Text
О. к. ГАЕВСКИЙ
АВИАМОДЕЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ
Действие, конструкции, эксплуатация, форсирование
ИЗДАТЕЛЬСТВО ДОСААФ
Москва — 1958
О пег Константинович Гаевский
АВИАМОДЕЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ
Редакторы: Б. Б. Мартынов, А. И. Григорьева. Худ. редактор Б. А. Васильев Техн, редактор М. С. Карякина Корректор М. М. Островская
Г-43437. Сдано в набор 1.03.58 г. Подписано к печати 9.09-58 г.
Бумага ^Х^'Лб’ '6 фнз. и уСЛ- п- л- Уч.-нзд. л. — 14,76 Изд. № 1/904
Тираж. 12 000 эка. Цена 4 р. 50 к. 1 р. 50 к. переплет
Издательство ДОСААФ, Москва, Б-66, Ново-Рязанская ул., д. ?6.
Типография Изд-ва ДОСААФ, г. Тушино. Зак. 30.
ВВЕДЕНИЕ
Первые попытки использовать двигатель внутреннего тирания . на летающих моделях относятся <к 1905—1910гг. В 1926—1932 гг. уже имелись некоторые успехи, и модели летали.-Так, в 1932 г. был зафиксирован полет продолжительностью 71 сек. С этого периода полетные показатели моде*1 лей, снабженных двигателями внутреннего сгорания, непрерывно росли, и к настоящему времени моделями с механическими двигателями достигнуты следующие результаты:
дальность — 378,7 КМ; 1 : '
скорость по прямой—129 км/час; т А
скорость на корде — 281,1 км/час с реактивным . двигателем, 255 км/час с поршневым двигателем 10 еле8; ': t
продолжительность — 6 час. 1 мин.; ;
высота — 5113 м. ' : ।
В первоначальной стадии развития авиамодельного моторостроения было много исканий как схемы двигателя, тай и способа зажигания смеси. Были попытки сделать мпогОцИ-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 йаЗОО—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 моп/ность. 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, кото-рыибеспокоит жителей. Вследствие этогб в 1955 г. Международная авиационная федерация (ФАИ) приняла решение в дальнейшем нс- проводить международные соревнования моделей ;с'ПВРД, оставив, однако, право национальным аэроклубам продолжать работу с этим видом моделей.
’OOhbltfei 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, кото
рые 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 по 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 многоцилиндровый, 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 ом3; 1 см3 и др.
Как известно, все поршневые двигатели 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. 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 см& 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
1. 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 др 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.
"У/йнуилг essir Cnect eascfyra c 3ap/aviLv~^
• СЖатая ana воздуха c горючим aa^ Сгарззшиз газы
Рис. 4. Схема действия двухтактного калильного двигателя с газораспределением поршнем
Всасыванием называется процесс заполнения картера двигателя горючей смесью воздуха с топливом. Протекает этот процесс 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 и какую они имеют форму и направление. В
Распределение поршнем
Распределение еапам
Распределение диск свьм* солотииквм
Рис. 5. Устройство двухтактных авиамодельных двигателей с различными конструкциями газораспределения
Фонтанная
Схема пеперечно-петлееой продувка с двумя лродувочм/-ми и одним выпускным окнам
Рис. 6. Схемы продувок двухтактных авиамодельных двигателей
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.
Рис. двухтактного
7. Круговая диаграмма фаз газораспределения двигателя с золотниковым распределением всасЫваняя
Ряс. 8. Развернутая диаграмма фаз газораспределения двухтактного двигателя с распределением всасываияя дисковым золотником
2. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ
Основными геометрическими характеристиками являются рабочий объем V, диаметр цилиндра D, ход поршня S, их отношение^ и степень сжатия Е.
Рассмотрим их рлияние в отдельности на работу двигателя.
Объем, вытесняемый поршнем, выраженный в кубических сантиметрах при движении от верхней мертвой точки до нижней, носит название рабочего объема двигателя (Рл ) или его кубатуры.
Объем, вытесняемый поршнем при движении от верхней мертвой точки до начала выхлопа, называется эффективным рабочим объемом (Уэф).
Для иллюстрации влияния изменения диаметра цилиндра и хода поршня при неизменном рабочем объеме можно взять три примера: 1) с ходом поршня, значительно большим, чем диаметр цилиндра; 2) с ходом поршня, равным диаметру цилиндра и 3) с ходом поршня, намного меньшим диаметра цилиндра (рис. 9).
Уменьшение хода или уменьшение отношения хода к диаметру цилиндра для данного объема имеет два очевидных эффекта; 1) расстояние, пройденное поршнем за один^оборот, уменьшается; 2) нагрузка на шейку коленчатого вала увеличивается. Такой двигатель более компактен, что позволяет значительно уменьшить его вес. На высокооборотных двигателях это дает уменьшение трения и износа благодаря меньшей скорости движения поршня, что выгодно отличает этот тип от двигателей с длинным ходом поршня. Однако при этом
Длинный SO#
Ряс. 9. Виды
соотношений диаметра и хода поршня
Coepztopow/rad ход
цилиндра
Рис. 10. Диаграмма скоростей движения поршня при длинном и коротком ходах
увеличивается утечка газов вокруг поршня (благодаря увеличению диаметра).
В свое время считали, что преимущество короткого хода поршня для быстроходных двигателей не ясно. Однако сейчас для большинства двигателей с рабочими оборотами 10 000—12 000 об/мин почти всегда выбирают величину хода поршня, близкую к диаметру цилиндра.
Поскольку скорость поршня пропорциональна числу оборотов и ходу поршня, то при равных оборотах короткоходный двигатель имеет меньшие скорости поршня, чем длинноход-ный. Скорость поршня равна нулю в ВМТ и НМТ и достигает максимума при 70—80° поворота вала от ВМТ (рис. 10).
Смещение оси цилиндра относительно оси коленчатого вала известно под названием дезаксиации. Эта система не может действовать одинаково эффективно при изменении направления вращения. Следовательно, двигатель с дезаксиаль-ным цилиндром будет иметь более благоприятное направление вращения в сторону смещения цилиндра (рис. 11 по стрелке).
Дезаксиальное расположение цилиндра уменьшает боко-вЬе давление поршня на цилиндр во время рабочего хода (движения поршня вниз). Как только поршень отойдет от верхней мертвой точки вниз (при симметричной конструкции цилиндра), давление передается под углом через шатун, заставляя поршень двигаться прижатым к одной стороне цилиндра.
Рис. И. Схема влияния дезаксиации цилиндра двигателя на боковую силу давления поршня
Дезаксиация цилиндра уменьшает это давление, а боковое давление поршня при ходе вверх увеличивает, но так как давление газов при рабочем ходе больше, а при сжатии (ходе вверх) меньше, то сумма потерь на трение уменьшается.
В целях создания лучшего уплотнения и меньшего износа поршня не рекомендуется делать его высоту менее хода поршня. Двигатель с коротким или почта равным диаметру цилиндра ходом поршня при длине шатуна, составляющей 1,7— 1,8 хода (в среднем), является наиболее распространенным. В двигателях массового выпуска ход поршня обычно несколько больше, чем диаметр цилиндра. Такие двигатели легче запускаются и имеют более продолжительный срок службы.
Эффективной степенью с ж а т и я Е называется Отношение суммы объемов эффективного рабочего объема и объема камеры сгорания к объему камеры сгорания. Степень сжатия характеризует величину предварительного геометрического сжатия рабочей смеси в цилиндре, т. е. во сколько раз уменьшен первоначальный объем рабочей смеси в цилиндре перед воспламенением смеси. В целях повышения мощности степень сжатия выгодно иметь возможно большую. На современных авиамодельных двигателях величина степени сжатия находится в пределах 6—9 для калильных и 18—25 для компрессионных двигателей. Увеличению степени сжатия препятствует способность рабочей смеси детонировать.
3. ИНДИКАТОРНАЯ ДИАГРАММА
На индикаторной диаграмме бражается давление в цилиндре
двухтактного двигателя изо-в зависимости от положения
кг/смг Pi го -
Давление в цилиндре
кг/смг Давление е картере
Рис. 12. Типовая индикаторная диаграмма двухтактного двигателя
поршня. На рис. 12 дана типовая индикаторная диаграмма двухтактного двигателя. Для большей наглядности давление в цилиндре и давление в картере изображены на одной диаграмме. На оси ординат отложен объем цилиндра в зависимости от положения в нем поршня. Положение поршня в верхней мертвой точке соответствует минимальному объему камеры сгорания цилиндра и обозначается Vc.
Проследим измене-. ние давления в цилиндре. При движении поршня вверх от нижней мертвой точки до закрытия выхлопного окна давление в цилиндре остается атмосферным. Как только окно, закроется, давление начинает расти и достигает в точке Рс величины степени сжатия. Затем происходит
вспышка рабочей смеси и мгновенный рост давления до величины Р. , соответствующей положению поршня, близкому к верхней мертвой точке. После этого начинается движение поршня вниз и расширение газов. Давление при этом понижается до величины Рв . В точке Рв открывается выхлопное окно, и давление в цилиндре постепенно падает до атмосфер-
ного.
В это же время в картере при движении поршня вверх от нижней мертвой точки создается разрежение (смесь заполняет картер). Затем при движении поршня от верхней мертвой точки вниз давление в картере повышается до начала пере-
пуска. После начала перепуска давление в картере постепенно уравнивается с атмосферным, и цикл повторяется.
Практическая индикаторная диаграмма будет отличаться от теоретической вследствие утечки газон, а также смещения фаз газораспределение, которое необходимо для ускорения протекания газов.
4. ИНДИКАТОРНАЯ МОЩНОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ
Индикаторная мощность двигателя — это работа, которую производят газы давлением на поршень в цилиндре двигателя за единицу времени. Работа А измеряется в килограммометрах, обороты ns — в секунду, мощность
—в килограммометрах в секунду, среднее индикаторное давление Р, —в кг!см2, площадь поршня F—в см2, ход поршня S — в м.
Зная среднее индикаторное давление, площадь поршня и число оборотов вала двигателя, можно подсчитать развиваемую индикаторную мощность двигателя. »
Средняя сила давления газов на поршень Р кг-.
F • piKi.
Работа поршня двухтактного двигателя за один оборот:
А = Р • Sn-г м
Работа в секунду, т. е. мощность, будет равна:
Зная из физики, что одна лошадиная сила равна 75 кгм/сек, можно вычислить теоретическую мощность двигателя в лошадиных силах:
Ап
N,a.c. = ~,^
ИЛИ
0,785Z)2 • Pi • S • ns
Nt =---------75-------л. c.,
где D — диаметр цилиндра в см.
Полученная формула указывает, что чем больше обороты, среднее индикаторное давление, площадь и ход поршня, тем большую мощность разовьет двигатель. Произведение 0,785 D2S — рабочий объем нашего двигателя, который не может превышать величину, установленную для соответствующей категории двигателей.
Отсюда ясно, что влиять на мощность можно только за
счет увеличения числа оборотов двигателя и увеличения среднего индикаторного давления Р( .
5. ЭФФЕКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ
(Коэффициент полезного действия)
Известно, что расчетная индикаторная мощность Ni больше эффективной мощности Ne, которую мы получаем практически на валу двигателя. Значительная часть мощности затрачивается на преодоление сил механического трения движущихся деталей механизма двигателя. Сумма всех потерь на трение даже в совершенных двигателях колеблется в пределах 10—30%.
Число, показывающее, какую часть индикаторной мощности нам удается получить на валу двигателя, называют >м е-х а н и ч е с к и м коэффициентом полезного действия двига--теля т}т.
Отношение тепла, превращенного в полезную работу на валу двигателя, ко всему теплу, выделившемуся из затраченного топлива, называется эффективным коэффициентом полезного действия двигателя г],,, у авиамодельных двигателей он достигает 0,3.
6. ЛИТРОВАЯ МОЩНОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ
Максимальная мощность двигателя, отнесенная к рабочему объему цилиндра, выраженному в литрах, называется литровой мощностью. Ио количеству лошадиных сил, которые приходятся на один литр объема, судят о качестве двигателя.
Литровая мощность подсчитывается по формуле:
. где Ne — максимальная эффективная мощность по внешней характеристике;
Nt —литровая мощность;
Уд — рабочий объем цилиндра в литрах.
Лучшие модельные двигатели развивают мощность до 200 л. с. с литра. Достигается это .главным образом за счет . поцыщения числа оборотов двигателя.
7. УДЕЛЬНЫЙ ВЕС ДВИГАТЕЛЯ
(Вес на лошадиную силу)
Об удельном весе двигателя судят по тому, сколько килограммов его веса приходится на одну лошадиную силу при работе на максимальной мощности. Вес на одну лошадиную силу gA подсчитывается по следующей формуле:
где g —вес двигателя с электрооборудованием без горючего в кг;
Ne — максимальная эффективная мощность двигателя в лошадиных силах.
Удельный вес лучших образцов наших авиамодельных двигателей составляет 250—350 г на одну лошадиную силу.
8. УДЕЛЬНЫЙ РАСХОД ТОПЛИВА
Удельным расходом топлива поршневого двигателя называется количество топлива в граммах, расходуемое им на каждую лошадиную силу в течение часа работы.
Се = ^~ гл. с. час,
Net
где Се — удельный расход топлива в г/л. с. час;
Gr—количество израсходованного топлива в г;
Ne — эффективная мощность двигателя, развиваемая им во. время замера G в л. с.
t— время работы двигателя в часах.
9. ХАРАКТЕРИСТИКА ДВИГАТЕЛЯ (ДРОССЕЛЬНАЯ И ВНЕШНЯЯ)
Мощность двигателя проще и точнее всего можно замерить на балансирном станке (процесс замера мощности описан в главе «Испытания двигателей»). При помощи балансирного станка замеряют крутящий момент, создаваемый двигателем на различных числах оборотов. Если замерить мощность двигателя с одним каким-либо винтом на различных числах оборотов, изменяя их дроссельной заслонкой и иглой жиклера, то получают диаграмму в виде кривой (рис. 13).
Если менять нагрузку на двигатель, устанавливая на него различные винты, и добиваться путем регулировки двигателя максимальной мощности на каждом из винтов, получают ряд точек, образующих кривую внешней характеристики двигателя (рис. 14).
Полной внешней характеристикой двигателя называют кривую мощности внешней характеристики, нанесенную на
Рис. 13. График дроссельной характеристики двигателя
Рис. 14. График внешней характеристики двигателя
диаграмму в сочетании с кривой расхода горючего (граммов в чао) на соответствующих мощностях.
10. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС И ПОТЕРИ В ДВИГАТЕЛЕ
Источником энергии в поршневом двигателе внутреннего сгорания является топливо,' которое сгорает в цилиндре. При полном преобразовании тепла в механическую работу одна большая калория эквивалентна 427 кгм. Однако двигатель преобразует в механическую работу только часть этой энергии — около 30%. Приблизительно 30—40% тепла, выделяемого при сгорании рабочей смеси в цилиндре, уходит с выхлопными газами/ 27—30% тепла уходит на охлаждение
Рис. 15. Диаграмма энергетического баланса двигателя
двигателя воздухом и механические потери и • лишь оставшиеся 27—30% преобразуются в механическую энергию двигателя. Более наглядно распределение затрат тепловой энергии в двигателях можно изобразить в виде диаграммы энергетического баланса (рис. 15).
