thumb|silnik widlasty (12 cylindrów, Rolls-Royce Merlin z samolotu Avro York) Lotniczy silnik tłokowy – silnik tłokowy, który konstrukcyjnie jest przystosowany do pracy w statku powietrznym – najczęściej w samolocie, śmigłowcu, wiatrakowcu lub sterowcu.

Specyfika Silnik lotniczy powinien się charakteryzować wieloma cechami, w tym: Lekkość konstrukcji. Aby zmniejszyć masę konstrukcji stosuje się: Niższe tłoki, krótsze korbowody niż w silnikach samochodowych – obniżając przy tym samym wysokość silnika ułatwiają jego zabudowę. Stosowanie materiałów o mniejszej gęstości i większej wytrzymałości np. stopy glinu i magnezu, kompozyty. Wielocylindrowość, celem dobrego wyrównoważenia silnikapoza silnikami gwiazdowymi dobre wyrównoważenie mają silniki rzędowe, widlaste i silniki płaskie mające co najmniej 6 wykorbień. W lekkich konstrukcjach dopuszcza się 4 wykorbienia. Dość znaczne wysilenie – co uzyskuje się poprzez wysokie obroty pracy, wysokie Pe – co z kolei wymusza użycie paliw (głównie benzyna, ale też i olej napędowy) o wysokiej jakości (wysoka liczba oktanowa, ew liczba cetanowa), wysokiej jakości oleje silnikowe mające dobre parametry smarne w szerokim zakresie temperatur. Lekkie układy rozruchowe – często oparte na urządzeniach bezwładnościowych (koło zamachowe w układzie rozrusznika, czasem rozruch pneumatyczny) Brak koła zamachowego silnika (rolę tę pełni śmigło). Przystosowanie do pracy w różnych położeniach. Z powodu manewrów jakie w trzech wymiarach wykonuje samolot, silnik jego musi być przygotowany na tego typu manewry poprzez: Układ smarowania zapewniający pracę pompy oleju i smarowanie istotnych elementów silnika. Układ zasilania zapewniający z jednej strony dostarczanie do silnika nieprzerwanie paliwa, z drugiej zaś strony ma zapobiegać nadmiernemu przelewaniu się paliwa w zbiornikach, zapewnienia odpowiedniego odpowietrzania i zabezpieczenia przed wylaniem paliwa podczas lotu. Układ chłodzenia zapewniający bądź szczelność i równomierność chłodzenia cieczą, bądź wymagany przepływ powietrza chłodzącego żeberka bloku cylindra i głowicy (wyjątkowo spotyka się silniki o bloku chłodzonym powietrzem, a głowicy chłodzonej cieczą). Do tego układy żaluzji zapobiegające wychłodzeniu silnika podczas lotu zniżającego z minimalną mocą, odpowiednie ciecze posiadające wysoką temperaturę wrzenia w obniżonym ciśnieniu atmosferycznym – dla zmniejszenia rozmiarów, masy i oporów chłodnicy. Uszczelnienie silnika zapobiegające wypływowi cieczy eksploatacyjnych na zewnątrz.

Przystosowanie do pracy na różnych wysokościach. Ponieważ statek powietrzny może mieć wysoki pułap lotu, gdzie ciśnienie atmosferyczne jest znacznie niższe niż na poziomie morza – zazwyczaj zaopatruje się go w różnorodne, czasem wyrafinowane sposoby układów doładowania aby zmniejszyć spadek mocy w miarę wzrostu wysokości lotu. Najczęściej stosuje się: Sprężarki (najczęściej odśrodkowe). Turbosprężarki. Układy złożone (pierwszym stopniem jest turbosprężarka, drugim sprężarka odśrodkowa) czasem dodatkowo ładunek przechodzi przez chłodnicę (intercooler - np. niektóre odmiany silnika Pratt & Whitney R-2800).

