Aeroplano: uso del motore a pistoni, piccola marcia

Trasporto e trasporto nuovi: l'energia, l'inquinamento, le innovazioni del motore, concept car, veicoli ibridi, i prototipi, il controllo dell'inquinamento, le norme di emissione, imposta. non i singoli modi di trasporto: trasporti, organizzazione, carsharing o carpooling. Trasporto senza o con meno olio.
Christophe
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Aeroplano: uso del motore a pistoni, piccola marcia




da Christophe » 14/04/08, 13:20

Ho caricato un rapporto su un piccolo progetto studentesco che avevo fatto nel 2001 motori a pistoni in aviazione (leggero ma non solo). È abbastanza sintetico e non insegnerà nulla a kk1 che conosce un po 'il campo. Per altri fornirà alcune nozioni di base.

Scarica qui: Aviazione, motori a pistoni in aeronautica

Ecco il riassunto

1. Evoluzione dei motori a pistoni in aeronautica
1.1. Storia dei motori
1.1.1. I primi motori
1.1.2. Motori a pistoni
1.1.3. Gli aerei a reazione
1.2. L'influenza dell'aereo sull'automobile
2. Tecnologia attuale del motore a pistoni
2.1. Ruolo di un propulsore, generale
2.1.1. Motori a trasmissione diretta
2.1.2. Motori a propulsione indiretta
2.2. Motori alternativi: concetto di potenza ed efficienza
2.2.1. Efficienza del motore
2.2.2. Efficienza dell'elica
2.2.3. Prestazioni complessive
2.3. I diversi tipi di motori a pistoni
2.3.1. Motori online
2.3.2. Motori a stella
2.3.3. Motori piatti
2.3.4. Motori a V
2.4. Nozioni sull'elica
2.4.1. Caratteristiche geometriche di un'elica
2.4.2. Limiti di un'elica
2.4.3. Elica a passo variabile
2.5. Variazione di potenza su un motore a pistoni di aeromobili
2.6. Funzionamento del circuito di temporizzazione dell'elica
2.7. Caratteristiche speciali di un motore aeronautico rispetto all'automobile
2.7.1. La particolarità dei componenti
2.7.2. Studio di carbonizzazione
2.7.3. Eccesso di cibo nell'aeronautica
2.7.4. raffreddamento
3. Sostituzioni per motori a pistoni in aeronautica
3.1. Altri sistemi di propulsione
3.1.1. turboelica
3.1.2. turboreattori
3.1.3. le stratoréacteurs
3.1.4. Motori a razzo
3.2. La sostituzione dei motori a pistoni: esempio di Canadair
3.3. Motori diesel: esempio del motore Morane Renault


Scarica qui: Aviazione, motori a pistoni in aeronautica
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Christophe
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da Christophe » 14/04/08, 13:27

Dopo la diffusione di questa relazione, ho ricevuto un'e-mail dall'onorevole Paul Lucas, co-creatore di Dieselis, mi ha fatto molti saggi commenti. Gli ho chiesto se potevo metterli qui o meglio che lui stesso si registrasse su forums.
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Christophe
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da Christophe » 14/04/08, 14:13

Ecco le osservazioni che integrerò al più presto nella relazione

Paul Lucas ha scritto:1.1.2

>> serviva un altro tipo di motore, più leggero e muscoloso

no, era una cella progettata meglio che era essenziale: se non stabile e facile da pilotare, che era almeno controllabile, il che non era il caso delle macchine Ader.

D'altra parte il suo motore era chiaramente più potente e leggero di quello di Wright (12 cv).

Il contributo decisivo di Wright non è la loro forza motrice, è il loro metodo sperimentale: test, progressione metodica, apprendimento del pilotaggio e pratica controllata della svolta a tre assi (warping).



>> un motore di automobile pesantemente modificato

un motore di tipo automobilistico (4 cil in linea)



>> fornire l'ascensore appena necessario

non sollevare, velocità



>> spirito di san luigi equipaggiato con un turbine

di un "Whirlwind" di Wright.

La società prende il nome dai fratelli Wright, ma non ne fanno parte.



113


>> motori a pistoni 1/2 kg di spinta per ogni kg di motore

Spinta statica?

la spinta è di circa 1.5 a 2 kg per cavallo

la massa dei motori a pistoni dal tempo dei primi reattori (1944) era compresa tra 0.5 e 0.6 kg / CV

che produce 3-4 kg di spinta per kg di motore



>> durante una forte accelerazione, le eliche ...

è alla massima velocità continua, in livello (velocità di rotazione + velocità di avanzamento) che sorge il problema di velocità sulla punta della lama.



222 Efficienza dell'elica

la seguente formula è quella che leggiamo in tutti i libri ma è aperta alla discussione perché non rappresenta la realtà fisica.

Se mettiamo Vp = 0 (piano al punto di arresto), abbiamo efficienza zero, quindi teoricamente zero trazione, che non è il caso.

L'elica non accelera un aereo, accelera una massa d'aria.

Pertanto non dovremmo considerare la velocità dell'aereo ma la velocità della massa d'aria che passa attraverso l'elica, che non è mai zero, anche con l'aereo fermo.

La velocità a valle dell'elica è> velocità dell'aereo.



>> efficienza costante, prossima allo 0.85

dipende dal regime di volo (salita o crociera).

L'efficienza varia di più, a seconda del regime per cui l'elica è ottimizzata, diciamo da 0.70 a 0.85



23

>> 4 famiglie numerose

2 famiglie: stella,

in linea, singola o doppia (a V o piatta)





132 Curtiss



>> il motore a stella più potente

stella singola: 2100 CV, ok

i motori a due stelle hanno raggiunto i 3500 CV



241 un pallido e non un pallido



>> la torsione corrisponde ...

la torsione è una variazione dell'impostazione per ottenere una distribuzione di sollevamento ottimale lungo la lama.



>> sezione di riferimento

al 70 o 75%, non al 50%



27

>> la velocità è di circa 3000 giri

piuttosto 2500 - 2700



>> ... più stabile è la coppia media

è regolare.



311

Con l'evoluzione del prezzo del petrolio (e dei problemi di inquinamento), mancano le informazioni essenziali relative al TP (turbopropulsore): la variazione del loro consumo specifico in funzione della% di potenza. Sono stato in grado di stabilire una curva per il Cessna 208 Caravan (test di volo). Il documento ATR ha convalidato la forma di questa curva. Lo sfc di una turbina al minimo è molto alto, vedere la curva allegata (sorgente doc ATR). Consumi elevati nel parcheggio (ATR in modalità Hotel: il motore giusto sostituisce l'APU), durante la guida, in discesa. Queste informazioni non vengono visualizzate su alcun sito del produttore TP, ovviamente. Le pessime prestazioni dei reattori e dei TP con bassi carichi (e le relative emissioni, combustione incompleta) sono responsabili di un inquinamento molto elevato negli aeroporti. Peggio ancora, il Concorde: da 800 kg a 1 tonnellata di carburante per il rullaggio.



32

>> I TP sono ancora utilizzati negli aerei che invecchiano (?)

ATR 72-500, Bombardier Q-400: consuma meno dei jet e vende molto bene!



>> l'elica permette di arrivare da M 0.6 a M 0.8

M 0.5, ok, M 0.6 grande max. Oltre a ciò c'è un'elica transonica speciale



32 Renault Morane

denominazione modificata da allora in poi SR: Snecma-Renault



>> rapporto 10 tra macchina e aereo

Trovo un rapporto tra 3 e 5

auto da 40 a 80 kW / ton

aeromobili da 100 a 200 kW / ton



>> design robusto

il motore può essere robusto ma il design?

L'affidabilità deriva dall'eliminazione dell'accensione, dall'aspirazione dalla pompa di iniezione al posto del carburatore, dal carburante che lubrifica la pompa, e soprattutto dall'esperienza accumulata di milioni (o miliardi) di motori industriali e di altro tipo. È per questo motivo che il motore diesel di un aereo deve essere il più vicino possibile alla produzione di massa e non un motore "ideale", il cui sviluppo sarà inevitabilmente lungo e costoso. Sviluppare un "nuovo" motore costa tre volte di più che modificare un motore esistente. Ordine di grandezza 3 ME invece di 100 - 30 (info ingegnere motore Renault). In allegato un estratto del documento Snecma relativo alle scelte tecniche del motore SR.





