Поршневой двигатель: Как устроен поршневой авиадвигатель | Красные соколы нашей РодиныКрасные соколы нашей Родины

Поршневой двигатель самолета.

 

История поршневых двигателей насчитывает на несколько десятилетий больше, чем история самой авиации. Они сдвинули с места первый автомобиль, подняли в небо первый самолет и первый вертолет, прошли две Мировые войны и до сих пор используются в 99.9% автомобилей мира. Однако в авиации на сегодняшний день поршневые двигатели практически полностью вытеснены газотурбинными двигателями и используются исключительно в малоразмерных персональных либо спортивных самолетах.

Это произошло по причине того, что даже самый простой и неэффективный газотурбинный двигатель имеет большую удельную мощность (единица мощности на единицу массы двигателя), чем самый современный поршневой, а в авиации масса – исключительно важный параметр. Кроме того, газотурбинный двигатель более универсальный и может двигать самолет за счет реактивной струи, исключительно этот факт позволил самолетам достичь скоростей в 2, 3 или даже 4 раза выше скорости звука.

Но вернемся к поршневым двигателям. Как же они устроены? На схеме продемонстрировано устройство цилиндра четырехтактного бензинового двигателя воздушного охлаждения: 1 – впускной патрубок (подача топливно-воздушной смеси в цилиндр), 2 – стенка цилиндра (в данном случае ребристая с внешней стороны, для повышения охлаждаемой площади, поскольку цилиндр имеет воздушное охлаждение), 3 – поршень (возвратно-поступательным движением обеспечивает впуск смеси, ее сжатие, получение энергии и дальнейший вывод отработанных газов), 4, 5 – шатун и коленвал (преобразование возвратно-поступательного импульса в крутящий момент), 6 – свеча зажигания (дает искру, которая поджигает смесь), 7 – выхлопной патрубок (вывод отработанных газов), 8 – впускной и выпускной клапаны («открывают» цилиндр для входа смеси (впускной) и выхода отработанных газов (выпускной), герметизируют цилиндр во время сжатия и воспламенения. Следует отметить, что изображен лишь пример конструкции, но ее вариации могут быть значительными, к примеру цилиндры дизельных двигателей не имеют свечей зажигания, а если двигатель жидкостного охлаждения – отсутствуют «ребра», но присутствуют каналы для прогона охлаждающей жидкости и т. д. По количеству тактов (действия, происходящие поочередно в цилиндре двигателя) различают 3 типа двигателя – двухтактный, четырехтактный и шеститактный. Наиболее широко используемым является четырехтактный двигатель, четыре его такта показаны на схеме.

Коэффициент полезного действия самых современных поршневых двигателей не превышает 25-30%, т.е. реально около 70% всей энергии, получаемой во время сгорания топлива, превращается в тепло, которое необходимо выводить из двигателя. Система охлаждения очень важный компонент в силовой установке и во многом определяет ее характеристики. По типу вывода тепла (иначе охлаждения) двигатели подразделяются на воздушный и жидкостный тип.

И если в автомобилях воздушное охлаждение практически не используется, из-за своей низкой эффективности на малых скоростях и ее полного отсутствия при остановке, то в поршневой авиации двигатели воздушного охлаждения очень и очень широко используются, ведь имеют ряд преимуществ перед двигателями жидкостного охлаждения. А именно меньшая масса, соответственно большая удельная мощность и более простая, а значит и более надежная конструкция. Кроме того, из-за большой силы набегающего потока во время полета, эффективность охлаждения обычно достаточна для нормальной работы двигателя.

 

Большинство поршневых двигателей – многоцилиндровые, это необходимо для повышения мощности и общей их эффективности. В связи с этим их классифицируют по расположению цилиндров относительно коленвала. В пик своего развития, авиационные двигатели имели до 24 цилиндров, а некоторые, несерийные экземпляры и более. И основными, наиболее широко используемыми вариантами расположения цилиндров является V-образное, рядное и звездообразное.

Различить их нетрудно, ведь если смотреть спереди они и выглядят как буква V в первом случае, один ряд (колонна) – во втором случае, и звезда (или при наличии большого количества цилиндров — скорее блюдечко) в третьем. Традиционно два первых типа используют систему жидкостного охлаждения,  в то время как последний – воздушного. Соответственно кроме вышеназванных преимуществ и недостатков двигателей по типу их охлаждения, можно еще добавить, что рядные двигатели компактные, могут быть установлены в перевернутом положении, но при наличии большого количества цилиндров, они получаются очень уж длинными.