Niezawodność i pewność pracy. Aby zmniejszyć ryzyko przerwania pracy podczas lotu stosuje się: Po dwie świece zapłonowe na każdy cylinder. Dwa układy zapłonowe działające niezależnie od siebie. Bada się podczas oblotów temperatury elementów składowych silnika, celem sprawdzenia efektywności jego chłodzenia i zmniejszenia ryzyka pożaru i zatarcia. Stosuje lekkie lecz wydajne układy chłodzenia oleju silnikowego Filtry powietrza wyposaża się w układy podgrzewające i chroniące przed oblodzeniem układów dopływu powietrza do silnika. Rozbudowane układy kontrolno-pomiarowe pozwalające monitorować parametry pracy silnika i poziom paliwa podczas lotu.

Wysoką wydajność napędową. Silnik tłokowy nie wytwarza ciągu – do jego wytworzenia używa się śmigła, które musi pracować w optymalnym dla siebie zakresie obrotów. Aby pogodzić to z wysoką prędkością obrotową silnika, stosuje się reduktor obrotów zmniejszający obroty śmigła i pozwalający na jego większą średnicę – co zwiększa ciąg śmigła.

Zdecydowany prymat w konstrukcjach lotniczych silników tłokowych wiodą silniki pracujące w obiegu czterosuwowym i zapłonem iskrowym, do rzadkości należą silniki o zapłonie samoczynnym (z uwagi na większą masę) a także silniki dwusuwowe – z uwagi na zwiększone zużycie paliwa i generowany hałas.

Zalety Silnik lotniczy tłokowy charakteryzuje się następującymi zaletami: Krótki czas reakcji silnika na żądanie zwiększenia lub zmniejszenia mocy. Lepsze możliwości wytłumienia hałasu w stosunku do innych silników lotniczych. Łatwość zabudowy silnika w płatowcu. Łatwość serwisowania.

Wady Silnik lotniczy tłokowy ma też i wady. Do najważniejszych można zaliczyć: Duża liczba części silnika podlegających częstej kontroli (układ zapłonowy, zasilania, smarowania, rozrządu) – duża czasochłonność obsługi bieżącej silnika. Znaczny przyrost masy i złożoności konstrukcji w miarę wzrostu mocy Duża zależność osiągów od pułapu lotu (z tego względu stosowane są różnorodne formy doładowania, które podnoszą masę i skomplikowanie konstrukcji) Duża średnica śmigła w przypadku dużej mocy silnika.

Z tego powodu lotniczy silnik tłokowy jest najchętniej stosowany przy niedużym zapotrzebowaniu na moc – np. w samolotach szkolnych, akrobacyjnych, samolotach aeroklubowych (holowanie szybowców) ew. rolniczych – wszędzie tam gdzie wystarczą małe i średnie moce, nie jest wymagany wysoki pułap lotu, a zalety silnika są szczególnie istotne.

Historia Historycznymi lotniczymi silnikami tłokowymi są: silniki rotacyjne, silniki w nietypowych układach cylindrów np. układ X (dwa widlaste ze wspólnym wałem, układ H (dwa płaskie z dwoma wałami i wyprowadzeniem przez koło zębate na wał śmigła), układ W (trójrzędowy ze wspólnym wałem) Silniki bardzo dużej mocy (rozbudowane układy poczwórnej gwiazdy, podwójna gwiazda z układem odzysku energii gazów spalinowych).

Współcześnie Współcześnie lotnicze silniki tłokowe spotyka się głównie w samolotach: szkolnych, akrobacyjnych, małych samolotach dyspozycyjnych, rolniczych, motoszybowcach, sporadycznie w śmigłowcach np. Robinson R22, Robinson R44. Dysponowane moce wynoszą od kilkudziesięciu KM do 1000 KM (silnik ASz-62IR). Silniki o mocach rzędu do 400 KM są najczęściej w układzie płaskim (6 cylindrów), rzędowym R6, rzadziej rzędowym R4, płaski 4 cylindry. Spotyka się też i silniki gwiazdowe, np. AI-14 o mocy 260 KM. W większych mocach dominują silniki gwiazdowe (7 lub 9 cylindrów).

Zdjęcia

Przypisy

Linki zewnętrzne

Lotnicze silniki tłokowe na Aviation-History.com