Характеристика двигателя оппозитного двигателя

Чемодан в танке или самый необычный дизельный двигатель 5ТДФ

Танк Т-64 с «чемоданом» внутри © 1ZOOM.RU

История моторостроения знает много необычных разработок. Наряду с традиционными рядными и V-образными двигателями, за более чем столетнюю историю инженеры изобрели оппозитные, звездообразные, роторные и другие типы моторов. Многие из них до сих пор находятся в стадии экспериментальных разработок, но некоторые необычные решения производились серийно. К таковым относится и 5ТДФ – танковый дизельный мотор, прозванный «чемодан».

5ТДФ – это двухтактный дизельный мотор, устанавливавшийся на танки Т-64, а в модифицированном варианте 5ТДФМА – на Т-72, Т-64БМ и Т-55АГМ. Он серийно выпускается с середины 60-х и до наших дней на Заводе имени Малышева (Харьков). Однако корни мотора уходят в более давние времена, он ведет свою родословную из Германии.

Т-64 со стороны МТО © Военная техника

Многотопливный оппозитный двигатель 5ТДФ советских танков моделей Т-64, T-72. Характеристики

В этой статье мы рассмотрим довольно интересный двигатель — 5ТДФ, который был разработан по спецзаказу для танков Т-64 и T-72 советской эпохи. Это был на тот момент довольно оптимальным вариантов танкового двигателя, совмещая достаточную мощность и компактность. При частоте вращения коленвала 2.000 об.мин. и с рабочим объёмом 13.6 литров, 5ТДФ выдаёт 700 лошадок, что для того времени более чем впечатляет – более того, это ровно тому, когда, допустим 1,3-1,4литровый мотор малолитражки развивает 70 сил что был отличным показателем 80-90х гг., и неплохим в 2000х, то есть этот мотор не является низкофорсированным! 5ТДФ — оппозитного, о пяти цилиндрах, с десятью поршнями при диаметре 120мм… Наверно вы подумали, как же пятицилиндровый с десятью — это опечатка – ан нет! Действительно это так, но обо всём поподробнее.
Все настоящие оппозитные моторы, как правило, имеют двухтактный цикл работы, и поэтому 5ТДФ не составляет исключение.

Однако для начала, следует объяснить, что такое оппозитный или «плоский» двигатель, самое главное, как это в его пяти цилиндрах могут находиться и работать десять поршней. Этот «оппозит» имеет два коленвала, которые расположены друг напротив друга, к примеру, если вам удалось видеть оппозитные моторы Субару, то представьте себе аналогичный же двигатель.

Теперь о самом интересном — вместо головок цилиндров поставим по коленвалу, а внутрь двигателя на место коленвала вставим пять больших цилиндров, в которых поршня будут двигаться друг другу на встречу, и в миг достижения верхней мёртвой точки, происходит впрыск топлива. Как и полагается, при этом, у двухтактных двигателей, такт сжатия и рабочий ход совершаются за раз, то есть происходят при каждом полным обороте коленвала. Как известно, в четырёх-тактных двигателях это происходит не через один оборот. У каждого коленвала своя индивидуальная «трансмиссия», каждая из которой приводит в действие одну из гусениц. Если весь процесс происходит в течение действия одного оборота коленвала, то тогда встает вопрос каким же образом и когда же успевают происходить процессы впуска и выпуска? Ответ кроется в вентиляции цилиндров 5ТДФ, в которой применяется газовая турбина для отсоса выхлопных газов, и простую систему ракушки турбонаддува (правда, не совсем уж очень простую). У всей этой газораспределительной системы имеется механический привод. Что насчёт скорости вращения турбин, то она жестко и напрямую зависит от количества оборотов мотора (коленвала). Вот так и происходит вентиляция и избавление от выхлопных газов в цилиндрах 5ТДФ: Как и полагается на всех двухтактникам, когда поршни достигают нижнюю мёртвую точку, в цилиндрах этого мотора открывается по три вентиляционных окна с каждой стороны для продувки цилиндра – это такая имитация выпускных клапанов у «четырёхтактника».

