Рациональность деталировки СЕРИИ двигателей (наш ответ Чемберлену)

VirtuaLight

Мечтатель о движущей силе
Откуда
UFO
ПЕРВЫЙ пост на форуме, хотя читаю раздел СУ ЛА уже более 5 лет. Буду подправлять свои сообщения, не всегда сразу вижу ошибки в тексте, да и дополнить не мешает, для полноты картины.
По мотивам, "народного двигателя" и тихого ужаса от того, сколько копий было на этой теме переломано. 

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ.
В теме могут НЕОДНОКРАТНО встречаться признаки и свидетельства НЕГРАМОТНОСТИ топикстартера. Он надеется на помощь сообщества в приближении к заветной мечте -  производству отечественной линейки двигателей для малой авиации.

Начну из-за третьего огорода...
Задумался вот над чем.

Есть ДВЕ (ярко выраженные) группы эксплуатантов легкой авиационной техники:
1. Пилоты "выходного дня" и и другие, летающие "от случая к случаю";
2. Профессионалы, выполняющие контракты или другие работы, связанные с частой/периодической полетной деятельностью.

Пилоты первой группы, чаще всего, сочетают в себе, собственно, пилота и авиатехника в одном лице.
Вторая группа представлена пилотами и обслуживающим ЛА персоналом.

Принципиально они ОТЛИЧАЮТСЯ в отношении к РЕГЛАМЕНТНЫМ работам.

В первом случае имеется устойчивое желание их сократить, чтобы их было, как можно МЕНЬШЕ. Идеально - как в автомобиле, сел, повернул ключ и полетели.

Во втором случае регламентные работы выполняются ОБЯЗАТЕЛЬНО, это связано, как правило, с разделением ответственности и допуском ЛА к полетам.

Как это влияет на выбор силовой установки ЛА? Непосредственно.

Если имеется выбор из некоторого количества двигателей, то пилоты первой группы будут рассматривать в ПЕРВУЮ очередь наиболее БЕСПРОБЛЕМНЫЕ образцы в эксплуатации. В понимании беспроблемности, минимальное количество ОБЯЗАТЕЛЬНЫХ регламентных работ является ПРИОРИТЕТНЫМ. Даже РЕСУРС не является столь важным параметром, как УДОБСТВО использования.

Вторая группа пилотов СУ обычно не выбирает. За них это делает, чаще всего, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ ЛА. Производитель, при выборе СУ, исходит из технического задания, НАДЕЖНОСТИ и РЕСУРСА. Регламентые работы выполняет техперсонал и это не является проблемой.

Как же удовлетворить СПРОС на двигатели для СУ ЛА, при столь противоречивых условиях и не "вылететь в трубу" при этом?

Первоначально идея была подсмотрена у Роберта Эсно-Пельтри (Robert Esnault-Pelterie), реализованная в двигателе R.E.P. его конструкции. Кстати эта схема свободна ото всяких патентных ограничений, ей "сто лет в обед".

Ссылки (англоязычный ресурс)
https://oldmachinepress.com/2014/09/04/r-e-p-fan-semi-radial-engines/

PDF на творения господина Пельтри (на французском, 4 mb)
http://www.hydroretro.net/etudegh/rep.pdf

В оригинале, идея Пельтри, развернуть часть цилиндров вверх, была в том, чтобы не заливало маслом свечи, как в звездообразном двигателе. К сожалению, техническое исполнение этой идеи было ненадежным, отсутствовала средняя точка опоры между кривошипами КВ.
 

VirtuaLight

Мечтатель о движущей силе
Откуда
UFO
Размышления шли дальше.

Если принять за основу эту схему и переложить на конструкцию КВ АШ-82, то сколько можно построить вариантов двигателей, исходя из ОДНОГО КВ, ну или одного набора ЗАГОТОВОК для него? Плюс один типоразмер цилиндро-поршневой группы.

Цитирую великого Энцо Феррари: Если не хватает мощности, просто добавьте цилиндров!