>> specifiche del motore diesel

manca un criterio decisivo (rispettato da Thielert che utilizza le basi Mercedes):

- il motore deve essere derivato da un motore automobilistico per ridurre i costi di sviluppo a un livello sopportabile e integrare il know-how dell'industria automobilistica (affidabilità). Il blocco dovrebbe essere modificato il meno possibile. Ciò implica una cilindrata dell'unità <0.7 litri e raffreddamento ad acqua. Quasi tutte le case automobilistiche hanno rinunciato al raffreddamento ad aria. In aviazione, il raffreddamento ad aria porta ad una limitazione dell'inviluppo di volo: motore sempre troppo caldo in salita (si arricchisce per raffreddarsi, cima!) E troppo freddo in discesa, shock termico. Gli aerei veloci alimentati da motori Lycoming non possono salire o scendere ripidamente.



Conclusione

Ciò che ha fermato lo sviluppo del motore a pistoni negli anni '50 è stata la limitazione della velocità (propulsione dell'elica), di fronte alla domanda di alta velocità (transatlantico a lungo raggio), l'arrivo di reattori affidabili E il costo minimo di carburante. Il consumo dei primi reattori è stato molto elevato. L'ultimo DC-7 e Lockeed Constellation avevano 30 e 35 litri di carburante, il B 000 in grado di attraversare l'Atlantico da 707 a 80 litri.



Progresso del reattore

Ecco alcuni documenti:



Miglioramento delle prestazioni degli aeromobili 1960 - 2000. Vedi documento Dgac - Snecma.

I produttori di motori (reattori) presentano il loro progresso tecnico con vantaggio "dimenticando" i motori a pistoni.

Gli ultimi motori "compound" che hanno recuperato energia dai gas di scarico avevano una sfc di 0.175 kg / hp / h



idem, con figure dal 1930.

Le cifre prima del 1960 mostrano che i progressi sono stati compiuti principalmente in termini di velocità ma non molto nei consumi / chilometro.

Gli aerei a medio raggio (A320) consumano più di quelli a lungo raggio, non perché sono meno efficienti, ma perché trascorrono più tempo a basso carico del motore.



Prospettive

Oggi possiamo costruire aerei con motori diesel (eliche) che consumano la metà degli aerei a turboelica e tre volte meno degli aerei a reazione.

L'inquinamento aeroportuale può anche essere diviso per 10 (ciclo LTO):

. un A380 consuma 3980 kg di carburante nel ciclo LTO, vale a dire 7 kg per 550 passeggeri

. un aeromobile diesel consumerebbe 700 g per passeggero per lo stesso ciclo.

Cordiali saluti,

Paul lucas
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Chatham
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da Chatham » 14/04/08, 15:14

Sono generalmente d'accordo con le osservazioni di Paul Lucas, tranne:
Il più potente motore a pistoni che è stato in servizio ha sviluppato 3750 CV (composto turbo Wright R3350 18cyl nella sua ultima versione), ma 3500 CV (iniezione diretta di benzina) sulla superconstellation.
L'efficienza dell'elica dal 70 all'85% su piccoli aerei, nel migliore dei casi ha raggiunto il 98% ad altitudine e velocità di migliore efficienza: eliche controrotanti sovietiche di tipo transonico: vedi bombardiere TU 95 che vola a 925km / h (235kw / ton) con 15000km di autonomia ... è molto meglio di un jet B52 ... che è solo un po 'più veloce (1000km / h)

Negli anni '50 passammo anche ai reattori per altri fattori:
- 4 volte più bassi costi di manutenzione
-peso metà in meno a parità di spinta
- meno rumore e nessuna vibrazione
Per la velocità avremmo potuto fare aerei commerciali a elica che volavano a 800 km / h senza troppi problemi (vedi TU 114 degli anni '50 e '60 = 770 km / h durante la crociera ...)

Nel 1935, c'era il motore diesel a stella Clerget il cui consumo era 175 g / cv / h, lo stesso della Renault Morane 60 anni dopo, ma con un rapporto peso-potenza molto migliore rispetto alla SMA che non ha davvero nulla rivoluzionario ... e il cui sviluppo è stato disseminato di numerosi incidenti : Mrgreen:
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Christophe
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da Christophe » 14/04/08, 15:43

Una buona curva è migliore di tutti i discorsi come diciamo:

Immagine
Dernière édition par Christophe il 15 / 09 / 08, 22: 58, 2 modificato una volta.
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da Per favore » 15/04/08, 19:26

> L'efficienza dell'elica dal 70 all'85% su piccoli aerei, ha raggiunto il 98% (eliche controrotanti sovietiche)
No, certamente no: la massima efficienza di propulsione è di circa 0.90 per un controrotante e inferiore a Mach 0.7. La velocità totale (velocità dell'aereo più velocità di rotazione) rende questo Mach una barriera assoluta oltre la quale l'efficienza può solo diminuire perché la velocità sulla punta della lama supera di gran lunga M 0.80. Gli aerei di linea (ali volanti, profili supercritici) non superano M 0.85 per lo stesso motivo.

> il bombardiere TU 95 che vola a 925km / h (235kw / ton) con 15000km di autonomia ... decisamente meglio di un jet B52 ... che è solo un po 'più veloce (1000km / h)

Tu 95, velocità di crociera da 720 a 750 km / h. Record di velocità registrato nel 1989: 834 km / h. Il Tu 95 è stato in grado di raggiungere questa velocità perché era molto potente. Le eliche transoniche speciali (non era il caso del Tu 95) possono arrivare a M 0.80, ma ciò è a costo di una perdita di efficienza, che scende a circa 0.82 a Mach 0.80.
Fonti "Peyrat-Armandy, aerei da trasporto", Tu-95 Bear Warbird Tech Series
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Chatham
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da Chatham » 15/04/08, 21:59

Christophe ha scritto:Una buona curva è migliore di tutti i discorsi come diciamo:

https://www.econologie.com/photo/puissan ... iation.gif


Conosco questa curva, il problema è che è distorto perché negli anni '50 non esisteva la carta, l'aereo era un mezzo di trasporto di lusso e i punti che sono noti per gli aerei a reazione recenti sono le versioni ad alta densità (A380 con 800 posti ad esempio ... (ciao comfort ...)
Pertanto, gli aerei più moderni A340, B777 o A380 nella versione normale hanno un consumo in realtà quasi equivalente a quello del BR763 che a sua volta era in realtà leggermente inferiore a quello del Loockeed 1049 Superconstellation (fonte Air France) che è vero era più veloce ...

Per quanto riguarda Plxdesi, tende a riscrivere la storia dell'aviazione sulla base di un'unica fonte ... Preferisco credere a fonti più serie e multiple, soprattutto quando le informazioni si sovrappongono ...
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Christophe
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da Christophe » 15/04/08, 22:04

Ah sì buona osservazione Chatam ...

Inoltre, manca l'A380 deve essere "sud-est" del B 777 suppongo ...

Quindi cosa stanno aspettando per rifare il diesel quindi i produttori?
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Andre
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da Andre » 16/04/08, 07:04

Ciao

Per la piccola aviazione sono stati sviluppati e riusciti pochi motori di piccole dimensioni (nell'intervallo da 60 CV a 180 CV) Non vorrei parlare di affidabilità, ma dell'adattamento aereo / motore / elica.
Tra i più riusciti il ​​Continental 90 CV il lycoming 180 CV
I meno adattati e più diffusi sono i 100 CV continentali, gli 85 CV, i Franklin 125 CV
Il peggior intoppo dell'elica del motore è sul Cessna 150 ed è l'aereo più venduto ...
Un motore di aeroplano deve avere una coppia elevata, ha un design diverso da un'automobile,
Deve girare a massimo 2800 giri / min, raggiungere la coppia massima intorno a 2300 giri / min, avere il 75% della sua potenza a 2400 giri / min in grado di fornire l'80% della sua potenza in modo continuo e, se montato su un'elica a passo fisso, essere in grado di recuperare il 100% di la sua potenza nominale in livello.
Essere semplici, leggeri, robusti, è affidabile,
Questo è adatto per motori (di grandi dimensioni) con un albero a camme che ha una coppia per la coppia e la potenza a bassa velocità (tutto il contrario del motore affilato dell'automobile)

