Американцы испытали авиационный двигатель дизельного цикла

Американцы испытали авиационный двигатель дизельного цикла

Engineered Propulsion Systems

Американская компания Engineered Propulsion Systems совместно с ВВС США провели испытания авиационного двигателя Graflight 8, работающего по циклу Дизеля. Как пишет Aviation Week, состоявшиеся испытания признаны успешными; сертификация новой силовой установки, которая позволит использовать ее на серийных самолетах, намечена на конец текущего года.

Современные легкие винтовые самолеты обычно оснащаются поршневыми двигателями, работающими по циклу Отто. При таком цикле сначала происходит сжатие рабочего тела, затем его поджиг, расширение рабочего тела и его охлаждение.

В двигателе этот цикл выглядит так: сперва в цилиндр подаются топливо и воздух, которые затем сжимаются поршнем, после чего сжатая воздушно-топливная смесь поджигается искрой. При сгорании смеси образуются горячие газы, смесь расширяется и толкает поршень, который уже приводит коленвал, преобразующий поступательное движение поршней во вращательное.

Двигатель, основанный на цикле Дизеля, работает несколько иначе. В нем в цилиндр сперва подается воздух, который затем резко сжимается поршнем. Во время сжатия температура воздуха в цилиндре резко поднимается. На пике сжатия в цилиндр впрыскивается топливо, которое самовоспламеняется при контакте с горячим воздухом. Затем начинается процесс расширения смеси, которая толкает поршень.

Авиационные поршневые двигатели имеют относительно небольшую массу, но конструкционно сложны, поскольку требуют сложной системы управления впрыском топлива и поджигом. Кроме того, такие двигатели работают на авиационном бензине. Испытанный Engineered Propulsion Systems двигатель Graflight 8 работает на авиационном керосине для реактивных двигателей.

Керосин для реактивных двигателей имеет большую энергетическую плотность, чем авиационный бензин. При этом благодаря дизельному циклу Graflight 8 способен эффективнее сжигать поступающее топлива. В результате, по оценке разработчиков, топливные расходы при использовании их двигателя окажутся на 45 процентов меньше, чем при использовании сопоставимой по мощности обычной поршневой установки.

Новый авиационный двигатель разрабатывается в качестве замены поршневых бензиновых двигателей мощностью 320-420 лошадиных сил. Несмотря на то, что разработка частично финансируется ВВС США, новая силовая установка будет использоваться преимущественно в гражданской легкой авиации.

Как ожидается, после получения на Graflight 8 сертификата Федерального управления гражданской авиации США, Engineered Propulsion Systems начнет серийное производство двигателя в первом квартале 2018 года. Сперва двигатели будут выпускаться только для новых самолетов, но затем будет разработан и комплект для установки Graflight 8 на уже существующие типы летательных аппаратов.

Восьмицилиндровый двигатель Graflight 8 способен развивать мощность до 350 лошадиных сил и приспособлен для работы на высотах до 9,1 тысячи метров. Обычно двигатели дизельного имеют бо́льшую, чем бензиновые установки, массу. Дело в том, что цилиндрам во время циклов сжатия и расширения нужно выдерживать большое давление, что требует дополнительного упрочнения конструкции.

Разработчики утверждают, что Graflight 8 по массе сопоставим с аналогичными по мощности поршневыми двигателями. Каким образом удалось добиться снижения массы установки, не уточняется. Новый двигатель является мультитопливным и может работать на авиационных керосинах марок Jet A и JP-8 (топливо для гражданских и военных самолетов соответственно) или на обычном дизельном топливе.

Следует отметить, что сегодня существует несколько типов двигателей дизельного цикла, используемых на гражданских самолетах, однако эти установки являются адаптацией существующих автомобильных дизельных двигателей. Graflight 8 разрабатывался с нуля и изначально предназначался только для установки на самолеты и возможной адаптации для использования на вертолетах.

Двигатели, работающие по дизельному циклу, рассматриваются в качестве силовых установок для пассажирских вертолетов будущего. В частности, исследования по использованию таких силовых установок проводятся в рамках европейской программы Clean Sky 2.

Предполагается, что вертолетные поршневые двигатели дизельного цикла, работающие на авиационном керосине, будут потреблять меньше топлива. Кроме того, считается, что такие двигатели будут более экологичными. При этом переход на дизельное топливо не рассматривается, поскольку при его сгорании выбрасываются опасные соединения серы и сажа.