V-образные имеют 2 цилиндра в ряду, соответственно они имеют в два раза меньшую длину, чем рядные, но зато менее компактны, хотя также могут быть установлены в перевернутом положении, имеют большее фронтальное сечение, а значит и большее лобовое сопротивление. Звездообразные, или радиальные двигатели, имеют цилиндры, распложенные вокруг коленвала, соответственно они наиболее громоздкие, имеют просто таки огромное фронтальное сечение и лобовое сопротивление, но благодаря этому могут эффективно охлаждаться набегающим потоком и имеют очень незначительные показатели длины.

Другие агрегаты

ПАС | Участник проекта «Сколково»

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ «ПИТЕР-АЭРОКОСМОС»

Промтех

О компании

Компания «ПАС» является разработчиком авиационного поршневого двигателя, способного эффективно работать на топливе, предназначенном для авиационных газотурбинных двигателей. Технология, которая применяется компанией, была отработана на ряде опытных образцов двигателей, созданных ранее. В новых двигателях реализовано два достижения отечественной науки и техники:

Новый рабочий процесс (РП), в котором передовая концепция сгорания топлива обеспечивает сгорание низкооктановых топлив при высокой степени сжатия с высокой экономической и экологической эффективностью и качественное (как и в дизеле) регулирование мощности при искровом зажигании заряда;

Бесшатунный силовой механизм с симметричным коленчатым валом.

Использование бесшатунного силового механизма (БСМ) вместо традиционного кривошипно-шатунного механизма (КШМ), позволяет, в сравнении с КШМ, на 6 — 10% повысить механический КПД, увеличить моторесурс цилиндро-поршневой группы и обеспечить полную уравновешенность сил инерции при малом числе цилиндров. Полная уравновешенность предлагаемого двигателя обеспечивает низкий уровень вибраций и шума силовой установки любого назначения. Новые технические решения могут использоваться как вместе, так и раздельно.

Используемый новый рабочий процесс также имеет большое значение для создания двигателей для утилизации нефтяного попутного газа и других видов сложных газов, включая водород, а также для обеспечения низкой токсичности отработавших газов.

Куратор РОАлександраТарасова

Куратор РОАлександраТарасова

Проекты

Бизнес-модель

Бизнес для Потребителя (B2C)Бизнес для Бизнеса (B2B)Бизнес для Государства (B2G)

Описание проекта

В нашей стране был создан и испытан ряд опытных образцов новых двигателей, на конструкции которых получены патенты России №2008478, №2117790, №2117791. Имеется возможность создать авиационный поршневой двигатель внутреннего сгорания, способный эффективно работать на низкооктановых и распространенных (авиакеросин, низкооктановый бензин и др.) видах топлива, обладающий полной уравновешенностью при небольшом числе цилиндров и большим ресурсом.

Финансовая поддержка

Компания поддержана институтами развития:

ФОНД «СКОЛКОВО»

350 000 ₽

Руководитель

МИЛЛЕРАНДРЕЙОЛЕГОВИЧ

ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР

Маркетинговые материалы

Презентации

Loading…

1640280403_Главная-Презентация1-1

Видео компании

loading…

События

2021 год

Участник конкурса

MineTech

Участник конкурса

Акселератор Газпромнефть

Упоминание в СМИ

https://navigator.sk.ru/navigator/static/company_logo/1123028.png

Официальный сайт

Информация о компании

Учредители

ГУАП,ФГАОУ ВО ГУАП,ФГАОУ ВО САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ,САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АЭР

РАБИН АЛЕКСЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

Уставный капитал

58 000 ₽

196105, ГОРОД САНКТ-ПЕТЕРБУРГ, ПР-КТ МОСКОВСКИЙ, Д. 149В, ЛИТЕР А

Похожие компании

Энерготех

МЦС

Разработка ДВС норм ЕВРО-7, повышения их КПД, за счет новой системы смесеобразования и сжигания топлива, а также производство ДВС цикла SC и устройств с их применением.

Промтех

ДДА

Двигатель для сверхлегкой авиации мощностью 120 лошадиных сил ДДА-120

Промтех

АЗАРТ

Роторно-лопастной двигатель (РЛД)

Энерготех

ЗЕНТОРН

ZENTORN Technology

Энерготех

СМАРТДАТА ЛАБ

Экономичные титановые сплавы с повышенной коррозионной стойкостью

Энерготех

ЭМАШ

Энергоэффективные синхронные реактивные двигатели

Промтех

ПДТ

Пульсирующий детонационный двигатель

Энерготех

ИНЖИНИРИНГ+ ЭНЕРГИЯ

Разработка комплексного решения для автономной электрификации промышленных объектов и инфраструктуры

Промтех

ИАГ

Разработка технологии и оборудования для перевода авиационных поршневых двигателей в двухтопливный режим эксплуатации – авиационный бензин и газомоторное топливо — АСКТ.