Задачи моделиста, стремящегося увеличить мощность двигателя, заключаются в уменьшении этих потерь и в нахождении способов для более полного использования рабочего объема цилиндра путем увеличения тепла, выделяемого при сгорании заряда топлива в цилиндре, путем наддува и подбора более теплотворных горючих смесей топлива, способных быстро и полно сгорать.
11. ТРЕНИЕ
Трение — это сопротивление движению соприкасающихся деталей. На трение частей механизма двигателя затрачивается некоторая мощность, оно вызывает износ и нагрев трущихся поверхностей. Трение бывает сухое — без смазки и жидкостное — со смазкой.
Трение смазанных поверхностей'значительно меньше, чем сухих, и зависит от сочетания материалов. Лучшие сочетания материалов следующие: бронза—сталь; сталь твердая—сталь мягкая; металлокерамика — сталь; сталь твердая — чугун.
Наименьшее трение создают шарикоподшипники. Трение вала, вращающегося на шарикоподшипниках, в два-три раза меньше, чем на подшипниках скольжения. Исключение пред
ставляют специально прессованные бронзы — металлокерамики, которые в паре с полированной твердой стальной поверхностью имеют коэффициент трения, приближающийся к коэффициенту трения шарикоподшипников.
Другим достоинством этих бронз является их свойство самосмазываться тем маслом и графитом, который находится в порах бронзы.
12. СМАЗКА
Смазывающими веществами, уменьшающими трение, являются масла. Смазка поршневых авиамодельных двигателей осуществляется путем добавления масла к топливу. Внутри двигателя топливо испаряется; масло, оседая на стенках, попадает между трущимися деталями и смазывает их. При этом очень важно, чтобы смазка попадала .туда непрерывно и в достаточном количестве. Масло, вводимое для смазки в подшипники, не только уменьшает трение, но и отводит тепло от трущихся поверхностей.
В зависимости от величины и характера нагрузки на трущиеся детали и температуры, при которой они работают, подшипники требуют различных смазок. В качестве смазок в авиамодельных двигателях служат минеральные (добываемые из нефти) масла и растительное (касторовое) масло. В зависимости от типа двигателя и его режима работы количество масла и его качество должны быть различны. С точки зрения отдачи двигателем мощности масла в рабочей смеси выгодно иметь как можно меньше. Однако при увеличении числа оборотов и повышении температуры двигателя смазку всех трущихся частей необходимо улучшать, что требует увеличения количества масла в смеси.
Недостаточность смазки приводит к быстрому износу деталей и в первую очередь поршневых колец, шейки кривошипа и подшипников коленчатого вала. При недостатке смазки шатун нагревается более чем на 300°. Под действием такой температуры дюралюминий те'ряет свою прочность и разрушается.
В хорошо подобранной горючей смеси на рабочем режиме двигателя топливо должно сгорать почти полностью, а небольшая часть несгоревшего масла выбрасываться с выхлопными газами. Это легко проверить, приложив во время работы двигателя к выхлопному патрубку листок чистой бумаги. Если на бумаге рядом с прогаром от выхлопных газов будут заметны следы масла, значит масла достаточно и смазка верхней части цилиндра и поршневых колец осуществляется нормально.
Составляя горючее для мотора, всегда следует иметь в виду, что, чем быстроходнее двигатель, тем больше должно быть масла в рабочей смеси.
13. СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ - МАСЛА
Не всякое масло будет хорошим смазочным материалом для авиамодельных двигателей, Достоинство масла оценивается по его способности создавать между трущимися деталями устойчивую масляную пленку при больших скоростях движения и высоких температурах. Последнее свойство определяется вязкостью масла, измеряемой в условных единицах по Энглеру при температуре 50°. Чем выше температура нагрева двигателя, тем более густое масло следует применять. Марки масел, в зависимости от способа их очистки, имеют приставку «С» или «К», что обозначает способ их очистки (селективный или кислотный). Лучшими качествами обладают масла селективной очистки, например МС, которым следует отдавать предпочтение перед маслами МК и АК.
В таблице приведены масла, которые мы рекомендуем применять при составлении горючих смесей для авиамодельных двигателей.
Марка масла Условная вязкость по Энглеру прн '0°
Минеральные авиа- МС-2 20
ционные МЗС 12-15
МК-22 23-24
Минеральные авто- АС-9,5 10
мобильные АК-10 10
АС-5 5
АК-5 5
Растительное Касторовое 30
Содержание масла в горючей смеси подбирается опытным путем и зависит от конструкции двигателя, его числа оборотов, температурного режима, степени изношенности компонентов, входящих в состав топлива.
Проверенные рецепты горючих смесей приводятся ниже. Следует заметить, что минеральные масла не смешиваются со спиртовыми горючими, а касторовое масло не смешивается с бензином, поэтому в таких комбинациях эти масла в чистом виде не применяют.
14. ТОПЛИВО
Топливные смеси для поршневых авиамодельных двигателей содержат жидкое топливо, в состав которых входят в разных соотношениях углерод, водород и кислород.
Топливо добывается: путем перегонки нефти — керосин, бензин, соляровое масло; путем перегонки каменного угля —
бензол, толуол; <из злаков и овощей — винный спирт (этиловый) ; путем сухой перегонки древесины — древесный метиловый спирт.
Кислород для сгорания топлива берется из воздуха. Количество воздуха, необходимое для полного сгорания одного килограмма топлива, называют теоретически необходимым количеством воздуха.
. Спиртовые топлива содержат кислород, поэтому при их сгорании требуется меньше воздуха.
Смесь топлива, масла и присадок, улучшающих свойства топлива, называют топливной смесью. Смесь воздуха с парами топлива и капельками масла называют горючей смесью. Соединение горючей смеси с остатком выхлопных газов в цилиндре двигателя называют рабочей смесью.
Топлива для авиамодельных двигателей разделяются на тяжелые, средние и легкие.
Тяжелые топлива:
1. Топливо дизельное авиационное,
2. Лигроин тракторный,
3. Топливо дизельное автотракторное.
Средние топлива:
1. Керосин осветительный,
2. Керосин А,
3. Керосин тракторный,
4. Топливо ТС-1. ।
5. Топливо Т2 ) для Реактивных самолетов.
Легкие топлива:
1. Бензин автомобильный А,
2. Бензин автомобильный А-70,
3. Бензин авиационный Б-70
Б-89
Б-92 Б-95/115/
этилированные.
Бензин пусковой легкоиспаряющийся — «Калоша».
Специальные топлива:
1. Ацетон,
2. Эфир,
3. Этиловый (винный) спирт,
4. Метиловый (древесный) спирт,
5. Бутиловый спирт.
Керосин — самое распространенное топливо для компрес-
сионных двигателей; В СССР изготовляется несколько видов керосина.
За рубежом керосин имеет различные названия. Так, например, в США он именуется ламповым маслом, в Англии—парафиновым.
Легкость запуска, надежность и мощность двигателя во многом зависит от состава топлива.
Качество топлива характеризуют следующие показатели.
Теплотворность топлива — количество тепла в больших калориях, выделяемое 1 кг топлива при полном
Испаояем
Рис. 16. График зависимости предельной величины эффективной степени сжатия от октанового числа топлива
сть — способность топлива переходить из жидкого в газообразное состояние. А нти детонационные свойства, которые определяют условным, октановым, числом, характеризующим способность топлива правильно сгорать при разной степени сжатия в цилиндре. Средние величины допустимой степени сжатия в зависимости от октанового числа топлива показаны на графике (рис. 16).
Скорость горения имеет чрезвычайно важное значение и влияет на быстроходность двигателя. Желательно, чтобы топливо сгорало возможно быстрее, но так, чтобы это не носило характера взрыва.
Скрытая теплота испарения — количество тепла в больших калориях, необходимое для испарения 1 кг топлива. Чем больше тепла требуется для его испарения, тем лучше, так как процесс испарения будет охлаждать двигатель. Желательно, чтобы смесь поступала в цилиндр более холодная, так как это увеличивает энергетический заряд, а следовательно, и мощность двигателя. Наибольшей скрытой теплотой испарения обладает метиловый спирт.
На скорость горения и на его антидетонационные качества можно влиять и в некоторых пределах улучшать свойства топлива путем добавления в его состав специальных веществ — присадок.
ТАБЛИЦА ДАННЫХ ОСНОВНЫХ ТОПЛИВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ АВИАМОДЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Наименование топлива Скрытая теплота испарения, б.кал!кг Теплотворная способность, б.кал!кг Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива, кг Октановое число
Керосин 10000 14,7 40
Бензин 75 10500 15 66-100
Этиловый спирт 200 6175 8,4 99
Метиловый спирт 260 5322 6,53 98
1S. ПРИСАДКИ
Антидетонато р—присадка, увеличивающая октановое число топлива. Добавляют присадку только в бензиновые топлива, так как спиртовые имеют высокие антидетонационные качества и в антидетонаторах, как правило, не нуждаются. Эффективным антидетонатором является этилов ая жидкость (раствор тетраэтилового свинца). Это тяжелая, очень ядовитая жидкость, в которую добавляют сильные красители. При растворении в бензине он также окрашивается. Это является предупреждением о том, что бензин этилирован. Добавление. тетраэтилового свинца увеличивает октановое число бензина.
ОКТАНОВЫЕ ЧИСЛА ПРИ ДОБАВЛЕНИИ ЭТИЛОВОЙ ЖИДКОСТИ в слз/кг
Содержание этиловой жидкости 0 1 2 3 '
Октановые числа авиабензина Б.70 70 80 85 87
Попадание этилированного бензина на кожу и слизистые оболочки вызывает отравление, поэтому его применение требует осторожности. Если этилированный бензин попал на кожу, то это место следует промыть керосином, а затем водой с мылом.
Воспламенители — вещества, обладающие способностью воспламеняться при относительно низких давлениях и температурах. Например, пары серного эфира самовоспламеняются при степени сжатия 18—20. Это свойство эфира используется в компрессионных двигателях, где зажигание смеси происходит от присутствия в рабочей смеси паров эфира.
Присадкой, ускоряющей и стабилизирующей горение спиртового топлива, является нитрометан. Это редкий и дорогой химический продукт — ядовитая прозрачная жидкость, способствующая ускорению реакции горения; добавляется в спиртовые топливные смеси до 40%. Горит медленно, голубоватым пламенем, дает прирост мощности двигателя до 30%. Допускает значительное изменение качества смеси. Добавляется в топливо при гоночных и рекордных скоростных полетах.
Амил ни трит—сложный химический продукт. Продается в аптеках как одно из сердечных средств. Добавляется к топливам компрессионных двигателей до 2% для улучшения и ускорения сгорания топлива. Добавление амилнитрита в топливо дает увеличение мощности до 25%.
Стабилизаторы — вещества, добавление которых в спирто-бензиновые и опирто-касторовые смеси предотвращает расслаивание (стабилизирует) их. В топливных смесях авиамодельных двигателей употребляются следующие стабилизаторы:
Нитробензол — ядовитая бесцветная жидкость, служит антидетонатором.
Ацетон и амилацетат — горючие, легко испаряющиеся без остатка жидкости (растворитель целлулоида), добавляется в топливные смеси до 10%.
Бутиловый спирт — горючая жидкость, добавляется в топливные смеси в количестве до '15%.
Изоамиловый спирт—горючая жидкость, добавляется в топливные смеси в количестве до 15%.
16. ТОПЛИВНЫЕ СМЕСИ
Топливные смеси состоят из топлива (горючего), смазочного материала (масла), присадок и стабилизаторов.
Применяемые в настоящее время топливные смеси разделяются на четыре группы: топливные смеси для бензиновых двигателей' с искровым зажиганием, топливные смеси для компрессионных двигателей, топливные смеси для калильных двигателей, топливо для реактивных двигателей.
Топливные смеси для двигателей с искровым зажиганием состоят из смеси бензина и масла с добавлением антидетонаторов в зависимости от конструкции и размера двигателя.
Обычно заводы или фирмы, изготовляющие двигатели, подбирают наиболее универсальную топливную смесь и дают ее рецепт вместе с инструкцией по обращению с двигателем.
Кроме того, для специальных спортивных целей существуют топливные смеси, в той или иной степени повышающие мощность двигателей.
' Многие моделисты-спортсмены сами составляют рецепты топливных смесей, ошытным путем определяя наиболее
Для компрессионных двигателей
№
рошей кьмпрессгей
№ рецептов 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 Легкое соляровое топливо —. 25 — — —- — — — 30 —
2 Керосин тракторный 25 — 30 34 30 25 35 30 — 45
3 Спирт винный (этиловый) — —
4 Метиловый спирт — —
5 Масло касторовое — — — — — 10 35 30 — 30
6 Масло МК илй МС 25 — — 33 — 15 — — 30 —
7 Масло мин. автол 10 — 30 — — 40 — — — — —
8 Масло минер, автол 5 — — 30 —. —
9 Эфир этиловый (серный) 50 45 40 33 30 50 30 40 40 25
10 Амилнитрит 1,5 — — — — 1,5 — — — —
11 Нитрометан — —-
12 Ацетон
13 Бензин Б-70 —
14 ‘ Нитробензол —
15 Амилацетат
Рецепт № 13 соответствует основн. составу топлива <Меркурий» № 8 № 21 соответствует основному составу топлива «Суперзоиик Супер»
» № 20 Рецепт, применяемый авиамоделистами Чехословакии
» № 23 » » » > сСуперзоиик» 1000»
ТОПЛИВНЫХ СМЕСЕЙ
Для двигателей с калильным зажиганием Для двигателей с искровым зажиг. 1 ПВРД |
Гоночное топливо универсальные смеси гоночные смеси универсальная смесь Для реактивных
11 12 | 13 14 '5 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
50 ,40 —_ , — — —- , — — —
35 — — 35 — — — — — — — — — —
10 7Q — —
— —' — — 75 — 63 55 35 25 25 35 25 — —
25 10 25 20 25 25 — 25 25 25 30 22 25 — —
7 10 — 5 — — 25 __ — — —. — — 15 10
38 27 35 40 — — — — - — — — — — —
1,5 3 3 0,8 — — — — — — — — — — —
__ 20 40 40 35 33 50 — —
— — — — 6 — — — —~ 8 — 8$ 90 109
1,5 — 0,8 — — — — — 10 10 2 — — —
— 1 -
Рецепт И применяется от 0° до 15Р, рецепт 14 — выше 15°.
Рецепт № 18 соответствует основному составу топлива «Меркурий» № Т
♦ № 21 » » »\ » «Суперзоиик Супер»
» №№ 14, 20 и 21_ применяются в единичных рекордных полетах
(вызывают быстрый износ двигателя) '
результативные сочетания компонентов. Зарекомендовавшие себя образцы таких горючих приведены в таблице рецептов топливных смесей.
17. КАРБЮРАЦИЯ
Длд того чтобы топливо могло сгорать в цилиндре двигателя, оно должно быть соответствующим образом подготовлено — обращено в пар или мелко распылено, т. е. превращено в горючую смесь.
Горючая смесь, поступающая в цилиндр авиамодельного двигателя, должна состоять из воздуха и паров жидкого топлива, хорошо смешанных в определенной пропорции. Так, на 1 кг бензина должно быть 15 кг воздуха, на 1 кг метилового спирта — 9 кг воздуха. Если эту пропорцию нарушить и отклониться от нее на 20—25%, то двигатель не удастся запустить.
В зависимости от того, сколько топлива содержит смесь, она называется нормальной, бедной или богатой.
