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PERSÖNLICHER TRANSPORT: BODEN, WASSER, LUFT
Flugzeugmotor. Persönlicher Transport
Verzeichnis / Personenverkehr: Land, Wasser, Luft Eines der Hauptprobleme, mit denen ein Amateurkonstrukteur eines Motorflugzeugs konfrontiert ist, ist die Auswahl oder Herstellung eines Triebwerks mit der erforderlichen Leistung, dem erforderlichen Gewicht und der erforderlichen Wirtschaftlichkeit. Dieses Problem wird in der Regel auf der Grundlage der verfügbaren Fähigkeiten und Erfahrungen beim Bau solcher Einheiten gelöst.Zweifellos können ihre Konstrukteure sowohl technisch versierte Menschen als auch solche sein, die mit den grundlegenden Bestimmungen der ICE-Theorie nicht ausreichend vertraut sind. In diesem Artikel werden wir versuchen, eine Analyse der bei der letzten Moskauer Rallye von Ultraleichtflugzeugen vorgestellten Motoren zu geben und einige Tipps zur Auswahl der Parameter des Verbrennungsmotors zu geben, deren Einhaltung die relativ teure und lange Suche verkürzt Weg und wird dazu beitragen, die Wahrscheinlichkeit eines technischen Risikos deutlich zu reduzieren. Alle auf der Rallye vorgestellten Verbrennungsmotoren von Flugzeugen lassen sich in drei Kategorien einteilen: 1. Seriell (Boot, Motorrad, ICE von Schneemobilen, Automobile), ohne größere Änderungen angepasst. 2. Eigenes Design mit breiter Verwendung von Teilen von Serienmotoren. 3. Eigenentwicklungen, von Grund auf neu gemacht. Diese Motoren, auch Wettbewerbsmotoren, sind in Tabelle Nr. 1 zusammengefasst. Spalte 1 zeigt ihre effektive Maximalleistung Nmax, für die Drehung des Propellers aufgewendet, mit dessen Hilfe das Drehmoment an seiner Welle Mcr in Axialschub umgewandelt. Um die Leistung des Aggregats zu beurteilen, die Eigenschaften der Propellergruppe zu erstellen, den Propeller auszuwählen und ihn mit dem Motor zu verbinden, benötigen Sie eine äußere Charakteristik, eine Kurve maximaler Leistung, die der Motor bei verschiedenen Geschwindigkeiten entwickeln kann Vollgas geben. Genaue Daten können durch Tests an Bremsständern gewonnen werden, die nicht jedem Amateur zur Verfügung stehen. Es gibt eine ungefähre Möglichkeit, eine externe Kennlinie auf der Grundlage theoretischer Berechnungen zu erstellen, wenn mindestens ein Leistungs- und Kurbelwellendrehzahlpunkt vorhanden ist (diese werden normalerweise in den Werksdaten angegeben). Tabelle 1 (zum Vergrößern anklicken)
Diese Methode besteht darin, dass bei konstanter Zusammensetzung des Kraftstoffgemisches die zur Überwindung interner Verluste aufgewendete Leistung etwa proportional zum Quadrat der Drehzahl variiert. Bezeichnen:N1 - Anzeigeleistung, l. Mit.; Ntr - die aufgewendete Leistung zur Überwindung der Reibungskräfte der Kolben, der Pumpverluste beim Spülen, der Drehung der Zündeinheiten, der Verteilung usw.; Ne - Wirkleistung; N1', Ntr', n' rpm - aktuelle Leistungs- und Drehzahlwerte. Dann:N1'=N1*(n'/n), (1) Ntr'=Ntr*(n'/n)2. (2) Leistung Ntr geschätzt durch mechanischen Wirkungsgrad (ηм), der bei Motoren mit einer Kurbelwellendrehzahl von 0,8-0,9 U/min im Bereich von 4000-6000 und bei schnelleren Motoren bei 