Авиационный поршневой двигатель. Устройство и принцип работы. Поршневой авиационный двигатель

О проблеме легких двигателей для малой авиации, не писали разве что только в «желтой» прессе. Писали и год назад, и два года, и десять лет назад. Принимаются программы развития АОН, к разработке легких маломощных двигателей подключился Центральный институт авиационного моторостроения ЦИОМ им. А.В. Баранова. Принимаются правительством программы помощи производителям техники для АОН. Мелькают в печати и на телевидении самолеты отечественной разработки. Мелькают и пропадают. Где-то они летают, где-то их испытывают.

Мы предусмотрим короткое определение, охватывающее основные черты этого типа движителя. Поршневой двигатель с воздушным сгоранием представляет собой тепловой двигатель, в котором полезная работа получается в процессе сгорания внутри цилиндра смеси воздух / топливо, благодаря чему газы расширяются и увеличивают их объем, оказывая давление на поршень в цилиндре и тем самым приводя его в движение. Поршневое движение поршня преобразуется в вращательное движение, используемое для перемещения гребного винта через кривошипную систему.

Этот двигатель используется для выталкивания самолетов. Картер - это обсадной узел двигателя, в котором установлены основные компоненты, такие как гильзы цилиндров, кривошипная система. Он обычно делит блок двигателя, который содержит внешние ручки для установки в моторном отсеке и масляном картере.


Сверху картер закрыт резьбовой головкой, содержащей время. . Элементы поршневого двигателя.

Только вот на полевых площадках и аэродромах АОН, по-прежнему Цессны, Робинсоны да Текнамы иноземные летают. А машины российской разработки, не считая конечно Яков, смотрятся скорее как диковинка. И, как и в предыдущие года, все говорят и пишут об отсутствии отечественного легкого двигателя. Почему бы, хотя бы не сделать, как делали в прежние, советские времена. Огромная страна не стеснялась взять иностранный двигатель, приспособить его под возможности нашего производства, что-то улучшить, где-то потерять в качестве, но на выходе иметь наш, отечественный двигатель, который сможет послужить образцом и прототипом для целой линейки модернизированных движков. Отечественная история развития авиации, полна подобных примеров, и даже нет смысла их здесь приводить.




Эта система преобразует возвратно-поступательное движение поршня в поворот коленчатого вала. Коленчатый вал - цилиндры, поршни с кольцами, шатуны, коленчатый вал, крепления. . Основные компоненты коленчатого вала. Основные шпиндели Коленчатые штифты Плечи Оружие. . Коленчатый вал ряда двигателя.



Расположение коленчатого вала двигателя ряда. Система клапанов - впускной и выпускной клапаны, рычаги клапанов, пружины клапанов, толкатели, управление закрыванием и открыванием клапана. Эта система обеспечивает открытие и закрытие клапанов, позволяющих всасывать топливно-воздушную смесь и баллоны дымовых газов и соответствующий момент запуска.

Схема базовой системы синхронизации.

А где же воз?

Итак, в огромной стране, практически не осталось инфраструктуры для производства поршневых двигателей малой мощности. Таких, которые были бы способны поднять нашу малую авиацию и поставить ее что называется «на крыло».

Однако выход есть и из этой ситуации. Выход быть может не самый быстрый, и простой, но есть. Это разработка своих, отечественных микро и минидвигателей ГТД (газотурбинный двигатель).

Электропитание - топливный насос, топливная магистраль, карбюратор или система впрыска топлива. Смазочная система - масляный поддон или закрытый масляный резервуар, масляный насос, фильтры, масляная шина, которая подает масло на наиболее важные компоненты двигателя, где происходит трение. Эта система обеспечивает правильную смазку двигателя, уменьшает трение и внутреннее сопротивление, частично охлаждая двигатель, а также очищает его от металлических частиц, возникающих в результате работы двигателя при большой нагрузке. Система охлаждения - ее конструкция и компоненты зависят от охлаждения двигателя. Простейшая система охлаждения - воздушное охлаждение. Он долгое время использовался в авиации, главным образом из-за меньшего веса таких двигателей и более простой конструкции. Самолет движется быстро, поэтому воздушная лихорадка смогла забрать тепло, вырабатываемое в двигателе, в то время как горел топливо, плюс вращающийся пропеллер вызвал сильное движение воздуха, чтобы охладить двигатель. Особенно порадовал, что он использовал в движителе боевых самолетов из-за высокой устойчивости к повреждениям во время боя. Эта система состояла в основном из цилиндров и подвижных штор, регулирующих воздушный поток. Гораздо более сложной была система жидкостного охлаждения, хотя ее преимущество заключалось в значительно более высокой эффективности и возможности увеличения нагрузки на двигатель независимо от внешних условий. Он состоит из радиатора, жидкостного насоса, термостата и линий подачи охлаждающей жидкости для двигателя и двигателя к радиатору. Основная задача этой системы - поддерживать температуру двигателя в пределах своей максимальной эффективности.