А теперь о том, зачем необходимы турбины: • турбина наддува, или турбонаддува – им выполняется обычные «турбофункции», такие как подача чистого воздуха под давлением в цилиндры, которое создается в специально предназначенной части блока цилиндров, и известен под названием продувочный ресивер. • газовой турбиной — высасываются отработавшие газы, создаются вакуум необходимой величины в своём коллекторе, благодаря чему гарантируется лучшая вентиляция цилиндров. Чтобы более понятно объяснить данный процесс вентиляции цилиндров этого «пятицилиндровика» о десяти поршнях, то можно описать сие действие так – воздух влетает в одну дырку, из другой вылетает.

История создания 5ТДФ

Развитие тяжелой авиации в послевоенные годы требовало использования мощных силовых установок, имеющих относительно небольшие размеры и вес. Так как в те времена в СССР не было варианта мотора, конструкцию которого можно совершенствовать далее, а создавать двигатель с нуля долго и трудно – было решено перенять опыт немцев. В качестве прототипа нового авиадизеля выбрали немецкий Junkers Jumo 205, сочетавший высокую мощность с умеренными габаритами.

Junkers Jumo 205 в разрезе © Википедия

На базе трофейного мотора был создан Х-образный 28-цилиндровый дизель М-305, развивавший до 10000 л.с. Однако к моменту, когда дело дошло до прототипов, дизельные авиамоторы уступили место турбовинтовым и реактивным силовым установкам. Дальнейшее совершенствование огромного движка сочли бесперспективным, и передали наработки по нему танкостроителям.

К концу 40-х годов советские инженеры пришли к выводу, что моторы семейства В-2, устанавливаемые на танки (в том числе, легендарные Т-34 и КВ-1), не имеют потенциала для дальнейшей модернизации. Поэтому конструкторами были начаты работы по проектированию новой силовой установки, предназначенной для бронетехники следующего поколения.

За основу нового двигателя была взята одна секция от М-305 (носила индекс У-305), и на ее основе был создан мотор 4ТПД, состоящий их 4 секций. Он развивал всего менее 500 л.с., как и уже устаревший В-2, поэтому такая мощность была явно недостаточной. Как результат, инженеры добавили еще одну секцию, и в середине 50-х свет увидел 5ТД, развивавший 600 л.с..

Новый движок отличался хорошим соотношением рабочего объема и мощности, но был весьма ненадежным. Его ресурс составлял менее 100 моточасов, чего было недостаточно, да и мощность требовалось поднять. В результате работ по модернизации к концу 50-х родился 5ТДФ.

О многотопливности «пятерки»

Ей обязан он конструкции своего топливного узла. Вообще-то мотора по умолчанию 5ТДФ дизельный, и естественно умолчанию же предназначен для работы именно на дизтопливе, однако, как известно, в силу того, что война суровая штука, она никого и ничего не щадит. Разработка этого мотора также включала разработку режимов его работы на альтернативных типах топлива — иных нефтепродуктах. Итак, 5ТДФ может позволить себе беспроблемную работу также и на бензине, керосине, различных смесях бензина керосина и солярки, более того, даже на реактивном горючем! Теперь о работе. Чтобы перевести двигатель с дизтоплива, скажем на керосин или бензин, необходимо будет передвинуть специальный маленький рычаг на ТНВД и угол зажигания подкорректировать, и о чудо — танк поедет на бензиновой тяге! Старт двигателя производится двумя стартерами, по одному для каждого коленвала, мощностью 1.5л.с. каждый. Они питаются от четырех гигантских аккумуляторов. Есть возможность и пуска мотора с помощью специального редуктора, который работает на сжатом воздухе, который накачивался танкистами каждый вечер. Ещё один способ завести двигатель – это «старт» с толкача. Если танку вдруг не охота была заводиться вышеупомянутыми способами, то сбегались к нему все танкисты батальона и толкали…(шутка). Брали, значит, они другой танк, тросом цепляли и тащили, пока мотор не заведется. Если интересно к чему на этом сайте эта статья, то отвечу: мой отец в армии служил как раз на этих двух моделях этого танка, сначала на T-64 и потом и на T -72.