0,6-0,8 liegt.Auf diese Weise werden wir beispielsweise die äußeren Eigenschaften des RMZ-640-Motors konstruieren. Vom Werk deklarierte maximale Wirkleistung: Nmax= 27 l. Mit. bei 5250 U/min. Wir akzeptieren den mechanischen Wirkungsgrad ηм=0,87, dann die Indikatorleistung N1=Nmax/ηм\u27d 0,87 / 31 \uXNUMXd XNUMX l. Mit. Reibungsleistung: Ntr=N1-Nmax\u31d 27-4 \uXNUMXd XNUMX l. Mit. Lassen Sie uns durch die Formeln (1, 2) N bestimmen1', Ntr', Ne', voreingestellt durch eine Reihe von Werten von Umdrehungen n U/min, und fassen Sie die Ergebnisse in einer Tabelle zusammen. 2. Basierend auf diesen Daten erstellen wir das externe Merkmal Ne=f(n) (Abb. 1). Tabelle 2
Es gibt maximale (oder Start-), Nenn- und Betriebsmaximalleistung. Maximale Leistung Nmax erreicht, wenn der Motor am Boden mit Vollgas läuft. Dieser Modus ist für den Motor anstrengend und auf 3-10 Minuten begrenzt. Eine Leistung, die um 10-15 % unter dem Maximum liegt, wird als Nennleistung (N) bezeichnete nom). Sie können es über einen langen, aber begrenzten Zeitraum verwenden, nicht länger als 1–1,5 Stunden. Betriebsleistung (Ne Bsp) um 25-30 % unter dem Maximum liegt, ist die Motorbetriebszeit bei dieser Leistung nicht begrenzt. Die den Leistungstypen entsprechenden Umdrehungen werden als Maximum, Nominal und Betrieb bezeichnet. Die Motorleistung allein gibt noch keinen Aufschluss über ihre Vorzüge, da sie mit ihrer Masse korreliert werden muss (siehe Spalte 2). Die Masse hat großen Einfluss auf die Konstruktion eines Flugzeugtriebwerks und bestimmt den Spannungsgrad aller seiner Teile. Unterscheiden Sie zwischen Trockengewicht und Fluggewicht. Es ist üblich, in der Trockenmasse eines Motors in der Luftfahrt eine Masse von Komponenten wie Vergaser, Ansaugrohren, Magneten, Zündkerzen und Kabeln dazu, Teilen des Startsystems, Auspuffrohrflanschen (jedoch nicht den Rohren selbst) einzubeziehen ), Deflektoren, Benzin- und Ölpumpen. Bei der Berechnung der Trockenmasse werden der Propeller und seine Hülse, die Haube, die Auspuffrohre, der Wasserkühler, der Stromgenerator, die Steuer- und Messgeräte sowie die Verkabelung dazu nicht berücksichtigt.Die Flugmasse der Propellereinheit umfasst die Masse aller zum Flug notwendigen Einheiten mit mit Öl und Treibstoff gefüllten Tanks. Das Fluggewicht als objektives Kriterium für die Gewichtsqualität des Triebwerks ist ungeeignet, da es je nach Einsatzzweck und Flugzeugtyp Verbrauchsgüter (Kraftstoff, Öl) berücksichtigt. Die Gesamtmasse dieser Komponenten ist nicht einfach zu definieren, daher wird die Masse des Motors durch ein weniger vollständiges, aber genauer definiertes Konzept der Trockenmasse charakterisiert. Spalte 3 zeigt eine vergleichende Bewertung von Motoren unterschiedlicher Leistung hinsichtlich des spezifischen Gewichts. g=Gzwei/Nemax, wo Gzwei - Trockengewicht des Motors, kg; Nmax - maximale Leistung, l. Mit. Bei der Berechnung des spezifischen Gewichts wird in der Regel die Trockenmasse des Motors auf die maximale Leistung bezogen. Das spezifische Gewicht ist einer der wichtigsten Indikatoren für die Qualität eines Flugzeugtriebwerks. Das spezifische Gewicht moderner