Поршневые авиационные двигатели

[Denis]

Редукторые моторы Лайкоминг и Континентал делали в попытках дальше увеличить мощность после достижения предела по размерам и числу цилиндров

Выражайтесь пожалуйста пограмотнее. С помощью редуктора можно увеличить крутящий момент, но никак не мощность!

Учитесь, инженером будете. Если крутящий момент постоянен, а растут обороты, то что растет?
Мощность = момент умножить на угловую скорость.
Безредукторные оппозиты работают до 2700, иногда 2800об/мин, на этих оборотах у них еще очень малы механические потери и темп износа трущихся пар.
Одновременно на этих же оборотах винт эффективно согласуется с двигателем.
У редукторных моторов обороты максимального режима подняли до 3200-3400об/мин на тех же цилиндрах.
В результате мощность на коленчатом валу пропорционально возросла, а за счет редукции обороты выходного вала вновь приведены в соответствие с характеристикой винта.   
Таким путем пошли потому, что увеличивать размеры цилиндра уже было некуда, а мощность нужно было значительно увеличить.
Обратной стороной медали было значительное сокращение межремонтного ресурса (с 2000 до 1400 и менее часов), возрастание удельного расхода топлива и трудоемкости обслуживания.
Этот подход себя в дальнейшем не оправдал, двигатели с такими характеристиками сейчас уже считают неприемлемыми для новых разработок. На старых самолетах их стали заменять на безредукторные, тем более, что появился 8-цилиндровый IO-720 мощностью 400л.с.

 

[Denis]

В СССР вообще не было конкурентноспособных малых авиационных двигателей. Были низкокачественные пародии на большие зарубежные моторы (например, АШ-62ИР - Wright R-1820) или же полностью отсталые поделки, в их числе и М-11 и АИ-14. Квалифицированного подхода к развитию семейств моторов для легкой авиации (как и ее самой) не существовало.
Я сделал одно люболпытное наблюдение. Похоже, что в СССР вообще не обращали внимание, например, на существование в США таких самолетов, как Пайпер КАб и Тейлоркрафт и маленьких оппозитных моторов для них, которые стали выпускать в 1930-е годы. В советской технической литературе и обзорах зарубежной техники о них не упоминали. Такого Слона не приметили! :~~)

Самым сложным и проблемным коленчатым валом из всех возможных в поршневых моторах является коленвал радиального двигателя, а с ним вместе и главный шатун с кучей пристяжных.   
Самым простым и оптимальным - коленвал оппозита. У всех взрослых авиационных оппозитов он представляет собой монолитную кованую деталь, относительно простую в производстве и проектировании. То же относится и ко всем остальным деталям КШМ. 

Несущий винт вертолета, без сомнения, развивает очень большую статическую тягу на единицу подводимой мощности. Однако его условия работы совершенно отличаются от таковых у самолетного винта, для которого, наоборот, статическая тяга не имеет существенного значения, а принимают во внимание совсем другие характеристики.
 
    

 

[Denis]

"И почему 1.5 л, а не 1.3? 50л.с, а не 45 или 55?"

Я уже моно раз объяснял, почему это так. Здесь возникает проблема согласования целого ряда противоречий, которые включают в себя механическеи потери, темп износа, тепловую напряженность, характеристики рабочего процесса, срок службы и массу. Превысить эти пределы практически невозможно, вот почему характеристики взрослых  поршневых авиационных двигателей уже много десятилетий как устоялись.

 

[evboiko]

Учитесь, инженером будете. Если крутящий момент постоянен, а растут обороты, то что растет

Именно инженеру не подобает так жонглировать терминами. Мощностью двигателя называют предельную мощность которую с него можно снять. А оказывается он у вас еще способен наращивать обороты не теряя крутящего момента - здорово! Тогда пределу мощности вообще нет!

Самым сложным и проблемным коленчатым валом из всех возможных в поршневых моторах является коленвал радиального двигателя

А это что за перлы? Коленвал для М-11 можно сделать на токарном станке, у рядного - не сосчитаешь операций которые надо совершить с полученной наисложнейшей поковкой.

 

[evboiko]

вот почему характеристики взрослых  поршневых авиационных двигателей уже много десятилетий как устоялись.

Они не устоялись, а остановились, потому, что перестали быть нужными военным, которые постоянно требовали улучшения характеристик и, соответственно, платили за это огромные деньги. А обыватель сейчас потребляет то что осталось от былого величия поршневой военной авиации и никаких новых требований не предъявляет.