Нормальной смесью называют такую, которая обеспечивает хорошую работу двигателя. Бедная смесь содержит мало топлива (меньше нормы), богатая смесь содержит много топлива (больше нормы).
. Мощность двигателя меняется в зависимости от изменения состава — качества смеси.
На эффективность топливных смесей существенное влияние оказывает состояние окружающей атмосферы — ее температура, влажность и барометрическое давление.
Отсюда мы делаем вывод, что можно рекомендовать рецепты хороших топливных смесей, но лучшие результаты могут быть получены только на специально подобранных горючих.
18. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЗАПАС РАБОЧЕЙ СМЕСИ
Энергетическим запасом рабочей смеси называют количество больших калорий, выделяемых при сгорании единицы объема рабочей смеси, поступившей в цилиндр двигателя. Наибольшим энергетическим запасом обладают спиртовые смеси, так как спирты для своего сгорания требуют наименьшее количество воздуха. Подсчитаем приближенно теплотворную способность 1 кг бензиновой и спиртовой смеси топлива.
Q бензиновой смеси=-----г?----700 кал л, кг:
1а л .,5 322 кал о < г , Q спиртовой смеси— 6 ото кал/л. кг.
Отсюда становится понятным, почему двигатели на спиртовых горючих развивают большие мощности. Кроме этого преимущества, спиртовые смеси, испаряясь в карбюраторе и .32
картере, требуют в три раза больше тепла на свое испарение. Так, бензин для испарения одного грамма топлива требует 75 калорий, а метиловый спирт — 260 калорий. Следовательно, метиловый спирт в 3,5 раза лучше охлаждает детали двигателя. Оребрение двигателя, работающего на спиртовых холодных смесях, может быть значительно уменьшено по сравнению с двигателями, работающими на бензине.
Горючая смесь в авиамодельных двигателях приготовляется вне цилиндра, в так называемом карбюраторе. Она состоит из воздуха и испарившегося или распыленного топлива, соотношение между которыми регулируется проходным отверстием жиклера.
На подавляющем большинстве авиамодельных двигателей применяются простейшие пульверизационные карбюраторы (рис. 17). Такой карбюратор состоит из всасывающего патрубка, жиклера и иглы для регулировки проходного сечения жиклера. Иногда для более точной регулировки применяется воздушная дроссельная заслонка.
Действует такой карбюратор следующий образом: когда поршень поднимается, воздух через всасывающий патрубок
Рис. 17. Схема действия простейшего карбюратора пульверизационного типа
заполняет картер. В момент прохождения воздуха через диффузор — суженную часть всасывающего патрубка—давление в патрубке становится меньше атмосферного.
Благодаря разрежению топливо высасывается из жиклера потоком воздуха, распыляется и уносится в картер. Сечение диффузора и жиклера подбирается так, чтобы необходимое для работы соотношение подачи воздуха и топлива поддерживалось в рабочем диапазоне оборотов двигателя.
Отношение среднего диаметра патрубка к минимальному сечению диффузора называется поджатием. Чем больше поджатие, тем больше разрежение в диффузоре патрубка, тем легче двигатель запускается и проще регулируется.
Однако уменьшение сечения диффузора вызывает уменьшение количества протекающего воздуха и снижает максимальные обороты двигателя. Это явление торможения часто используется: устанавливается регулируемая заслонка (дроссель), при помощи которой меняется проходное сечение всасывающего патрубка.
При открывании дроссельной заслонки число оборотов двигателя увеличивается, при закрывании — уменьшается.
Может наступить такое -положение, когда торможение воздуха даже в открытом патрубке будет препятствовать дальнейшему увеличению оборотов двигателя. Если же увеличить сечение всасывающего патрубка и диффузора, то ухудшится запуск двигателя и работа на малых числах оборотов. Поэтому на двигателях массового выпуска, для которых величина максимальной мощности не является главным требованием, применяют большое поджатие (суженные диффузоры).
Для того чтобы обеспечить универсальное использование двигателя, его снабжают набором (2—3 штуки) диффузоров различного сечения.
Если главным требованием, предъявляемым к двигателю, является максимальная мощность, то проходное сечение всасывающего патрубка увеличивают настолько, насколько позволяет конструкция. Но часто это приводит к тому, что двигатель становится очень чувствительным к регулировке иглой жиклера и изменениям в давлении подачи топливной смеси.
В полете ощутительное влияние на режим работы двигателя оказывает уровень горючего в топливной'системе, перегрузки и наддув.
Часто причиной отказов и изменения в полете режима работы двигателя является несовершенная система питания топливом и, в частности, способ вывода дренажей и заправочных трубок. От положения среза трубок и места их вывода зависит давление в бачке. На рис. 18 и 19 показан график изменения скоростного напора и давления в трубке в зависимости от наклона ее по отношению к потоку. Как видно на рисунках, давление существенно меняется: оно максимально,
Рис. 18. График зависимости величины скоростного напора воздуха от скорости- полета
когда срез расположен перпендикулярно потоку, .равно нулю, когда угол ф = 60°, и минимально, когда угол <р = 90°. Общее изменение давления от 0° до 90° при скорости потока 200 км!час составляет 0,02 кг'см, или 200 мм водяного столба. или 250 мм высоты изменения уровня топлива в бачке (при удельном весе 0,8).
В тех случаях, когда используется наддув (при обычной топливной системе), необходимо, чтобы давление в бачке и всасывающем патрубке было бы одинаковым. Выравнивание
давления достигается трубки бачка выводятся в полость всасывающего .патрубка.
Когда диаметр диффузора настолько велик, что получить устойчивую работу двигателя не удается, можно применять подачу топлива под давлением. В этом случае топливо не засасывается во всасывающий патрубок, а впрыскивается в него.
Качество смеси регулируют иглой жиклера. Постоянство давления при этом достигается применением поплавковых камер или редукторов. Описи-.
тем, что заправочная и дренажная
Рис. 19. График изменения давления воздуха в трубке в зависимости от угла ее наклона к потоку воздуха ..
л
Н'Ие систем регулирующих устройств, назначение которых выравнивать давление или регулировать работу двигателя по желанию моделиста, изложено в главе «Детали авиамодельных двигателей».
19. ЗАЖИГАНИЕ
Когда горючая смесь сжата поршнем около верхней мертвой точки, ее надо воспламенить. Тогда горящие газы приведут в движение поршень.
В калильных двигателях воспламенение происходит от сжа
тия горючей смеси в присутствии раскаленной спирали- свечи. Свеча калильного типа показана на рис. 20.
Первоначальный накал спирали создается пропусканием
Рис. 20. Калильная свеча
Ронтрлоршень
Регулировочный винт
Рис. 21. Контрпоршень и регулировочный винт
электрического тока. Когда двигатель устойчиво заработает, источник тока отключают. Дальнейшее поддержание накала спирали производится теплом, выделяющимся при горении топлива в цилиндре. Воспламенение в компрессионном двигателе происходит от сжатия. Улучшение са-мовоспла м е н е н и я • смеси обеспечивается подбором состава топлива.
В зависимости от состава топлива, температуры воздуха и изношенности двигателя для воспламенения горючей смеси необходимы различные степени сжатия. Поэтому нельзя сделать двигатель с камерой сгорания постоянного объема. Кроме того, запуск двигателя облегчается в
том случае, когда
Рис. 22. Принципиальная схема искрового зажигания
степень сжатия меньше, а наибольшую мощность двигатель развивает при увеличении степени сжатия. Такая регулировка степени сжатия осуществляется контрпоршнем (рис. 21).
Контрпоршень закрывает цилиндр сверху, образуя камеру сгорания. Перемещение контрпоршня вниз осуществляется путем завинчивания регулировочного винта. Вверх контрпоршень перемещается под действием сжатых газов в камере сгорания цилиндра.
Искровую систему электрюзажигания в настоящее время авиамоделисты почти не применяют. Принципиальная схема системы батарейного электрозажигания показана на рис. 22. Действует система так. В момент размыкания контактов прерывателя (соответствующий положению поршня, близкому к верхней мертвой точке) в бобине возникает индукционный ток высокого напряжения (10000—12000 в), который подается на корпус и на свечу. Между электродами свечи в этот момент проскакивает искра, которая воспламеняет рабочую смесь. На рис. 23 показана искровая свеча авиамодельного двигателя. Для улучшения искры и уменьшения обгорания кон-тактов прерывателя применяет- ‘
ся конденсатор емкостью 0,10— HilB 1
0,15 мкф. Для бобины стан- IIjUR LagpBW
дартнбго авиамодельного образна необходимо иметь батареи, даю-щие напряжение 4—6 в (батареи „ „ „
карманных фонарей). Рис' 23- ИскР°вая свеча
Бобины выпускались заводом ДОСААФ, габариты бобин не превышали 60X28 мм, вес 80—100 г.
Основным недостатком искровой системы зажигания на
летающих моделях является малая надежность, большой вес, равный 200—350 г, и потеря мощности на приведение в действие прерывателя.
20. ОХЛАЖДЕНИЕ ДВИГАТЕЛЯ
Температура горения газов в цилиндре авиамодельного двигателя внутреннего сгорания достигает 2000° С. Если не охлаждать цилиндр, то детали двигателя перегреются, потеряют свою прочность и двигатель разрушится. Перегрев двигателя вызывает коробление цилиндра и поршня. Масло на стенках цилиндра спекается в виде лаковой пленки, образуется нагар и нарушается смазка двигателя. Поэтому перегрева двигателя допускать нельзя. Но известно, что двигатель, теряя теплоту, теряет и мощность. Поэтому его нельзя и переохлаждать. Кроме того, в холодном цилиндре топливо будет медленнее гореть. Следовательно, надо делать двигатель таким, чтобы цилиндр во время работы был нагрет настолько, насколько позволяет термостойкость деталей. Практически для головки цилиндра во время работы двигателя можно допускать нагрев внутри до 300—350° и с внешней стороны — 200—250°.
Глава III
КОНСТРУКЦИИ АВИАМОДЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
1. УСТРОЙСТВО АВИАМОДЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ
На рис. 24 показан разрез типичного калильного авиамодельного двигателя. Назначение его частей следующее:
К а р т е р— корпус, в котором монтируются все остальные детали двигателя. На нем же имеются лапки или ушки для крепления двигателя на модели. В двухтактных двигателях картер,. кроме того, является промежуточным резервуаром, в который засасывается и сжимается рабочая смесь, до начала перепуска ее в цилиндр. Поэтому л таких цилиндрах внутренняя полость картера должна быть герметичной.
Цилиндр служит камерой, в которой сгорает рабочая смесь; в нем движется поршень. Внутренняя поверхность, по которой движется поршень, называется зеркалом цилиндра. В стенках цилиндра имеются продувочные и выхлопные окна.
Коленчатый вал преобразует поступательное движение поршня во вращательное движение колен вала.
Шатун соединяет мотылевую шейку коленчатого вала с поршнем.
Поршневой палец соединяет поршень с шатуном.
Поршень служит для сжатия рабочей смеси в цилиндре, передачи давления газов на шатун и засасывания а картер горючей смеси.
Головка цилиндра — отъемная или неотъемная, замыкает верхнюю часть цилиндра.
Калильная свеча воспламеняет сжатую рабочую смесь в цилиндре.
Крышки картера закрывают полость картера.
Опорная шайба создает упор для воздушного винта и передает ему крутящий момент.
Зажимная шайба прижимает посредством гайки воздушный винт к опорной шайбе.
Подшипники вала —носовой и корневой.
Всасывающий патрубок подводит воздух к карбюратору и горючую смесь в картер.
Рис. 24. Устройство современного калильного авиамодельного двигателя
Рис. 25. Устройство компрессионного авиамодельного двигателя
— регулировочный винт, перемещают контрпоршень;
Карбюратор дозирует и распыляет топливо; имеет следующие части: жиклер — трубка с тонким проходным отверстием для протекания топлива, игла жиклера регулирует проходное отверстие в жиклере, фиксатор иглы предотвращает самопроизвольное движение иглы жиклера.
Наличие перечисленных деталей является характерным для всех ка
лильных авиамодельных двигателей. Однако их конструкции, в особенности конструкции деталей распределения, всасывания и жиклеров, бывают весьма разнообразные.
Компрессионные авиамодельные двигатели (рис. 25) характерны тем, что они имеют регулируемую степень сжатия и не имеют свечи. Для регулировки степени сжатия служат: — контрпор-ш е н ь, перемещающийся в верхней части цилиндра под воздействием регу-
лировочного винта и давления газов в цилиндре;
посредством которого
— фиксатор регулировочного винта, который препятствует самоотворачиванию винта.
Конструкция двигателя в целом, а также конструкция отдельных деталей аналогична с калильными и зависят от того, как решает задачу конструктор. Бензиновые двигатели в отличие от калильных и компрессионных имеют систему зажигания, которая, как правило, у микролитражных двигателей состоит из прерывателя, бобины, батарей конденсатора и системы проводов. Благодаря тому, что в системе калильных и компрессионных двигателей удалось упразднить перечисленные детали, вес двигателя в его рабочем состоянии на модели стал в два-три раза меньше.
Кроме того, благодаря сокращению числа взаимодействующих агрегатов калильный двигатель стал более надежным, а ликвидация потерь мощности на трение в прерывателе повысила его литровую мощность.
Перечисленные преимущества были столь очевидны, что за период последних пяти-шести лет бензиновые двигатели стали уступать калильным по всем показателям. Кроме того, вследствие наличия многих трудоемких деталей они дороже. Эти обстоятельства привели к тому, что, к настоящему моменту бензиновые двигатели для летающих моделей почти совсем не применяют.
Преимущества калильных двигателей перед искровыми были известны, но использовать их не удавалось до тех пор, пока не были подобраны специальные свечи и горючее, обеспечивающие легкий запуск и устойчивую работу двигателя.
Для двигателей с рабочим объемом более 20—30 сл<2 3 электроискровое зажигание применяется. Так, например, такие двигатели ставят с успехом на модели судов, на которых лишний вес двигателя не является решающим фактором.
2. ДВИГАТЕЛИ ПЕРВОЙ КАТЕГОРИИ С РАБОЧИМ ОБЪЕМОМ ДО 2,5 см3
МК-16к, СССР
Авиамодельный компрессионный двигатель МК-16к (рис. 26) конструктора В. И. Петухова предназначен для таймерных моделей. Двигатель был изготовлен в опытных образцах. На конкурсе авиамодельных двигателей в 1954 г. показал лучшие результаты в категории с рабочим объемом до 1,5 см3 (рис. 27).
Основные данные двигатели МК-16к:
Ход поршня — 11,4
Диаметр цилиндра — 12,85
Рабочий объем — 1,48 см3
Вес поршневой группы — 5,3 г
Вес двигателя — 102 »
Длина — 91 .мм
Высота — 65 »
Ширина по лапкам креплений — 34 »
Максимальная мощность опытного образца — 0,2 л. с.
Внешняя характеристика — см. рис. 28
Диаграмма газораспределения — см. рис. 29
Продувки — кольцевая, встречная.
Распределение всасывания — дисковое через зад-
нюю крышку картера
Картер опытного образца двигателя фрезерован из дюралюминия. Имеет отъемные заднюю и переднюю крышки. Передняя крышка точеная, имеет два радиальных однородных шарикоподшипника. Цилиндр состоит из стальной гильзы с заплечиками. Внутренняя поверхность гильзы цианирована до предельной твердости (R 60—64). Между гильзой и стенками картера образуется кольцевой перепускной канал. Сверху на гильзу надета дюралюминиевая головка. Она же образует рубашку охлаждения. Сквозь головку проходит три винта диаметром 3 мм, которыми головка притягивается к картеру. Нижним обрезом головка прижимает гильзу к картеру. Контрпоршень стальной, притерт по гильзе. Для смягчения
Рис. 26. Двигатель МК-16к (1 категории)
Рис. 27. Двигатель МК-16к (чертеж в трех проекциях) работы регулировочный винт опирается на контрпоршень через упругую пластинку. Эта пластинка смягчает удары преждевременных вспышек.