Разрушение мифов

Самая главная цель, так и не была достигнута, размеры оппозитного двигателя отличаются от обычного V-образного настолько слабо, что гордиться этим не приходится, а расположение не чего не меняет. Вот и выходит, что плюсы и минусы будем искать в другом, да и не важно это для автолюбителей, мало или много место, под капот умещается и значит всё хорошо.

Недостатки

Но и минусы заставляют задуматься:

• Повышенное потребление топлива, если взять два автомобиля, один с оппозитником а другой с V-образным примерно одинаковой мощности, расход на 100 километров у оппозитного двигателя будет примерно на пять литров больше.
• Повышенный расход масла, двигатели других типов «едят» в разы меньше масла.
• Дорогостоящий ремонт двигателя, это касается не только стоимости процедуры, но и стоимости запасных частей для вашего двигателя.
• Поиски станции, даже если у вас и будут деньги на ремонт и запчасти, не каждый мастер возьмется за столь сложный двигатель.

Получается, что все минусы касаются именно вашего кошелька, все вопросы лишь в том готовы ли вы отдать за это деньги. Но качество не оспаривается, именно по этому, нужно задуматься, лучше платить много раз по малу или не заплатить вовсе не когда.

Поломка двигателя это большая редкость для двигателей и с меньшой работа способность, что уж говорить о «боксере», рассчитанным на миллион километров лучшими инженерами Fuji Heavy Indastries Ltd, специально для Subaru. Не знаю, зависит ли это от этого или нет, но Subaru не собираются отказываться от своих двигателей ещё очень долгое время и судя по их продажам людей это вполне устраивает. Такая позиция в первую очередь основывается на мнение, что отказ от оппозитного двигателя станет огромным шагом назад.

• Принцип работы

Цели двигателя

Двигатель Nissan YD25DDTi
Естественно, что после такого технического описания 5ТДФ у многих может возникнуть вопрос о том, зачем же создавался данный силовой агрегат, какие цели преследовали его создатели.

Все эти изменения преследовали всего несколько довольно четко сформулированных целей. Во-первых, мотор должен был быть как можно более компактным, во-вторых, он должен быть экономичным. Однако самое главное — это получить достаточную мощность для работы такого средства, как танк

Важность данных требований объясняется следующим. Компактность может значительно облегчить компоновку танка, а значит, его можно будет быстрее собирать на заводе

Экономичность значительно влияет на автономность танка, то есть уменьшает потребность в частой дозаправке. Мощность же для силового агрегата танка важна тем, что она увеличивала такой важный параметр, как маневренность.

Технические параметры

Стоит сказать, что технические характеристики двигателя 5ТДФ достаточно высокие, а сам по себе он является уже второй модификацией, выпущенной в 1960 году. Первым был 5ТД, выпущенный в 1956 году. Мощность силового агрегата 5ТДФ составляла 700 л.с. Диаметр его цилиндров был равен 120 мм. Ход поршня был равен 2 х 120 мм. Число цилиндров составляло 5, а рабочий объем, как уже говорилось раньше, — 13,6 литра. Частота вращения составляла 2800 об/мин-1. Есть такой параметр, как габаритная мощность, которая у 5ТДФ составляет 895 л.с./м3. Удельная масса силового агрегата составляет 1,47 кг/л.с. Литровая мощность, которая характеризуется, как л.с./л, составляет 52. Это краткое техническое описание двигателя 5ТДФ.

Работа агрегата на разном топливе

Для того чтобы танк мог работать с разными видами топлива, он был снабжен специальным механизмом управления подачей топлива. Он имел всего два положения, которые могли быть переключены, в нужный момент. Первое положение обеспечивало эксплуатацию при заправке дизельным топливом для быстроходных дизелей, топливом для реактивных двигателей, а также бензином и смесями этих трех видов горючего в любых пропорциях. Второе же положение подразумевало переключение режима работы двигателя на использование только бензина в качестве рабочей смеси.

Есть несколько особенностей, которые возникают при переключении работы на бензин. Во-первых, необходимо не позже чем за 2 минуты до начала работы танка включить насос БЦН техники, а после этого в интенсивном темпе прокачать топливо при помощи ручного подкачивающего насоса. Во-вторых, вне зависимости от окружающей температуры окружающей среды перед запуском нужно произвести двойной впрыск масляной жидкости в цилиндры.