 

[Denis]

С таких совершенных авиационных двигателей, как, например, Лайкоминги, НИКОГДА не снимают предельную мощность. Особенностью эксплуатации поршневого двигателя на самолете является необходимость обеспечить постоянную работу на 100% оборотов и более 60% крутящего момента. По этим нагрузкам Лайкоминг ближайший родственник морскому дизелю, работающему на грузовом судне.
Однако, он не имеет права весить на 1 л.с. столько, сколько морской дизель.
Внешняя характеристика у авиационного двигателя продолжает расти далеко за пределом максимальных эксплуатационных оборотов. Фактически, обороты максимального режима совпадают с максимумом крутящего момента, либо превосходят этот максимум примерно на 10%. Дальнейшее расширение рабочего диапазона оборотов неприемлемо.   

Когда эти моторы используют на гоночных самолетах, их часто серьезно перекручивают, при этом мотор еще даже как-то живет, но уже очень недолго.

Например, мотор Континентал О-200, по сертификату типа развивает 100л.с. при 2750об/мин, этот режим не ограничен по времени.
На гоночных самолетах Formula One это же мотор крутят до 4200-4500об/мин и снимают с него более 150л.с.  Правила этих гонок запрещают вносить существенные измененения во внутренности мотора, но не запрещают его насиловать.

На акробатических самолетах Лайкоминги крутят до 3000-3100об/мин и добывают 350-370л.с. из IO-540, который обязан выдавать 300л.с. при 2700. Так измученный Лайкоминг все же налетывает до ремонта несколько сот часов, тогда как неизмученный может нормально работать 3000 и даже более, при том, что ТВО=2000часов.

Пусть коленвал М-11 выглядит просто, но сможет ли он без износа пролетать 10000 часов, да еще на тех нагрузках, которые  я озвучил?

 

[Denis]

вот почему характеристики взрослых  поршневых авиационных двигателей уже много десятилетий как устоялись.

Они не устоялись, а остановились, потому, что перестали быть нужными военным, которые постоянно требовали улучшения характеристик и, соответственно, платили за это огромные деньги. А обыватель сейчас потребляет то что осталось от былого величия поршневой военной авиации и никаких новых требований не предъявляет.

С того момента, как взлетел ДС-3 и даже несколько ранее, военные перестали быть  двигателем прогресса в авиации, а наоборот, превратились в тормоз и унитаз.

 

[evboiko]

С таких совершенных авиационных двигателей, как, например, Лайкоминги, НИКОГДА не снимают предельную мощность. 

Да, тут я нагрешил с термином. Назовем тогда эту мощность - номинальной. И я прекрасно знаю, что существует масса способов превысить номинальную мощность в ущерб ресурсу. Только редуктор - это механизм с КПД меньше 1 и он никак не может повысить мощность.

С того момента, как взлетел ДС-3 и даже несколько ранее, военные перестали быть  двигателем прогресса в авиации, а наоборот, превратились в тормоз и унитаз.

Двигателем прогресса, как это не печально звучит, всегда являются вложенные в инновации средства и военные бюджеты продолжают оставаться огромными. И если военные перестали двигать авиацию, значит у них сменились приоритеты.  Про наших военных разговор особый и не хочется его затевать.

Пусть коленвал М-11 выглядит просто, но сможет ли он без износа пролетать 10000 часов, да еще на тех нагрузках, которые  я озвучил?

Легко вы меняете свое мнение: - то "самый сложный", то "выглядит просто". А про ресурс это уже другая тема. "Последние 26 двигателей сдали в 1959 г -  В.Р.Котельников "Просто М-11"  http://engine.aviaport.ru/issues/57/page39.html
и о таком ресурсе в те годы никто и не помышлял. А сейчас вполне возможно сделать.

 

[Denis]

Снова демагогия. Опять вопрос про то, куда в трактор кобыла впрягается?

 

[evboiko]

Снова демагогия.

Тогда вопрос, как к глубокому специалисту: - какая деталь в двигателе М-11 подвергалась наибольшему износу?

 

[boris1]

Мужики! Займитесь делом. Мы и так знаем, что вы САМЫЕ умные!

 

[avis]

Во, БП ,ты конечно прав, тут руками и головой могут только некоторые , а остальные как замполиты- рот закрыл и рабочее место чисто. Нелюбовь российскому мне лично понятна, я этих спинным мозгом чуствую (В СССР вообще не было конкурентноспособных малых авиационных двигателей. Были низкокачественные пародии на большие зарубежные моторы (например, АШ-62ИР - Wright R-1820) или же полностью отсталые поделки, в их числе и М-11 и АИ-14. Квалифицированного подхода к развитию семейств моторов для легкой авиации (как и ее самой) не существовало. ) . А мотор работает,не смотря на болтовню старейшего участника . Это ,к стати, тот мотор который взяли у тебя , и три идеи - восстановление , изучение и разработка нового мотора на основе полученных результатов продолжают воплощаться в жизнь , и этот мотор еще полетит.