Коленчатый вал диаметром 5 мм — стальной, каленый, диаметр мотылевой шейки — 3,5 мм. Поршень чугунный, весит 4 г, имеет коническое днище. Шатун без вкладышей. Поршневой палец — 2,6 мм2, стальной, каленый, пустотелый. Задняя крышка картера фрезерована, крепится к картеру четырьмя винтами. На задней стороне имеет прилив, образую-
Рис. 28. График внешней характеристики двигателя МК-16'к
Рнс. 29. Диаграмма фаз газораспределения двигателя МК-16к
щий всасывающий патрубок карбюратора. Золотник — из текстолита, вращается на стальной оси, запрессованной в заднюю крышку.
Рекомендуемый состав топлива: керосин — 35%, эфир— 35%, масло касторовое — 30%, а^илнитрит Н-3%.
«СУПЕР-ТИГР»
(«Super-Tfegre»-G-22, Италия)
Авиамодельные двигатели под общим названием «Тигр» выпускаются фирмой «Микромеханика Сатурно» в Болонье (Италия). G-22 — компресионный 1 авиамодельный двигатель, является характерным представителем общего направления уменьшения рабочего объема двигателей и габаритов моделей. Двигатель (рис. 30) предназначен для установки на таймерные модели и летающие копии самолетов небольших размеров.
Основные данные двигателя «Супер-Тигр» G-22
Ход поршня — 10 ММ
Диаметр цилиндра — 12,5 >
Рабочий объем — 1,23 см3
Вес двигателя — 50 г
Длина — 5'5 мм
Высота — 55 »
* Этот двигатель выпускается также и в калильном варианте.
Ширина — 31 мм
Максимальная мощность (компрессионный) — 0,095
Продувка — встречная
Распределение всасывания осуществляется валом
Внешняя характеристика — см. рис. 31
Рис. 30. Двигатель «Супер-Тигр» G-22 (1 категория)
Рис. 31. График внешней характеристики двигателя «Супер-Тигр» G-22 (компрессионный вариант)
Рис, 32. Детали двигателя «Супер-Тигр» G-22
Конструкция двигателя отличается компакт, остью. Все детали соединены резьбой (рис. 32). Как и в болпшинстве массовых двигателей малых литражей, топливный бачок крепится на картере двигателя. Картер пвнателя литой, по-лумоноблочной схемы. Выхлопной и всасывающий патрубки отлиты заодно с картером. Цилиндр Сталиной, имеет десять охлаждающих ребер. Поршень из стали, гладкий, с шатуном соединен при помощи шарового шарнира.
Рекомендуемая топливная смесь: легкое соляровое масло или керосин — 33%, касторовое масло —33%, эфир — 34%, форсирующая присадка (амилнитрит) +2%.
МК-12к и МК-12с (СССР)
Авиамодельный компрессионный двигатель МК-12к (рис. 33) конструкции О. К. Гаевского предназначался для таймерных и кордовых моделей. На конкурсе авиамодельных двигателей в1 1955 г. ему было присуждено первое место по категории двигателей с рабочим объемом до 2,5 см3. При контрольных испытаниях он развил мощность 0,357 л. с. Столь большая мощность была достигнута за счет облегчения частей шатунно-поршневой группы, малых запасов прочности и применения специального топлива. В результате получился двигатель мощный, но недолговечный, с малым ресурсом.
Для серийного производства образец МК-12к был упрощен, а детали его усилены. Он получил наименование МК-12с (серийный). Мощность его опытного образца на 35% мень
ше, но за этот счет увеличена его надежность и срок службы (ресурс).-
Двигатель предназначен для установки на таймерных и кордовых моделях, а также может быть использован на других моделях.
Основные данные двигателей МК-12с и МК-12к
МК-12с МК-12к
Ход поршня — 14 мм 14 мм
Диаметр цилиндра — 15 > 15 >
Рабочий объем — 2,47 см3 2,47 см3
Вес поршневой группы — 10,2 г 7,3 г
в том числе: поршень — 7,4 » 5,5 »
шдтун — 1,5 > 1,2 »
палец — 1,3 > 0,6 »
Вес двигателя — 149 » 128 »
Длина — 87 мм
Высота — 70 »
Ширина — 40 > 40 мм
Максимальная мощность — 0,23 л.с. 0,357 Л.С.
Диаметр диффузора — 5 мм 6 мм
Внешняя характеристика — см. рис. 34 см. рис. 34
Диаграмма газораспределения — см. рис. 35 см. рис. 35
Продувка — встречная, кольцевая
Распределение — дисковым золотником на
задней крышке картера
Рис. 33. Двигатель МК-12к (первая категория)
Рис. 34. График внешних характеристик двигателей МК-12к и МК-12с
Рис. 35. Диаграмма фаз газораспределения двигателя МК-12к; направление вращения по часовой стрелке
Основной частью двигателя является картер', который отлит из силумина. На задней стенке картера имеется всасывающий патрубок с четырьмя приливами для крепления жиклера. Такая конструкция обеспечивает возможность выбора установки жиклера в-одном из четырех положений по желанию. Кроме того, в заднюю стенку картера запрессована ось дискового клапана. Передняя часть картера закрывается крышкой, в которой находятся подшипники коленчатого вала.
Для крепления модели на картере имеется две продольные лапы с двумя отверстиями с каждой стороны. В верхнюю часть картера свободно вставлена стальная гильза, которая своим кольцевым выступом входит в головку двигателя.
При завертывании головки между картером и гильзой образуется кольцевой зазор, служащий перепускным каналом. В дно головки ввернут винт регулировки контрпоршня. Для предотвращения самопроизвольного отвертывания винта во время работы двигателя между ним и головкой имеется пружина.
Поршень и контрпоршень изготовлены из мелкозернистого чугуна марки 418, поршневой палец — из стали СЗОХГСА (хромансиль), закален до сгв =110—130 кг,1мм12. Шатун фрезерованный из дюралюминия Д16Т, без втулок. Коленчатый вал .из стали СЗОХГСА термически обработан, вращается в радиальных однорядных шарикоподшипниках. Коренной подшипник № 6 (в МК-12к—6005), носовой № 5. Во внутренних обоймах подшипника вал должен иметь плотную посадку от руки. Это обеспечивает легкую разборку без применения съемника. Опорная шайба винта закрепляется на разрезном конусе, который под действием натяжения гайки воздушного винта плотно обхватывает вал и надежно зажимает его. Винт притягивается к опорной шайбе гайкой. Между гайкой и винтом поставлена шайба.
Характерной особенностью конструкции данного двигателя по сравнению с ранее выпускавшимися у нас образцами является применение встречной кольцевой продувки. Такая конструкция облегчает производство двигателя.
Для того чтобы предотвратить самопроизвольное проворачивание гильзы цилиндра, ее фиксируют при помощи штифта на картере.
Во время переборки двигателя надо помнить, что поршень следует ставить всегда в одном положении по отношению к оси двигателя.
Бачок с горючим для питания двигателя не следует укреплять слишком высоко или низко по отношению к двигателю. Лучше всего бачок располагать вблизи жиклера, выше оси жиклера на 3 см и не более 5 см назад от оси жиклера. Если по конструктивным соображениям подача горючего будет под давлением, регулировка двигателя будет более «острая», т. е. при небольшом изменении положения иглы режим работы двигателя будет значительно изменяться.
Рекомендуемое горючее
Для нормальной работы:
МК-12с — эфир 30%; касторовое масло — 35%, керосин — 35%;
МК-12к — эфир 33%; касторовое масло — 33%; керосин — 32%.
‘ % Для форсироваяного режима:
МК-12с—эфир 30%; касторовое масло—20%; легкое соляровое топливо — 50%; форсирующая присадка — амилнит-рит 3%.
МКС-14 (СССР)
Калильный двигатель МКС-14 (рис. 36) спроектирован автором специально для скоростных кордовых моделей. Компановка двигателя подчинена идее предельного уменьшения его «лба». В этих целях оребрение цилиндра с боков уменьшено, винты крепления цилиндра расположены спереди и сзади цилиндра. Лапки крепления двигателя не увеличивают его мидель. Крепление осуществляется в трех точках. Для уменьшения лобового сопротивления двигателя от обдувки ’винтом плоскость вращения пропеллера выдвинута вперед по сравнению с большинством существующих двигателей. Конструкция гильзы и газораспределения такие же, как и двигателя МК-12к.
Двигатель был изготовлен в одном экземпляре и находится в стадии доводок. Скоростная модель автора показала с этим двигателем скорость 165—170 км/час.
Основные данные двигателя:
Ход поршня — 14 ММ
Диаметр цилиндра — 15 »
Рабочий объем — 2,47 см3
Степень сжатия — 6,5
Вес двигателя —
Длина — 100 мм
Высота — 60 мм
Ширина - - 27 »
Максимальная мощность опытного образца — 0,35 при 16 000 об/мин
Диаграмма газораспределения — см.-рис. 37
Продувка — встречная, кольцевая
Картер двигателя полумоноблочного типа, имеет длинную носовую часть, по высоте доходит до уровня выхлопных окон. Сделан из дюралюминия. Задняя крышка точеная, стальная, всасывающий патрубок припаян к крышке медью. Распределение осуществляется вращающимся золотником на задней крышке. Золотник сделан из гетинакса. Вал двигателя имеет диаметр 5 мм, сделан из хромоникелевой стали, каленый, вращается в двух шарикоподшипниках — переднем однорядном радиальном и коренном радиальноупорном
Рис. 36. Калильный двигатель МКС-14 первой категории (чертеж в трек проекциях)..
магнетного типа, с текстолитовым сепаратором. Щека кривошипа круглая, с противовесом, Мотылевая шейка кривошипа имеет диаметр 4 мм, концом входит в отверстие в золотнике.
Рис. 37. Диаграмма фаз газораспределения двигателя МКС-14
Цилиндр двигателя стальной, точеный из стали СЗОХСА, каленый до крепости 160—180 кг/см"1. На верхней части цилиндра имеется три ребра охлаждения. Головка цилиндра из дюралюминия, имеет продолговатую форму в плане, к цилиндру крепится шестью винтами диаметром 2 мм и двумя винтами сечением 3 мм, которые проходят сквозь ребра цилиндра и ввинчиваются в картер. Поршень чугунный, гладкий, палец стальной, цементированный, сечением 3 мм. Шатун из дюралюминия, нижняя и верхняя головки без втулок. Карбюратор имеет сменный диффузор из эбонита. Двигатель хорошо запускается и работает на горючем следующего состава:
Нормальная смесь: метиловый спирт — 75%, касторовое масло — 25%.
Гоночная смесь: метиловый спирт — 55%, касторовое масло — 25%, нитрометан — 20%.
«СУПЕР-ТИГР» G-20s («Super-Tiegre» G-20s, Италия)
Калильный авиамодельный двигатель «Супер-Тигр» G-20s (рис. 38) предназначен специально для скоростных кордовых моделей, успешно применяется и на таймерных и других моделях. Имеется модификация этого двигателя с гладким порш-
Рис. 38. Калильный двигатель «Супер-Тигр» G-20s (первая категория). Чертеж в трех проекциях
нем (без колец). Аматто. Пратти (Италия) в 1954 г. достиг рекордной скорости для того времени на кордовой модели первой категории — 191 км/час. Команда Италии на розыгрыше мирового чемпионата по кордовым моделям в 1955 г., состоявшемся в Париже, заняла первое место с моделями, снабженными двигателями G-20s.
Эта- модель является развитием известной модели двигателя той же кубатуры <3-20, буква s—начальная буква слова speed (скорость) означает, что данный двигатель выпускается фирмой специально для скоростных моделей.
Основные данные двигателя G-20s
Ход поршня 14 . мм
Диаметр цилиндра —< 15 »
Рабочий объем — 2,47 см3
Степень сжатия (геометрическая)
Вес поршневой группы
Вес двигателя
Длина
Высота
Ширина по лапкам крепления
Максимальная мощность сепийного двигателя
Внешняя характеристика серийного образца
Диаграмма газораспределения
Продувка .
8,5: 1, г г мм » »
л.с. при об/мин
— 6,3 — Ш — 72 — 72 — 39 — 0,26 16 500
— см. рис. 39
— см. рис. 40 — поперечная.
77, ofi/dfLW
Рис. 39.. Внешняя характеристика двигателя «Супер-«Тигр» G-20s (серийный образец с кольцами)
Рис. 40. Диаграмма фаз газораспределения двигателя G-20s
Конструкция двигателя подчинена идее моноблочной схемы, т. е. картер и рубашка цилиндра образуют один блок. Моноблок отлит из легкого сплава. Картер имеет отъемную переднюю крышку, в которой находятся два радиальных шариковых подшипника. Передняя крышка крепится четырьмя винтами. Вал двигателя пустотелый, выполнен из хромоникелевой стали. Наружный диаметр в основной части — 8 мм, носовой — 5 мм на глубину 25 мм, имеет сверление диаметром 6 мм. Щека кривошипа сплошная в виде диска, на ней имеется противовес. Диаметр мотылевой шейки 5 мм. Распределение осуществляется валом, который служит золотником. Внутрь блока цилиндра вставлена гильза из твердого чугуна. Гильза удерживается дюралевой оребренной головкой цилиндра, которая соединяется с блоком четырьмя винтами. Свеча накаливания ввинчивается в головку со смещением от центра в сторону перепускного канала. Поршень из легкого сплава снабжен двумя стальными поршневыми кольцами сеченйем 0,8X0,$ мм- Поршневой палец плавающего типа с дюралюминиевыми заглушками. Диаметр пальца — 5 мм. Шатун из алюминиевого сплава типа Д-16 без вкладышей.
Малый вес поршневой группы (6,3 г) —один из основных факторов, делающий двигатель быстроходным. Всасывающий патрубок карбюратора отлит заодно с передней крышкой картера. Он имеет сменные диффузоры из пластмассы сечением 5,6 и 6,5 мм,- Чем больше сечение диффузора, тем на большем числе оборотов работает двигатель.
При малом сечении двигатель работает с меньшим числом оборотов, но может вращать винт большего диаметра и легче запускается.
Карбюратор простейшего пульверизационного типа. Фирма рекомендует горючее следующего состава: метиловый спирт — 5—6%, касторовое масло — 22%, нитрометан—22% или фирменное горючее «Меркурий» № 7.
«ВИХРЬ» (СССР)
Авиамодельный двигатель «Вихрь» сконструирован и изготовлен авиамоделистом Е. Суховым (Киев).
В 1954 г., на всесоюзном конкурсе двигатель показал мощность 0,353 л. с. и занял второе место. Конкурсный образец был представлен в двух вариантах: калильном (рис. 41, 42)-и компрессионном (рис. 43, 44). Лучшие результаты показал компрессионный образец. В дальнейшем он был выпущен небольшой серией. Серийный образец (см. приложение) отличается от опытного повышенной прочностью (увеличены диаметры вала, подшипников, сечения шатуна). Образец двигателя опытной серии развивает меньшую мощность.
