Technika

Napędy samolotów

Do czego służy silnik w samolocie? Gdy tak zapytamy, większość odpowie: do tego, by obracać śmigło; mniejszość — by ciągnąć, lub pchać samolot. I ta mniejszość ma całkowitą rację, gdyż nie wszystkie samoloty posiadają śmigła, natomiast wszystkie wymagają „ciągu“ do< przodu. Wytworzenie tego „ciągu“ jest właśnie zadaniem silnika, który wykonywa je bądź przez obracanie śmigła, odrzucającego strumień powietrza ku tyłowi, bądź też przez bezpośrednie odrzucanie ku tyłowi strumienia gazów.

SILNIK TŁOKOWY

Do roku 1940 istniało tylko jedno rozwiązanie: silnik tłokowy. W roku 1842, w zaraniu pierwszych poczynań lotniczych na świecie, Henson zaprojektował napędzanie samolotu silnikiem parowym. Silnik taki długo nie mógł doczekać się realizacji, aż wreszcie zbudował go, w roku 1868, Stringfellow. Jednak ta maszyna parowa nie doczekała się zastosowania do samolotu. Dopiero Możajski w Rosji w roku 1882 i Ader we Francji w roku 1890, wykonali loty na odległości kilkudziesięciu metrów przy pomocy swych samolotów, napędzanych maszynami parowymi bardzo lekkiej konstrukcji.

W roku 1889, rosyjski kapitan Kostowicz zbudował pierwszy benzynowy silnik tłokowy do samolotu. Silnik ten nie był wykorzystany. Dopiero silnik inżyniera Manly, wbudowany do samolotu prof. Langleya, odegrał pewną rolę w historii lotnictwa, a bardzo nowoczesny, jak na owe czasy, silnik inż. Levavasseura, znany pod nazwą Antoi-nette, przyczynił się do osiągnięcia wielkiego postępu. To samo można powiedzieć o silniku braci Wright, uznanym za jeden z pierwszych praktycznie dobrych silników lotniczych.

Jak działa lotniczy silnik tłokowy? Kto zna silniki samochodowe, ten może łatwo zorientować się w budowie silników lotniczych. Oczywiście, orientujemy się w zasadzie działania silnika spalinowego, więc tylko dla przypomnienia sobie spójrzmy na rysunek, obrazujący działanie jednocylindrowe-go silnika czterosuwowego.

Niestety, z takiego jednocylindrowego silnika nie moglibyśmy otrzymać mocy, wystarczającej do ciągnięcia samolotu. Łączymy przeto kilka cylindrów w jednym silniku. W ten sposób możemy otrzymać silnik tłokowy o większej mocy, dochodzącej w nowoczesnych konstrukcjach do 3000 koni mechanicznych i wyżej.

Cylindry mogą być ustawione jeden za drugim, w kształcie gwiazdy dokoła wału korbowego. W zależności od układu, silniki tłokowe nazywamy rzędowymi lub gwiaździstymi.

Moc silników tłokowych zależy od ilości obrotów, od stopnia sprężania mieszanki w cylindrach, oraz od ilości tej mieszanki, zasysanej do cylindrów. Niestety zwiększanie tych wartości jest ograniczone możliwościami konstrukcyjnymi oraz własnościami fizycznymi paliwa. Nie można nadmiernie podnosić stopnia sprężania mieszanki benzynowej, bowiem wywołuje się przez to inny charakter jej spalania, bardzo gwałtowny, zwany detonacją. Uniknięcie detonacji możliwe jest w pewnych granicach przez zastosowanie specjalnie odpornego paliwa, o tak zwanej wysokiej liczbie oktanowej.

Powiększenie ilości obrotów wału korbowego zwiększa moc silnika, lecz stoi tu. na przeszkodzie śmigło, którego sprawność gwałtownie maleje powyżej 2500 obrotów na minutę; tak więc powiększenie ilości obrotów nie jest możliwe ponad pewną normę, nawet przy stosowaniu przekładni na śmigło.

Zwiększenie ilości zasysanej mieszanki jest szczególnie ważne na większych wysokościach lotu, gdzie powietrze jest rzadsze. Stosuje się wtedy doładowanie, czyli wtłaczanie mieszanki do cylindrów przy pomocy sprężarki.

Mamy więc już z grubsza pojęcie o silnikach tłokowych atmosferycznych, to jest napełniających cylindry mieszanką benzynową przy pomocy ciśnienia atmosferycznego, oraz o silnikach tłokowych sprężarkowych, których cylindry są doładowywane sztucznie przez sprężarkę.

Silniki tłokowe stosowane są bez wyjątku w samolotach o małej i średniej prędkości lotu, w samolotach turystycznych i sportowych, oraz w samolotach, nie latających zbyt wysoko. Natomiast w samolotach o dużej mocy silników i dużej prędkości, latających wysoko, wady silników tłokowych a szczególnie niemożność podniesienia ich mocy i obniżenia ciężaru, przypadającego na 1 konia mechanicznego (od 0,5 do 1 kg), spowodowały, że konstruktorzy poczęli usilnie szukać innych dróg i nowych pomysłów. Z wysiłków tych powstał silnik odrzutowy.

SILNIK ODRZUTOWY

Prototypem silnika odrzutowego jest wynalezioną w zamierzchłych czasach przez Chińczyków rakieta. Znamy wszyscy rakiety, prawda? Natomiast nie zawsze zdajemy sobie sprawę, że owe rakiety mogą być użyte do napędu samolotu.

Teoretyczna podstawa napędu odrzutowego zawarta jest w trzecim prawie Newtona, mówiącym że każde działanie wywołuje przeciwdziałanie, równe co do wielkości i posiadające przeciwny kierunek- Tak więc działo przy strzale wyrzuca pocisk do przodu, a samo cofa się. Gdy strzelamy z fuzji, uczuwamy odbicie broni do tyłu. Pokazywano nam w szkole młynek Segnera i widzieliśmy niejednokrotnie taki młynek do skrapiania trawników, obracający się przy wytryskiwaniu wody z końców jego zakrzywionych ramion.

Leave a Comment

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *