|
ВВЕДЕНИЕ
Первые попытки использовать двигатель внутреннего отирания , на летающих - моделях относятся - к 1905 — 1910 гг. В 1926 — 1902 гг. уже имелись некоторые успехи, и модели летали,-Так, в 1932 г. был зафиксирован полет продолжительностью 71 сек. С этого периода полетные показатели моде? лей, снабженных двигателями внутреннего сгорания, непрерывно росли, и к настоящему времени моделями с механическими двигателями достигнуты следующие результаты:
дальность — 378,7 км;
скорость по прямой — 129 км/час;
скорость на корде — 281,1 км/час с реактивным двигателем, 255 км/час с поршневым двигателем 10 см8;продолжительность — 6 час. 1 мин.;
высота — 53 33 м.
В первоначальной стадии развития авиамодельного моторостроения было много исканий как схемы двигателя, тай и способа зажигания смеси. Были попытки сделать многОцИ-линдровые двигатели, двигатели с магнето, с электростатическим и калильным зажиганием и компрессионные.
До 1945 г. изготавливались двигатели с искровым батарейным зажиганием, работающие на бензине. С 1945 г. широкое распространение получили компрессионные двигатели, работающие на эфирных горючих смесях, самовоспламеняющихся от сжатия. Эти двигатели в практике моделестроения почти полностью вытеснили бензиновые двигатели. Основным их преимуществом явилось отсутствие системы зажигания (бобины, батарей, магнето), что уменьшало вес двигателя на 300 — 500.
Отсутствие принадлежностей системы зажигания делает компрессионные двигатели наиболее удобными для большинства моделистов.
В дальнейшей практике компрессионные двигатели уступили место бензиновым двигателям, которые стали переводить на калильное зажигание. Это позволило за счет сокращения агрегатов зажигания уменьшить вес двигателя и увеличить его MOufHocTb. В настоящее время двигатели с калильным зажиганием имеют большое распространение и являются лучшими для скоростного полета модели.
Одновременно с развитием поршневых двигателей внутреннего сгорания наблюдались попытки создать для летающих моделей ракетные и реактивные двигатели. Вначале изготовляли; пороховые ракеты, а затем стали применять жидкое топливо. Многие опыты были относительно удачными, но два основных недостатка остались присущими этим видам двигателей и до настоящего времени: первый — кратковременность действия; второй — взрыво- и пожароопасность.
В 1945 г. появились первые воздушно-реактивные пульсирующие двигатели. Такие двигатели получили довольно широкое применение на кордовых скоростных моделях и на-моделях свободного полета.
-Простота конструкции и изготовления позволила многим моделистам делать такие двигатели самостоятельно. Однако в ряде стран возникли протесты против их использования, так как двигатели во время действия создают резкий звук, который беспокоит жителей. Вследствие этогб в 1955 г. Международная авиационная федерация (ФАИ) приняла решение в дальнейшем не проводить международные соревнования моделей РТГВРД, оставив, однако, право национальным аэроклубам продолжать работу с этим видом моделей.
Попытки создать турбореактивные двигатели для целей моделизма пока практического успеха не имели.
- Интерес,- проявляемый моделистами к моделям, снабженным механическим двигателем, вполне понятен, так как использование поршневых двигателей внутреннего сгорания и реактивных открывает перед моделистами массу увлекательных технических возможностей любительского и спортивного технического творчества.
Сейчас существует много мелких и больших фирм, которые выпускают разнообразные авиамодельные двигатели. Выпуском двигателей занимаются, например, моторостроительные фирмы «Райт» в США и «Цейс» в Германии. В Советском Союзе некоторые авиационные заводы, а также специализированные мастерские изготавливают авиамодельные двигатели. Кроме того, опытные партии изготавливаются но специальным заказам отдельными заводами и лабораториями.
Наряду, с совершенствованием модельных . двигателей ведутся работы по подбору горючих смесей и присадок к ним, повышающих мощность и облегчающих запуск, выпускается много принадлежностей к двигателям — свечей, таймеров, кранов, заправочного инвентаря.
До 1950 г. основная спортивная борьба шла за установление абсолютных рекордов в свободном полете. При этом имел существенное значение вопрос экономичности (расхода топлива) двигателя. В последующий период, когда центр тяжести спортивной борьбы переместился в сторону соревнований, основным фактором, определяющим достоинство двигателей, стали мощность и вес.
В настоящее время вопрос экономичности вновь приобретает серьезное значение в связи с повышенным интересом моделистов к авиамодельным командным гонкам (Тим Рей-синг). Имеется большое количество хороших серийных и опытных образцов двигателей. Часть из них описана в этой книге. Однако моделисты требуют выпуска все более совершенных образцов и продолжают сами работать над улучшением имеющихся конструкций. Это стремление объясняется тем, что в спортивной борьбе побеждает тот, у кого более мощный и надежный двигатель и кто сумеет более полно реализовать мощность двигателя на своей модели.
Серийные двигатели выпускаются с расчетом на длительную эксплуатацию, большие запасы прочности и меньшую мощность, чем специальные гоночные двигатели. Поэтому серийный двигатель зачастую не может удовлетворить тем высоким требованиям, которым должен отвечать- двигатель, предназначенный для ответственных соревнований, в особенности скоростных моделей. Моделист-спортсмен должен знать, что одна из его основных задач — это доводка двигателя, его улучшение, форсирование. Спортсмен не получает
готовый для рекордного полета двигатель прямо с завода, а сам совершенствует двигатель, проектирует и изготовляет новые, лучшие их образцы. Именно в этом одна из основных сторон творческой работы спортсмена-авиамоделиста.
В этой книге автор попытался собрать по имеющимся источникам отечественной и зарубежной литературы и личного опыта сведения о современных авиамодельных двигателях, горючих для них и некоторые рекомендации по повышению мощности двигателей. В книге приведены чертежи и советы по изготовлению двигателей и их эксплуатации.
Глава I
КЛАССИФИКАЦИЯ АВИАМОДЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Авиамоделизм прочно завоевал свое место как один из видов авиационного спорта. Через Центральный аэроклуб имени В. П. Чкалова он входит в Международную авиационную федерацию (ФАИ), которая устанавливает определенные правила проведения соревнований, собранные в авиамодельном разделе кодекса ФАИ.
Этими правилами обусловливается разделение всех поршневых авиамодельных двигателей по их суммарному рабочему объему цилиндров на три категории:
I — с рабочим объемом до 2,5 см3;
II — с рабочим объемом до 5 см3;
III — с рабочим объемом до 10 см3.
Двигатели внутреннего сгорания, предназначенные для установки на модели самолета, разделяются на поршневые и реактивные.
В тех случаях, когда двигатель многацилиндровый, его рабочий объем определяется как сумма рабочих объемов всех цилиндров. Разделение двигателей по признаку рабочего объема цилиндра позволяет точнее сравнивать летные качества различных моделей и создает единообразные условия соревнований. Вследствие этого полетные данные моделей с двигателями одной категории определяются уже не литражом двигателя, а его техническим совершенством.
Учитывая это разделение, конструкторы моторов и наша промышленность создают двигатели с рабочим объемом, близким к указанным пределам.
Однако многие фирмы не ограничиваются производством указанных выше трех категорий двигателей. Они с успехом выпускают двигатели с рабочим объемом 0,8 см3; 1,5 см3; 1 см3 и др.
Как известно, все поршневые двигателя внутреннего сгорания разделяются на двухтактные и четырехтактные. В двухтактном двигателе весь рабочий процесс (цикл) происходит за один оборот коленчатого вала, в четырехтактном. — за два оборота.
Рис. 1. Общий вид авиамодельного бензинового двигателя
Рис. 2. Общий вид авиамодельного калильного двигателя
Рис. 3. Общий вид авиамодельного компрессионного двигателя
В начальной стадии развития авиамодельного моторостроения изготавливали двигатели обеих конструкций. Но так как двухтактные двигатели по сравнению с четырехтактными оказались конструктивно проще, а мощность, получаемая с единицы рабочего объема, значительно больше, то в настоящее время на летающих моделях применяются только двигатели, работающие по двухтактному циклу.
Некоторые авиамоделисты и у нас, и за рубежом в настоящее время занимаются созданием опытных образцов авиамодельных многоцилиндровых двигателей, но все образцы с рабочим объемом менее 10 см3 оказываются пока менее совершенны, чем одноцилиндровые.
По способу зажигания рабочей смеси современные авиамодельные двигатели делятся на три вида:
1. Бензиновые с высоковольтным искровым зажиганием;
2. Калильные с зажиганием от калильной свечи;
3. Компрессионные с самовоспламенением топливной смеси от сжатия.