Эта система обеспечивает подачу топливно-воздушной смеси в цилиндры. . Картридж с воздушным охлаждением со специально сформированным наружным ребрами.

Огромные холдинги, консорциумы и всевозможные ФГУП (кто не знает это Федеральное Государственное Унитарное Предприятие), изучают проблему, разрабатывают концептуальные проекты, создают предприятия с иностранным участием и осваивают государственные инвестиции. Вероятно, по прошествии энного количества времени мы на выходе всех этих корпоративных усилий и получим какой-то готовый продукт.

Система зажигания - катушка зажигания, система зажигания, свеча зажигания, высоковольтные кабели, свечи зажигания. Эта система отвечает за производство электрической искры между электродами свечи зажигания, размещенными в цилиндрах в правильном порядке и времени. Система запуска - она ​​используется для запуска двигателя, его компоненты и конструкция были и очень разные. В первом периоде это часто начиналось вручную, поворачивая пропеллер с включенным зажиганием, а затем запускался картер и коробка передач, вращающая двигатель. Другое решение было также начато путем пропускания через двигатель сжатого воздуха для принудительного перемещения поршня и зажигания. Принцип работы заключался в быстром расширении газов, что достигалось за счет обозначения подходящего взрывного заряда, и полученное давление быстро перемещало цилиндры и сразу же запускало двигатель. Затем было начато замедленное зажигание. Через мгновение раздался громкий рев, напоминающий выстрел из пистолета, за которым последовал рев рабочего двигателя, и пропеллер внезапно превратился в вращающийся круг. Система зарядки - классический поршневой двигатель всасывает воздух и смесь воздух / топливо на основе отрицательного давления, создаваемого поршнем во время его нисходящего хода. Это эффективно, но только до определенной высоты над землей. Чем выше атмосферное давление, тем меньше кислорода содержится в воздухе. И то же самое меньше кислорода, который может принимать участие в процессе горения. Эффективность двигателя резко падает. Чтобы предотвратить это, нагнетатели используются для перекачки воздуха в цилиндры. Основным компонентом является компрессор. Остальные компоненты зависят от типа системы подзарядки. Искры искры инициируют воспламенение топливно-воздушной смеси в данном цилиндре. . По структурным причинам мы можем различать следующие типы.

ЦИАМ ведет НИОКР

ФГУП "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И.Баранова" широким фронтом ведет НИОКР создания перспективных газотурбинных и поршневых двигателей в интересах разработчиков беспилотных летательных аппаратов, самолетов и вертолетов малой авиации. "АвиаПорт" приводит систематизированное изложение выступлений начальника сектора ЦИАМ (малоразмерные ГТД) Владимира Ломазова и начальника сектора ЦИАМ (ПД) Александра Костюченкова на II международной конференции "Беспилотная авиация - 2015".

Механический - самый ранний, в котором компрессор приводится в действие валом двигателя через редуктор. Передача может быть односкоростной или двухскоростной, чтобы увеличить отработку компрессора и повысить эффективность на больших высотах. Турбонаддув - гораздо более современный и используемый сегодня, где привод компрессора - газовая турбина, использующая энергию отработавшего газа двигателя.