Другие хитрости конструкции

Хитрости и особенности двигателя 5ТДФ вовсе не заканчивались на том, что было перечислено выше. Была еще одна изюминка, которая скрывалась в турбокомпрессоре. Сама турбина имела достаточно большие размеры и вместе с компрессором располагалась на валу. Кроме этого, у нее была механическая связь с одним из коленчатых валов двигателя. Данное решение считается гениальным. Во-первых, во время разгона танка компрессор несколько подкручивался за счет крутящего момента вала, что исключало такой недостаток, как турбояма. После того как образовывался достаточно мощный поток выхлопных газов и турбина раскручивалась до значительных оборотов, то мощность, которую она набрала, передавалась, наоборот, коленчатому валу. Все это повышало экономичность силового агрегата, а сама турбина называлась силовой.

Сюда же стоит отнести еще одну важную характеристику двигателя 5ТДФ — он был многотопливным. Другими словами, он мог эксплуатироваться и на дизеле, и на бензине, и на авиационном топливе, и на любой смеси этих видов.

Помимо перечисленных больших конструктивных особенностей, общая конструкция устройства насчитывала еще около полусотни небольших хитростей. Сюда можно было отнести и поршни со вставками из жаропрочной стали, и системы смазки с сухим картером, и много чего еще.

Оппозитный двигатель

Оппозитный двигатель уже давно не новинка, но он все еще устанавливается на достаточно небольшое количество моделей. Наибольшее распространение такие двигатели получили в автомобилях марки Субару и транспортных средствах, которые производит концерт Фольксваген.

Главное отличие оппозитных движков от обычных, использующих внутренне сгорание, заключается в уникальном расположение поршней. Они расположены горизонтально, а не как в более привычных моделях, вертикально. Таким образом, мы и получаем второе название оппозитных агрегатов – горизонтальные двигатели. Поршни при этом расположены «парами» по сторонам. Работают они исключительно в горизонтальной плоскости, двигаясь то друг к другу, то изменяя направление в обратную сторону. Каждая из пар поршней имеет собственную пару валов распределения. То есть, есть мы говорим об оппозитной восьмерке, то с каждой из сторон будет находится ровно по восемь клапанов. Также нельзя не отметить, что распределительный вал расположен в вертикальной плоскости, что также отличает данный тип движка от аналогов, где используется классическая схема с горизонтальными клапанами и распредвалом.

Для чего нужен оппозитный двигатель

Несмотря на столь небольшое распространение, первые горизонтальные ДВС появились еще в далеком 1938 году. Тогда же их начали устанавливать на Фольксваген Жук, как раз купавшийся в любви автомобилистов как один из лучших представителей «бюджетников». После этого оппозитные двигатели появлялись в базовых комплектациях Порше.

Через два года в гонку за лучший оппозитный движок включилась компания Субару. Интересно, что в отличие от авто Фольксвагена, которые все еще в ограниченных количествах идут в серии с горизонтальным мотором, Субару достаточно быстро взяли технологию на вооружение в качестве основной. Даже сегодня большинство автомобилей марки Subaru встречаются именно с оппозитными восьмерками.

В принципе, создание такого двигателя было вынужденной мерой, так как конструкторы пытались снизить центр тяжести автомобиля. Как известно, чем они ниже, тем лучше себя ведет машина на дороге, поэтому, вопрос достаточно важный. Таким образом и появился горизонтальный тип движка, способный значительно улучшить ездовые характеристики и снизить крен на поворотах.

Плюсы оппозитного двигателя

Во-первых, говоря о плюсах такого типа движка, стоит упомянуть баланс. Работа действительно очень сбалансирована с высоким КПД. Когда цилиндры расположены в горизонтальной плоскости, а поршни работают друг от друга, получается эффект противовеса, благодаря которому обеспечивается довольно сильный баланс. Наиболее эффективной моделью, если брать во внимание баланс и управляемость, можно смело считать оппозитную шестерку.

