Motorul aeronavei

Un motor de aeronavă este un motor conceput pentru a fi utilizat ca producător de energie necesară pentru deplasarea unei aeronave .

Originile

În faza foarte timpurie a istoriei aviației, tehnologia motorului era și ea la început. Ceea ce avea să devină principalul tip de motor cu ardere internă în anii următori a fost perfecționat în 1860 de inginerul german Nikolaus August Otto . Cu toate acestea, este necesar să așteptați douăzeci de ani pentru producția primelor mașini și alți douăzeci de ani pentru nașterea aeronauticii moderne.

Frații Wright au reușit să-și facă faimosul primul zbor pe 17 decembrie 1903 , dar Wright Flyer-ul lor era alimentat de un motor cu 4 cilindri de 12 cai putere (9 kW ) nu prea diferit de cel din mașini.

Dezvoltări aeronautice

Un BMW IVa cu 6 cilindri în linie, răcit cu apă . Rețineți cilindrii înveliți în structura unde curge lichidul de răcire.

Un Bristol Mercury radial cu o singură stea expus la Muzeul Industrial Bristol , Bristol , Anglia . Rețineți aripioarele de pe suprafața fiecărui cilindru, care îl identifică clar ca un motor răcit cu aer.

Un Wright R-2600 radial cu două stele. Rețineți cele două rânduri de cilindri decalați pentru un echilibru mai mare al motorului.

În prima parte a istoriei sale operaționale, evoluția motoarelor de aeronave a urmat evoluția tehnică a motoarelor cu piston utilizate în scopuri auto. Principala diferență a fost în dimensiunile mari în comparație cu acestea din urmă, atât pentru a putea furniza puterea necesară pentru a ridica aeronava de la sol și pentru a o menține în zbor, cât și pentru o anumită arhitectură și din motive de dimensiune, a fost practic ignorată în câmpul celor două și patru roți, motorul rotativ și motorul radial .

Acestea au fost primele motoare utilizate în acest domeniu, iar avantajul lor consta în modularitatea proiectului sau în interschimbabilitatea principalelor componente mecanice, reducând costurile și timpii de proiectare și construcție. Era tipic ca o serie să fie obținută de la un motor, pentru a echipa gama de producție cu unități în benzi determinate pe baza puterii furnizate. În Imperiul German, aceste clase aveau o nomenclatură oficială bazată pe numerotarea romană , de exemplu Mercedes D.III sau BMW IV utilizate pe avioanele din Primul Război Mondial . Acesta din urmă a dat un impuls cercetării aeronautice, dirijând proiectanții către utilizarea materialelor mai ușoare și, în același timp, căutând calități de fiabilitate și putere tot mai mare livrate. De aici, dezvoltarea tehnologică a devenit din ce în ce mai rapidă și în câțiva ani motoarele realizate au permis creșterea dimensiunii și capacității de încărcare a aeronavei, inaugurând aviația comercială.

În această perioadă s-a născut rivalitatea dintre motoarele radiale și motoarele în linie , ca și prima, pe măsură ce puterea a crescut, dimensiunile frontale au crescut, de asemenea, în detrimentul aerodinamicii întregului avion. Acesta din urmă, pe de altă parte, a făcut posibilă conținerea dimensiunilor generale și, în același timp, a sporit eficiența acestora prin adoptarea răcirii lichide , tehnic mai puțin complexă de implementat decât la motoarele radiale. În perioada dintre primul și al doilea război mondial a existat o diversificare a liniilor de gândire. Dacă în Europa companiile produceau ambele motoare de un tip și altul, în Statele Unite ale Americii producția și orientarea au fost influențate de cererea specifică a Marinei SUA pentru utilizarea motorului radial, considerată mai fiabilă chiar și în eventualitatea fusese lovit de focul inamic. De fapt, dacă o lovitură ar fi scos din uz unul dintre cilindri, motorul nu ar fi încetat să funcționeze complet, permițând o posibilă manevră de urgență a pilotului, cu avantaje umane și economice evidente.