westlicher Verbrennungsmotoren für ALS beträgt 0,5–0,6 kg/l. s., bei den besten Vertretern von 0,25-0,4 kg/l. Mit. Zum Beispiel das spezifische Gewicht von Zweitakt-Verbrennungsmotoren für ALS der amerikanischen Firma „Kolbo Corp“: gkg/l. Mit. Nmax l. von. 0,32 6 0,25 18 0,23 25 Statistiken zu den auf der Rallye präsentierten Motoren ergeben folgende Zahlen: 34 % der gesamten ICE-Flotte haben 0,61 bis 0,91 kg/l. s., die restlichen 66 % - von 1 bis 2 kg / l. s., was 4-5 mal mehr ist als bei Spezialmotoren für Ultraleichtflugzeuge.Der Wettbewerbsmotor M-18 hat den besten Indikator: g=0,34 kg/l. s., der schlimmste 2,04 kg/l. Mit. am Motor "Dnepr" MT-10. Aus der Ähnlichkeitstheorie ist bekannt, dass bei geometrisch ähnlichen Motoren die Masse proportional zur dritten Potenz des Zylinderdurchmessers und die Leistung proportional zum Quadrat des Durchmessers ist g=Gzwei/Nmax=A*(D3/D2)=AD. In der Praxis wird dieser Zusammenhang nicht eingehalten, da eine strikte geometrische Ähnlichkeit zwischen gleichnamigen Teilen unterschiedlicher Größe nicht möglich ist, da die Querschnitte vieler Teile durch Produktionsbedingungen vorgegeben sind; Gussdicke, Steifigkeit, Einbaubedingungen usw., daher können diese Querschnittsabmessungen als konstant angesehen werden. Dann: Gzwei=AD2. Statistiken zeigen, dass mittelgroße und große Motoren dieser Beziehung gut folgen, und zwar: g=Gzwei/Nmax=A*(D2/D2)=A=konst. Diese Abhängigkeit wird im Bereich des kleinen D in Richtung zunehmender Masse verletzt und erklärt sich nicht nur aus den oben genannten technologischen Gründen, sondern auch dadurch, dass die Masse der Serviceeinheiten – Magnetzünder, Kerzen, Vergaser usw. – wenig davon abhängt von der Größe des Motors ab. Die relative Masse dieser Teile, die bei großen Motorgrößen unbedeutend ist, nimmt mit abnehmendem Motorvolumen zu (Abb. 2).
Spalte 4 zeigt die Werte der Literleistung, dieser Wert ist ein wichtiger Parameter für die Perfektion des Motors. Wie Sie wissen, die Leistung des Motors: Nmax=(Se*Vs*nmax)/(225*i), wo Pe - durchschnittlicher effektiver Druck, kg / cm2, Vs - Hubraum, cm3, n - Drehzahl, Drehzahl, ich - Takt. Von hier aus wird die Literleistung ausgedrückt: Nл=Nmax/Vл, l. s./l. Mit zunehmender Literleistung verringern sich die Abmessungen des Motors und sein Gewicht. Gemessen an der Literleistung weist der Zweitaktmotor IZH-Sport, N die höchste Leistung auf.л= 91,5 l. s. / l, der kleinste für einen Zweitakt-Skoda-Motor beträgt 39 Liter. s./l. Etwa 80 % der vorgestellten Motoren verfügen über Nл von 46 bis 63 Liter. s./l. Die im Westen weit verbreiteten Zweitaktmotoren für ALS „Rotaps“, „Hirt“, „Kyun“, „Kawasaki“ – Nl = 80 ... 105 Liter. s./l. Damit verfügen die auf der Rallye präsentierten Motoren über Reserven beim Antrieb. Aus der Ähnlichkeitstheorie ist bekannt, dass das Fassungsvermögen eines Liters umgekehrt proportional zum Durchmesser des Zylinders ist, das heißt: Nл=A/D, während fKalt=FKalt/Us=D2/D3=A/D wo fKalt ist das Verhältnis der Kühlfläche zum Volumen des Zylinders, FKalt - Kühlfläche, Us ist das Volumen des Zylinders, Das heißt, wenn der Zylinderdurchmesser abnimmt, nimmt die