Комбинируя этот воображаемый КВ, с цилиндрами воздушного и жидкостного охлаждения, удалось "сложить" 7 более-менее подходящих относительно уравновешенных конструкций (при условии расположения обычных распредвалов МЕЖДУ цилиндрами).

Не силен в 3D, поэтому попробую описать словами.

3-х цилиндровый веерообразный воздушный (89 л/с) (прилагается примерный эскиз)
4-х цилиндровый оппозитный жидкостный (105 л/с)
5-ти цилиндровый веерообразный воздушный (148 л/с)
6-ти цилиндровый W-образный жидкостный (158 л/с, угол развала 60)
6-ти цилиндровый звездообразный двухрядный воздушный (178 л/с)
8-ти цилиндровый X-образный жидкостный (211 л/с, угол развала 72)
10-ти цилиндровый звездообразный двухрядный воздушный (297 л/с)

Этой серией двигателей перекрывается почти ВЕСЬ диапазон необходимых мощностей для СЛА и частично легких ЛА АОН. Причем, по габаритным свойствам они подходят, как раз, к обусловленным компоновочными решениями ЛА (дельталеты, вертолеты, автожиры).

Ограничение оборотов, ввиду значительного нескомпенсированного момента сил из-за геометрически разнесенных центров масс кривошипов КВ, предполагается в пределах 2800-3400 об/мин.

Что позволяет использовать ВВ прямого привода, но не исключает применение зубчатых редукторов с фрикционными МУФТАМИ, выполняющими функции демпфера и центробежного сцепления.

Закладывается высокая степень унификации и последовательного перехода с менее трудоемких на более сложные двигатели в производстве, используя однотипные и взаимозаменяемые блоки и агрегаты.

Ориентировочный объем цилиндра 800-850 куб см. Диаметр  100 мм, ход поршня 105 мм. Типоразмер цилиндро-поршневой группы основан на существующих в стране технологиях и оптимальном соотношении рабочий объем - габариты двигателя. Немаловажно и то, что электростартеры на такое усилие также доступны.

Литровая мощность ориентировочно: воздушные 36 лс/л, жидкостные 32 лс/л.

Головки цилиндров:
воздушные - 2 типа (одно и двухстороннее расположение привода клапанов), 4 верхних клапана на цилиндр;
жидкостная - 1 тип, 3 верхних клапана на цилиндр.

Задние крышки одинаковые у всей серии. На задней крышке картера устанавливаются: дублированная система зажигания, масляные насосы, топливный механический насос,  электрический генератор, стартер и помпа. Используется единый привод многорядной цепью.

Первые четыре двигателя из представленной линейки ИСКЛЮЧАЮТ заливание свечей маслом и соответствуют мощностям для СЛА.

Они могут быть выполнены компоновочно в варианте картер-маслобак. Также при незначительных изменениях в конструкции (точек откачки масла) и увеличении регламентных работ, возможно применение этих двигателей в ПЕРЕВЕРНУТОМ исполнении, т.н. сухой картер.

Последние три двигателя более сложные в обслуживании и требуют обязательной предстартовой подготовки, а также имеют ИЗБЫТОЧНУЮ мощность для СЛА и предназначены, в основном, для легких ЛА АОН и АХР.

Вопрос к сообществу, есть ли РЕЗОН в этих умствованиях, учитывая, что автор не имеет даже "вышки"?

P.S.
Просьба ко ВСЕМ желающим присоединиться к обсуждению - воздержаться от флуда. Юмор, личные разборки и т.п. посты НЕ приветствуются.
Будет грустно, если эту тему постигнет ТАКАЯ ЖЕ УЧАСТЬ, как и почившую в бозе "народный двигатель"...
 

Вложения

PNL

Я люблю самолеты!
Откуда
Тюмень
Да просто хотел пошутить... Сейчас попробовал IE-черный квадрат, на Хроме нормально... Ладно, удалю, извините.
 

mdp-shnik

Я люблю строить самолеты!
Для меня как дельталётчика, который просто летает и по возможности химичит, наиболее предпочтителен воздушный 4-цилиндровый оппозит объёмом 2-2,5 л, мощностью не более 90 л.с., с прямым приводом (безредукторный). Понятно, что его обороты должны быть в пределах 2700-3500 об/мин.

