Moteur à pistons d'avion : aperçu, dispositif et caractéristiques

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

Pendant longtemps, de la fin du 19ème siècle au milieu du 20ème siècle, le moteur d'avion à pistons est resté le seul moteur qui assurait les vols d'avions. Et ce n'est que dans les années quarante du siècle dernier qu'il a cédé la place à des moteurs avec d'autres principes de fonctionnement - le turboréacteur. Mais malgré le fait que les moteurs à pistons aient perdu leur place, ils n'ont pas disparu de la scène.

Applications modernes pour les moteurs alternatifs

Actuellement, les moteurs à pistons d'aviation sont principalement utilisés dans les avions de sport, ainsi que dans les petits avions fabriqués sur commande. L'une des principales raisons pour lesquelles les moteurs de ce type sont très peu utilisés est que le rapport entre la puissance unitaire et la masse unitaire d'un moteur à pistons est nettement inférieur à celui des turbines à gaz. En termes de vitesse, les moteurs à pistons ne peuvent rivaliser avec les autres moteurs utilisés dans l'industrie aéronautique. De plus, leur efficacité ne dépasse pas 30%.

Types de moteurs d'avion à piston

Les moteurs d'avion à pistons diffèrent principalement par l'ordre des cylindres par rapport au vilebrequin. En conséquence, il existe un assez grand nombre de types différents de moteurs à pistons. Les plus utilisés sont les suivants:

• Moteurs en forme de V;
• moteur radial alternatif où les cylindres sont disposés en étoile;
• moteur boxer, ses cylindres sont en ligne.

moteurs en V

Ce sont les types de moteurs à combustion interne les plus connus et les plus utilisés dans l'industrie aéronautique et pas seulement. Leur nom est associé à la disposition caractéristique des cylindres par rapport au vilebrequin. En même temps, ils ont un niveau d'inclinaison différent les uns par rapport aux autres. Elle peut varier de 10 à 120 degrés. Ces moteurs fonctionnent sur les mêmes principes que les autres moteurs à combustion interne.

Les avantages des moteurs avec une disposition de cylindres en forme de V incluent leur compacité relative tout en maintenant les performances de puissance, ainsi que la possibilité d'obtenir un couple décent. La conception permet d'obtenir des accélérations importantes de l'arbre du fait que l'inertie créée pendant le fonctionnement est bien supérieure à celle des autres types de moteurs à combustion interne. Par rapport aux autres types, ceux-ci se caractérisent par la plus petite hauteur etlongueur.

Les moteurs de ce type ont une grande rigidité du vilebrequin. Cela offre une plus grande résistance structurelle, ce qui augmente la durée de vie de l'ensemble du moteur. Les fréquences de fonctionnement de ces moteurs diffèrent dans de larges plages. Cela vous permet de prendre rapidement de l'élan et de travailler régulièrement dans les modes limites.

Les inconvénients des moteurs d'avion à pistons avec un moteur en V incluent la complexité de leur conception. En conséquence, ils sont beaucoup plus chers que les autres types. De plus, ils se distinguent par une assez grande largeur du moteur. De plus, les moteurs en forme de V se caractérisent par un niveau élevé de vibrations, des difficultés d'équilibrage. Cela conduit au fait qu'il est nécessaire de peser spécialement leurs différentes parties.

Moteur à pistons radiaux d'avion

À l'heure actuelle, les moteurs à pistons radiaux sont à nouveau en demande dans l'aviation. Ils sont activement utilisés dans les modèles d'avions de sport ou dans ceux fabriqués sur commande. Tous sont de petite taille. Le dispositif d'un moteur à pistons d'aviation de type radial, contrairement aux autres moteurs, réside dans le fait que ses cylindres sont situés autour du vilebrequin à angles égaux, comme des rayons radiaux (astérisques). Cela lui a donné le nom - en forme d'étoile. De tels moteurs sont équipés d'un système d'échappement qui diverge en faisceaux radiaux. De plus, un moteur de ce type peut avoir plusieurs étoiles - compartiments. Ceci est possible grâce au fait que le vilebrequin est allongé. En règle générale, les moteurs radiaux sont fabriqués avec un nombre impair de cylindres. Cela permet d'appliquer une étincelle au cylindre à traversune. Mais ils fabriquent aussi des moteurs radiaux avec un nombre pair de cylindres, mais leur nombre doit être supérieur à deux.

Le plus grand inconvénient des moteurs radiaux est la possibilité que de l'huile pénètre dans les cylindres inférieurs du moteur lorsque l'avion est stationné. Ce problème conduit assez souvent à l'apparition d'un coup de bélier instantané, ce qui entraîne la panne de l'ensemble du mécanisme à manivelle. Pour éviter de tels problèmes avant de démarrer le moteur, une vérification constante de l'état des cylindres inférieurs est nécessaire pour s'assurer qu'il n'y a pas de pénétration d'huile dans ceux-ci.