Kühloberfläche pro Volumeneinheit zu, was die Kühlung eines Zylinders mit kleinem Durchmesser verbessert, den Wärmeverlust erhöht und den thermischen Wirkungsgrad η verringertt, aber gleichzeitig ist es dadurch möglich, das Verdichtungsverhältnis zu erhöhen und den Abfall von η zu kompensierent, das heißt, eine Steigerung des thermischen Wirkungsgrades ist nicht zu erwarten. Spalte 5 gibt die Zykluszeit der Motoren an.Versuchen wir zu entscheiden, welcher Motor für den SLA besser geeignet ist – Viertakt oder Zweitakt. Beginnen wir mit dem Kraftstoffverbrauch. Ein Zweitakt-Verbrennungsmotor hat 400–450 g/PS, ein Viertakt-Verbrennungsmotor 200–250 g/PS, d. h. der spezifische Verbrauch eines Zweitaktmotors ist im Durchschnitt doppelt so hoch eines Viertakters. Letzteres könnte sich jedoch aufgrund der größeren Masse und des größeren Luftwiderstands für die SLA als weniger vorteilhaft erweisen, da ein Teil der Wirkleistung dafür aufgewendet wird, das schwerere Triebwerk in der Luft zu bewegen und seinen schädlichen Widerstand zu überwinden. Daher wird die Effizienz des Fluges am besten durch den Treibstoffverbrauch pro Tonnenkilometer charakterisiert. Dieser Indikator berücksichtigt neben der Effizienz auch den Luftwiderstand der Propelleranlage, die Effizienz des Propellers und eine Reihe anderer Indikatoren, kurz gesagt, eine ganze Reihe von Faktoren, die den Grad der Perfektion bestimmen das Flugzeug. Wir berechnen die Gesamtmasse des Motors und die stündliche Kraftstoffzufuhr für Vier- und Zweitaktmotoren. Nehmen wir die Triebwerke Dnepr MT-10 und Vikhr, die in Leistung und Volumen ähnlich sind und im Flugzeug zum Einsatz kommen. Kraftstoffversorgung für 1 Stunde für MT-10 bei gc\u200d 7,2 g / PS h - XNUMX kg und für den "Wirbelwind" bei gc\u400d 12 g / PS h - 67,2 kg. Die Gesamtmasse von Motor und Kraftstoff beträgt 10 kg für den Dnepr MT-36-Motor und 25 kg für den Whirlwind-Motor. Somit ist eine Propellereinheit auf Basis eines Viertaktmotors deutlich schwerer als eine auf Basis eines Zweitaktmotors. Die Masse der VMU für ALS ist von großer Bedeutung, da sie 35–XNUMX % der Masse eines leeren ALS beträgt.Der Einsatz neuer Materialien, Technologien und Profile zur Herstellung von ALS wird zu einem Design mit geringem Gewicht der Flugzeugzelle führen. In diesem Fall wird die relative Masse von HMG noch weiter zunehmen. Auf Langstreckenflügen, wenn der spezifische Kraftstoffverbrauch entscheidend ist, werden Viertaktmotoren gegenüber Zweitaktmotoren einen unbestreitbaren Vorteil haben. Wir haben bereits über den Einfluss des Zylindervolumens (siehe Tabelle 1) auf das spezifische Gewicht und die Literleistung gesprochen. Betrachten Sie nun den Einfluss der Zylindergröße auf die Indikatoreffizienz. Denken Sie daran, dass der Indikator Effizienz η istі - das Verhältnis der in Arbeit umgewandelten Wärmeenergie zur gesamten dem Motor zugeführten Energie. Da sich das Volumen proportional zur dritten Potenz des Durchmessers D ändert3, und die Oberfläche ist das Quadrat des Zylinderdurchmessers D2, dann sind die Wärmeverluste bei Motoren ähnlicher Bauart umgekehrt proportional zu ihrer Größe. Daraus