Также нельзя не упомянуть о низком центре тяжести, что уже описано чуть выше в статье. Конечно, обычному бюджетному автомобилю, который ежедневно колесит по забитым городским улицам, подобный движок не слишком нужен. Но, любое авто со спортивными характеристиками крайне нуждается в низком центре тяжести, чтобы достигать устойчивости на дороге даже при крайне высоких скоростях.

Более того, оппозитные шестерки и восьмерки считаются очень прочными и надежными. Многие из таких двигателей перед первым капитальным ремонтом могут пройти до пятисот тысяч километров, что в разы превышает предел работы некоторых двигателей бюджетных моделей от того же Фольксвагена.

Минусы оппозитного двигателя

Без недостатков сегодня не обходится ни одно автомобильное устройство, и мотор – не исключение. К тому же, минусов хватает.

Вся проблема в конструктивных особенностях движка, которые делают ремонт очень дорогим. Конечно, это если сравнивать с обычными и более распространенными ДВС. Более того, далеко не каждый мастер может справиться с неполадками в горизонтальном двигателе – чаще всего исправить поломку можно только в фирменном сервисе, особенно в случае с Субару. Так, к примеру, если в обычном движке вы сможете самостоятельно произвести замену свечи, то с оппозитников такой «фокус» не пройдет – придется везти к мастеру.

Сложность конструкции действительно делает эксплуатацию не слишком комфортной. Масло расходуется невероятно быстро, а покупка авто с горизонтальной восьмеркой обойдется вам значительно дороже, чем спорткара с такими же характеристиками скорости и управляемости, но с обычным, вертикальным двигателем.

Но, минусы все же меркнут перед преимуществами. Вряд ли в ближайшие десять-пятнадцать лет от установки таких моторов откажутся производители спортивных машин, такие как Субару или Порше. А все потому, что благодаря использованию столь сложного и дорогого агрегата, любимые спортивные автомобили являются такими мощными, безопасными и быстрыми — какими мы их и знаем на протяжении десятилетий.

Типы горизонтальных двигателей

За семь с половиной десятков лет истории оппозитного движка, который был создан для баланса и экономии пространства под капотом спортивных автомобилей, появилось несколько основных типов и модификаций. Основные из них:

1. BOXER от Субару. Поршни в цилиндрах удалены друг от друга на одинаковом расстоянии. Когда один находится на верхнем пределе своего движения, второй в этот момент расположен в наиболее низкой предельной точке движения.
2. ОРОС долгое время был забытой моделью, но сегодня такие двигатели вновь начали ставить на автомобили и продолжили совершенствовать. Используется один коленвал. Каждый из цилиндров связан с двумя поршнями, которые идут навстречу друг к другу.
3. Танковый ТДФ – оппозитный движок, который ставился в СССР на танки. Уникальная технология двухтактного мотора, которая сегодня дальше совершенствуется и используется в оборонной сфере. Правда, частный транспорт такими монстрами не оснащается.

Стоит отметить, что в сравнение даже с началом двухтысячных годов, современные оппозитники – более совершенные и продвинутые во всех планах. Самыми распространенными и популярными остаются шести- и восьмицилиндровые моторы. Вибрации они практически не создают, что идеально подходит для спорткаров и авто премиум-класса. На данный момент чаще всего можно приобрести машину с оппозитной шестеркой. И поверьте, ее работой вы будете крайне довольны.

Оппозитный двигатель. Мотор от танка на спорткаре!

Со времен первых автомобильных спортивных соревнований, да и распространения автомобилей среди обычных граждан, не умолкали споры между людьми по поводу видов двигателей. Спорили все, от профессиональных гонщиков с их механиками и до инженеров крупных производителей автомобильной техники. Кто-то полагал, что автомобили и мотоциклы должны приводится в движение исключительно V-образными бензиновыми двигателями, кто-то был за рядные, кто-то радел за роторы, но многие из них пытались поставить на свои авто и другую технику, оппозитные двигатели и некоторым это даже удалось.

Что такое оппозитный двигатель?

Виды оппозитных ДВС

Так же имел место быть такой тип как ОРОС, он был отправлен в забвение, но вероятность его возвращение весьма велика, так как оживление такого мотора занялся сам Б. Гейтс. Он представляет собой двухтактный двигатель, который в отличие от Боксера работает асинхронно. В одном цилиндре располагаются два поршня движущиеся навстречу друг другу, работающие от одного коленчатого вала. Один поршень отвечает за впуск смеси, другой за выхлоп. В такой конструкции отсутствуют головка блока цилиндров и клапанный механизм.