Химики по понятным причинам пожелают более мощный и более оборотистый мотор с редуктором, так как они желают грузить свой аппарат чем больше, тем лучше. Я с ними не соглашусь.
 

VirtuaLight

Мечтатель о движущей силе
Откуда
UFO
@ mdp-shnik

Не могу с Вами согласиться.

Для справки, чтобы избежать путаницы. В ДАННОЙ теме рассматривается определенный конструктив СЕРИИ двигателей и в нем присутствует только жидкостный 4-х цилиндровый оппозит.

Если учитывать центр масс тележки дельталета, то предпочтителен 5-ти цилиндровый веерообразный воздушный ПЕРЕВЕРНУТЫЙ двигатель с сухим картером и оребреным баком-маслорадиатором. Разница в массе в гипотетическим воздушным оппозитом 4-кой будет незначительной, так как у оппозита увеличиваются геометрические размеры КВ, картера и смежных деталей по отношению к 5-цилиндровому вееру-воздушнику.

Единственный плюс, на мой взгляд, в конструкции воздушного 4-цилиндрового оппозита - лучшая уравновешенность во всем диапазоне оборотов, особенно - повышенных. Принимая во внимание то, что повышенные обороты двигателя требуют соответствующих материалов и технологий обработки, то имеется устойчивая тенденция к снижению расчетных оборотов, вследствие уменьшения их доступности.

Компоновочно, 5-цилиндровый веер также выигрывает у 4-цилиндрового опозита. Грамотно организовать обтекание воздухом цилиндров веерного двигателя, размещенного сзади, в толкающем варианте, НАМНОГО проще, чем сделать то же самое для формирования потока для оппозита-воздушника, учитывая, в целом, ТИХОХОДНОСТЬ дельтатета.

При эксплуатации воздушного 5-цилиндровика на ПОНИЖЕННЫХ оборотах имеем возрастающий РЕСУРС. А учитывая полупрофессиональное занятие АХР, наличие ЗАПАСА мощности на КОРОТКОМ взлете дает повышение БЕЗОПАСНОСТИ.

Справедливости ради, надо сказать, что ВВ для такой СУ, именно - дельталета, ОЧЕНЬ желательно выполнить по мотивам парных винтов господина Кульпинского...
 

Алексей Костенко (А.Г.К)

Я люблю строить самолеты!
5-ти цилиндровый веерообразный воздушный ПЕРЕВЕРНУТЫЙ двигатель
идея Пельтри, развернуть часть цилиндров вверх, была в том, чтобы не заливало маслом свечи, как в звездообразном двигателе
И чем вам 5-ти цилиндровая звезда не угодила?
 

VirtuaLight

Мечтатель о движущей силе
Откуда
UFO
@ Алексей Костенко (А.Г.К)

При условии задачи, рассматривался принцип единого КВ для ВСЕЙ серии двигателей.

У однорядной 5-цилиндровой звезды при КАЖДОМ холодном старте требуется проворот КВ, желательно выкрутив свечи нижних цилиндров.

В указанном ответе подразумевается профессиональное отношение к регламентным работам СУ ЛА. 
 

Алексей Костенко (А.Г.К)

Я люблю строить самолеты!
У однорядной 5-цилиндровой звезды при КАЖДОМ холодном старте требуется проворот КВ, желательно выкрутив свечи нижних цилиндров.
предпочтителен 5-ти цилиндровый веерообразный воздушный ПЕРЕВЕРНУТЫЙ двигатель с сухим картером
У 5-ти цилиндровой звезды есть вероятность заливания в 2-х цилиндрах. Каким образом исчезает подобная проблема у веерного "перевёрнутого" двигателя?
 

Atas

.....и мечтай о чем-нибудь Великом!
" Если учитывать центр масс тележки дельталета, то предпочтителен 5-ти цилиндровый веерообразный воздушный ПЕРЕВЕРНУТЫЙ двигатель с сухим картером и оребреным баком-маслорадиатором..."
После этого читать не стал.
Диагноз-брехология ,всё  продолжится на десятки страниц, толку не будет.
 