folgt, dass bei sonst gleichen Bedingungen die Indikatoreffizienz mit zunehmendem Zylinderdurchmesser (bei gleicher Kolbengeschwindigkeit) zunimmt.Daher wird der thermische Wirkungsgrad kleinerer Verbrennungsmotoren relativ niedrig sein und ihr spezifischer Kraftstoffverbrauch wird höher sein. Tabelle 1 gibt die Abmessungen des Zylinders, des Kolbens und seinen relativen Hub S/D an. Diese Parameter hängen eng zusammen. Betrachten wir sie daher gemeinsam. Fast alle fraglichen Motoren haben einen relativen Hub von weniger als eins, und Kurzhubmotoren haben gegenüber Langhubmotoren eine Reihe von Vorteilen: Hier besteht die Möglichkeit, Kanäle mit großem Querschnitt zu platzieren, die die Zylinderfüllung erhöhen; und eine Verringerung der durchschnittlichen Kolbengeschwindigkeit, was zu einer Steigerung der mechanischen Effizienz beiträgt. Schließlich sind Kurzhub-Verbrennungsmotoren kompakter als Langhub-Verbrennungsmotoren.Der nächste Indikator ist die Kolbengeschwindigkeit Vvgl=(S*n)/30, wobei S - Kolbenhub, m; n - Kurbelwellendrehzahl, U/min. Die durchschnittliche Kolbengeschwindigkeit für die in der Tabelle aufgeführten Motoren liegt zwischen 8,4 m/s und 17 m/s. Dieser Indikator hat großen Einfluss auf die dynamische Belastung von Motorteilen, die Zylinderfüllung und den Energieaufwand für die Reibung von Kolben und Lagern. Die durchschnittliche Kolbengeschwindigkeit von Spezialmotoren für ALS beträgt 12-15 m/s. Die Kurbelwellendrehzahl (siehe Tabelle 1) der betrachteten Kraftwerke liegt zwischen 4500 U/min und 8000 U/min. Es ist bekannt, dass die Leistung eines Verbrennungsmotors von seiner Drehzahl abhängt. Der Antrieb geht jedoch mit einem starken (proportional zum Quadrat der Drehzahl) Anstieg der Trägheitskräfte der rotierenden und translatorisch bewegten Massen der Motorteile und damit einhergehend einem Anstieg der Reibungsverluste einher, was eine Verstärkung erfordert mechanische Festigkeit von Motorteilen und Änderung der Betriebsbedingungen der Lager. Andererseits wird die Geschwindigkeitserhöhung durch die Kühlung von Zylinderkopf, Kolben und Kerzen begrenzt, da mit zunehmender Geschwindigkeit die Wärmeabfuhr aus dem Zylinder zunimmt. Darüber hinaus wird die Drehzahl durch die Durchschnittsgeschwindigkeit des Kolbens begrenzt, wobei bei einer Erhöhung die hydraulischen Verluste beim Spülen stark ansteigen (proportional zum Quadrat der Kolbengeschwindigkeit), was die Füllung verringert und die Motorleistung verringert. Gleichzeitig verbessert die Erhöhung der Rotationsfrequenz bis zu einem bestimmten Grenzwert ηі. Tabelle 1 zeigt auch das durchschnittliche effektive Druck- und Kompressionsverhältnis. Aus der Leistungsformel ist ersichtlich, dass es zwei Hauptrichtungen zur Leistungssteigerung gibt – dies ist eine Erhöhung der Geschwindigkeit und des Drucks Pe. Den Einfluss der Drehzahl auf die Leistung haben wir bereits besprochen. Mal sehen, wie wir R erhöhen könnene. Dies lässt sich leicht durch Erhöhen von E – dem Verdichtungsverhältnis – erreichen (bei Zweitaktmotoren wird das effektive Verdichtungsverhältnis verwendet). Eeff= (Veff+Vkc)/VkcWo Eeff ist das effektive Volumen, das der Kolben von der Oberkante der Auslassöffnung bis zum oberen Totpunkt beschreibt, Vkc - Volumen der Brennkammer (siehe Tabelle 3). Tabelle 3