Энерготех

ЭКОТРАНС

ЭКОТРАНС, разработка и коммерциализация газодизельных решений нового поколения, создание инновационного газового двигателя с жидкостной системой зажигания

Энерготех

ДЕЛМОТ

Программируемый комплект электронного впрыска и зажигания для малогабаритных двигателей внутреннего сгорания

Промтех

ТЕХНО ИНЖИНИРИНГ

Разработка эффективной технологии зубонарезания высокоточных эвольвентных арочных зубчатых колес

Промтех

СКАЙТУРБИНС

Малоразмерные газотурбинные двигатели

Энерготех

ЦРНТ

Низкоуглеродные гибридные топлива

Промтех

РЕЙНОЛЬДС

REYNOLDS газотурбинные двигатели для беспилотной авиации

Энерготех

НПП РИСАЛ

Адаптивный модуль охлаждения ДВС c регулируемой водяной помпой и электронным термостатом

Промтех

РЕДСИСТЕМС

Система диагностики и предиктивной аналитики состояния энергетических установок REDSystems

Промтех

ПЛ ТМ

Ударно-волновой компрессор (УВК) для комбинированной силовой установки летательного аппарата

Промтех

ВНХ-ЭНЕРГО

Энергоэффективная технология утилизации биомасс, органических отходов, высокотоксичных отходов и мелкодисперсных смесей методом сверхкритического водного окисления (СКВО)

Энерготех

МИКС КАРТ

Разработка технологической платформы картингов (миниавтомобилей для спорта и развлечений)

Энерготех

ИРБИСТЕХ

ИрбисТек — Новое оборудование для реализации технологии очистки гранулами сухого льда, используемой в целях восстановления эффективности работы критически важной техники

Промтех

КБ АВИАСПОРТ

Разработка и производство новейшего спортивно — пилотажного самолета

Энерготех

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Комплекс по утилизации медицинских и биологических отходов с дожигателем дымовых газов

Энерготех

НТП АЛЬФА КУБ

Трансмиссия RGS — роботизированная трансмиссия на шестернях со спиральными зубчатыми переходами

Энерготех

ТОРЕГ

Насосная установка высокого давления для перекачивания жидких сред с высоким содержанием твердых включений

Промтех

АВАНТ — СПЭЙС СИСТЕМС

Высокочастотный индуктивный ракетный двигатель с внешним магнитным полем

Энерготех

РПК ИНЖИНИРИНГ

Роторно-поршневой компрессор

Энерготех

ИФОТОП

«Разработка и внедрение технологии промышленного синтеза новой многофункциональной присадки для производства высокооктановых автомобильных бензинов».

Энерготех

АРМ

Роботизированный энергоэффективный комбайн с электрическими приводами рабочих механизмов

Промтех

СПЕКТРОСИБ

Разработка программно-аппаратного сцинтилляционного комплекса и технологий диагностирования для эксплуатационного сопровождения газотурбинных авиадвигателей (ГТД).

Энерготех

ЗЕЛЁНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Технология производства биоразлагаемой добавки для дизельного топлива

Энерготех

НПО АВТОМАТИКА

Создание инновационного высокомобильного комплекса с газотурбинными насосными установками для проведения многостадийных гидроразрывов нефтяных и газовых пластов

Энерготех

НПП СОФТАВТОМАТИК

Разработка технологии изготовления высокопрочных поршней двигателей внутреннего сгорания методом литья с кристаллизацией под давлением

Энерготех

РДП

Разработка комплекса энергоэффективных роторных двигателей с интеллектуальной системой управления для применения в морских судах для транспортировки СПГ

Как работает поршневой двигатель?

Boldmethod

Независимо от того, освежаете ли вы основы перед следующим обзором полета или только начинаете, необходимо знать, как ваш двигатель вращает винт.

Хотите узнать, как работает реактивный двигатель? У нас есть статья и для этого.

Компоненты

Компоненты будут простыми, так как между двигателями есть некоторые различия, но принципы останутся прежними.

Четыре удара

Вы знаете игроков, теперь пришло время изучить игру. Работа вашего двигателя может быть разбита на 4 простых шага.

• Впуск
• Сжатие
• Мощность
• Выхлоп

Впуск

Ваш двигатель смешивает топливо и воздух во впускном коллекторе. Когда он смешивается, впускной клапан открывается, когда ваш поршень движется вниз, втягивая топливно-воздушную смесь в камеру сгорания.

Сжатие

Как следует из названия, поршень выталкивается вверх после закрытия впускного клапана, сжимая топливно-воздушную смесь до ее воспламенения.

