсеместно отказались по окончании войны, имеется в виду в авиации. Ме-109 и Ил-2 имели рекордные выпуски не из-за выдающихся характеристик их водянок, а из-за того что выходили из строя из-за одной пулевой или осколочной пробоины блока цилиндров. Двигатель в течении нескольких минут терял всю охлаждающую жидкость, далее шёл перегрев и термическая поводка блока и головок. После такого двигатель шёл только на переплавку. У воздушника прострел одной пулей воздушной рубашки охлаждения приводил просто к замене цилиндра, по возвращению на аэродром. Вот и ваши "супердизели" с водяным охлаждением хороши только для авиачайников с их аэро покатушками. В региональной авиации они просто опасны. К примеру, где ни будь на Ямале или Подкаменной Тунгуске у такого движка задерёт цилиндр, а такое бывает, вы что будете плакать и "наматывать сопли на кулак". Мне посчастливилось 15 лет работать на Крайнем Севере, я знаю различие между водянками и воздушниками. Вся Полярная авиация, в том числе и у нас там, работала на движках воздушного охлаждения, от водянок избавились в 1945 году. Так что что там и у кого стоит за стеной это пример риторический и не серьёзный.

 

[RVD]

С чем то соглашусь, а с чем-то нет. И потом, вы сами себе противоречите, рисуете двигатель для авиации, а говорите, что он может работать только на земле. И опять таки про универсальность, в авиадвигателях один режим, а на земле много, поэтому настроенная на этот режим открытая (однополостная) камера сгорания в "небе" победит двухполостную. Солидарен с вами, от вихрекамерных ДВС зря отказались. По весу, Ванкель с дизельным рабочим процессом может спокойно дотянуться до удельного веса в 0.5-0.6 кг/л.с. Да и схема дизельного ПДП с гильзовым газораспределением тоже. О керосине, от него детонация идет начиная от трех-пяти единиц, а уж при степени сжатия 10 и подавно, все двигатели ВОВ были с моторами у которых степень сжатия была на уровне 5.5-6 единиц. О воде и воздухе тоже можно поспорить, вы всё про войну да про войну, а мы уже 80 лет живем в "мирном небе". Если в турбину попадет "пуля" или на худой случай голубь, то будет еще круче, вал турбины вместе с лопатками может разрушить пол самолета, ну и в чём преимущество вашего метода.