Классификация авиационных поршневых двигателей.
Авиационные поршневые двигатели относятся к двигателям внутреннего сгорания. Это означает, что топливо в ПД сгорает внутри самого двигателя. Камера сгорания ПД ограничена внутренней поверхностью цилиндра и поршнем.
Существующие авиационные поршневые двигатели могут быть классифицированы по различным признакам:
1) В зависимости от применяемого топлива.
На летательных аппаратах возможно применении поршневых двигателей легкого и тяжелого топлива.
К двигателям легкого топлива относятся авиационные ПД, использующие в качестве топлива бензин. Это 4-хтактные двигатели, принцип работы которых будет рассмотрен ниже.
Двигатели тяжелого топлива работают на дизельном топливе (солярке). Эти двигатели называются «дизелями». Дизели не нашли широкого применения в качестве двигателей ЛА. Их главный недостаток: малая высотность и неудовлетворительные пусковые свойства. Ограниченно дизели конструкции А. Д. Чаромского М-40 и АЧ-30Б применялись на самолетах времен Великой отечественной войны Ер-2 и Пе-8.
В настоящее время все применяемые на ЛА ПД являются двигателями легкого топлива, т.е. в качестве топлива используют бензин.
2) По способу смесеобразования.
Различают двигатели с внешним смесеобразованием (карбюраторные) и с внутренним смесеобразованием (непосредственный впрыск топлива в цилиндры).
У двигателей с внешним смесеобразованием подготовка топливовоздушной смеси (ТВС) осуществляется в специальном агрегате — карбюраторе. Это обеспечивает качественную подготовку смеси, следовательно, ее полное сгорание и снижение потерь топлива. Недостатком карбюраторов является то что, они рассчитаны на работу при положительных перегрузках. Поэтому карбюраторные двигатели применяются на неманевренных самолетах (пассажирских, транспортных…) и вертолетах. Карбюраторным, например, является двигатель АШ-62ИР, устанавливаемый на самолете Ан-2.
Двигатели с непосредственным впрыском топлива в цилиндры широко применялись на самолетах-истребителях времен 2-й мировой войны. В настоящее время используются на спортивных самолетах.
3) В зависимости от расположения цилиндров.
Различают двигатели с рядным расположением цилиндров и (цилиндры располагаются в один и более рядов, один за другим) и звездообразные (цилиндры расположены по окружности).
У двигателей с рядным расположением цилиндры расположены компактно, что облегчает размещение такого двигателя на самолете. Кроме того, цилиндры можно расположить в 2, 3 или 4 ряда, что позволит получить большую мощность при незначительном увеличении габаритов двигателя. Недостатком рядного расположения цилиндров является сложность их охлаждения. Внешний вид 2-х рядного поршневого двигателя АМ-34 приведен на рис. 1-4.
У звездообразных двигателей цилиндры расположены по окружности в форме звезды. Причем, количество рядов (звезд) у одного двигателя может быть 1, 2 или 4. Недостатком такого расположения цилиндров является большие поперечные размеры двигателя, и, следовательно, и сложность компоновки на летательном аппарате.
Внешний вид однорядного звездообразного поршневого двигателя М-14 приведен на рис. 1-3.
4) В зависимости от способа охлаждения.
Различают двигатели жидкостного и воздушного охлаждения.
У двигателей жидкостного охлаждения цилиндры снаружи омываются жидкостью. Затем нагретая жидкость, проходя через специальный теплообменник (радиатор) отдает тепло атмосферному воздуху и снова возвращается к цилиндрам. Такие двигатели выполнены, как правило, с рядным расположением цилиндров, т.е. компактны и удобны для размещения на самолете. Однако они сложны конструктивно, так как на них должна быть специальная система охлаждения, обеспечивающая циркуляцию жидкости. Двигатели жидкостного охлаждения были распространены на самолетах времен 2-й мировой войны. Например, так были изготовлены все двигатели А.А.Микулина: М-34 (рис.1-2), М-35А, М-38Ф, АМ-42.
У двигателей воздушного охлаждения цилиндры охлаждаются при обдуве их воздухом. Цилиндры в таких двигателях расположены в струе воздуха, идущей от воздушного винта, и для улучшения охлаждения имеют оребрение. Так как необходимо обеспечить охлаждение всех цилиндров, каждый из них должен находиться в воздушной струе. Поэтому цилиндры располагаются по окружности (звездообразно), что приводит к значительному увеличению поперечных размеров двигателя.
Наибольшее распространение в настоящее время получили звездообразные двигатели с воздушным охлаждением. К ним относятся двигатели М-14 (рис.1-3) и АШ-62ИР.
Рис.1-2. Авиационный двигатель АМ-34
Рис.1-3. Авиационный двигатель М-14
5) В зависимости от характера изменения мощности при изменении высоты полета.
Авиационные ПД делятся на высотные и невысотные.
Высотные двигатели при увеличении высоты сохраняет свою мощность до достижения какой-то определенной высоты, называемой расчетной (Hрасч). При дальнейшем увеличении высоты (если Н>Hрасч) мощность у высотных двигателей снижается.
У невысотных двигателей мощность с увеличением высоты только снижается. На пассажирские и транспортные самолеты устанавливаются высотные двигатели. Например, высотным является двигатель АШ-62ИР.