Регулирование мощности турбины для привода компрессора заключается в увеличении или уменьшении количества выхлопных газов, поступающих в турбину. Избыток выхлопных газов через отдельный канал за шторкой выводится в атмосферу. Чем больше выхлопных газов направлено на турбину, тем больше вращение и вращение компрессора, и, следовательно, более высокое давление в цилиндре. Открытие затвора автоматически контролируется анероидом, измеряющим впускное давление во впускном канале к цилиндрам - если оно выше, чем на уровне моря, открывается диафрагма, а большая часть выхлопа вместо того, чтобы управлять турбиной, вылетает в атмосферу.

    «…Работы по перспективным поршневым двигателям

В России в настоящее время полностью отсутствует производство поршневых авиадвигателей для беспилотников и легких самолетов и вертолетов, что заставляет отечественных конструкторов применять авиадвигатели зарубежного производства. В связи с огромной потребностью в таких двигателях, ЦИАМ проводит НИОКР и прорабатывает проекты перспективных поршневых авиадвигателей в интересах их применения на беспилотных летательных аппаратах, легких самолетах и вертолетах».

Если он падает - затвор закрывается, и большая часть дымового газа вдавливается в турбину. Однако использование турбонаддува не является простым термодинамическим процессом. Из-за сжатия воздух прогревается, и большая часть его. Его температура за компрессором и до нажатия в цилиндры может достигать 100 градусов по Цельсию. Подогреваемый воздух имеет больший объем, поэтому, несмотря на перезарядку, цилиндр получает все меньше кислорода. Таким образом, эффективность двигателя снижается. Чтобы исправить это, используйте устройство с воздушным охлаждением перед входом в цилиндры, так называемые. интеркулер.

    «…Основные требования к авиадвигателям

Основными критериями при создании перспективных двигателей являлись стоимость эксплуатации, назначенный межремонтный ресурс и топливная эффективность, которые в совокупности определяют расходы на летный час. Проведенные расчеты показали, что для двигателей такого класса стоимость летного часа должна быть не более 500 рублей за час полета (без учета стоимости ГСМ), технический ресурс должен составить не менее 8000 часов. При таких показателях стоимость жизненного цикла составит 3,2 млн. рублей в сегодняшних ценах».

Это в значительной степени устраняет эту проблему. Также, когда дело доходит до стабильности двигателя, использование этой системы не является проблемой. Есть два явления, очень неблагоприятные и даже опасные для двигателя. Первый возникает, когда давление нагрузки на землю увеличивается. Этот процесс, неконтролируемый, может привести к детонации. Чтобы предотвратить это, открываются специальные предохранительные клапаны, которые автоматически открывают и выпускают воздух из впускного канала цилиндра.

Второе явление происходит во время полета на высотах в регулируемых системах. Это происходит потому, что когда самолет входит в высокий потолок, где давление достаточно низкое, что турбинная система - компрессор работает на максимальной мощности. Небольшое снижение давления выхлопных газов приводит к немедленному уменьшению вращения турбины и, следовательно, снижению давления наддува. Это влечет за собой дальнейшее снижение мощности, вращения и давления на выходе. В работе двигателя есть неравномерность, неконтролируемое снижение или увеличение мощности, и это всегда опасно в полете.

    «…Новые технологии создания малоразмерных ГТД

ЦИАМ проводит работы по внедрению новейших технологий для снижения массы, повышения качества отдельных узлов и деталей. Подтверждено снижение себестоимости изготовления колеса компрессора почти в 20 раз против классического колеса с вставными лопатками. За счет применения современных технологий литья цена ротора уменьшена примерно в 15-18 раз по сравнению с ротором стандартной вспомогательной силовой установки такой же размерности, которая стоит на отечественных самолетах. В качестве опытного образца изготовлен и будет испытываться на стенде стартер-генератор с возможностью раскручивания до 90 тысяч оборотов, который ставится на вал без редуктора и существенно уменьшает массу двигателя. Он обеспечивает мощность до 4 кВт и имеет массу всего лишь 700 грамм, против сегодняшних 10 кг».

К сожалению, в этом случае единственным средством является опыт пилота и спокойное сокращение полета, чтобы система могла повторно войти в уровень саморегуляции. Связанный с турбокомпрессором предмет, который упоминается здесь, является так называемым. Он также использует энергию выхлопа, которая управляет турбиной. Но в отличие от системы турбонаддува, турбина не приводит в действие компрессор, а подключается к валу двигателя через турбокомпрессор. Ускоренная турбина передает свой крутящий момент на вал, что увеличивает мощность двигателя на 20%.