Основные данные двигателя:
Серийный Конкурсный Калильный компрессионный компрессионный опытный
Ход поршня —13 ММ 13 ММ 13 мм
Днамегр цилиндра —15,56 » 15,56 » 15,56 »
Рабочий объем — 2,47 см3 2,47 см3 2,47 см3
Длина —75 мм 80 мм 80 мм
Высота —58 » 58 » 60 »
Ширина Максимальная мощность Внешняя характеристика Диаграмма газораспределения Продувка Распределение —36 » 36 » 36 » —0,353 л. с. ~ — см. рис. 44 — см. рис. 45 — встречная, кольцевая — золотником на задней
— крышке картера
Рис. 41. Двигатель первой категорий «Вихрь» (калильный вариант, конкурсный образец)
Гильза цилиндра изготовлена из стали ШХ-15 или У-12 и закалена до твердости по Роквеллу-55. Поршень из стали ШХ-15, толщина его стенок около 0,5 мм. Он подвергается закалке и низкотемпературному отпуску до твердости /?с-58. Контрпоршень стальной, закален и отпущен при t — 240°. Шатун из стали У-12 закален и отпущен при / = 240°, имеет внутренний диаметр верхней головки 3 мм, нижней—4 мм.
Коленчатый вал из стали Ц-7 закален с отпуском при
Рис. 42. Двигатель «Вихрь» (чертеж в двух проекциях, калильный вариант образец первой серии)
t = 300°. Поверхность коренной шейки и пальца кривошипа шлифованная.
Картер состоит из трех частей: центральной, в которую ввернута на резьбе гильза цилиндра; носка картера, в котором смонтирован на шарикоподшипниках коленчатый вал; крышки картера, на которой сзади укреплен карбюратор двигателя, а спереди — золотник. Все три части картера сделаны из материала Д16Т’ Распределительный золотник выточен из материала Д16Т, а крепящий его к крышке картера винт— из стали Ст-45. Винт имеет резьбу М2. Крепежный винт
Рис. 43. Двигатель первой категории «Вихрь» (компрессионный вариант конкурсный образец)
контрят в крышке путем рас-
кернивания.
Головка цилиндра из материала Д16Т внутри имеет резьбу для навертывания на гильзу цилиндра. Головка снабжена шестью охлаждающими ребрами с внешним диаметром 28мм.
Поршневой палец диаметром 3 мм из стали У-12 закален с отпуском при (==240°, плотно входит в отверстия поршня.
Рис. 44. Чертеж в двух проекциях двигателя «Вихрь» (компрессионный серийный вариант)
Двигатель хорошо работает на горючих смесях обычных составов. Однако конструктор двигателя считает, что работа двигателя на режиме максимальных оборотов требует несколько иных смесей и рекомендует такие рецепты горючего:
1. Эфир — 50 частей по объему, керосин — 25, касторовое масло — 25, амилнитрит 2,5.
Рис. 45. Диаграмма газораспределения двигателей «Вихрь» (для' всех вариантов одинакова); направление вращения по часовой стрелке
2. Эфир —75 частей по объему, касторовое масло — 25, амилнитрит +3.
3. Эфир — 35 частей по объему, касторовое масло — 25, керосин — 40, амилнитрит + 2,5.
МБ-09кс (СССР)
Двигатель МБ-09кс (рис. 46) спроектирован и изготовлен в 1952 г. В. И. Петуховым специально для кордовых моделей. Его первоначальная мощность не превышала 0,25 л. с., но в течение ряда лет двигатель подвергался доработкам и усовершенствованиям, его мощность была доведена до 0,37 Л. с. Двигатель сложен в изготовлении, имеет малый запас прочности и малый ресурс. С этим двигателем кордовые скоростные модели автора неоднократно превышали всесоюзные рекорды. Лучший результат в 1956 г. был 183 км/час на корде из двух проволок диаметром 0,2 мм.
Рис. 46, Общий вид двигателя МБ-09кс (первая категория)
Основные данные двигателя:
Ход поршня — 14 ММ
Диаметр цилиндра — 15' >
Рабочий объем — 2,47 см3
Степень сжатия (эффективная) — 6,5
Вес поршневой группы — 7,1 г
Вес двигателя — 112 г
Длина — 93 мм
Высота — 61 »
Ширина по лапкам крепления — 39 »
Максимальная мощность опытного образца — 0,37 л, с.
Внешняя характеристика — см. рис. 47.
Диаграмма газораспределения — см. рис. 48.
Продувка — поперечная
Картер двигателя (рис. 49) фрезерованный из дюралюминия. Задняя крышка отъемная, крепится на резьбе. В носовую часть картера запрессованы два шарикоподшипника: носовой- — однорядный, радиальный № 100 095 диаметром 5X13 мм, коренной — однорядный, радиально-упорный, маг-нетный № 6005 диаметром 5\16 мм-
Рис. 47. График внешней характеристики двигателя МБ-09кс
Коленчатый вал сделан из хромоникелевой стали и закален до д, = ПО—130 кг/мм?. Щека кривошипа круглая, с противовесом, мотылевая шейка имеет диаметр 3,8 мм, золотник распределения из текстолита, вращается на валике диаметром 3 мм. Задняя крышка из дюралюминия, заверты-
Рис. 49. Двигатель МБ-09кс (чертеж в трех проекциях)
вается в картер на резьбе и. контрится, стопорным винтиком. Всасывающий патрубок карбюратора сделан заодно с крышкой, диаметр диффузора — 5,8 мм. Цилиндр двигателя из хромансилевой стали, закален до ав = 160—180 кг/мм2, в нижней части имеет фланец, сквозь который четырьмя винтами крепится к картеру. Перепускной канал и выхлопной патрубок — из листовой стали 0,5 мм, они припаяны к цилиндру красной медью. В верхней части цилиндр имеет оребрение и фланец, к которому шестью винтами привинчена головка.
Головка цилиндра точеная из дюралюминия, верхние ребра продольные, фрезерованные, отверстие для свечи расположено по оси цилиндра. Поршень из мелкозернистого чугуна, средняя часть имеет занижение на 0,1 м по диаметру, верхний и нижний пояски притерты по цилиндру. Поршень весит 5 г. Шатун изготовлен из стали СЗОХГСА, закален до о,,—ПО— 130 кг!мм2. В нижней головке имеется вкладыш из бронзы БрОФ 7-02, верхняя головка без вкладыша, поршневой, палец диаметром 3 мм сделан из мягкой стали СЮ, про-цементирован. Карбюратор простейшего типа, стандартный для двигателей серии МК-12с. Спираль калильной свечи из
готовлена из платинб-иридиевой проволоки диаметром 0,2 мм или фихраля того же диаметра.
Лучшие результаты двигатель показал на горючем следующего состава: спирт метиловый — 55%, масло касторовое — 20 %, нитрометан — 25 %.
ЕД-2,46 «РЕЙСЕР» (Англия)
Двигатели под общим индексом «ЕД» выпускаются английской компанией «Elektronik Development». Компрессионный двигатель «Рейсер» (рис. 50) изготовляется в больших количествах, его производство налажено на хорошей технологической базе, электропромышленного предприятия, располагающего высокими технологическими возможностями. Двигатель получил всеобщее признание авиамоделистов за хорошие пусковые качества и устойчивую работу на всех режимах. Эти качества обеспечиваются выбранной схемой продувки и сравнительно малым сечением диффузора карбюратора.
Рис. 50. Двигатель ЕД-2,46 «Рейсер» (первая категория)
Авиамоделистами двигатель используется на пилотажных, таймерных, радиоуправляемых и кордовых гоночных моделях. Для скоростных кордовых моделей двигатель недостаточно мощный.
Основные данные двигателя:
Ход поршня — 14 ММ
Диаметр цилиндра — 15 »
Рабочий объем — 2,47 см3-
Вес двигателя — 158 г
Вес поршневой группы — 11,4 г
Длина — 85 мм
Высота — 70 >
Ширина по лапкам крепления — 43
Диаграмма газораспределения — см. рис. 5'1
Максимальная мощность серийного образца — 0,27 л. с. при — 14 700 об/мин
Тип продувк!. — кольцевая, встречная
Картер двигателя полу моноблочный (рис. 52), отлит из алюминиевого сплава заодно с носком и двумя выхлопными патрубками, расположенными по бокам картера. Задняя крышка отъемная, отлита вместе с всасывающим патрубком карбюратора, крепится к картеру четырьмя винтами. В носке картера имеется два однорядных шарикоподшипника. Вал двигателя из стали S14 (английский стандарт). Щека кривошипа с противовесом, к^отылевая шейка имеет диаметр 4,8 мм.
Рис. 51. Диаграмма газораспределения двигателя ЕД-2,46 «Рейсер»
Распределение всасывания осуществляется дисковым золотником, расположенным на задней крышке картера. Цилиндр двигателя представляет собой- стальную гильзу с флан-
>
Рис. 52. Разрез двигателя «Рейсер»
-дем, в котором имеются радиальное прорези окон выхлопа и перепуска. Фланец центрирует гильзу в картере. Перепускной канал кольцевой, образуется между гильзой и стенкой картера. Внутренняя поверхность гильзы обработана термически до твердости /?с-61. На гильзу цилиндра надета рубашка с оребрением для охлаждения. Сверху цилиндр закрывает ли-» тая из алюминиевого сплава головка, которая тремя винтами притягивается к картеру. Поршень выполнен из специального твердого мелкозернистого чугуна. Контрпоршень стальной. Шатун из дюралюминия без втулок, Диаметр поршневого пальца 4 мм. ,
Карбюратор простейшего пульверизационного типа. Диффузор в месте жиклера имеет диаметр 5,5 мм, но проходное сечение сильно сужено, так как в этом месте проходит трубка распылителя диаметром 3 мм.
Вал снабжен широкой опорной шайбой винта и коком. •Фирма рекомендует горючее Мегсигу № 8 или следующий рецепт: эфир—35%, касторовое масло—25%, керосин—40%.
«АКТИВИСТ» («Цейс», ГДР)
Фирма «Цейс» в г. Йене (Германская Демократическая Республика) известна своими высококачественными изделиями оптики и точной механики. С недавних пор фирма начала выпускать авиамодельные двигатели. В настоящее время фирма выпускает несколько образцов компрессионных двигателей для моделей рабочим объемом до 2,5 сма. Одним из них является двигатель «Активист» с распределением всасы
вания вращающимся дисковым золотником (рис. 53) и вариант с резонансным пластинчатым клапаном, расположенным на задней крышке картера (рис. 54). В остальном двигатели сходны.
Двигатель с резонансным клапаном представляет собой значительный интерес, так как применение резонансного клапана может дать существенные преимущества в связи с тем, что по сравнению с другими распределительными устройствами его действие требует меньшей затраты энергии, а устройство проще. Двигатель «Активист» универсального назначения может ставиться на различные летающие модели.
Основные данные двигателя:
Ход поршня — 13 мм
Диаметр цилиндра — 15,5 »
Рабочий объем — 2,45 см3
Вес поршневой группы — 11,1 г
Вес двигателя — 145 »
Длина — 80 мм
Высота — 65 »
Ширина по лапкам крепления — 42 »
Максимальная мощность серийного — 0,28 с золотником,
двигателя 0,34 с резонансным клапаном
Тип продувки — встречная, кольцевая
Диаграмма газораспределения — с дисковым золотником см. рис. 55'
— с резонансным клапаном см. рнс. 56.
Двигатель (рис. 57) имеет полумоноблочный картер. Крепление цилиндра осуществляется тремя винтами. В носке картера расположено два Ъ-мм радиальных однорядных шарикоподшипника. Вал двигателя пустотелый, его диаметр 8 мм. Опорная шайба насаживается на коническую заточку. Пропеллер укреплен винтом, который ввернут внутрь вала. Щека кривошипа круглая, без противовеса. Мотылевая шейка имеет диаметр 5 мм. Цилиндр двигателя из стали, термически обработанной до высокой твердости. Выхлопные и перепускные окна расположены по окружности цилиндра. Цилиндр закрыт головкой, которая свободно надевается на гильзу, образуя рубашку воздушного охлаждения. В ребрах головки имеется три сверления, через которые проходят винты, крепящие цилиндр и рубашку к картеру. Поршень чугунный, низкий (высота 11,5 мм), палец диаметром 4 мм. Шатун овального сечения, прессованный из дюралюминия. Контрпоршень стальной, цементированный. Карбюратор двигателя пульверизационного типа. • Клапан распределения всасывания пластинчатый (рис. 58), сделан из листовой пружинной стали толщиной 0,16 мм.
№
Рис. 53. Двигатель первой категории «Активист» ,ирмы «Цейс», распределение дисковым золотником
Двига?ель «Активист» первой категории фирмы «Цейс», распределение резонансным клапаном
I I
I I
Рис. 55. Диаграмма газораспределения двигателя «Активист» с дисковым золотником
Рис. 56. Диаграмма газораспределения двигателя «Активист» с резонансным клапаном
Фаза всасывания показана условно
Механика работы резонансного клапана в настоящее время еще не изучена.
Ниже автор приводит объяснение работы такого распределительного устройства.
Жесткость пружины клапана подбирается такой, чтобы собственная частота колебаний лепестка клапана была близка к частоте пульсаций разрежения в картере двигателя на его рабочих оборотах. Тогда лепесток клапана входит в резонанс, и благодаря этому механические потери на приведение его в действие становятся ничтожными. Диаграмма газораспределения меняется в зависимости от того, на каких оборотах работает двигатель. При запуске клапан открывается под действием атмосферного давления и разрежения в картере двигателя.
Карбюратор двигателя (рис. 58) состоит из жиклера, ввернутого с одной стороны всасывающего патрубка, и иглы с фиксатором, расположенной на другой стороне патрубка. Такая конструкция имеет то преимущество, что неплотность подгонки резьбы иглы не может являться причиной подсоса воздуха, что имеет место на ряде других систем.
Фирма рекомендует следующий состав горючего: масло касторовое или автомобильное—23%, керосин___31%, эфир—
46%.
клапана двигателя «Активист»
«ТОРПЕДО-15» (КВ «Torpedo-15», США)
Фирма КВ выпустила в последние годы серию двигателей различного литража под общим наименованием «Торпедо» (рис. 59). Двигатели объемом до 2,5 см3 получили широкую известность в Европе после международного чемпионата 1954 г., когда американский авиамоделист Книланд выиграл первенство с моделью, снабженной двигателем «Торпедо-15». В дальнейшем этот двигатель действительно показал себя с лучшей стороны. Он прост по конструкций, надежен в эксплуатации и самый легкий из известных двигателей. Его вес равен 95 г.
Партии двигателей, выпущенные в 1954 и 1955 гг., имеют значительно повышенную мощность. Их стали успешно применять не только на таймерных, но и на кордовых скоростных и пилотажных моделях, а также на моделях для командных гонок.