VirtuaLight

Мечтатель о движущей силе
Откуда
UFO
@ Алексей Костенко (А.Г.К)

Не исчезает. ВСЕ цилиндры могут быть залиты.

@ Atas

Не волшебник. Неграмотен - поправьте, пните в нужную сторону.

ЛЮБОЙ, вновьзашедший в ЛЮБУЮ контору, ожидает встретить в ней профессионалов, это хорошо знают всякие торговцы с маркетологами.

Не ожидаю чудес, могу писать глупости, понимаю, что общением на форуме не заменить классического образования.
 

Atas

.....и мечтай о чем-нибудь Великом!
Дык просто пробуйте в железе.
 

VirtuaLight

Мечтатель о движущей силе
Откуда
UFO
@ Atas

До железа еще далеко. Пока упор сделан на "отсекание лишнего", дабы исключить явные ляпы и "лишнюю" работу. 
Именно для этого и затеяно это все. Удастся здесь на форуме выкристаллизовать из этих идей что-то стОящее - будем делать.
Умные книжки читаются, но практику ничем не заменишь. Параллельно ведется поиск расчетчика, пока на общественных началах.
 

Алексей Костенко (А.Г.К)

Я люблю строить самолеты!
дабы исключить явные ляпы и "лишнюю" работу.
То что "веерный" двигатель "лишняя работа" поняли ещё в начале прошлого века и поставили на сём девайсе жирный крест. Любой вид техники проходит через этап экзотических конструкций, лишнее отсеивается, остаются только наиболее рациональные образцы.
 

VirtuaLight

Мечтатель о движущей силе
Откуда
UFO
@ Алексей Костенко (А.Г.К)

Согласен.

А после "ухода" технологии (профессионалов) с массового рынка (применения) на него часто возвращаются экзотические, порой курьезные конструкции, становясь "нишевыми" продуктами, в которых остались деньги.

Пример от авиации - D-motor, с "архаичным" нижнеклапанным механизмом, да и у Истры такой же. Еще более показательный - неисчислимые автоконверсии, весьма далекие от авиационного совершенства. Ну и говоря о несовершенстве, как забыть пример с австралийским ROTEC-ом?

Из другого сектора - наручные часы. На массовом рынке присутствует мало профессиональных игроков (Casio, Garmin и т.д.) и просто НЕРЕАЛЬНОЕ количество китайского "ширпотреба" всевозможных фасонов и расцветок, имеющего, кстати, всего несколько однотипных механизмов. Особняком стоят швейцарцы с их "турбийонами".

Вот вопрос, имеется ли смысл "городить огород" вокруг КВ и унификации, чтобы и рынок насытить, и на оснастке не разориться? Не говоря уже про ресурсные испытания...

Насколько проще и дешевле отработать, к примеру, цилиндро-поршневую группу на 3-цилиндровом веере, нежели сразу строить заведомо более сложные конструкции? А задняя крышка с приводами обеспечивающих систем?..
 

Алексей Костенко (А.Г.К)

Я люблю строить самолеты!
Пример от авиации - D-motor, с "архаичным" нижнеклапанным механизмом, да и у Истры такой же.
А вот тут вы сильно ошибаетесь. "Архаичные" нижнеклапанные двигатели производятся такими фирмами как "Бриг энд Стратон", "Нонда" и ещё рядом мелких фирм. При применении распределённого впрыска нижнеклапанники показывают весьма хорошие показатели по эксплуатационному расходу топлива, не путайте с удельным расходом топлива. Эксплуатационный расход топлива у "отсталого" D-motor одинаков с верхнеклапанным "Ротакс-912". У "D-motor" не самая лучшая камера сгорания применительно к нижнеклапанникам, камера мотора М-72 гораздо лучше. Давно уже испытаны нижнеклапанные двигатели с 3-мя клапанами, уровень их экономичности практически одинаков с верхнеклапанниками.
Нижнеклапанник, по своей сути, представляет вихрекамерный двигатель и оптимизирован для работы на тяжёлых топливах, типа керосина. Сделать двигатель работающий на керосине гораздо проще на базе нижнеклапанника, чем к стати, в Истре и занимаются. Глупая погоня за высокими степенями сжатия обусловлена только отсутствием понимания сути рабочего процесса авиационного двигателя. Для наземного транспорта нижнеклапанник естественно нонсенс, а вот в авиации совсем другое дело. Другие условия работы, требования по массогабаритным характеристикам. Нижнеклапанник, несколько иной компоновки, может оказаться весьма экономичен при впрыске газа в камеру сгорания.
 