Les avantages des moteurs radiaux incluent leur petite taille, leur facilité d'utilisation et leur puissance décente. Ils sont généralement installés sur des modèles réduits d'avions de sport.

Moteur à pistons d'avion opposé

À l'heure actuelle, les moteurs d'avions boxer commencent à connaître leur renaissance. En raison du fait qu'ils sont de petite taille et relativement légers, ils sont placés sur des avions de sport légers. Ils sont capables de développer une puissance suffisante et de fournir des vitesses très élevées.

Les moteurs Boxer ont plusieurs types de designs:

1. Moteur fabriqué selon la méthode "boxer" (Subaru). Dans de tels moteurs, les pistons des cylindres situés en vis-à-vis se déplacent de manière équidistante. Il en résulte un au point mort haut et l'autre au point mort bas à chaque cycle.

2. moteurs,équipé d'un dispositif OROS (Opposed Piston Opposed Cylinder). Dans de tels moteurs, les cylindres sont situés horizontalement par rapport au vilebrequin. Chacun d'eux contient deux pistons, qui se déplacent l'un vers l'autre pendant le fonctionnement. Le piston le plus éloigné est relié au vilebrequin par une bielle spéciale.

3. Un moteur fabriqué sur la base du principe appliqué dans le moteur soviétique 5TDF. Dans un tel produit, les pistons se déplacent l'un vers l'autre, travaillant par paires dans chaque cylindre individuel. Lorsque les deux pistons atteignent le point mort haut, le carburant est injecté entre eux. Les moteurs de cette variété peuvent fonctionner avec différents types de carburant, du kérosène à l'essence. Pour augmenter la puissance des moteurs boxer, ils sont fournis avec un turbocompresseur.

Le principal avantage des moteurs boxer est la compacité et les petites dimensions. Ils peuvent être utilisés sur de très petits avions. Leur puissance est assez élevée. Ils sont maintenant de plus en plus utilisés dans les avions de sport.

Le principal inconvénient est la consommation élevée de carburant et surtout d'huile moteur. Par rapport aux moteurs des autres types, les moteurs boxer consomment deux fois plus de carburant et de lubrifiants. Ils nécessitent des changements d'huile constants.

Moteurs d'avions modernes

Les moteurs d'avion à pistons modernes sont des systèmes très complexes. Ils sont équipés d'unités et d'ensembles modernes. Leur travail est fourni et contrôlé par des systèmes et des appareils modernes. En raison de la candidaturetechnologie de pointe, la caractéristique de poids du moteur est considérablement réduite. Leurs capacités ont augmenté, ce qui contribue à leur généralisation dans l'aviation légère et sportive.

Huiles aviation

L'huile dans les moteurs d'avion alternatifs fonctionne dans des conditions plutôt difficiles. Ce sont des températures élevées dans les zones des segments de piston, sur les parties internes des pistons, sur les soupapes et autres composants. Par conséquent, afin d'assurer le fonctionnement de haute qualité du moteur dans des conditions de températures, de pressions et de charges importantes, ils utilisent des huiles à haute viscosité, qui sont soumises à un nettoyage spécial. Ils doivent avoir un pouvoir lubrifiant élevé, rester neutres vis-à-vis des métaux et autres matériaux de structure du moteur. Les huiles aviation pour moteurs à pistons doivent résister à l'oxydation lorsqu'elles sont exposées à des températures élevées, pour ne pas perdre leurs propriétés lors du stockage.

Moteurs d'avions à pistons domestiques

L'histoire de la production de moteurs à pistons en Russie commence en 1910. La production de masse a commencé pendant la Première Guerre mondiale. En Union soviétique, des moteurs d'avion à pistons soviétiques de leur propre conception ont commencé à être créés en 1922. Avec la croissance de la production industrielle, y compris l'aviation, le pays a commencé à produire en masse des moteurs à pistons de 4 fabricants. C'étaient les moteurs de V. Klimov, A. Shvetsov, usine numéro 29, A. Mikulin.

Après la guerre, le processus de modernisation de l'aviation de l'URSS commence. Des moteurs d'avion pour de nouveaux avions sont conçus et construits. Le réactifconstruction d'avions. En 1947, tous les avions militaires opérant à grande vitesse passent à la propulsion par réaction. Les moteurs d'avion à pistons ne sont utilisés que sur les avions d'entraînement, de sport, de passagers et de transport militaire.

Le plus gros moteur d'avion à pistons

Le moteur d'avion à pistons le plus puissant a été créé aux États-Unis en 1943. Il s'appelait le Lycoming XR-7755. C'était un moteur trente-six cylindres. Son volume de travail était de 127 litres. Il a pu développer une puissance de 5000 chevaux. Conçu pour l'avion Convair B-36. Cependant, la série n'a pas marché. A été créé en deux exemplaires, en tant que prototypes.