Рис. 59. Двигатель «Торпедо-15» (первая категория)
Основные данные двигателя:
Ход поршня
Диаметр цилиндра
Рабочий объем
Вес поршневой группы
Вес двигателя
Длина
Высота
Ширина по лапкам крепления
Максимальная мощность серийного образца
Диаграмма газораспределения
Продувка
Распределение всасывания
— 14 мм
— 14,75 »
— 2,39 см3
— 8,3 г
— 95 »
— 65 мм
— 65 »
— 36 »
— 0,31 — см. рис. 60 — поперечная — валом
Картер двигателя (рис. 61) отлит под давлением из силумина, вместе с перепускным каналом и выхлопным патрубком. Всасывающий патрубок карбюратора наклонен вперед и отлит заодно с картером. Задняя крышка картера крепится к картеру четырьмя винтами. Вал двигателя стальной, каленый, вращается непосредственно в теле носка картера. Ни втулок, ни шарикоподшипников не применено. Газораспределение всасывания осуществляется валом. Диаметр сверления вала 5,9 мм. Щека кривошипа круглая, с небольшим противовесом. Мотылевая шейка имеет диаметр 4 мм. Цилиндр двигателя стальной, термически обработанный. Верхняя часть имеет оребрение, сквозь которое проходят два винта, крепящие цилиндр к картеру. Окна перепускного и выхлопного каналов широкие, без перемычек. Поршень стальной, закаленный до Rc -63. На днище имеется плоский козырек. Бобышек для поршневого пальца нет. Палец удерживается стенками цилиндра.
Вес поршня — 6 г. Компрессия создается только верхним притертым поясом поршня высотой 5,5 мм. Нижняя часть поршня (юбка) занижена по диаметру на 0,05 мм и служит только направляющей. Головка цилиндра литая, уплотнение с цилиндром достигается посредством паранитовой прокладки. Крепится прокладка к цилиндру двумя винтами и двумя винтами притягивается сквозь ребра охлаждения цилиндра к картеру. Поршневой палец диаметром 3,2 мм стальной, поверхностная твердость его очень высокая. Шатун без втулок, дюралевый, изготовленный горячей штамповкой. Карбюратор простейшего пульверизационного типа со сменными диффу-зорамй. Диаметр основного диффузора 5 мм. Фирма рекомендует топливо «Меркурий» № 8 и «Суперзоник» 1000.
Рис. 60. Диаграмма газораспределения двигателя «Торпедо-15»
Рис. 61. Разрез двигателя «Торпедо-15»
MVVS-2,5/1955 D (Чехословакия)
Описываемый образец калильного двигателя создан а авиамодельной лаборатории добровольного общества Чехословакии — СВАЗАРМ конструкторами - авиамоделистами 3. Хузичка, И. Сладким и Я. Кочи. Модель И. Сладкого с таким двигателем выиграла первенство мира 1955 г. по скоростным кордовым моделям, показав скорость 179 км/час.
Авиамоделист Я. Кочи в августе того же года на международных соревнованиях показал скорость 180 км/час (корд 0,25 мм). z
Позднее Кочи улучшил достижение, показав скорость 203,5 км/час, корд диаметром 0,25 мм.
Двигатель (рис. 62) предназначен специально для скоростных кордовых моделей. Столь высокие результаты достигнуты благодаря очень легкой поршневой группе, удачной системе газораспределения и продувки, умелому использованию наддува во всасывающий патрубок от скоростного напора во время полета модели.
В основе конструкции двигателей MWS лежит схема гоночного двигателя «Супер-Тигр» G-20s, но в конструкцию введено много улучшений, которые изменили и внешний вид и его данные.
Рис. 62. Двигатель MWS-2,571955 D первой категории
Основные данные двигателя:
Ход поршня
Диаметр цилиндра
Рабочий объем
Вес поршневой группы
Вес двигателя
Длина
Высота
Ширина по лапкам
Максимальная мощность серийного образца на стенде
Максимальная мощность рекордного образца в полете
Внешняя характеристика (серийного образца)
Диаграмма газораспределения
Тип продувки
Распределение всасывания
— 13,8 мм
— 15' »
— 2,44 см3
— 5,5 г
— 123 »
— 80 мм
— 65 »
— 36 »
— 0,25’ л. с.
— 0,4 »
— см. рис. 63
— см. рис. 64 — поперечный — валом
Картер двигателя (рис. 65) моноблочного типа, с отъемной передней и задней крышками. Перепускной канал проходит в теле картера, выхлопной патрубок отклонен назад, чем облегчен выход газов выхлопа. Верхняя оребренная часть образует рубашку охлаждения. В передней крышке картера расположено два радиальных однородных подшипника: носовой — 7\14 и коренной — 10X21.
В некоторых вариантах этого двигателя всасывающий патрубок расположен на задней крышке, и распределение соответственно осуществляется диском.
Всасывающий патрубок карбюратора отлит заодно с передней крышкой. В носке передней крышки картера имеются приливы с резьбой для крепления капота. Вал двигателя из стали, каленый, пустотелый, в основном сечении 10X8 мм, в носовой части диаметр 7 мм. Пропеллер крепится винтом. Обращает на себя внимание необычайно большой диаметр вала и впускного канала, высверленного в валу, что удалось достигнуть без увеличения размеров картера благодаря применению специальных шарикоподшипников с очень тонкими обоймами. Щека кривошипа толщиной 2 мм в виде диска имеет противовес. Гильза цилиндра двигателя из твердого мелкозернистого чугуна. Выхлопные и перепускные окна квадратного сечения. Поршень из специального поршневого сплава, снабжен стальными поршневыми кольцами сечением 0,8X0,8 мм. Вес поршня необычайно мал — 3,1 г (с кольцами). Поршневой палец стальной, пустотелый, сечением 5X4 мм, весит 0,9 г с заглушками. Шатун овального сечения из дюралюминия, вес 1,5 г. Головка цилиндра литая, оребрения не имеет. Камера сгорания фасонная, повторяет форму днища поршня, к блоку двигателя крепится четырьмя винтами; между гильзой и крышкой имеется прокладка 0,3 мм из красной меди.
Карбюратор простейшего пульверизационного типа, жиклер расположен у стенки диффузора. Диффузоры сменные, основной диаметр 5,5 мм.
Рис. 63. Чертеж двигателя MVVS-2,5/1955 D серийного образца в трех проекциях в график его внешней характеристики
Рис. 64. Диаграмма газораспределения двигателя MVVS-2,5/1955 D (серийного образца)
Рис. 65'. Детали двигателя MVVS-2,5/1'955 D
Авторы двигателя применили и рекомендуют для рекордных полетов следующий состав топлива: метиловый спирт— 25%, касторовое масло — 25%, нитрометан — 40%, нитробензол—10%.
«ВЕБРА МАХ-1> («Webra Mach-1», ФРГ)
Компрессионный авиамодельный двигатель «Вебра Мах-1» (рис. 66) выпускается фирмой «Брагелиц» в Берлине. Из числа выпускаемых фирмой моторчиков модель «Мах-1» является наиболее совершенной, и на европейских соревнованиях 1954—1955 rj. модели с этими двигателями показали высокие результаты.
Рис. 66. Двигатель «Вебра Мах-1» первой категории
Основные данные двигателя:
Ход поршня
Диаметр цилиндра
Рабочий объем
Вес
Длина
Высота
Вес поршневой группы
Ширина по лапкам крепления
Максимальная мощность серийного двигателя
Диаграмма газораспределения
•Система продувки
— 13 мм
— 15,5' »
— 2,45 см
— 137 г
— 80 мм
— 60 »
— 11,9 г
— 40 мм
— 0,31 л. с. при
16 000 об/мии — см. рис. 67.
— встречная, кольцевая
Модель «Мах-1» предназначается для установки на таймерные, радиоуправляемые и на все виды кордовых моделей. Двигатель имеет массивный полумоноблочный картер с сильными лапками для крепления. Передние и задние крышки картера крепятся каждая четырьмя винтами. В передней
Рис. 67. Диаграмма газораспределения двигателя «Вебра Мах-1»
крышке имеется два радиальных однорядных шарикоподшипника, в которых вращается коленчатый вал. Щека кривошипа гладкая, без противовеса. Внутрь мотылевой шейки запрессована дюралюминиевая заглушка с фланцем, противодействующим спаданию шатуна назад. Дисковой золотник из алюминиевого сплава вращается на валике, запрессованном в заднюю крышку картера. Всасывающий патрубок карбюратора отлит заодно с крышкой, отверстие диффузора — 5,5 мм.
Цилйндр нижним концом ввернут в картер; на верхнем конце навернута дюралевая го’ловка. Зеркало цилиндра термически обработано до твердости /?с = 62—64, восемь перепускных каналов выфрезерованы в теле его нижней части со стороны зеркала цилиндра.
Поршень имеет высоту 10 мм. Применение такого низкого мор’шня позволяет сделать двигатель очень компактным. Поршень изготовлен из твердого мелкозернистого чугуна. Поршневой палец диаметром 4 мм. Шатун точеный, круглого сечения из дюралюминия, без втулок. Контрпоршень сделан из термически обработанной стали. На двигателе применен простейший пульверизационный карбюратор. Двигатель легко запускается от руки. Фирма рекомендует применять горючее
двух видов: для нормальной работы № 1, для форсированного режима № 2.
Горючее Касторовое масло Керосин । Эфир Амилнитрит
№ 1 30% 30% 40% —
№ 2 25% 40% 32,5% 2,5%
3. ДВИГАТЕЛИ ВТОРОЙ КАТЕГОРИИ С РАБОЧИМ ОБЪЕМОМ
ДО 5 слЗ
МКС-io н МКС-Юл (СССР)
Калильный двигатель МКС-10 конструкции автора предназначен для кордовых, управляемых по радио и других летающих моделей. Опытный вариант двигателя (рис. 68) имел
Рис. 68. Калильный двигатель второй категории МКС-10 (опытный вариант)
Рис. 69. Калильный двигатель второй категории МКС-Юл (с литым блоком, серийный)
наименование МКС-10. Основные данные опытного и серийного двигателей одинаковы. На серийном варианте МКС-Юл (рис. 69), в отличие от опытного, применен литой моноблочный картер и литая головка.
Основные данные двигателя:
мкс-10 МКС-Юл
Ход поршня 15,8 мм 15,8 мм
Диаметр цилиндра 20 > 20 >
Рабочий объем 4,96 см3 4,96 см3
Степень сжатия (эффективная) 7,2 6,2
Вес поршневой группы 9 г 9 г
Вес двигателя 195 > 186 »
Длина НО мм 108 мм
Высота 74 > 75 »
Ширина по лапкам крепления 46 » 43 »
Максимальная мощность серийного образца 0,65 л. с.
Максимальная мощность опытного образца 0,7 л. с.
Внешние характеристики см. рис. 70
Диаграмма газораспределения см. рнс. 71
Продувка поперечная.
Рис. 70. Внешние характеристики двигателей МКС-10 и МКС-Юл
6 Зак. 30
81
g
Так как конструкции кривошипно-шатунного механизма поршневой группы карбюратора и механизма газораспределения совершенно одинаковы, мы даем описание серийного варианта МКС-Юл. Различие конструкции цилиндра хорошо видно на рис. 72 и 73.
Картер двигателя моноблочного типа, отлит из силумина. Верхняя часть имеет оребрение. Перепускной канал, выхлопной и всасывающий патрубки образованы соответствующей формой отливки. Передняя крышка картера съемная. Вал двигателя вращается в двух однорядных радиальных шарикоподшипниках № 6 6X19 мм. Щека кривошипа круглая, с противовесом, мотылевая шейка диаметром 5 мм. Дисковый золотник из текстолита, вращается на валике диаметром 3 мм. Диск соединяется с коленчатым валом мотылевой шейкой.
Гильза цилиндра из стали СЗОХГСА, закалена до крепости 160—180 кг/мм2. Поршень отлит из поршневого сплава и Весит 6,5 г. Поршень снабжен двумя стальными кольцами Сечением 0,8X0,8 мм. Поршневой палец стальной, каленый, пустотелый, диаметром 4 мм. Шатун овального сечения из дюралюминия Д-16т, в нижней головке имеется вкладыш из бронзы БРОФ 7-02. Карбюратор простейшего пульверизационного типа.
Рекомендуемое топливо: метиловый спирт—50%, касторовое масло — 25%, нитрометан — 20%.
МК-14 (СССР)
Компрессионный авиамодельный двигатель МК-14 (рис. 74) конструкции автора предназначен для установки на радиоуправляемые модели. Конструкцией предусмотрена возможность надевать на цилиндр рубашку для водяного охлаждения. В этом виде он используется на моделях судов (рир. 75). .
На конкурсе авиамодельных двигателей в 1954 г. двига-тель был признан лучшим в своей категории и автору присуждена первая премия.
Основные данные двигателя:
Диаметр цилиндра — 20 мм
Ход поршня — 22 »
Рабочий объем — 6,92 см3
Вес двигателя
Длина — 94 ММ
Высота — 85 »
Ширина по лапкам крепления — 46 »
Максимальная мощность опытного образца — 0,45 л. с. при 14 500 об/мии
Внешняя характеристика — см. рис. 76
Диаграмма газораспределения — см. рис. 77
Продувка — встречная, кольцевая
Рис. 74. Компрессионный двигатель второй категории МК-14
Рис. 75. Двигатель МК-14м (вариант с водяным
охлаждением)
Рис. 76. Внешняя характеристика двигателя МК-Мм
Рис. 77. Диаграмма газораспределения двигателя МК-14м
Картер двигателя (рис. 78, 79) полумоноблочный, сделан из дюралюминия, имеет отъемную переднюю крышку, в которой находятся два радиальных подшипника.
Коленчатый вал имеет диаметр у коренного подшипника 8 мм, диаметр носовой части 6 мм. Щека вала круглая, име-
Рис. 78. Детали двигателя МК-14м. В числе деталей маховик, водяная рубашка и выхлопной коллектор . •
ет противовес. Мотылевая шейка диаметром 5 мм. Дисковой золотник распределения всасывания изготовлен из текстолита, вращается на валике, укрепленном на задней стенке картера. Конструкция цилиндра и система продувки аналогичны с двигателем МК-12. Цилиндр из стали СЗОХГСА или ШХ-15, каленый. Головка цилиндра из дюралюминия. На нижней части (юбке) головки имеется резьба, которой она соединяется с картером.
Поршень двигателя из мелкозернистого чугуна. Шатун дюралюминиевый, без втулок. В нижней и верхней головках имеются продольные канавки для смазки шейки и пальца. Палец стальной, цементированный, диаметром 4 мм. Поверхность пальца и мотылевой шейки полированы. Этим предотвращается наволакивание дюралюминия шатунных головок.
Карбюратор отлит вместе с картером, имеет четыре прилива для установки жиклера в нужном напряжении, диффузор сменный из пластмассы. Двигатель снабжен универсальным выхлопным патрубком, который при установке на модели дает возможность отвести в желаемом направлении выхлопные газы и избежать забрызгивания модели продуктами выхлопа. Это особенно важно при эксплуатации двигателя на радиоуправляемых моделях. Водяная рубашка устанавливается при использовании двигателей на моделях судов.
Двигатель хорошо работает на горючем следующего
состава: керосин—30%, эфир—37%, касторовое масло—30%, амилнитрит — 3%.
«СУПЕР-ТИГР» G-19 («Super-Tiegre» G-19, Италия)
Авиамодельный двигатель «Супер-Тигр» G-19 (рис. 80), как и все двигатели этой фирмы, отличается оригинальностью конструкции и компактностью. Двигатель выпускается в двух вариантах: тип «А» — компрессионный и тип «В» — с калильной свечей. Компрессионный двигатель выше калильного на высоту контрпоршня. С двигателями этого типа итальянские авиамоделисты успешно выступали на ряде международных соревнований. Лучшие результаты показал двигатель с калильным вариантом.
