موتور شعاعی هواپیما

مدیران انجمن: javad123javad, parse

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamjpl

نام: Roham Hesami

محل اقامت: Tehran, Qeytariyeh

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 931

سپاس: 602

جنسیت:

تماس:

موتور شعاعی هواپیما

پست توسط rohamjpl »

چرا اکثر موتورهای شعاعی از تعداد فرد استوانه استفاده می کنند؟برای کمک به سرکوب ارتعاش ، اکثر موتورهای "V" و "افقی" از تعداد زوج سیلندر تا حد امکان استفاده می کنند. موتورهای شعاعی به دلیل ارتعاش بیش از حد شناخته شده اند. بنا به دلایلی ، آنها تقریباً همیشه از تعدادی سیلندر عجیب و غریب استفاده می کنند که به نظر می رسد ارتعاش را تقویت می کند ، چرا؟با ترکیب طرح شعاعی تک لنگه ، چرخه کار چهار زمانه (اتو) و تمایل به نگه داشتن ضربه های قدرتی در زمان ، تعداد سیلندرهای فرد مورد نیاز است.
برای اینکه طراحی ساده و سبک باشد ، یک موتور هواپیمای شعاعی تک بانکی دارای یک میل لنگ است ، به این معنی که پیستون ها باید به ترتیب چرخشی به بالای سفر خود برسند. اما چرخه چهار زمانه مستلزم این است که یک پیستون برای هر ضربه قدرت دو بار باید به بالای سفر خود برسد. تنها راه ترویج ضربات قدرت به طور مساوی ، آتش زدن هر سیلندر دیگر به ترتیب چرخشی است.
با تعداد زوج سیلندر ، این امر نیاز به یک تردید یا پرش در ترتیب شلیک در هر چرخش دارد ، زیرا موتور بین سیلندرهای فرد و زوج تغییر می کند. با تعداد عجیب و غریب استوانه ، زمان بندی کاملاً طبیعی است. به عنوان مثال ، ترتیب شلیک شعاعی هشت سیلندر می تواند باشد
مزیت بزرگ شعاع ها در ابتدا ، ناحیه جلویی بزرگ آنها بود ، به این معنی که می توان آنها را با هوا خنک کرد. یک موتور خنک کننده درون خطی می تواند روی سیلندر عقب بسیار داغ کار کند. هرچه موتور بزرگتر باشد ، مسئله سرد شدن بیشتر می شود. برخی از شعاع های عظیم خنک کننده هوا وجود دارد ، در اندازه هایی که برای موتور خطی خنک کننده با هوا غیرقابل تصور است.تصویر
با پیشرفت تکنولوژی ، موتورهای پیچیده تر آب سرد محبوبیت بیشتری پیدا کردند. با این حال ، خنک کننده هوا به دلیل عدم وجود یک سیستم خنک کننده ظریف که می تواند آسیب ببیند ، همچنان یک مزیت بزرگ در هواپیماهای نظامی محسوب می شود و باعث می شود شعاع ها در این عرصه باقی بمانند. البته این روزها هیچ کس در خیال قرار دادن موتور پیستونی در جنگنده نیست.
امروزه خنک کننده مایع برای موتورهای پیستونی در کاربردهای عمومی تقریباً جهانی است ، زیرا هواپیماهای کوچک یکی از معدود مناطقی هستند که خنک کننده هوا تا حدی توانسته خود را حفظ کند (در زیر نگاه کنید.) در غیاب یک برنامه نظامی که خنک کننده هوا را ترجیح می دهد ، ناحیه جلویی بزرگ به دلیل نیروی آیرودینامیکی زیادی که ایجاد می کند ، به موتور موتور شعاعی تبدیل شده است. مشکل دیگر این است که دنده سوپاپ کاملاً پیچیده است ، به این معنی که میل بادامک های سربار و چندین سوپاپ ورودی/خروجی در هر سیلندر غیر عملی است. این امر باعث می شود که بهره وری نسبت نسبت قدرت به وزن مسئله مهمی به شرح زیر باشد:
برای اینکه یک موتور نسبت قدرت به وزن مناسبی داشته باشد باید در دور در دقیقه کار کند. برای حرکت با دور در دقیقه باید به طور م breatثر نفس بکشد. برای انجام این کار فقط با دو سوپاپ ، آنها باید کاملاً باز شوند. برای جلوگیری از برخورد آنها با پیستون ، نسبت تراکم باید کم باشد ، که کارایی را محدود می کند. بنابراین اکثر موتورهای مدرن بیش از دو سوپاپ در هر سیلندر دارند تا بتوانند این مشکل را برطرف کنند.*موتور پیستونی چیست؟
موتور پيستوني يك ماشين گرمايي است كه با استفاده از يك يا چند پيستون ، كه حركت رفت و برگشتي انجام ميدهند،فشار را به حركت دوراني تبديل ميكند.تصویر
انواع اصلي موتورهاي رفت و برگشتي عبارتند از:
1 موتور هاي احتراق داخلي (درون سوز) Internal combustion engine
2 موتورهاي بخار Steam engine
3 موتور های استرلینگ Stirling engine
4 اصول کار موتور های پیستونی
یکی از انواع موتور های پیستونی که کاربرد زیادی در هواپیما های تک موتوره دارد موتور پیستونی رفت و برگشتی (Reciprocating engine)می باشد.
این نوع موتور تقریبا مشابه موتور های اتومبیل کار می کند.
اين موتورها را به دسته كلي موتور چهارزمانه و موتورهاي دوزمانه ميتوان تقسيم كرد.
اصول كاري اين موتورها مشابهاست. ليكن نحوه عمل آنها به علت تفاوتهاي ساختاري اندكي متفاوت است.
موتور چهارزمانه
اين موتورها براي هر انفجار(مرحله تبديل انرژي سوخت به انرژي مكانيكي) ميبايست چهار مرحله مكش، تراكم، انفجار و تخليه را انجام دهند.
موتورهاي دوزمانه
اين موتورها در هر دور چرخش داراي يك انفجار هستند. اين كار با تركيب كردن مراحل انفجار و دم و بازدم به عنوان يك مرحله و تركيب تخليه و تراكم به عنوان مرحله بعدي صورت ميگيرد.
يك موتور پبستوني، ممكن است يك يا تعداد بيشتري پيستون داشته باشد. هر پيستون، داخل يك سيلندر قرار دارد. گازي كه وارد سيلندر ميشود، در موتورهاي بخار، از قبل داغ و فشرده شدهاست.
در ساير موتورهاي رفت و برگشتي، اين گاز ابتدا وارد سيلندر شده و سپس در داخل سيلندر در اثر اشتعال مخلوط سوخت و هوا (در موتورهاي دورنسوز) و يا در اثر انتقال حرارت از يك منبع حرارتي(در موتور استرلينگ)، گرم ميشود.
گاز گرم، منبسط شده و پيستون را به پايين سيلندر هُل ميدهد.
پيستون دوباره در اثر چرخش چرخ گردان و يا توان ايجاد شده توسط ساير پيستونها، به نقطه مرگ بالا برميگردد. در بيشتر انواع موتورهاي رفت و برگشتي، گازهاي منبسط شده با بازگشت پيستون از سيلندر خارج ميشوند
كلا موتورهاي پيستوني رفت و برگشتي را مي توان از نظر چگونگي قرار گرفتن به سه دسته تقسيم كرد :
1 موتورهاي خطي inline cylinder engine
2 موتورهاي متقابل Opposed engine
3 موتورهاي شعاعي radial engine
موتور پيستوني خطي
سيلندر ها در يك رديف مستقيم در طول يك خط چيده مي شوند
موتور پيستوني متقابل
سيلندر ها مرتب شده اند در دو رديف متقابل
موتور پيستوني شعاعي
پيستون ها در اطراف ميل لنگ دايره اي وار قرار گرفته اند و مرتب شده اند ، شما مي توانيد در تصوير فوق موتور پنج
سيلندره را ببينيد .
موتور هاي شعاعي در نوع سه و نه پيستوني وجود دارند .
موتور شعاعي همانند هر نوع موتور چهار زمانه پيستوني ، پيستون ها ، سوپاپ ها و شمع دارد . تفاوت بزرگ آن در ميل لنگ است .در عوض استفاده از يك شفت بلند در ماشين هاي چند سيلندره در آن توپي وجود دارد كه همه شاتون هاي پيستون ها بهتوپي وصل شده اند .
يكي از شاتون ها ثابت است كه به آن شاتون اصلي(master rod )گفته مي شود و بقيه شاتون ها به انتهاي چند ضلعي شاتون اصلي وصل مي شوند كه به آنها شاتون هاي اتصال (articulating rods)گفته مي شود كه باعث چرخش ميل لنگ و حركت پيستونها مي شود .