(по материалам портала aviaport httр://www.аviaport.ru/nеws/2015/05/08/338921.html

Лаборатория интеллектуальной механики "Аудит Аналитик" (АА+)

За этим интригующим названием, скрывается группа энтузиастов, которые разработали, создали, и в данный момент уже испытывают первый опытный образец микро ГТД.

Сергей Журавлев Генеральный директор, вдохновитель и генератор идей Лаборатории со своим детищем в руках.

Способы перезарядки авиационных поршневых двигателей. Выхлопная система - ее компоненты представляют собой коллектор, к которому непосредственно выдавливаются газы из цилиндров, выхлопной трубы и глушителя, что ограничивает шум двигателя. В авиационных двигателях коллекторы используются для каждого цилиндра отдельно, тогда у самолета имеется столько выхлопных труб и выхлопов, сколько цилиндр двигателя. Или сложные коллекторы, которые получают выхлопной газ из определенного количества цилиндров и проходят выхлопную трубу к выхлопной трубе в атмосферу. Кроме того, особенно в боевых самолетах, противопожарные клапаны используются для предотвращения утечки пламени. Такое явление изменяет положение самолета в сумерках или ночью. . Теперь немного информации о описывающем или иначе описывающем движке.

Вот что говорит про свою команду Сергей Журавлев, Генеральный директор Лаборатория интеллектуальной механики "Аудит Аналитик" (АА+):

«Кто Мы?

Команда разработчиков моделей и прототипов сложных систем (экосистем), и алгоритмов управления ими, как в технической, так и в гуманитарной сферах.

Наши компетенции опираются на собственную концепцию организации научно-конструкторского сообщества, распределённого (сетевого) производства и непрерывного процесса совершенствования линейки высокотехнологичных продуктов в испытательно-монтажном комплексе. Мы не считаем нужным покупать станки и строить завод. В России уже так много избыточных производственных мощностей, и покупок новейшего оборудования, что их надо загружать работой».

Сергей полон оптимизма и здорового реализма, и у него есть для этого все основания.

«Нам выдался редкий шанс войти в мировую элиту производителей малых турбин. Минимизация и локализация, роботизация и автономия – тренды XXI века, в которые пока ещё можно встроиться на равных с лидерами энергообеспечения малого авиастроения, беспилотной авиации, локальной энергетики. В России очень сильные физическая и математическая, материаловедческая и инженерная школы. Их потенциал позволяет в минимальном объёме турбины, достичь максимальных, значений эффективности, в первую очередь эксплуатационной, малыми силами и средствами».


Опытный образец ГТД малой тяги серии МкА

Следует отметить, что разработка газотурбинных установок малой тяги лишь одно из направлений, которым занимается Лаборатория АА+, и этот проект полностью частный, и быть может именно поэтому после всех расчетов, проработок и проб, они имеют на выходе уже готовый опытный образец.


Вот так буднично, на подоконнике, на тетрадке с расчетами и схемами уместился первый опытный ГТД малой тяги марки МкА. Родоначальник серии двигателей разной мощности, которые можно будет применять в различных отраслях.

Двигатель уже проходит испытания на стенде в лаборатории. Вот некоторые его параметры, которые уже четко определены:

Основные данные опытного образца ГТД малой тяги серии МкА (микро авиационный):

    Вес – 2060 гр.

    Длина – 324.00 мм

    Диаметр основной – 115.00 мм

    Ширина с пилонами – 128.00 мм

Рабочие характеристики:

    Тяга максимальная – 200 N

    Тяга рабочая – 160 N

    Расход топлива (на макс. тяге) – 460.00 ml \ min

    Используемое топливо – керосин\дизельное топливо

    Максимальные скорость вращения – 120 000 об\мин

«Разработанный двигатель отличается от изучавшихся нашим КБ аналогов, конструктивом, материалами, характеристиками. А также заранее продуманной интеграцией в ряд изделий».

Дмитрий Рыбаков

заместитель директора по инновациям Группы компаний “Беспилотные системы”

В Группе компаний «Беспилотные системы» настолько уверены в перспективности серии двигателей разработки Лаборатории, что начали проектирование перспективного БПЛА специально под них.