Рис. 80. Двигатель второй категории «Супер-Тигр» G-19 (калильный вариант)
Основные данные двигателя:
тип «А» тип «В»
Ход поршня 17 мм 17 ММ
Диаметр цилиндра 19 ' » 19 »
Рабочий объем 4,82 см3 4,82 с,и3
Степень сжатия (эффективная) — 5,5
Вес поршневой группы 275 г 255 г
Вес двигателя —
Длина 95 мм 95 мм
Высота 84 » 76 »
Ширина 46 » 46 »
Максимальная мощность серийного образца — 0,48
Внешняя характеристика см. рис. 82
Диаграмма газораспределения см. рис. 83
Продувка встречная
Распределение всасывания валом
Рис. 81. Чертеж общего вида двигателя «Супер-Тигр» G-19
Двигатель моноблочной конструкции (рис. 81, 84). Одйа отливка образует картер, выхлопные патрубки, перепускные каналы и рубашку охлаждения цилиндра. Задняя стенка картера имеет отверстие, в которое может быть ввернут декомпрессор для остановки двигателя. Передняя крышка картера отъемная, на ней имеется прилив, образующий всасывающий патрубок карбюратора. В крышке установлены два радиальных однорядных шарикоподшипника: коренной— 12 мм и носовой — 8 мм.
Внешняя обойма коренного подшипника выступает на половину своей ширины и служит направляющей при соединении крышки с картером.
Стальной пустотелый вал сечением 12X8 мм служит газораспределяющим золотником. Носовая часть имеет резьбу. Пропеллер крепится гайкой. Мотылевая шейка имеет диаметр 6 мм. Щека кривошипа круглая, с противовесом. Поршень из легкого сплава, имеет два поршневых кольца сечением 1X1 мм. Поршневой палец стальной, каленый, диаметром 3 мм. Шатун из дюралюминия, литой под давлением. Гильза цилиндра сделана из твердого чугуна, свободно сидит в блоке картера, к которому прижата четырьмя винтами.
Вариант двигателя под индексом «А» предусматривает более высокие блок и гильзу, контрпоршень и другую головку с винтом для регулировки контрпоршня. В этом виде получается компрессионный вариант двигателя.
Рис. 82. Внешняя характеристика двигателя «Супер-Тигр» G-19
Рис. 83. Диаграмма газораспределения двигателя «Супер-Тигр» G-19
Разрез гильзы цилиндра по окнам
Рис. 84. Чертеж двигателя «Супер-Тигр» G-19 (продольный разрез)
Карбюратор имеет сменные диффузоры, позволяющие добиваться наиболее надежной работы на желаемом числе оборотов. Фирма рекомендует следующее горючее:
Тип «А»: для обкатки — касторовое масло 33%, эфир—33%, керосин 34%;
нормальное — минеральное масло — 28%, эфир — 44%, керосин 22% или «Меркурий» № 5.
Тип «В»: для обкатки — касторовое масло 30%, эфир — 50%, керосин—20%;
нормальное — касторовое масло 25%, эфир 50%, керосин—25%;
На обкатанных двигателях при рекордных полетах допускается применение форсирующих присадок.
«ДУЛИНГ-29» («Dooling-29», США)
Этот калильный двигатель относится к числу специально гоночных образцов. Он выпускался фирмой «Братья Дулинг» в небольших количествах для кордовых скоростных моделей. Двигатель (рис. 85 и 86) компактный, обладает от-
1
Рис. 85. Двигатель второй категории «Дулииг-29»
личными данными. Интересно отметить, что в 1954 г. на мировом чемпионате первые три места были заняты моделями с этими двигателями.
Основные данные двигателя:
Ход поршня — 15 мм
Диаметр цилиндра — 20,35 »
Рабочий объем — 4,86 см3
Вес — 1,85 г
Максимальная мощность — 0,75 л,- с. при 17 500 об/мин
Продувка — поперечная
Диаграмма газораспределения — см. рис. 87
Распределение всасывания — дисковым золотником
Рис. 86. Детали двигателя «Дулииг-29»
Рис. 87. Диаграмма распределения всасывания двигателя «Дулинг-29»
4. ДВИГАТЕЛИ ТРЕТЬЕЙ КАТЕГОРИИ С РАБОЧИМ ОБЪЕМОМ ОТ 5 ДО 10 см3
МБ-05Ф й МКС-05ф
Двигатель МБ-05ф конструкции автора предназначен для установки на скоростных летающих моделях. Его опытный образец с искровой системой зажигания давал мощность до 1,28 л. с. С зажиганием от калильной свечи двигатель носит наименование МКС-05ф (рис. 88) и развивает мощность до 1,5 л. с.
Моделями с этим двигателем установлен ряд всесоюзных рекордов.
Рис. 88. Двигатель третьей категории МКС-05Ф. (калильный вариант)
Осиовиые данные двигателя:
Ход поршня — 24 мм
^Диаметр цилиндра — 23 »
Рабочий объем цилиндра — 9,96 см3
Степень сжатия (геометрическая) — 8
Зазор между электродами свечи — 0,5 мм .
Зазор между контактами прерывателя — 0,2—0,4 »
Вес со свечой без винта, бачка, бензопровода ,и электрооборудования
Длина
Высота
Ширина
Внешняя характеристика двигателей
МБ-05ф и МКС-05Ф
Диаграмма газораспределения
— 305 г
— 103 мм
— 120 »
— 52 »
— показана иа рис. 89
— см. рис. 90
Основная часть двигателя — картер. На нем смонтированы все остальные детали {рис. 91). Картер сделан из дюралюминия марки Д16Т. В передней части, над втулкой вала, имеется прилив, сквозь который проходит всасывающий патрубок. К верхнему фланцу четырьмя винтами крепится цилиндр. В картер запрессована втулка из фосфористой бронзы марки Броф 7-02 и поставлен опорный шариковый подшипник для вала. Передняя часть шейки картера имеет кольцевой желобок для крепления прерывателя. В нижний фланец вставлены пружина и цилиндрический фиксатор положения прерывателя. На левой и правой сторонах картера имеются лапы с
отверстиями для закрепления двигателя на модели.
Цилиндр — точеный из стали марки СЗОХГСА (хроман-силь). Выхлопной и перепускной патрубки сделаны из мягкой „ листовой стали толщиной 0,5 мм. После припайки патрубков к цилиндру (для пайки применяется красная медь) цилиндр закаляют до твердости -54 (по Роквеллу). Головка крепится к цилиндру шестью винтами. Она сделана из дюралюминия и имеет развитое оребрение.
Поршень двигателя изготовлен из дюралюминия марки Д-16Т. На днище он имеет гребень с наклоном в сторону выхлопа. На баковой поверхности поршня проточены два узких
желобка для поршневых колец и один широкий желобок для уменьшения поверхности трения. С внутренней стороны поршня имеются бобышки для поршневого пальца. Поршневой палец сделан из мягкой стали марки С-10, цементирован на глубину 0,3 мм, закален до /?с -63—64, шлифован и полирован. -В отверстия пальца с обеих сторон вставлены заглушки,
которые устраняют опасность повреждения пальцем зеркала цилиндра. Поршневые кольца из стали У-8 закалены до твердости R.- -61—63.
Шатун из дюралюминия Д16Т. Верхняя головка без вкладыша, в нижнюю запрессован вкладыш из бронзы Броф 7-02. Смазка* трущихся поверхностей производится через отверстия
в головках шатуна.
Коленчатый вал из мягкой стали марки С-25. Его трущиеся части цементированы на глубину 0,4 мм, закалены до . R 63—64 и шлифованы. Кроме своего прямого назначения,
вал двигателя исполняет также роль золотника системы
МЕЛС.
77, otf/ЛНМ
Рис. 89. Внешняя характеристика двигателей МБ-05Ф и МКС-05ф
Рис. 91. Двигатель МК.С-05Ф (продольный разрез)
распределения всасывания. Через полый вал горючая смесь поступает в картер.
Карбюратор простейшего пульверизационного типа с жиклером, проходное отверстие которого регулируется иглой.
В случае применения искрового зажигания двигатель снабжается стандартной бобиной, конденсатором и сухими батареями напряжением 4,5 в (от карманных фонарей). Прерыватель состоит из надетой на шейку вала кулачковой шайбы, дюралюминиевого фасонного корпуса, молоточка с пружиной, наковальни и ручки. Контакты прерывателя вольфрамовые. Замыкание контактов длится в течение поворота вала двигателя на 120°. Зазор между контактами не должен превышать 0,4 мм. Такая регулировка обеспечивает надежную работу прерывателя на больших оборотах.
Опережение зажигания регулируется поворотом прерывателя. Для закрепления прерывателя в определенном положении служит фиксатор. При электрическом зажигании желательно применять свечи с фарфоровыми или слюдяными изоляторами. Зазор между электродами свечи может быть от 0,2 до 0,5 мм (в зависимости от мощности батарей питания). При слабых батареях или малом зазоре между электродами двигатель запускается плохо.
Во втором варианте этого двигателя МКС-05ф зажигание производится от калильной свечи. Для перехода с искрового зажигания на калильное надо снять прерыватель и взамен искровой свечи ввернуть калильную.
При искровом зажигании двигатель работает хорошо на бензине марок Б-70, 4Б-78, А-70. Испытания показали, что смесь, состоящая из одной части авиамасла марки МК или МС (условной вязкости от 20 до 25° по Энглеру — при 50°) и трех частей бензина, является лучшей.
Для запуска двигателя с калильной свечой нельзя применять бензин, так как спираль свечи сгорает. Следует применять только спиртовые горючие смеси, состоящие из трех частей метилового (древесного) или этилового (винного) спирта крепостью не ниже 96° и одной части касторового масла.
МАК КОЙ 60 «Красная головка» (МС СОУ «Red Head», США)
Авиамодельный двигатель Мак Кой 60 (рис. 92) выпускали, начиная с 1947 г., с искровым, а затем с калильным зажиганием. Двигатель относится к самым мощным из применяющихся на моделях. В нем применены все последние достижения в области микролитражного моторостроения. Описанная модель выпускалась фирмой серийно, специально для \ спортивных скоростных и пилотажных моделей. В ряде ответственных международных соревнований модели с этим двигателем занимали призовые места и устанавливали рекорды.
Основные данные двигателя двадцатой серии \
Ход поршня — 22,2 мм
Диаметр цилиндра — 23,3 »
Рабочий объем — 9,46 см3
Вес двигателя — 405 г
Вес поршневой группы — 18,3 »
Максимальная мощность серийного образца — 1,5 л. с.
Диаграмма газораспределения — см. рнс. 93
Распределение всасывания — дисковым золотником
Продувка — поперечная
Рис. 92. Двигатель третьей категории Мак Кой 60 «Красная головка»
Мак Кой 60
Рис. 94. Детали двигателя Мак Кой 60
Компоновка двигателя хорошо видна на перспективном разрезе (рис. 92). Детали показаны на рис. 94. Рекомендуется топливная смесь Суперзоник-1000.
«БАНГЕЙ-600» («Bnngay-бОО», США)
Этот гоночный спортивный двигатель один из самых мощных, применявшихся на летающих моделях. На рис. 95 показан его вариант с искровым зажиганием (с прерывателем). * Еще лучше двигатель работает с калильным зажиганием на спиртовых топливах. Двигатель изготавливался фирмой «Братья Бангей». С 1948 г. было выпущено несколько небольших серий, мало отличающихся друг от друга. Кордовые модели с этими двигателями показывали рекордные скоростные полеты до 255 км/час и неоднократно занимали первые места на соревнованиях.
Основные данные двигателя:
Ход поршня — 22,2 мм
Диаметр цилиндра — 23,8 »
Рабочий объем — 9,88 см3
Вес двигателя — 360 г
Степень сжатия — 9,8
Максимальная мощность серийного образца калильного варианта достигает — 1,5—1,75 л. с.
Диаграмма газораспределения — см. рис. 96
Распределение всасывания — валом
Продувка — поперечная
Рис. 95. Двигатель третьей категории «Бангей-600»
Рис. 96. Диаграмма газораспределения двигателя «Бангей-600»
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ПОРШНЕВЫЕ ДВИГАТЕЛИ
К числу экспериментальных двигателей мы относим такие, создание которых преследует цель изучения или опробирования новых конструкций или идей, не нашедших еще широкого применения или отличающихся оригинальностью замысла.
Общее направление авиамодельного моторостроения идет по направлению уменьшения литража. Развитие точной механики позволяет сейчас изготовлять дешево и с высокой точностью очень маленькие двигатели. На рис. 97 показан двигатель «Молекула» рабочим объемом 0,045 ext3 конструкции В. И. Петухова. На рис. 98 — двигатель ВНК-4 конструкции В. Н. Красноголового.
Представляет интерес опыт постройки многоцилиндровых двигателей. На рис. 99 изображен шестицилиндровый двигатель «Эльф», изготовленный одним американским моделистом.
Чрезмерно большое число оборотов винта снижает его коэффициент полезного действия. Одним из средств повышения к.п.д. винта является уменьшение его оборота. На рис. 100 показан двигатель с редуктором, понижающим число оборотов вала винта в 1,5 раза. Оригинальное конструктивное решение дает возможность уменьшить лоб двигателя.
Рис. 97. Двигатель «Молекула» рабочим объемом 0,045 см3
Рис. 98. Двигатель ВНК-4 (представление о величине дает спичка)
Рис. 99. Шестицилиндровый двигатель «Эльф» рабочим объемом 2,5 см3
Другой способ увеличения коэффициента полезного действия винта — это применение соосных винтов. Попытка конструктивного решения соосной схемы и ее редуктора на двигателе показана на рис. 101.
Интересную схему синхронной работы двух двигателей на управляемой по радио модели показывал в Центральном аэроклубе СССР т. Заречный (рис. 102). Модель хорошо ле-
пи
Рис. 100. Двигатель КВ
с угловым редуктором
тала. Двухмоторная модель в полете представляет для любителей моделизма исключительный интерес.
Интерес авиамоделистов к технике моделей, управляемых по радио, привел к тому, что фирмы, учитывая спрос на двигатели для таких моделей, к которым предъявляются
Рис. 101. Вал двигателя с соосными винтами
вращение
ереаюдник Ридкйи вал
Шлицееая лщф/па
Переделка /слапана распределения
Лоора
^РЬ/РЛЮЧ вкл/оч
Шлицевой еалик
Рычаг переключения'
Рис. 102. Схема синхронизатора двух двигателей системы Заречного
Рис. 103. Двигатель с двумя жиклерами для моделей, управляемых по радио
некоторые специфические требования, например, устойчивая работа на малых оборотах, плавность работы, малый расход топлива и др., стали выпускать двигатели специально для моделей, управляемых по радио.
На рис. 103 показан один из таких двигателей с двумя жиклерами (большого и малого газа), позволяющими для моделей, управляемых по радио, получать две скорости вращения пропеллера путем выключения одного из жиклеров.
Как видно, попытки конструкторов направлены на решение отдельных очень интересных задач, которые в дальнейшем могут получить развитие и практическое применение в спортивном моделировании.
Кроме перечисленных двигателей, имеется еще очень много попыток применения звездообразных схем, различных продувок и других новшеств, о которых здесь не позволяет сказать объем книги.