Мощность

Это единственный шаг, который действительно дает вам лошадиные силы. Все остальное — это просто получение всего в нужном месте в нужное время.

Непосредственно перед тем, как поршень достигает своей высшей точки (верхней мертвой точки), ваши свечи зажигания посылают ток дугой по своим зубцам, воспламеняя топливно-воздушную смесь. Разные двигатели имеют разную конструкцию, поэтому их точная точка воспламенения зависит от модели вашего двигателя. Когда топливо и воздух сгорают, они расширяются, толкая поршень вниз. Направленное движение поршня, движущегося вниз, преобразуется во вращательное движение, когда ваш поршень вращает коленчатый вал, обеспечивая мощность.

Выхлоп

Теперь, когда ваш двигатель извлек потенциальную энергию из топливно-воздушной смеси, которую вы всосали в цилиндры, пришло время снова настроить его. Ваш выпускной клапан открывается, и поршень движется вверх, выталкивая выхлопные газы из цилиндра в выхлопную систему.

Теперь, когда вы изучили все штрихи по отдельности, вы можете собрать их вместе в анимации ниже.

Зажигание

Как ваши свечи зажигания получают ток? К вашему двигателю подключены (как правило) два магнето. Магнето — это постоянные магниты, которые могут генерировать ток при вращении рядом с катушкой провода (электромагнитная индукция). Затем этот ток течет к вашим свечам зажигания, чтобы воспламенить топливно-воздушную смесь.

Но как питаются ваши магазины? Для увеличения резервирования система зажигания вашего самолета не привязана к вашей батарее, поэтому ваши магазины используют вращательное движение, создаваемое вашим двигателем, для их вращения. Это означает, что если вы выключите или потеряете питание от аккумулятора или генератора в полете, ваш двигатель продолжит работать.

Хотите больше мощности?

Некоторые двигатели оснащены турбокомпрессором или нагнетателем, чтобы увеличить мощность такта впуска.

Станьте лучшим пилотом.
Подпишитесь, чтобы получать последние видео, статьи и викторины, которые помогут вам стать более умным и безопасным пилотом.

Зарегистрироваться >

•  

  НАЗВАНИЕ

  • • Тег
  • Автор
  • Дата

Поршневой двигатель — обучение энергетике

Обучение энергетике

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

ИНДЕКС

Поиск

Поршневой двигатель — это двигатель, в котором используется один или несколько поршней для преобразования давления во вращательное движение.

Они используют возвратно-поступательное (вверх-вниз) движение поршней для передачи этой энергии. ^[1] Существует множество различных типов, включая двигатель внутреннего сгорания, который используется в большинстве автомобилей, паровой двигатель, являющийся разновидностью двигателя внешнего сгорания, и двигатель Стирлинга. Роторный двигатель будет выполнять ту же задачу, что и поршневой двигатель, но совершенно по-другому из-за его треугольного ротора.

Как это работает

Все типы имеют один или несколько поршней, которые следуют четырехтактному циклу, показанному на рис. 1. Обычные конфигурации блоков цилиндров включают один ряд цилиндров (в линию), два ряда, сходящихся к точке ( V-образный двигатель), двойной зигзаг (W-образный двигатель) и два горизонтальных ряда (оппозитный двигатель).

[1] Упомянутые выше двигатели (внутреннего сгорания, паровые, Стирлинга) используют несколько разные процессы для завершения цикла, поэтому будет рассмотрен общий случай (как показано на рисунке 2).

1. Впуск: Для начала цикла топливная смесь подается внутрь цилиндра через впускной канал, расширяя поршень до дна цилиндра.
2. Сжатие: Затем поршень выталкивается вверх, сжимая топливную смесь и воспламеняя ее через свечу зажигания.
3. Зажигание: Зажигание толкает поршень вниз, обеспечивая полезную работу двигателя.
4. Выхлоп: Химические отходы выводятся через выпускное отверстие, и цикл повторяется.

Четырехтактный цикл дает двигателю энергию, но теперь он должен преобразовывать эту энергию во вращательную энергию для трансмиссии, приводного вала и колес. Это делается коленчатым валом, который показан на рисунке 2. Коленчатый вал преобразует это движение вверх и вниз во вращательное движение, которое часто сочетается с маховиком для сохранения прерывистой возвратно-поступательной энергии в виде энергии вращения.

Для дополнительной информации

• Двигатель внутреннего сгорания
• Двигатель внешнего сгорания
• Двигатель Стирлинга
• Энергия вращения
• Топливо
• Или просмотрите случайную страницу

Ссылки

1. ↑ ^1.