كاربرد موتور هاي شعاعی در هواپیما :
1 آنها مي تواند توان زيادي توليد كنند . يك نوع موتور شعاعي در يك هواپيماي B-17 با نه سيلندر و حجم 1800اینچ مکعب(29/2) ،1200اسب بخار توان تولید می کند
2ماكزيمم rpm (دور در دقيقه )موتور هاي شعاعي نسبتاً پايين است بنابراين آنها مي توانند بدون هر نوع كاهش دنده اي ملخ هواپيما را بچرخانند
3 همه پيستون ها اين هواپيما با سيستم هوا خنك كن سرد مي شوند كه نسبت به سيستم هاي آب خنك كن وزن كمتري دارند
اوج استفاده از موتور هاي شعاعي در طول جنگ جهاني دوم بود .
امروزه موتور هاي شعاعي يافت مي شود ولي متداول نيستند .
بيشتر هواپيما هاي امروزي اغلب از ساختار موتور هاي سنتي ( مانند موتور هاي چهار سيلندر تخت) يا موتور هاي توربيني گازي جديد استفاده مي كنند .
توربين هاي گازي نسبت به موتور هاي شعاعي كه براي توليد توان استفاده مي شوند ، سبكتر هستند .
همانطور كه گفتيم موتورهاي پيستوني تقريبآ مشابه موتورهاي اتومبيل كار مي كنند اما با سه اختلاف مهم:
1. اكثر موتورها در هواپيما بوسيله جريان هوا خنك مي شوند . اين مسئله باعث عدم نياز به يك رادياتور وخنك كننده و در نتيجه كاهش وزن هواپيما مي شود وبالا رفتن ضريب ايمني نسبت به موتورهايي كه با سيستم مايع خنك مي شوند نيز از مزاياي ديگر اين روش مي باشد زيرا دراين نوع موتورها از دست رفتن سيستم خنك كننده مايع معمولا باعث توقف كامل موتور مي شود .
2. در موتورهواپيما از يك سيستم احتراقي وجرقه زن دوگانه (dual ignition system) استفاده مي شود كه در آن
هر سيلندر داراي دو جرقه زن يا spark plug بوده واين مسئله باعث افزايش توان احتراقي موتور شده ضمن اينكه اگر يكي از سيستم هاي جرقه زن از كار بيافتد سيستم دوم مي تواند به كار خود ادامه داده وموتوررا روشن نگه دارد(اما با توان كمتر )
3.در هواپيما به اين دليل كه موتور بايد در ارتفاعات مختلف از سطح دريا ودر نتيجه فشردگي هواي متغير كار كند يك سيستم كنترل سوخت در اختيار خلبان قرار دارد (mixture control) كه وظيفه آن تنظيم مقدار سوخت تزريقي به موتورنسبت به تراكم هوا ونتيجتآ متناسب نگه داشتن مخلوط سوخت به هوا (air to fuel ratio) جهت كار كرد بهينه موتور مي باشد .
سیكل چهار زمانه
يك موتور پيستوني داراي چهار مرحله كار كرد مي باشد:
1 كشش هوا به داخل suction-intake
2فشرده سازي compression
3 توليد نيرو power
4 خروج مواد سوخته شده exhaust
كشش هوا به داخل (suction-intake)
در اين مرحله پيستون درون سيلندر به سمت پايين حركت كرده ومخلوط سوخت وهوا را از طريق شير يكطرفه مربوط بهآن به درون سيلندر مي كشد.
فشرده سازي (compression)
در اين مرحله در حالي كه هردو شير يكطرفه مربوط به ورود و خروج مخلوط سوخت بسته مي ماند پيستون درون سيلندر به سمت بالا حركت كرده ومخلوط را فشرده مي كند.
تولید نیرو (power )
در اين مرحله يك سيگنال الكتريكي از طريق سيستم احتراق باعث جرقه زدن جرقه زن ها) spark plug ( درون سيلندر شده وباعث احتراق مخلوط سوخت وهوا گريده و احتراق به بنوبه خود باعث افزايش ناگهاني حجم سوخت آتش گرفته شده وپيستون را با فشار به سمت پايين درون سيلندر ميراند اين حركت پيستون باعث چرخش ميل لنگ (crank shaft)ودر نتيجه چرخش ملخ مي شود.