Союз композитов: мощность двигателей для авиации повышена в два раза

Новая модель роторно-поршневого двигателя (РПД), созданного российскими учеными, по мощности в два раза превышает все подобные устройства. Двигатель позволит повысить грузоподъемность небольших летательных аппаратов — как беспилотных, так и управляемых. Установка таких РПД возможна на уже существующие машины без модернизации конструкции. Зарубежных аналогов устройству нет. Проект поддержан Фондом перспективных исследований.

РПД был изобретен еще в 1950-х годах. Он весит в полтора-два раза меньше, чем обычный поршневой двигатель с такой же мощностью. И в этом его преимущество. А недостатком до недавнего времени была быстрая изнашиваемость в силу особенностей конструкции.

Ученые из Центрального института авиационного моторостроения им. П.И. Баранова решили проблему, создав РПД на основе материалов нового поколения — интеркерамоматричных и металлокерамоматричных композитов. Работа велась в рамках совместного проекта Фонда перспективных исследований и Института им. П.И. Баранова.

— Композиты были применены в разных элементах двигателя, — рассказывает руководитель проекта Фонда перспективных исследований Сергей Маркин. — Согласно результатам испытаний, износ этих элементов пренебрежительно мал. Все они сохранили свою работоспособность, подтвердив возможность и перспективность применения композиционных материалов для изготовления наиболее нагруженных и проблемных элементов РПД.

Помимо применения композитов, в новой модели использованы и другие инновационные технические решения. В частности, в двигателе есть специально разработанная для РПД система турбонаддува с охлаждением воздуха. Это благотворно влияет на долговечность и надежность устройства. Часть элементов системы турбонаддува изготовлена с помощью технологий 3D-печати с применением отечественного сырья. Также практически с нуля разработана электронная система управления двигателем.

Благодаря всем этим решениям удалось примерно вдвое повысить мощность двигателя по сравнению с ранее разрабатывавшимися в России РПД.

Однако мощность — не единственная важная характеристика двигателя. Одним из значимых параметров является экономичный расход топлива. По сообщению разработчиков, удельный расход топлива на созданном РПД не превышает 217 г на лошадиную силу в час (по расчетам «Известий», это 295 г на 1 кВт).

— Для лучших современных поршневых двигателей примерно той же мощности расход топлива составляет 200 г на 1 кВт вырабатываемой мощности, и тут даже новый РПД им явно проигрывает, — поясняет заведующий кафедрой поршневых двигателей МГТУ им. Н.Э. Баумана Владимир Марков. — Зато несомненное преимущество роторного двигателя перед поршневым в размерах — он в два-три раза компактнее. Однако это превосходство частично нивелируется необходимостью установки на самолет с РПД топливного бака большего размера.

Пока разработчики планируют применять созданные небольшие РПД для легкой авиации — как беспилотников, так и управляемых аппаратов. РПД в составе гибридных силовых установок с двумя видами двигателей можно будет использовать как на гражданских, так и на военных летательных аппаратах. По сообщению разработчиков, примененные технические решения позволят повысить грузоподъемность летательных аппаратов. Важно, что установка таких двигателей возможна на уже существующие машины без модернизации конструкции и задействованных в работе самолета систем.

— Действительно, роторно-поршневые двигатели по сравнению с поршневыми обладают рядом преимуществ, — рассказал эксперт в области беспилотных систем Денис Федутинов. — Среди них, к примеру, высокая удельная мощность и меньшие вибрации и габариты, а в целом — большая простота конструкции. Если разработчикам удастся достичь таких же хороших результатов по расходу топлива и ресурсу РПД, как и у обычных поршневых, то это сделает данный двигатель востребованным на рынке для использования на БПЛА.

В конце февраля 2019 года опытный образец успешно прошел испытания по определению технических характеристик. По мнению разработчиков, создание отечественного РПД с высоким ресурсом и надежностью может послужить серьезным стимулом для развития в России авиации общего назначения и содействовать восстановлению отечественного двигателестроительного сектора.

Что такое поршневой авиационный двигатель

Первый проректор по науке УГАТУ Рустэм Еникеев представил сегодня на выездном «Промчасе» инновационную разработку вуза – поршневые авиационные двигатели.

«Малая авиация на таких двигателях – основа для индустриального развития России. Однако в стране нет собственного производства. Все выпускаемые в России беспилотники и малые самолёты летают на импортных двигателях. УГАТУ имеет перспективные разработки в этой области, что очень важно для реализации программ импортозамещения», — отметил проректор.