Aviația japoneză a fost, de asemenea, în același sens, care, în afară de câteva exemple de motor „tradițional” produs sub licență, a rămas legată de această configurație. În această perioadă, pentru a urmări nevoia de a putea avea din ce în ce mai multă putere, au fost fabricate primele motoare radiale duble stele, dublând numărul de cilindri poziționați pe două rânduri, obținându-se motoare cu dimensiuni frontale comparabile cu cele cu singură stea. În paralel, motoarele în linie concurente au fost inițial transformate în motoare concepute pentru a funcționa cu cilindrii orientați în jos, pentru a permite coborârea arborelui elicei și, în consecință, pentru a crește vizibilitatea în față la motoarele simple. În același timp, au fost proiectate arhitecturile mai complexe V , W și H , obținute prin cuplarea a două sau mai multe motoare în linie.

În a doua parte a perioadei, motoarele aeronavei au început să fie echipate cu compresoare , capabile să mărească presiunea de alimentare și să o mențină constantă pe măsură ce altitudinea variază, și cu reductoare de viteză, pentru a fi mai puțin constrânse la viteza de rotație a motor, forțat mai întâi prin menținerea caracteristicilor de turație ale elicei .

Al doilea conflict mondial

Același subiect în detaliu: al doilea război mondial .

Un Pratt & Whitney R-4360 Wasp Major expus la Muzeul Național al USAF , Dayton , Ohio . Statele Unite . Rețineți cele 4 stele care fac ca motorul să-și asume o configurație curioasă de cob

Un alt exemplu trist despre modul în care războiul poate fi esențial în dezvoltarea tehnologică este efortul depus de ingineri pentru a dezvolta motoare din ce în ce mai puternice pentru echiparea avioanelor de luptă. În timpul celui de-al doilea război mondial, proiectanții au îmbunătățit și mai mult performanța motoarelor, adăugând compresoare în mai multe etape, sisteme de răcire a lichidului sub presiune, turbocompresoare pentru a profita de toată puterea disponibilă din sistem și sistemele de injecție , precum MW 50 german, ceea ce a permis și utilizarea combustibililor de înaltă eficiență.

Au fost construite cele mai mari motoare radiale, cum ar fi americanul Pratt & Whitney R-4360 , deținătorul recordului, cu cei 28 de cilindri dispuși pe patru stele de câte șapte cilindri fiecare: cel mai mare motor cu piston produs vreodată în serie.

Dar se apropia o nouă fază, care ar relega rapid tehnologia folosită până atunci la roluri minore. De fapt, problema de depășit a fost legată de viteza maximă limitată pe care ar putea să o atingă propulsia elicei (aproximativ 700 km / h în acel moment). Doi ingineri, germanul Hans von Ohain și britanicul Frank Whittle , dezvoltaseră motoarele care, în ultimele etape ale războiului, făceau evident progresul și posibilele dezvoltări ale motoarelor lor cu reacție .

Teoria motorului cu reacție, în special exoreactorul cu reacție , fusese deja studiată și testată la începutul erei aviației de către fizicieni și ingineri, precum René Lorin , Boris Sergeevič Stečkin , Henri Coandă și Giovanni Battista Caproni . Exemple primitive de propulsie cu jet pot fi Coandă-1910 , Campini-Caproni CC2 , Tsu-11 și MiG-13 , avioane echipate cu un motor sau un motor cu reacție cu un compresor acționat de un motor cu piston.

Din perioada postbelică până în zilele noastre

Convenții din nomenclatură

Motoare germane

Epoca imperială

Un Daimler D.IIIa montat pe Fokker D.VII expus la Deutsches Museum Flugwerft Schleißheim

În primii ani de producție a motoarelor de aeronave, când acestea au fost utilizate în scopuri militare, a fost necesar să se identifice rapid caracteristicile acestora cu unele convenții. Acest tip de clasificare se găsește pentru prima dată în nomenclatura implementată la începutul secolului al XX-lea în Imperiul German , o convenție introdusă de Idflieg care a rezistat, chiar dacă a fost denaturată în aplicarea sa, până la apariția Reichsluftfahrtministerium din era nazistă. .