خروج مواد سوخته شده (exhaust)
هنگامي كه پيستون به پايين ترين نقطه در سيلندر رسيد ، شير خروج (exhaust valve)باز شده وبرگشت دوباره
پيستون به سمت بالا باعث خروج مخلوط سوخته شده يا دود از سيلندر مي شود.
درتمام سيلندرها به ترتيب وبا اختلاف زماني نسبت به يكديگر چهار مرحله فوق اجرا شده بطوريكه درهر زمان حداقل يكي
از سيلندرها در حال توليد نيرو يا به عبارت ديگر در مرحله سوم(power generation)قرار دارد
پس خلاصه قدرت خالص در یک دایره
موتورهای شعاعی قبل از اولین پرواز برادران رایت ، هنگامی که C.M. Manly یک موتور شعاعی پنج سیلندر خنک کننده مایع برای هواپیماهای Aerodrome ساموئل لنگلی ایجاد کرد.
langley-aerodrome
در آن زمان ، آنها با موتورهای دوار و موتورهای خنک کننده درون خطی رقابت کردند. اما ، در پایان جنگ جهانی اول ، موتورهای دوار به اوج خود رسیدند و موتورهای شعاعی به سرعت آنها را تحت الشعاع قرار دادند.
موتورهای شعاعی با خنک کننده هوا دارای مزایای نسبتا زیادی نسبت به عموزاده های داخلی خود هستند. آنها از موتورهای خنک کننده مایع سبک تر هستند و از آنجا که به مایع خنک کننده متکی نیستند ، در برابر آسیب بیشتر مقاوم هستند. موتورهای شعاعی ساده تر هستند - میل لنگ ها کوتاه تر هستند و به یاتاقان های میل لنگ کمتری نیاز دارند. آنها قابل اطمینان تر هستند و نرم تر کار می کنند.
اما موتورهای شعاعی معایبی نیز دارند. منطقه جلویی عظیم آنها کشش ایجاد می کند و دید خلبان را محدود می کند. موتورهای شعاعی برای خنک شدن سیلندرها به جریان هوای قابل توجهی نیاز دارند ، بنابراین جایگیری موتور در هواپیما محدود است. نصب قطار سوپاپ چند سوپاپ تقریباً غیرممکن است-بنابراین تقریباً همه موتورهای شعاعی از سیستم دو سوپاپ استفاده می کنند و قدرت را محدود می کنند. و در حالی که یک سیلندر منفرد خنک می شود ، موتورهای بزرگتر از ردیف سیلندر استفاده می کنند. ردیف های عقب با ردیف های جلو پوشانده شده اند و هوا پس از عبور از اولین سری سیلندرها داغ شده است - که باعث کاهش سرمایش می شود.
موتور شعاعی چگونه کار می کند؟
یک موتور شعاعی مانند سایر موتورهای احتراق داخلی چهار زمانه کار می کند. هر سیلندر دارای ورودی ، فشرده سازی ، قدرت و ضربه خروجی است. آنها از نظر ترتیب شلیک با موتورهای خطی و مخالف افقی متفاوت هستند و نحوه اتصال آنها به میل لنگ نیز متفاوت است
سیلندرهای موتور شعاعی از بالا شماره گذاری شده و در جهت عقربه های ساعت حرکت می کنند و سیلندر اول دارای شماره 1 است. میله اتصال سیلندر اول مستقیماً به میل لنگ متصل می شود - این میله اصلی است. میله های استوانه های دیگر به نقاط محوری در اطراف میله اصلی متصل می شوند.
موتور شعاعی -800 پیکسل
هر موتور شعاعی دارای تعداد فرد استوانه است و آنها به ترتیب متناوب شلیک می شوند. بنابراین ، یک موتور پنج سیلندر به ترتیب 1 ، 3 ، 5 ، 2 و 4 آتش می گیرد. موتور هفت سیلندر به ترتیب 1 ، 3 ، 5 ، 7 ، 2 ، 4 ، 6 آتش می گیرد.
دستور شلیک
وقتی سیلندرها آتش می گیرند ، مجموعه میله در اطراف میل لنگ می چرخد ​​و مانند یک میل لنگ می چرخد. وزن متعادل در مقابل توپی میله قرار دارد تا از لرزش موتور جلوگیری شود.I hope I help you understand the question. Roham Hesami smile072 smile261 smile260 رهام حسامی ترم پنجم مهندسی هوافضا
تصویر

ارسال پست