Вложения

VirtuaLight

Мечтатель о движущей силе
Откуда
UFO
@ Алексей Костенко (А.Г.К)

Вполне допускаю, что могу заблуждаться в некоторых моментах, связанных с особенностями нижнеклапанного ГРМ. Но если принять во внимание тот факт, что в ПОДАВЛЯЮЩЕМ большинстве авиационных поршневых двигателей применялся верхнеклапанный ГРМ, то нынешнее возвращение к истокам можно рассматривать, как ту самую "нишевую экзотику"...

М-72, имеется в виду мотоциклетный мотор?

Когда-то, гипотетически рассматривали конструкцию нижнеклапанного ротативного двигателя, типа "Гном". В таком двигателе имеется пара явных преимуществ, по сравнению с верхнеклапанным.

Несколько отвлеклись от темы. За табличку - отдельное спасибо.
 

Алексей Костенко (А.Г.К)

Я люблю строить самолеты!
ПОДАВЛЯЮЩЕМ большинстве авиационных поршневых двигателей применялся верхнеклапанный ГРМ
Причина проста до безобразия, низкое качество бензина в 30-х годах прошлого века. Мощный двигатель получался с большим литражом и как правило с 4-мя клапанами. Ниша нижнеклапанников, по диаметру цилиндра, находится в диапазоне до 100 мм, а это двигатели небольшой мощности. Вот и всё объяснение ограниченного применения нижнеклапанников. М-72 это в "девичестве" БМВ ну или наш к-750.
 

VirtuaLight

Мечтатель о движущей силе
Откуда
UFO
@ Алексей Костенко (А.Г.К)

Ага, массовый низкооктановый бензин, далее - производная от него (большие камеры сгорания шатрового типа).
Кстати, вся указанная серия двигателей может без проблем использовать и нижнеклапанную схему. Это изначально рассматривалось, как основное качество, возможность применять разные головки без изменений механизма ГРМ.
 

Андрей Миллер

Я люблю строить самолеты!
Заблокирован
Вполне допускаю, что могу заблуждаться в некоторых моментах, связанных с особенностями нижнеклапанного ГРМ.
ВЫ заблуждаетесь, а г. Костенко просто ничего не знает. :(
Применение ГРМ с нижним расположением распредвала в авиационных ПД проистекает из правил по данным ДВС. Между КВ и распредвалом не должно быть деталей типа ремень или цепь.
Кроме этого размер по оси цилиндра при таком ГРМ существенно меньше, чем при расположении распредвала над клапанами.
Так как авиационный ПД как правило с большим объемом цилиндра,  то и обороты его как правило меньше 5000 оборотов в минуту, что подходит для такого ГРМ со штанговым приводом клапанов.
Вот в принципе и все... :)
 

VirtuaLight

Мечтатель о движущей силе
Откуда
UFO
@ Андрей Миллер

Не готов оценивать чьи-либо знания, кроме собственных (часто недостаточных).   [smiley=cool.gif]

C особенностями построения кинематических цепей, применительно к механизмам ГРМ СУ ЛА и вообще - ДВС, знаком. С указанными особенностями согласен, так как они напрямую влияют на лобовые габариты СУ.

Резюмирую - предпочтителен нижнеклапанный механизм ГРМ. Как быть с применением гидравлических компенсаторов теплового зазора клапанного механизма? Их сложно вписать в кинематику из-за слишком малой строительной высоты цилиндра...
 
Вверх