Я абсолютно уверен, что через некоторое время, мы увидим, легкие, мощные и экономичные двигатели Лаборатории АА+ не только на легких самолетах, автожирах и вертолетах, но и на большой авиационной технике.


В заключении хотелось бы привести еще одно высказывание Сергея Журавлева:

«Наша команда решилась на разработку маленького газотурбинного двигателя с большими амбициями. Представляя его Вам, мы гордимся тем, что не копировали имеющиеся в мире аналоги, а применяя современные методы анализа и моделирования, новейшие технологии и материалы, создали сложнейшее энергетическое устройство как платформу научно-технических решений с большим потенциалом развития и диапазоном применения.

Россия, как мировой лидер авиационного двигателестроения не может остаться в стороне от революции в сфере применения малых газотурбинных силовых установок. Мы, как можем, способствуем становлению нового рынка, организации исследований и отладке технологий в малых и микро энергетических системах».

Обзор по материалам презентации

Нашей задачей является создание ПЕРВОГО в России серийного авиационного поршневого двигателя, который будет не только не уступать, но и превосходить по показателям зарубежные экземпляры в производительности, экономичности, простоте эксплуатации и будет в разы дешевле. Более того, двигатель МНОГОТОПЛИВНЫЙ.


На сегодняшний день мы спроектировали 3D модель двигателя и провели ряд ключевых расчетов и испытаний. Теперь двигатель необходимо изготовить и испытать на стенде. Для этих целей мы и привлекаем Вас к участию в нашем проекте и, как следствие, развитию России!

Развитие малой авиации определяется целым рядом факторов, один из ключевых - это стоимость летательного аппарата. В настоящее время отечественная легкая авиация развивается крайне медленно и состоит на 99% из импортных летательных аппаратов. Отечественные летательные аппараты не могут конкурировать, ведь абсолютное большинство комплектующих импортное, в том числе сердце - двигатель. Цена на двигатель начинается от 20 000 евро, что можно говорить об окончательной цене летательного аппарата и кто может его себе позволить? Мы хотим в корне изменить ситуацию, чтобы стоимость и эксплуатация летательного аппарата была доступна большинству жителей нашей страны.

Мы не любители, которые решили заново изобрести велосипед. Наша команда состоит из настоящих профессионалов, как из молодых специалистов, так и из заслуженными деятелей, докторов наук, конструкторов, аспирантов, которые многие годы и десятилетия результативно работают в отрасли. Мы работаем на собственном энтузиазме с верой в наше общее Будущее. Более подробно с нашей командой можно ознакомиться на нашем сайте dda.zone

Создана 3D модель двигателя ДДА-120М, на стенде испытана топливная система двигателя. В ДДА-120 мы реализуем совершенно новые СОБСТВЕННЫЕ разработки, которые сделают наш двигатель МНОГОТОПЛИВНЫМ, т.е. позволят работать нашему двигателю на разных видах топлива (авиационный керосин, дизельное топливо, товарные бензины любого октанового числа, например, АИ-92). Для многих это звучит как фантастика, но мы УЖЕ СДЕЛАЛИ ЭТО. Мы провели ряд испытаний на лабораторных установках, так сказать, "в железе", подтвердив работоспособность наших исследований.




Но и это ещё не все, в процессе реализации проекта ДДА-120 мы планируем создать полноценное ОКБ и завод для серийного производства наших двигателей, с хорошими заработными платами, в том числе для молодых специалистов, а так же дальнейшие, уже собственные инвестиции, полученные от реализации двигателя, в отрасль.



В 2016 году нас поддержал Фонд Бортника по программе СТАРТ-1, поэтому мы достигли таких выдающихся результатов! Следующий этап - создание прототипа. На это необходимы значительные вложения, именно поэтому мы и привлекаем Вашу поддержку.

ВСЕ ГОВОРЯТ об импортозамещении, о науке, о производстве, а МЫ ДЕЛАЕМ это! И без Вашей поддержки нам очень тяжело. У Вас есть реальная возможность не разговором, а делом поучаствовать в развитии целой отрасли, создать новые рабочие места, способствовать популяризации науки в России.