Das Gute an dieser Methode ist, dass sie einfach ist und neben der Leistungssteigerung auch zu einer Senkung des Kraftstoffverbrauchs führt. Allerdings hat es auch Nachteile. Ein Anstieg von E geht mit einem Anstieg von Temperatur und Druck am Ende des Kompressionstakts einher, was zu einem starken Anstieg des Verbrennungsdrucks P führteDies führt zu einem Bedarf an langlebigeren Teilen und verschärft die Anforderungen an Kraftstoff und Öl. Der Effekt der Leistungssteigerung durch die Erhöhung von Pe hat physikalische Grenzen - mehr als 15-20 %, daher kann die Leistung nicht erhöht werden. Bei Verdichtungsverhältnissen von 10-12 ist der Leistungszuwachs bereits unbedeutend. Inwieweit kann das Kompressionsverhältnis unter dem Gesichtspunkt des praktischen Nutzens erhöht werden? Aufstieg Pz und ηt kann verfolgt werden, wenn E von 4 auf 8 steigt. Wir lassen die berechnete Seite weg und präsentieren das Ergebnis. Verdichtungsverhältnisse E gleich 4, 5, 6, 7, 8 entsprechen Verbrennungsdrücken Pz 25,3kg/cm2, 34kg/cm2, 44,0kg/cm2, 54,2kg/cm2 und 65,5 kg/cm2. Dies zeigt, dass wir an Effizienz η gewinnen, wenn E von 7 auf 8 steigtt nur noch 4,6 %, während der Verbrennungsdruck von 54,2 auf 65,5 kg/cm20, also um XNUMX %, steigt. Daher muss in der Praxis ein Kompromiss zwischen dem optimalen Kompressionsverhältnis und η geschlossen werdent (siehe Grafik). Für den praktischen Einsatz können die Werte der günstigsten Verdichtungsverhältnisse beim Betrieb mit Kraftstoff empfohlen werden, der unter keinen Umständen detoniert. Eine andere Möglichkeit, R zu erhöhene besteht darin, den Druck der Mischung am Einlass zu erhöhen. Bei Zweitaktmotoren ist eine Erhöhung von Pe wird durch die Verwendung von Resonanzrohren im Einlass und Auslass erreicht (der Cadenasi-Effekt, der 1903 von ihm entdeckt und erstmals 1923 beim Yumo-Motor angewendet wurde, als eine Leistungssteigerung von 60 % erzielt wurde). Eine abgestimmte Abgasanlage steigert beispielsweise die Leistung um bis zu 30–40 %, ohne dass die Motormasse stark zunimmt, und verbessert gleichzeitig den Wirkungsgrad. R erhöhene Viertaktmotoren sind viel schwieriger. Selbst eine einfache Änderung der Ventilsteuerzeiten stellt den Konstrukteur vor eine ernsthafte technologische und gestalterische Aufgabe, nämlich die Herstellung einer Nockenwelle, das Bohren von Sitzen und den Einbau neuer Ventile usw. Unsere Statistik ergibt folgendes Pe: für Viertakt-Verbrennungsmotoren von 9,5 bis 10 kg/cm2, Zweitakt haben von 3,6 bis 6,6 kg / cm2, für 40 % der Zweitaktmotoren Рe reicht von 5,1 bis 6,5 kg/cm2, was ein guter Indikator ist. Gleichzeitig verfügt der RMZ-640-Motor (einer der häufigsten bei der Rallye) über Re beträgt nur 3,6 kg/cm2, was die Reserven zur Leistungssteigerung angibt. Bringt Re bis zu 5 kg/cm2, also auf den Durchschnittswert für Zweitakt-Verbrennungsmotoren, werden wir erhöhen Nmax um 30-35%, nachdem er 38-40 Liter erhalten hatte. Mit. Der Autor hat daran gearbeitet, diese Engine zu verbessern. Die