Общие виды компрессионного, калильного и бензинового авиамодельных двигателей показаны на рис. 1, 2 и 3.
Глава II
ДЕЙСТВИЯ ДВУХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
I. РАБОЧИЙ процесс
Рабочий процесс в двигателе, работающем по двухтактному циклу, протекает в Следующем порядке. При движении поршня вверх в картере создается разрежение, благодаря чему рабочая смесь засасывается через карбюратор в полость картера. При движении поршня вниз смесь в картере сначала сжимается, а затем перепускается по каналу в камеру сгорания. При следующем ходе поршня вверх, который происходит под действием сил инерции масс вращающихся деталей, находящихся на валу мотора, рабочая смесь в цилиндре сжимается. Одновременно происходит всасывание в картер из карбюратора новой порции рабочей смеси.
При положении поршня, близком к верхней мертвой точке, под воздействием сжатия, нагрева газов от спирали, находящихся в свече или искре, рабочая смесь воспламеняется, образуются газы, которые начинают давить на поршень. Под действием этих сил поршень перемещается вниз. При движении поршня вниз открывается выхлопное окно (рис. 4) и газы устремляются наружу. Давление в цилиндре падает почти до атмосферного. Перемещаясь далее вниз, поршень открывает перепускное окно и горючая смесь поступает в цилиндр. Происходит перепуск и продувка, затем сжатие и цикл повторяется.
Повторение цикла возможно лишь при условии, если силы инерции деталей, находящихся на валу, будет достаточно для того, чтобы возвратить поршень в верхнюю мертвую точку и повторить сжатие. В противном случае двигатель остановится. Для того чтобы гарантировать повторение цикла при малых оборотах, на двигателях внутреннего сгорания применяется маховик — тяжелый металлический диск, обладающий значительной инерцией.
У авиамодельных двигателей маховиком служит пропеллер, вал, кок и втулка, т. е. все детали, вращающиеся вместе с валом двигателя.
Рис. 4. Схема действия двухтактного калильного двигателя с газораспределением поршнем
Всасыванием называется процесс заполнения картера двигателя горючей смесью воздуха с топливом. Протекает этот процеос так. Поршень при движении вверх создает разрежение в картере. Через трубку, называемую всасывающим патрубком, в картер устремляется воздух. На пути движения воздуха имеется поперечная трубка — жиклер, подающий топливо. Протекающий воздух захватывает частицы топлива, распыляет их и уносит в полость картера. Величина отверстия жиклера, сквозь которое протекает горючее, регулируется иглой. Впуск горючей смеси в картер регулируется поршнем, валом, золотником или клапаном (рис. 5).
Перепуском называется процесс перемещения горючей смеси в цилиндр. Происходит перепуск потому, что в картере двигателя при перемещении поршня вниз давление ранее поступившей туда смеси превышает давление в цилиндре. Под действием этой разности давлений смесь перетекает из картера в цилиндр.
Продувкой цилиндра называется процесс заполнения цилиндра свежей горючей смесью и движение сгоревших газов к выхлопным окнам.
Выхлопом называется процесс выхода сгоревших газов из цилиндра. Процессы перепуска и продувки решающим образом влияют на быстроходность и мощность двигателя.
Движение газов при перепуске и продувке происходит у различных двигателей не одинаково и зависит от того, как расположены по отношению друг к другу перепускные и выхлопные каналы я какую они имеют форму и направление. В зависимости от того, как протекают газы, различают следующие виды продувок:поперечную, петлевую, встречную, фонтанную, перекрестную (рис. 6).
На современных быстроходных авиамодельных двигателях лучшие результаты пока получены при поперечной и встречной продувках. Длина каналов, их форма и сечение влияют на гидродинамические потери движения горючей смеси. Чем короче путь течения газов и чем меньше препятствий встречает на своем пути их поток, тем быстроходнее и мощнее может быть двигатель.
Углы поворота, вала, соответствующие всасыванию, выхлопу и перепуску, называют фазами газораспределения двигателя. Фазы газораспределения на схемах изображают в виде круговой диаграммы (рис. 7). Диаграмма дает представление только о том, скольким градусам угла поворота вала двигателя соответствуют процессы газораспределения. На развернутой диаграмме (рис. 8) показаны также площади проходных сечений, сквозь которые протекают газы, поэтому она дает более полную картину газораспределения.
KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ
|