Глава Башкортостана поручил Минпромэнерго республики подготовить заявку в Ростех, чтобы на следующем заседании межведомственной рабочей группы по взаимодействию с госкорпорацией обсудить возможности внедрения в серийное производство разработок уфимских авиаинженеров.

«Нам нужно найти промышленного партнёра, который будет массово производить поршневые авиадвигатели, а мы будем способствовать этому процессу, – подчеркнул Радий Хабиров.

Уфимская фирма «Авиатех» со временем может стать одной из визитных карточек Евразийского НОЦ. Предприятие разрабатывает, проектирует, интегрирует автоматизированные и роботизированные технологические системы, выпускает роботов-манипуляторов.

«Мы закупаем «железо» за рубежом, а потом устанавливаем на нём собственные программы и дополняем специальным оборудованием по заданию заказчиков, – рассказала генеральный директор «Авиатеха» Светлана Никольская. – С нами активно сотрудничает ряд российских вузов и колледжей федерального и регионального значения, а также предприятия Ростеха от Санкт-Петербурга до Владивостока».

Глава Башкортостана поручил Минпромэнерго республики проработать вопрос перспективного позиционирования фирмы «Авиатех», в том числе с учётом возможностей формируемого Евразийского НОЦ.

«За вашей инновационной продукцией – будущее. Вы делаете очень интересные разработки. В перспективе с внедрением искусственного интеллекта востребованность таких роботов-манипуляторов будет только расти», — сказал глава региона.

О сложностях со сбытом своей продукции на «Промчасе» рассказал руководитель уфимского предприятия «Уралинтех» Игорь Черненко. Компания выпускает широкий спектр полиэфирных, эпоксидно-полиэфирных, эпоксидных термореактивных порошковых красок с заданными параметрами и свойствами. Объём производства – до 3,5 тысячи тонн красок в год. Однако о предприятии мало известно даже в самой республике.

«В трудностях с продвижением продукции башкирских товаропроизводителей я вижу системный вопрос, – сказал Радий Хабиров. – Особенно это касается малых предприятий с небольшим товарооборотом. Им сложно развивать собственную маркетинговую службу. Надо активнее публиковать в наших СМИ информацию о достижениях и новых перспективных разработках республиканских предприятий под рубрикой «Сделано в Башкортостане».

поршневой авиационный двигатель

Энциклопедия «Техника». — М.: Росмэн . 2006 .

• порт
• последовательное соединение

Смотреть что такое «поршневой авиационный двигатель» в других словарях:

Поршневой авиационный двигатель — 4 тактный цикл двигателя внутреннего сгорания Такты: 1.Всасывание горючей смеси. 2.Сжатие. 3.Рабочий ход. 4.Выхлоп. Двухтактный цикл. Такты: 1. При движении поршня вверх сжатие топливной смеси в текущем цикле и всасывание смеси для следующего… … Википедия

Авиационный двигатель — Запрос «Авиадвигатель» перенаправляется сюда; см. также другие значения. По теме Авиационный двигатель должна быть отдельная статья, а не страница разрешения неоднозначностей. После создания основной статьи страницу разрешения неоднозначностей,… … Википедия

авиационный двигатель — двигатель, предназначенный для использования на самолётах, вертолётах, дирижаблях и других летательных аппаратах. Главным отличием авиационных двигателей от двигателей, применяемых на других транспортных средствах, является большая мощность при… … Энциклопедия техники

М-22 (авиационный двигатель) — Bristol Jupiter Годы производства: 1920 е 1930 е Тип: Однорядовый, со звёздообразно расположенными цилиндрами Технические характеристики Объём: 28.7 л Мощность: 435 л.с. (325 кВт) при 1,575 оборотов в минуту … Википедия

Двигатель авиационный — тепловой двигатель для приведения в движение летательных аппаратов (самолётов, вертолётов, дирижаблей и пр.). С момента зарождения авиации и до конца Второй мировой войны единственным практически используемым Д.а. был поршневой двигатель… … Энциклопедия техники

Поршневой двигатель — см. в статье Двигатель авиационный. Авиация: Энциклопедия. М.: Большая Российская Энциклопедия. Главный редактор Г.П. Свищев. 1994 … Энциклопедия техники