Änderung bestand in der Herstellung von vier zusätzlichen Spülkanälen mit Phasen, die 2–3 ° unter denen der Hauptkanäle liegen, einem Fenster im Kolben und einer Erhöhung von Eeff. Diese Verfeinerung ermöglichte es, 84 kg Schub am Propeller Ø = 1,08 m in Schritten von H = 0,5 m zu entfernen, gegenüber 70 kg vor der Änderung. Anhand der Tabelle 1 kann man auch den Wert der Reduzierung pro Schraube nachvollziehen. Es ist bekannt, dass der Wirkungsgrad des Propellers vom Wert der dynamischen Steigung abhängt: λ=V/nc*D, wo V - Fluggeschwindigkeit, m/s; nc - die Anzahl der Schneckenumdrehungen pro Sekunde; D - Schraubendurchmesser, m. Der Wirkungsgrad der Schnecke hat sein Maximum bei einem Wert von λ=1-1,5; mit einem größeren und kleineren Wert von λ sinkt der Wirkungsgrad des Propellers. Daraus geht hervor, dass die Fluggeschwindigkeit und die Drehzahl des Propellers in einem bestimmten Verhältnis stehen müssen. Bei modernen Hochgeschwindigkeitsmotoren sinkt der Propellerwirkungsgrad aufgrund einer Abnahme der dynamischen Steigung stark auf 0,3 bis 0,5, insbesondere wenn der Motor in langsam laufenden Flugzeugen eingebaut wird. Daher erweist es sich als vorteilhaft, die Schraube nicht von der Kurbelwelle, sondern über ein Untersetzungsgetriebe anzutreiben.Fast die Hälfte der Triebwerke des Flugzeugs verfügen über eine Propellerreduzierung von 0,38 auf 0,7, was zu einer Steigerung des Standschubs um 80-100 % führt. Daher ist die Verwendung eines Untersetzungsgetriebes bei Hochgeschwindigkeitsmotoren, die an AVS mit niedriger Geschwindigkeit montiert sind, äußerst wünschenswert. Tabelle 1 zeigt die Auswirkung von Propeller D auf den Standschub. Propellerschub Р=L a*р*nc2*D4, wobei a der Schubkoeffizient ist; p ist die Massendichte von Luft; Nc - Anzahl der Schraubenumdrehungen, s; D - Schraubendurchmesser, m. Es ist zu erkennen, dass der Schubgewinn durch eine Vergrößerung des Propellerdurchmessers deutlicher ausfällt. Beispielsweise erhöht eine Erhöhung von D um 5 % den Schub um 21 %, während eine Erhöhung um 10 % eine Steigerung um 46 % ergibt.Lassen Sie uns kurz auf die möglichen konstruktiven Lösungen von Verbrennungsmotoren für ALS eingehen. Es scheint zwei Möglichkeiten zu geben. Die erste besteht in der Entwicklung neuer Motoren unter Einsatz modernster Technologie und der Optimierung der Arbeitsprozessparameter. die zweite ist ihre Weiterentwicklung auf der Grundlage bereits bestehender und in der langjährigen Praxis bewährter Maßnahmen durch die notwendige Modifikation. Der erste Weg liefert die besten Ergebnisse, erfordert jedoch hohe Materialkosten, Forschung und theoretische Arbeit. Und die Entwicklung solcher Verbrennungsmotoren wird lange dauern, da die technische Kultur der Produktion von Flugzeugkolbenmotoren mit dem Übergang zu Gasturbinen weitgehend verloren gegangen ist.Der zweite Weg ist mit einem geringeren technischen Risiko verbunden und kann in deutlich kürzerer Zeit durchgeführt werden. Die Ausgangsbasis für die Entwicklung von Motoren können Whirlwind, RMZ-640, Neptune und Liguster sein, die von unserer Industrie hergestellt und von Amateuren häufig verwendet werden. Diese Maschinen sind kompakt, haben eine kleine Stirn, sind dynamisch ausgewuchtet, haben ein gleichmäßiges Drehmoment und eine niedrige Drehzahl der Kurbelwelle. Bezüglich der Konstruktionsmerkmale der Motoren ist festzuhalten, dass der Großteil der Verbrennungsmotoren der Rallye (78 %) eine Kurbelwellendrehzahl von 5000-6500 U/min aufwies, was als optimal angesehen werden kann. Durch eine Untersetzung der Schraube von 0,4-0,6 ist es möglich, ein kompaktes Getriebe (Keilriemen oder einfaches Getriebe) zu erhalten. Mit zunehmender Drehzahl erhöht sich die Untersetzung der Schnecke, was aufgrund einer Verringerung des Überdeckungswinkels der Antriebsscheibe für den Keilriemenantrieb einen Übergang zu Mehrrippenscheiben erforderlich macht, wodurch eine Vergrößerung „gezogen“ wird in der Länge und im Durchmesser der Propellerwellenkonsole (und damit im Gewicht der Anlage) oder erfordert den Übergang zu einem Planetengetriebe (Motor V. Frolov, mit n=8000 U/min). Das spezifische Gewicht eines gut konstruierten und hergestellten Untersetzungsgetriebes für Verbrennungsmotoren mit kleinem Volumen beträgt 0,14–0,15 kg/l. mit. und bei hohen Motordrehzahlen kann es den gesamten Zuwachs an spezifischem Gewicht „auffressen“. Der Autor stellt außerdem eine weitere Lösung für einen Zweitakt-Verbrennungsmotor für ALS vor. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass das spezifische Gewicht des Motors umgekehrt proportional zum Durchmesser des Zylinders ist, ist es möglich, das Motorvolumen auf 1,5 bis 2,0 Liter zu erhöhen, indem die Drehzahl der Kurbelwelle auf 2400 bis 2600 U/min begrenzt wird. Moderate durchschnittliche Kolbengeschwindigkeiten (7-8 m/s) wirken sich positiv auf die mechanische Effizienz aus. In einem solchen Motor lässt sich die Gasdynamik einfacher organisieren, was zu einer Erhöhung des Füllungsgrads des Zylinders führt. Das System der Direkteinspritzung von Niederdruckkraftstoff wird einen solchen Motor hinsichtlich des spezifischen Kraftstoffverbrauchs mit Viertaktmaschinen gleichsetzen. Die Verwendung von nicht ausgekleideten Zylindern mit Nicosil-Beschichtung oder Keramik führt zu einer weiteren Reduzierung des spezifischen Gewichts. Ein solcher Motor kann leichter sein als ein Hochgeschwindigkeits-Verbrennungsmotor gleicher Leistung mit Getriebe. Zusammenfassend stellen wir ein weiteres Problem fest, das die Konstrukteure des ALS zukünftiger Rallyes im Zusammenhang mit der Unterdrückung von Abgasgeräuschen stellt. 87 % der Rallye-Motoren wurden ohne Schalldämpfer betrieben. Der Schalldruck des Auspuffs von Zweitakt-Verbrennungsmotoren ohne Schalldämpfer erreicht in 2 m Entfernung vom Auspufffensterausschnitt 130-140 dB, was der Schmerzgrenze entspricht. Unter dem Einfluss von Schall dieser Art zu stehen, ist sehr ermüdend und schädlich. Bei Zweitakt-Verbrennungsmotoren ist ein abgestimmter Schalldämpfer sogar wünschenswert, da er Leistung und Effizienz steigert. Basierend auf dem oben Gesagten können wir einen allgemeinen Ansatz zur Entwicklung eines Verbrennungsmotors für ALS formulieren:
Autor: V.Novoseltsev
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