Поэтому конструкция получается достаточно легкая и надежная. Такой тип «оппозитника» может быть бензиновым карбюраторным или дизельным с непосредственным впрыском. НО как всякому двухтактному двигателю, мотору ОРОС необходим продув цилиндров, чем и занимается отдельный электродвигатель, который при выходе мотора на режим играет роль турбонадува. Таким образом оппозитный двухтактный дизель, гораздо эффективнее обычного турбодизеля за счет уменьшенного сопротивления от трения, надежнее, за счет меньшего количества деталей (на 40-50%). Так же за счет меньшего количества деталей он легче, проще в обслуживании и занимает меньше места под капотом, но есть одно маленькое но — все это ожидание разработчиков, так как двигатель довольно таки «сырой»и рассматривать его как достойную замену преждевременно.

И вот наконец мы подошли к танковой вариации оппозитного двигателя. Важными показателями любых агрегатов для военной техники должны быть мощность, надежность и компактные размеры. Оппозитный двигатель как раз и отвечал этим основным характеристика. Его габаритные размеры были достаточно малы плюс плоская форма самого двигателя была достаточно удобна для бронетехники. Мощность советского оппозитного двигателя для танков Т-64 была 700 л.с. при объеме 13,6 л. Особенность конструкции была такова, что два поршня находясь в одном цилиндре движутся навстречу друг другу и в месте максимальной близости образовывается камера сгорания. Такой двигатель имеет два коленчатых вала, расположенных друг напротив друга. Конструкция позволяет существенно уменьшить объем пространства отведенного под двигатель, таким образом оставив больше места для экипажа и других агрегатов.

Название статьи было конечно громким (танковый двигатель для спорткара). Тем не менее, для многих людей, особенно в период до перестройки «оппозит» всегда ассоциировался с танком, ну или на худой конец с мотоциклами Урал и Днепр, а ни как с гражданскими, а уж тем более заряженными под какие-либо спортивные соревнования автомобилями. Эту уже после прибытия к нам в светлое отечество подержанных «субарей» из «загнивающей» капиталистической Японии, оппозитные двигатели стали ассоциироваться с гражданским автопромом, раллийными гонками и тому подобным. Хотя немцы устанавливали на свои Жуки «оппозиты» еще с 38 года и они были достаточно популярны, а также и на некоторые модели Порше. Так какие же плюсы и минусы есть у подобных моторов?

Плюсы и минусы оппозитных двигателей

Минусы подобных моторов столь же серьезны, что и их плюсы. Во-первых, ремонтные работы — подобраться к двигателю очень сложно, даже при мелких ремонтных работах. Спросите у «субаристов» как они меняют свечи в своих авто, они проклянут вас и весь этот процесс. Большинство из них любую мелочь, связанную с мотором делают на станциях, даже с учетом, того, что ни неплохо разбираются в автомобилях.

Еще один существенный минус — расход масла. Происходит это не сразу, а в процессе того, как начинают истираться гильзы цилиндров. А трутся они с одной стороны — нижней. Т.к. на поршень двигающийся по горизонтали действует сила тяжести и поэтому износ гильз происходит неравномерно и масло начинает попадать в камеру сгорания. Тут и масло вылетает по литру на тысячу км и свечи с клапанами становятся похожи на шахтера и тд. А поменять свечи, смотрите инфу чуть выше. Сложность ремонта и обслуживания мотора подхлестывает стоимость на данные операции, поэтому еще один существенный минус цена ремонта + необходимо хорошее оборудование и специалист.

Не все так страшно как кажется, ведь не даром же Субару выпускает такие моторы уже более 50-ти лет, да и Порше. Значит количество и качество положительных моментов превышает отрицательные и значит подобные моторы будут жить и модернизироваться.

Авиационный поршневой двигатель: полный обзор, устройство и характеристики

Долгое время, с конца XIX века и до середины XX, поршневой авиационный двигатель оставался единственным мотором, который обеспечивал полеты самолетов. И только в сороковых годах прошлого века он уступил свое место двигателям с иными принципами работы — турбореактивным. Но, несмотря на то, что поршневые моторы и утратили свои позиции, они не исчезли со сцены.

Современные области применения поршневых моторов

В настоящее время авиационные поршневые двигатели применяют в основном на спортивных самолетах, а также на малых летательных аппаратах, изготовленных по персональным заказам. Одной из главных причин того, что моторы этого типа используются крайне мало, является то, что соотношение единицы мощности к единице массы поршневого двигателя существенно меньше по сравнению с газотурбинными. Поршневые по скоростным показателям не выдерживают никакой конкуренции с иными моторами, применяемыми в авиастроении. Более того, КПД их не превышает 30 %.

Виды поршневых авиамоторов

Поршневые авиационные двигатели имеют различия в основном по порядку расположения цилиндров по отношению к коленвалу. Вследствие этого имеется достаточно большое количество разнообразных видов поршневых моторов. Наиболее широкое применение получили следующие:

• двигатели, у которых V-образное расположение цилиндров;
• поршневой радиальный двигатель, где цилиндры расположены звездообразно;
• оппозитный двигатель, у него цилиндры располагаются рядно.

Двигатели с V-образным расположением цилиндров

Они являются самыми известными и применяемыми типами двигателей внутреннего сгорания в авиастроении и не только. Их название связано с характерным расположением цилиндров по отношению к коленвалу. При этом они имеют различный уровень наклона по отношению друг другу. Он может составлять от 10 до 120 градусов. Такие моторы работают по тем же принципам, как и иные двигатели внутреннего сгорания.

К достоинствам двигателей с V-образным расположением цилиндров относится относительная их компактность при сохранении мощностных показателей, а также возможность получать приличный крутящий момент. Конструкция позволяет достигать значительных ускорений вала вследствие того, что инерция, создаваемая при работе, значительно выше, чем у иных типов двигателей внутреннего сгорания. По сравнению с другими типами, эти отличаются наименьшей высотой и длиной.

Моторы этого вида имеют высокую жесткость коленвала. Это обеспечивает большую конструктивную прочность, что увеличивает сроки службы всего двигателя. Рабочие частоты таких моторов отличаются большими диапазонами. Это позволяет быстро набирать обороты, а также устойчиво работать на предельных режимах.

К недостаткам поршневых авиационных двигателей с V-образным мотором относят сложность их конструкции. Вследствие этого они стоят значительно дороже других типов. Более того, они отличаются достаточно большой шириной двигателя. Также V-образные моторы характеризуются высоким уровнем вибрации, сложностями при балансировке. Это приводит к тому, что приходится специально утяжелять различные их части.

Радиальный авиационный поршневой двигатель

В настоящее время радиальные поршневые моторы опять стали востребованы в авиации. Они активно применяются в спортивных моделях самолетов, либо в изготовленных по персональным заказам. Все они малых размеров. Устройство авиационного поршневого двигателя радиального вида, в отличие от иных моторов, заключается в том, что его цилиндры расположены вокруг коленвала через равные углы, как радиальные лучи (звездочки). Это и дало ему название — звездообразный. Такие моторы оборудуются выхлопной системой, которая расходится радиальными лучами. Более того, двигатель этого типа может иметь несколько звезд — отсеков. Это возможно вследствие того, что коленвал увеличивают в длину. Как правило, радиальные двигатели изготавливают с нечетным количеством цилиндров. Это позволяет подавать искру в цилиндр через один. Но делают и радиальные моторы с четным числом цилиндров, однако их количество должно быть больше двух.

Самым большим недостатком двигателей радиального типа является возможность проникновения масла к нижним цилиндрам мотора, когда самолет находится на стоянке. Эта проблема достаточно часто приводит к возникновению мгновенного гидроудара, что влечет поломку всего кривошипно-шатунного механизма. Для недопущения таких проблем перед пуском мотора требуется постоянная проверка состояния нижних цилиндров на предмет отсутствия проникновения к ним масла.

К достоинствам двигателей радиального типа относят их малые габариты, простоту эксплуатации и приличную мощность. Обычно их устанавливают на самолеты спортивных моделей.