 

[evboiko]

и этот мотор еще полетит

Мотор-то полетит, в этом сомнений нет. Но есть ли вообще перспективы у звезд в настоящее время? Какую нишу по мощности они должны закрывать? Какую стоимость иметь, чтобы быть привлекательными на рынке?

 

[kostiajiv]

Пока в мире летает техника с такими моторами, они будут востребованы. Например Биверы DHC-2 , да и АН-2 оверхолят в состояние новых самолетов, лет 30-50 они еще полетают. Проэктировать новую технику под несуществующие в производстве моторы - нелепо. Делать реплики и реставрировать реликвии - очень достойное занятие.
Поршневые моторы на сегодняшний день самые экономичные и приемистые. Двухтактный дизель здесь имеет очень хорошие позиции. Несколько фирм пытаются его поставить на поток .Самолеты с ним уже летают. Существуют и радиальные версии, явно отличающиеся по конструкции от классических радиальных моторов. Самолету для полета требуется двигатель и аккумулятор энергии. Пока еще бак с топливом - самый емкий аккумулятор. Прогресс не стоит на месте- возможно полетят и на электричестве.

 

[avis]

Мотор-то полетит, в этом сомнений нет. Но есть ли вообще перспективы у звезд в настоящее время? Какую нишу по мощности они должны закрывать? Какую стоимость иметь, чтобы быть привлекательными на рынке?

  Сомнений нет однозначно-иначе мы бы этим не занимались уже второй год. И тут главное не в том, чтобы полетел именно этот мотор. Моторов должно быть много, чтобы у конструктора то-ли профи то-ли любителя был выбор. В истории авиастроения описано много заглохших проектов или не удовлетворительных результатов именно по причине неготовности или отсутствия нужного мотора.
-закроют нишу от 150 до 200 пятицилиндровые
-закроют нишу от 200 до 250-300 семицилиндровые
-унификация основных деталей и агрегатов -тоже немаловажно
-исследование рынка не дело для конструктора ,тут  нужен специалист,  а я верю Генри Форду :"Цена не должна отпугивать покупателя." (вот кто был спец и в вопросах конструкторских и организаторских, и если бы он задумался делать или нет ....... )

 

[Denis]

В диапазоне мощностей до 400л.с. у существующих оппозитов нет и не предвидится конкурентов. Единственный спроектированный с чистого листа и сертифицированный авиационный дизель SMA SR-305-230 тоже очень похож на Лайкоминг.

Переход к звезде можно рассматривать только для более мощных моторов, которые должны конкурировать с малыми ГТД. Ниша их существования есть, но весьма узкая. Если бы можно было прогнозировать достаточный спрос, мы бы уже слышали их вкусное хрю.

 

[kostiajiv]

Питерский концерн "Звезда" строит корабельные дизеля , состоящие из последовательно соединенных радиальных моторов. Число цилиндров достигает 56   -  8 последовательно соединенных 7 цилиндровых звезд. Вещь весьма конкурентоспособная на скоростных торпедных ,ракетных и прочих  катерах- при том , что и турбовальные установки существуют.

 

[Denis]

Питерский концерн "Звезда" строит корабельные дизеля , состоящие из последовательно соединенных радиальных моторов. Число цилиндров достигает 56   -  8 последовательно соединенных 7 цилиндровых звезд. Вещь весьма конкурентоспособная на скоростных торпедных ,ракетных и прочих  катерах- при том , что и турбовальные установки существуют.

Максимальное число цилиндров когда-либо осуществленное в серийном авиационном двигателе - 28 в 4-рядной звезде. Тот мотор не наше применения в гражданской авиации именно из-за непомерной сложности обслуживания. максимум, что применялось - 2-рядная звезда 18 цилиндров.
В диапазоне 500-700л.с., который еще вакантен для поршневых авиационных двигателей можно обойтись 7 цилиндрами.

 

 

[evboiko]

Испытали на стенде 8 цилиндровый Джабиру с заявленной мощностью 180 л.с. при 3300 об/м.  С винтом диаметром 185см он выдал 200кг тяги на оборотах 2670 об/м. Мощность при этом составила 140,8 л.с.