Stranamente notiamo che queste sono le caratteristiche del motore diesel
Lo svantaggio del diesel auto è pesante, rallentato, necessita di un volante abbastanza coerente, cercherà la sua massima potenza a velocità di 4000 giri / min, il che richiede al produttore di installare un riduttore, che ha il svantaggio di limitare la scelta nelle eliche.
Le eliche metalliche con riduttore rappresentano un problema per gli ingranaggi
I riduttori richiedono la sostituzione della cinghia ogni 500 ore
Un riduttore è anche una perdita meccanica, l'aumento di peso sul motore si perde nel riduttore.
Un altro problema sui motori delle auto è rappresentato dalla servitù elettronica che non può essere raddoppiata per affidabilità e che è meno utile sui motori a velocità costante.

Nell'affidabilità dell'aviazione viene prima della resa e dell'economia.

Se le case automobilistiche avessero progettato un motore diesel ad iniezione indiretta meccanica, che ha una cilindrata abbastanza grande la sua piena potenza a 3000 giri / min
La sua coppia massima a 2000 giri / min ha un peso interessante, sarebbe il candidato ideale per un aereo.

Contrariamente a quanto molti pensano delle eliche, un'elica a passo variabile, ha una rotazione perfetta solo in una determinata posizione, quando la lama gira sul mozzo la rotazione teorica varia più rapidamente sulla punta della lama rispetto al mozzo
Diventa sfavorevole per il grande passo.
Un'elica a passo variabile è utile solo per un aereo veloce, l'installazione di un'elica a passo variabile su un Piper J3 o un ULM che ha una velocità di 120 km / h in salita e una velocità di 160 km / h in crociera è ridicola, un anche l'elica a passo fisso ben proporzionata è efficiente.
Una buona elica ha una bassa scivolata di crociera intorno al 10%
Deve avere un diametro sufficientemente grande da avere una velocità alla fine della pala di circa 750 km / h (quella che gira il più veloce sul Cessna 180 raggiunge i 1050 km alla fine della pala al decollo) in una crociera di circa 800 km / h.
La tendenza è quella di installare eliche di piccolo diametro, per compensare la mancanza di coppia dei motori, questo fa uno slittamento significativo sul decollo e sul montaggio. (caso di Cessna 150)
Esistono diverse scuole di pensiero a seconda del paese
In Russia sono grandi eliche, goccia pallida, punta quadrata
In America è un'elica minima grande da 1,80 ma 2,15 m con pale di media punta, quadrate o arrotondate. Duralluminio e composito
In Francia si tratta di piccole eliche, con estremità strette, appuntite o leggermente arrotondate generalmente in legno o composito.

Le migliori eliche sono state progettate da Lucien Chauvier nei primi giorni dell'aviazione, quasi tutte le eliche sono state prese dai suoi progetti.
A volte mi chiedo perché questa conoscenza sia persa.

Andre
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Per favore
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da Per favore » 16/04/08, 10:56

> i punti che si notano per i jet recenti sono le versioni ad alta densità (A380 con 800 posti ad esempio ...
Questa cifra proviene da un documento Dgac-Snecma del 2005. Probabilmente l'A380 non è presente.
> Quando è in Plxdesi, tende a riscrivere la storia dell'aviazione per fede da una fonte ... Preferisco credere a fonti più serie.
1. Vuoi dire che il libro di Peyrat Armandy non è una fonte seria? Sarebbe bene citare le tue fonti.
2. Il documento sul Tu-95 cita 14 record mondiali, in velocità e altitudine a vari carichi. Se questo aereo potesse raggiungere 900 km / h o più, ci si chiede perché questo record non sia stato stabilito.
> L'efficienza dell'elica dal 70 all'85% sui piccoli aeroplani ha raggiunto il 98% nel migliore dei casi ... eliche controrotanti.
L'efficienza di 0.98 che date per un'elica controrotante è il valore teorico dell'efficienza propulsiva (in fluido perfetto senza perdite per rotazione), che è ovviamente migliore dell'efficienza effettiva dell'elica, quella che avete dato per " piccoli aerei ". L'interazione fornisce al Tu-95 un'efficienza del propellente di 0.988 per un'efficienza effettiva dell'elica di 0.90. Un "piccolo aereo" può arrivare a 0.86 - 0.87 rendimento effettivo.
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