Aceasta s-a bazat pe o serie de clase diversificate prin putere exprimată în numerare romane progresive și pe un prefix care a identificat producătorul. Dacă inițialele producătorului au apărut și după coadă, acesta a identificat producția autorizată.

Clasa de putere

Gruppe 0 , sub 80 PS (în sistemul de măsurare german PS a corespuns puterii utilizate în alte țări).
Gruppe I , 80 - 100 CP
Gruppe II , 101 - 149 PS
Gruppe III , 150 - 199 CP
Gruppe IV , 200 - 299 PS
Gruppe V , 300 - 399 CP
Gruppe VI , 400 - 499 CP
Gruppe VII , peste 500 CP

Sufix de identificare

Adler - Ad
Argus Motoren GmbH - As
Reinhild Becker, Zurich - fr
Basse und Selve - Autobuz
Conrad - C
Daimler - D
Deutz - Dz
Goebel - Goe
Gülder - Gü
Korting - Kg
MAN Augsburg - Man
Maybach-Motorenbau GmbH - Mb
NAG - Nag
Opel - 0
Riedinger - Rie
Rapp - Rp
Rhemag - Rhemag
Siemens & Halske AG ( Siemens-Schuckertwerke ) - Sh
Stoewer - Sf
Oberursel - U o / UR

În conformitate cu aceste convenții, un motor de 150 CP produs de Argus Motoren GmbH ar fi avut numele Argus As.III , în timp ce dacă același motor ar fi fost fabricat sub licență de companiile Gülder, MAN, Opel și Stoewer, ar lua în consecință numele de As. III Gün, As.III Man, As.III O și As.III St.

Prezența unui „a” în inițiale, vezi BMW IIIa , a determinat un motor realizat ulterior de același producător, dar, chiar dacă aparținea aceleiași clase de putere, ar putea avea un cadru tehnic complet diferit.

Clasele dincolo de al șaptelea (VII) nu au fost prevăzute și dacă apar în nomenclatura germană ulterioară, aceasta se datorează doar unei utilizări necorespunzătoare a convenției, care a trecut de la divizarea pe clase de putere la un număr de proiectare progresiv simplu.

Era nazistă

Un BMW 132 radial

După 1933 , odată cu extinderea ministerelor inițiate de regimul nazist , a fost înființat Reichsluftfahrtministerium (RLM), Ministerul Aerului din Reich, care avea sarcina de a coordona și supraveghea toate activitățile legate de aeronautica civilă și militară din Germania timp. Acest minister a atribuit o nouă nomenclatură pentru identificarea motoarelor aeronavei în producție, impunând noul nume companiei producătoare și pe cele ale viitoarei producții.

Această metodă s-a bazat pe un cod numeric din trei cifre care a identificat un bloc atribuit producătorului, ultimele două făcând referire la proiect în număr progresiv.

090-099 - diverse companii mai mici
100-199 - Bayerische Motorenwerke GmbH (BMW); ulterior i s-a atribuit blocul 800
200-299 - Junkers Flugzeug- und Motorenwerke AG
300-399 - BMW-Flugmotorenwerke Brandenburg GmbH (BMW-Bramo)
400-499 - Argus-Motoren GmbH
500-599 - Heinkel Hirth Motoren GmbH
600-699 - Daimler-Benz AG
700-799 - Klöckner-Humboldt-Deutz AG
800-899 - Bayerische Motorenwerke GmbH (BMW)

Această catalogare a scăpat de noile motoare cu reacție ( exoreactoare sau rachete ) care, începând din 1939 , au fost marcate cu prefixul 109- urmat de un număr progresiv din trei cifre atribuit de RLM. Cu toate acestea, de la numărul 109-011, cifra finală a identificat producătorul (de exemplu 1 pentru Heinkel, 2 pentru Junkers, 4 pentru Argus și 8 pentru BMW). ^[1] ^[2]