двигатель авиационный — Рис. 1. Зависимость тяги от скорости полёта. двигатель авиационный — тепловой двигатель для приведения в движение летательных аппаратов (самолётов, вертолётов, дирижаблей и пр.). С момента зарождения авиации и до конца 2 й мировой войны… … Энциклопедия «Авиация»

двигатель авиационный — Рис. 1. Зависимость тяги от скорости полёта. двигатель авиационный — тепловой двигатель для приведения в движение летательных аппаратов (самолётов, вертолётов, дирижаблей и пр.). С момента зарождения авиации и до конца 2 й мировой войны… … Энциклопедия «Авиация»

двигатель внутреннего сгорания — (ДВС), тепловой двигатель, в котором часть химической энергии топлива, сгорающего в рабочей полости, преобразуется в механическую энергию. По роду топлива различают жидкостные и газовые ДВС; по рабочему циклу – непрерывного действия, двух – и… … Энциклопедия техники

поршневой двигатель — поршневой двигатель — в статье Двигатель авиационный … Энциклопедия «Авиация»

Поршневой двигатель самолета.

История поршневых двигателей насчитывает на несколько десятилетий больше, чем история самой авиации. Они сдвинули с места первый автомобиль, подняли в небо первый самолет и первый вертолет, прошли две Мировые войны и до сих пор используются в 99.9% автомобилей мира. Однако в авиации на сегодняшний день поршневые двигатели практически полностью вытеснены газотурбинными двигателями и используются исключительно в малоразмерных персональных либо спортивных самолетах.

Это произошло по причине того, что даже самый простой и неэффективный газотурбинный двигатель имеет большую удельную мощность (единица мощности на единицу массы двигателя), чем самый современный поршневой, а в авиации масса – исключительно важный параметр. Кроме того, газотурбинный двигатель более универсальный и может двигать самолет за счет реактивной струи, исключительно этот факт позволил самолетам достичь скоростей в 2, 3 или даже 4 раза выше скорости звука.

Коэффициент полезного действия самых современных поршневых двигателей не превышает 25-30%, т.е. реально около 70% всей энергии, получаемой во время сгорания топлива, превращается в тепло, которое необходимо выводить из двигателя. Система охлаждения очень важный компонент в силовой установке и во многом определяет ее характеристики. По типу вывода тепла (иначе охлаждения) двигатели подразделяются на воздушный и жидкостный тип.

И если в автомобилях воздушное охлаждение практически не используется, из-за своей низкой эффективности на малых скоростях и ее полного отсутствия при остановке, то в поршневой авиации двигатели воздушного охлаждения очень и очень широко используются, ведь имеют ряд преимуществ перед двигателями жидкостного охлаждения. А именно меньшая масса, соответственно большая удельная мощность и более простая, а значит и более надежная конструкция. Кроме того, из-за большой силы набегающего потока во время полета, эффективность охлаждения обычно достаточна для нормальной работы двигателя.

Большинство поршневых двигателей – многоцилиндровые, это необходимо для повышения мощности и общей их эффективности. В связи с этим их классифицируют по расположению цилиндров относительно коленвала. В пик своего развития, авиационные двигатели имели до 24 цилиндров, а некоторые, несерийные экземпляры и более. И основными, наиболее широко используемыми вариантами расположения цилиндров является V-образное, рядное и звездообразное.

Различить их нетрудно, ведь если смотреть спереди они и выглядят как буква V в первом случае, один ряд (колонна) – во втором случае, и звезда (или при наличии большого количества цилиндров — скорее блюдечко) в третьем. Традиционно два первых типа используют систему жидкостного охлаждения, в то время как последний – воздушного. Соответственно кроме вышеназванных преимуществ и недостатков двигателей по типу их охлаждения, можно еще добавить, что рядные двигатели компактные, могут быть установлены в перевернутом положении, но при наличии большого количества цилиндров, они получаются очень уж длинными.

V-образные имеют 2 цилиндра в ряду, соответственно они имеют в два раза меньшую длину, чем рядные, но зато менее компактны, хотя также могут быть установлены в перевернутом положении, имеют большее фронтальное сечение, а значит и большее лобовое сопротивление. Звездообразные, или радиальные двигатели, имеют цилиндры, распложенные вокруг коленвала, соответственно они наиболее громоздкие, имеют просто таки огромное фронтальное сечение и лобовое сопротивление, но благодаря этому могут эффективно охлаждаться набегающим потоком и имеют очень незначительные показатели длины.