Ассоциация Экспериментальной Авиации - Четырех тактный двигатель

Двигатель для Сла

Автожиры / Март 6, 2017

Подсчитаем суммарную массу двигателя и часового запаса топлива для четырех- и двухтактных двигателей. Возьмем применяемые на СЛА близкие по мощности и объему двигатели «Днепр» МТ-10 и «Вихрь». Запас топлива на 1 час для МТ-10 при gc=200 г/л.с.ч — 7, 2 кг, а для «Вихря» при gc=400 г/л.с.ч — 12 кг. Суммарная масса двигателя и топлива 67, 2 кг — для двигателя «Днепр» МТ-10 и 36 кг для двигателя «Вихрь». Таким образом, винтомоторная установка на базе четырехтактного двигателя значительно тяжелее, чем на базе двухтактного. Масса же ВМУ для СЛА имеет большое значение, так как составляет 25—35% массы пустого СЛА.

Применение для изготовления СЛА новых материалов, технологий, профилей вызовет появление конструкции с малой массой планера. В этом случае относительная масса ВМГ еще больше вырастет. Четырехтактные двигатели будут иметь неоспоримое преимущество перед двухтактными при дальних перелетах, когда решающим становится удельный расход топлива.

Мы уже говорили о влиянии объема цилиндра (см. табл. 1) на удельную массу и литровую мощность. Теперь рассмотрим влияние размеров цилиндра на индикаторный КПД. Напомним, что индикаторный КПД ηі — отношение тепловой энергии, обращенной в работу, ко всей подведенной в двигатель.

Так как объем изменяется пропорционально кубу диаметра D3, а поверхность квадрату диаметра цилиндра D2, то тепловые потери в двигателях аналогичных конструкций обратно пропорциональны их размерам. Отсюда следует, что при прочих равных условиях индикаторный КПД растет с увеличением диаметра цилиндра (при одной и той же скорости поршня).

Таким образом, термическая эффективность ДВС малых размеров будет сравнительно низка, и удельный расход топлива у них будет выше.

В таблице 1 даны размеры цилиндра, поршня и его относительный ход S/D. Эти параметры тесно связаны между собой, поэтому рассмотрим их вместе.

Практически все двигатели, о которых идет речь, имеют относительный ход меньше единицы, причем короткоходные двигатели обладают рядом преимуществ перед длинноходными: здесь и возможность размещения каналов большого поперечного сечения, увеличивающих наполнение цилиндра; и уменьшение средней скорости поршня, что способствует увеличению механического КПД. Наконец, короткоходные ДВС компактнее длинноходных.

Следующий показатель — скорость поршня

Vср=(S*n)/30, где

S —ход поршня, м; n — частота вращения коленвала, об/мин. Средняя скорость движения поршня для двигателей, представленных в таблице, от 8, 4 м/с до 17 м/с. Этот показатель серьезно влияет на динамическую нагрузку деталей двигателя, наполнение цилиндра и величину энергии, затрачиваемой на трение поршней и подшипников. Средняя скорость поршня специальных двигателей для СЛА 12—15 м/с.

Источник: modelist-konstruktor.com