Оппозитный авиационный поршневой двигатель

В настоящее время оппозитные авиационные моторы начинают переживать свое второе рождение. Вследствие того, что они обладают небольшими размерами и сравнительно малым весом, их ставят на легкие спортивные самолеты. Они способны развивать достаточную мощность и обеспечивают очень высокие скорости.

Оппозитные двигатели имеют несколько типов конструкций:

1. Мотор, изготовленный по методу «боксер» (Subaru). В таких двигателях поршни цилиндров, расположенных против друг друга, двигаются равноудалено. Это приводит к тому, что в каждом цикле один находится в верхней мертвой точке, а противоположный — в нижней.

2. Двигатели, снабженные устройством ОРОС (Opposed Piston Opposed Cylinder). В таких моторах цилиндры по отношению к коленвалу, расположены горизонтально. В каждом из них находится по два поршня, которые при работе двигаются навстречу. Дальний поршень связан с коленвалом специальным шатуном.

3. Двигатель, сделанный на основании принципа, примененного в советском моторе 5ТДФ. В таком изделии поршни передвигаются навстречу друг другу, работая попарно в каждом отдельном цилиндре. При достижении обоих поршней верхней мертвой точки между ними впрыскивается топливо. Двигатели такой разновидности могут функционировать на горючем различных видов, от керосина до бензина. Для увеличения мощности оппозитных моторов их снабжают турбонаддувом.

Главное достоинство в двигателях оппозитного типа — это компактность, малые габариты. Их можно применять на самолетах очень маленьких размеров. Мощность их достаточно высока. В настоящее время они находят все большее распространение в спортивных летательных аппаратах.

В качестве основного недостатка отмечается высокий расход топлива и особенно моторного масла. По отношению к двигателям других типов оппозитные моторы расходуют горюче-смазочные материалы в два раза больше. Они требуют постоянной замены масла.

Современные авиадвигатели

Современные поршневые авиационные двигатели – это очень сложные системы. Они оснащены современными узлами и агрегатами. Их работу обеспечивают и контролируют современные системы и приборы. Вследствие применения передовых технологий весовая характеристика двигателя существенно снижена. Мощности их возросли, что способствует широкому применению в легкомоторной — спортивный авиации.

Авиационные масла

Масло в поршневых авиационных двигателях работает в достаточно сложных условиях. Это высокие температуры в зонах поршневых колец, на внутренних частях поршней, на клапанах и иных узлах. Поэтому для качественного обеспечения работы мотора в условиях значительных температур, давления, нагрузок, в них используют высоковязкие масла, которые подвергают специальной очистке. Они должны обладать высокой смазочной способностью, оставаться нейтральными к металлам и иным конструктивным материалам двигателя. Авиационные масла для поршневых моторов должны быть стойкими к окислению при воздействии высоких температур, не терять своих свойств при хранении.

Отечественные поршневые авиационные моторы

История производства поршневых моторов в России начинается с 1910 года. Массовый выпуск начался в годы Первой мировой войны. В Советском Союзе советские поршневые авиационные двигатели собственной конструкции стали создавать с 1922 года. С ростом промышленного производства, в том числе авиационного, страна стала массово выпускать поршневые моторы 4-х производителей. Это были двигатели В. Климова, А. Швецова, завода № 29, А. Микулина.

После войны начинается процесс модернизации авиации СССР. Проектируются и создаются авиадвигатели для новых самолетов. Активно развивается реактивное самолетостроение. В 1947 году вся военная авиация, работающая на высоких скоростях, переходит на реактивную тягу. Поршневые авиадвигатели применяются только на учебных, спортивных, пассажирских и военно-транспортных самолетах.

Самый большой поршневой авиадвигатель

Самый мощный поршневой авиационный двигатель был создан в США В 1943 году. Он назывался Lycoming XR-7755. Это был мотор с тридцатью шестью цилиндрами. Его рабочий объем составляла 127 литров. Он был способен развить мощность в 5000 лошадиных сил. Предназначался для самолета Convair B-36. Однако в серию не пошел. Был создан в двух экземплярах, в качестве прототипов.