6. РЕАКТИВНЫЕ ДВИГАТЕЛИ
Пульсирующий воздушно-реактивный двигатель действует так: по всасывающему каналу — диффузору (рис. 104) воздух поступает в камеру сгорания. На его пути имеется распылитель (трубка с небольшим регулируемым отверстием, через которое подается топливо) и клапанное устройство, состоящее из решетки и пластинчатого клапана. В камере сгорания происходит возгорание паров бензина, смешанных с воздухом; от электрической искры при запуске, а при даль-
Лродукть/ горения
Рис. 104. Схема действия пульсирующего воздушно-реактивного двигателя (ПВРД)
нейшей работе от нагретых до высокой температуры стенок камеры сгорания и выхлопной трубки. Труба, через которую газы, расширяясь, выходят, называется резонансной, потому что длина ее должна быть подобрана в соответствии с частотой вспышек двигателя.
Во время вспышки рабочей смеси в камере сгорания резке повышается давление газов. Клапан закрывает продуктам сгорания обратный выход в диффузор, и они устремляются в трубу. Тяга двигателя получается вследствие реакции, действующей в обратном направлении движению газов и равной произведению массы выходящих газов на половину квадрата скорости их движения, т. е. их живой силе.
р — wV8 .
2
В конце цикла выхлопа давление в камере сгорания падает и становится меньше, чем давление в диффузоре. Поэтому лепестки клапана открываются, в камеру сгорания поступает новая порция горйчей смеси и цикл повторяется.
Чём чаще происходят вспышки и чем большая порция газов сгорает за один цикл, тем большую тягу развивает двигатель:
Правилами ФАИ объем камеры таких двигателей ограничен и не должен превышать 0,5 л, а вес 0,5 кг.
Запуск двигателя с искровой свечой производится в такой последовательности. К свече двигателя подсоединяют провод высокого напряжения от магнето (рис. 105), второй провод подсоединяют на корпус двигателя. Отвинчивают иглу жиклера и воздушным насосом (автонасос для накачивания баллонов) резкими качками подают воздух к клапанной решетке. Шланг насоса при этом вводят в диффузор двигателя, располагая его обрез попеременно у клапанной решетки или перед жиклером. Одновременно с подачей воздуха вращают магнето. После появления отдельных хлопков иглой регулируют подачу топлива, добиваясь ровной работы.
Реактивные двигатели очень чувствительны к регулировке подачи топлива. В качестве топлива используются смеси различных сортов бензина. Лучшие результаты достигались на бензине Б-70.
Несмотря на то, что в настоящее время соревнования моделей с двигателями такого типа в СССР проводятся редко, некоторые моделисты проявляют к ним интерес. Поэтому мы помещаем этот материал.
Одним из известных конструкторов ПВРД является авиамоделист М. Е. Васильченко. Им создан ряд удачных конструкций двигателей разного литража (рис. 106), два из которых РАМ-1 и РАМ-2 делались серийно.
РАМ-1 послужил прототипом для создания других конструкций. Так, мастер спорта И. Иванников, развивая схемы 108
Рис. 105. Запуск реактивных двигателей
РАМ-1, создал свой двигатель, с которым добился выдающихся результатов на международных соревнованиях 1955 г. Он установил абсолютный мировой рекорд скорости полета модели — 275 км/час.
На рис. 107 показан двигатель «Летмо-250/1952» чехословацкого моделиста Сладкого. Его двигатель не имеет свечи. Резонансная трубка значительно короче. Запуск производится при помощи паяльной лампы или факела, которыми поджигают смесь на выходе из трубы. В 1954 г. на международных соревнованиях в Москве Сладки с моделью, на которой стоял модифицированный двигатель «Летмо-300», занял первое место, показав скорость 232 км/час.
Рис. 106. Реактивный двигатель РАМ-1
LETMO-MP250/1952
Глава IV
ДЕТАЛИ АВИАМОДЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
В настоящее время в Советском Союзе и за рубежом освоили изготовление авиамодельных двигателей самых разнообразных назначений и конструкций.
В 1954 г. был проведен конкурс на лучший авиамодельный двигатель. Многие авиамоделисты, в особенности «скоростники», у которых двигатель решает успех выступлений, а также любители-«мотористы» создали оригинальные конструкции и разработали интересные и практически удобные детали. С ними мы познакомим читателей.
1. КАРТЕРЫ
Картер авиамодельного двигателя изготовляют из сплавов алюминия или магния. Критерием оценки годности материала для изготовления картера является удельный вес, литейные свойства, механическая прочность и то, как чисто он обрабатывается режущим инструментом. Случается, что литой материал при механической обработке не дает чистой поверхности, «лйпнет» к резцу. При этом получается рваная резьба, трудно добиться необходимой чистоты поверхности. По прочности сплавы алюминия и магния оказываются вполне удовлетворительными.
Применяются два метода изготовления заготовки картера: фрезерование и литье. Первый метод выгоден тогда, когда делают одиночные изделия. В том случае, когда изготовляют большое количество двигателей, выгодно применять литье. Можно производить отливку в земляную форму. Этот способ наиболее прост, однако он не дает чистой поверхности. Поэтому приходится затрачивать довольно много времени на зачистку отливки.
Отличные результаты получаются при литье по выплавляемым восковым моделям (прецезионное литье). При промышленном (серийном) изготовлении двигателей чаще всего применяют литье в металлические разъемные формы — ко
киль. Наилучшие результаты дает литье под давлением или прессование полужидкого сплава в металлических формах.
Технологические возможности часто определяют выбор метода изготовления, а следовательно, влияют на выбор конструкции. Поэтому, прежде чем конструировать, следует всегда задуматься нам тем, как двигатель будет изготавливаться.
По конструктивным признакам картеры можно разделить на три основные группы: моноблочные, объединяющие рубашку цилиндра с картером (рис. 108); полумоноблочные, у которых картер оканчивается перепускным каналом и выхлопным патрубком; простые, у которых Перепускные каналы и выхлопные патрубки находятся на отъемном цилиндре.
Картеры бывают с отъемными задними и передними крышками, которые крепят на винтах или завинчивают на резьбе. Технологически удобно иметь обе крышки отъемными.
Опыт многих моделистов показал, что крепление крышки на винтах удобнее и проще в эксплуатации, так как, не снимая двигателя с модели, можно легко снять неисправную деталь или просмотреть поршневую группу двигателя.
На рис. 109 показан способ формовки и литья картера в земляной форме. Для того чтобы отлить картер, надо изготовить его модель из дерева или пластмассы или иметь аналогичный образец картера. В том случае, если картер вышел из строя и надо отлить заготовку, в качестве модели можно использовать старый картер. При этом надо закрыть заглушками отверстия и прикрепить технологические приливы.
Рис. 108. Конструкции картеров авиамодельных двигателей
Модель литника
Рис. 109. Схема формования картера: слева—модель; справа — деревянная опока; внизу—формование
Для отливки делают земляную форму в опоках (формовочных ящиках). Сначала форму делают в нижней опоке до оси симметрии, затем накрывают верхней опокой, припудривают поверхность земли и модели тальком или лйкопбдием, ставят модели литников (рис. 109), засыпают землю в верхнюю опоку, трамбуют ее и прокалывают выпарниковые отверстия, разнимают опоки, вынимают модель (для облегчения выемки модели по ней легко ударяют два-три раза молотком) .
Каналы литниковой системы делают ложкой, выдувают крошки земли и пыль. При помощи мягкой кисти, слегка припудривают поверхность формы ликоподием или тальком, осторожно ставят на место верхнюю опоку.
Формовочным материалом могут служить специальные формовочные земли для цветного литья (их можно достать на литейных заводах). В случае, если их достать нельзя, то в качестве формовочной земли можно использовать супесчаную (или 80% песку и 20% глины) увлажненную почву, просеянную через среднее сито. Наиболее крупные частицы просеянной земли не должны превышать 0,6 мм в диаметре.
Материалом для литья может служить лом алюминиевого литья или дюралюминий. Плавить металл лучше всего в электрическом тигле, но можно и в железном ковше, в электропечи, на горне или на открытом огне. Температура расплавленного металла должна быть в пределах 680—750°. Признаком достаточного нагрева металла может служить появление цветной пленки и начало красного свечения, металла. Перед тем как заливать, металл в форму, надо удалить шлак и пленку с поверхности металла. Лить следует непрерывной струей не тоньше 15 мм до полного заполнения металлом литников и выпарников. После того как отливка остынет, снимают верхнюю опоку, вынимают отливку и проверяют качество литья. В отливке не должно быть раковин, пустот и искажений формы.
2. ЦИЛИНДРЫ
Цилиндры могут'-быть цельноточеные и гильзовые. Цельноточеные цилиндры изготавливаются вместе с ребрами; каналы перепуска и выхлопу либо припаивают, либо делают в теле цилиндра. Цилиндры этого типа бывают сквозные, с
Рис. 110. Конструкции цилиндров авиамодельных двигателей
%
отъемной головкой, и глухие, с головкой, составляющей одно целое с цилиндром. Цилиндры крепятся к картеру на резьбе или на винтах.
Гильзовые цилиндры не имеют на себе ребер охлаждения. Они представляют собой гильзу с окнами выхлопа и перепуска, которая вставляется в картер (рис. 110). В этом случае перепускные каналы образуются между стенками картера и гильзой или их делают в теле гильзы. Цля обеспечения наиболее быстро-
Рис. 111. Гильза цилиндра с дополнительными окнами, обеспечивающими перепуск
го перетекания газов в гильзах делают дополнительные отверстия ниже окон перепуска (рис. 111).
Цилиндры и гильзы делают из чугуна или стали. Внутренняя поверхность должна быть твердой и гладкой: чем тверже и глаже .вся поверхность, называемая зеркалом, тем долговечнее будет двигатель. Необходимая твердость поверхности достигается путем высокочастотной закалки всего цилиндра, или закалки внутренней поверхности, цементации, азотирования или цианирования.
ПРЕДЕЛЬНАЯ ТВЕРДОСТЬ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ГИЛЬЗЫ ПРИ РАЗЛИЧНОЙ ТЕРМООБРАБОТКЕ
Материал Закаливание в масле Током высокой частоты Твердость по Роквеллу
цианирование, азотирование цементиро- вание
38 X МЮА 48 — 50 48 — 62 — 70
ШХ 15 62 — 63 62 — 63 62 — 67 63 — 65
30 X ГСА 48 — 51 48 — 51 —• —
С 25 — •— 62 — 64 62 — 64-
Точение и шлифование оставляет на поверхности зеркала цилиндра следы обработки в виде мельчайших канавок. Если зеркало цилиндра (внутреннюю поверхность) оставить в таком виде, то после непродолжительной работы двигателя вершинки канавок сотрутся, появятся зазоры и двигатель потеряет компрессию. Наиболее гладкой поверхности можно достичь притиркой. Притирать цилиндр надо чугунным или медным разжимным притиром (рис. 112), применяя сначала 20-микронный порошок олунда, затем 10—7-микронный; окончательная доводка делается пастой ГОИ. По мере необ-
Рис. 112. Разжимной притир для цилиндров
ходимости притир разжимают, завинчивая гайку. После окончания притирки цилиндр надо тщательно промыть в бензине или керосине.
3. ГОЛОВКИ ЦИЛИНДРОВ
Головка представляет собой верхнюю часть цилиндра. В бензиновых и калильных двигателях она замыкает камеру сгорания. В этом случае в зависимости от формы козырька и днища поршня головка имеет различную конфигурацию внутренней части (рис. 113).
В бензиновых и калильных двигателях соединение головки с цилиндром обязательно должно быть, герметичным, что достигается установкой прокладки красной меди, алюминия или паранита.
В компрессионных двигателях уплотнять соединение головки с цилиндром нет необходимости, так как в этом случае камеру сгорания герметизирует контрпоршень.
Контрпоршень делается из стали или чугуна и настолько плотно подгоняется к цилиндру, что под нажимом пальца руки с трудом входит туда. Во время работы двигателя
Дюралюминиевая галавка- гильза высокая галОвка
Симметричная . Г?ловка голоева несимметричная для свечи рдаку
Мез/сдинародный стандарт резьбы под свечу
Wдюйм а или шаг РдРмм
Рис. ИЗ. Головки авиамодельных двигателей
контрпоршень, как правило, не движется. Исключение составляют подрессоренные контрпоршни (рис. 114), у которых усилие регулировочного винта передается не непосредственно на поршень, а на упругую пластину, смягчающую удары при вспышке топлива. В этом случае контрпоршень может дви-
Рис. 114. Головка компрессионного двигателя с подрессоренным коитрпоршнем
гаться на величину до 0,6 мм. Применение подрессоренного контрпоршня повышает мощность двигателя до 5%.
Слабым местом такой конструкции является пружина, которая быстро трескается л ее приходится заменять.
Для предотвращения самопроизвольного отворачивания регулировочного винта контрпоршня применяют стопоры одного из видов, показанных на рис. 115.
Раньше головки делали, как правило, заодно с цилиндром, но в настоящее время такая конструкция почти не применяется и головки делают отъемными на резьбе или на винтах.
Отъемные головки существенно облегчают притирку цилиндра и имеют то преимущество, что позволяют подбирать
Рис. 115, Способы контровки регулировочного винта
наивыгоднейшую степень сжатия путем изменения толщины уплотняющих прокладок.
Головка компрессионного двигателя, как правило, навинчивается на цилиндр при помощи резьбы. В своей торцовой части она имеет резьбу или резьбовую втулку для винта регулировки степени сжатия. Головки этого типа делают точеными из алюминиевых сплавов.
Верхняя часть цилиндра, в которой происходит наиболее интенсивный процесс горения, сильно нагревается. Для охлаждения на головках цилиндра делают ребра, которые отводят тепло.
В головках калильных и бензиновых двигателей предусматривается отверстие с резьбой под свечу. Международный стандарт резьбы под свечи диаметром lU дюйма, или 6,35 мм, с шагом резьбы 0,85 мм.
4. ПОРШНИ
Тип и конструкция поршня (рис. 116) выбирается в зависимости от назначения двигателя. Поршни делают из бромистого чугуна или из чугуна марок ЧМ1, ЧМЗ, ЧМ4.
Дефлектор ребром
Дефлектор уступом
Дефлектор конусом
Фасонный дефлектор
Плоское онагре
поршня
Шароеал-опора
с клапаном
Л кольцами
Л канавками
Гладкие
116. Типы поршней
Рис.
Рис. 117. Устройство поршня обычно сферическая, а при
На высокооборотных ко-роткоходных двигателях повышенной мощности, желательно иметь вес поршня минимальным. Поэтому стальные и чугунные поршни делают тонкостенными или применяют сплавы алюминия, имеющие малый удельный вес.
При поперечной продувке на днище поршня делают
дефлектор. При петлевой продувке форма днища встречной кольцевой — кониче-
ская или плоская.
Соединение поршня с шатуном осуществляется обычно при помощи пальца. На рис. 116 приведено редко встречающееся, но тем не менее представляющее известный интерес
соединение при помощи шарового шарнира.
Поршни (рис. 117) бывают гладкие, с уплотняющими канавками и с поршневыми кольцами. Во время работы двигателя гильза цилиндра и верх поршня нагреваются до 300— 350°, вследствие чего расширяются. Если поршень сделан из того же материала, что и гильза, то зазор между поршнем и цилиндром, обеспечивающий движение поршня и возможность получения необходимой компрессии сохраняется и работа двигателя не нарушается.
Поршни из алюминиевых и магниевых сплавов расширяются при нагреве гораздо больше, чем чугунные или стальные, что вызывает необходимость делать зазор между стенками поршня и цилиндром значительно большим. Так, например, зазор, обеспечивающий легкий ход и хорошую компрес
Рис. 118. Притир для поршней
сию при чугунном поршне .диаметром 20 мм, составляет 0,015—0,02 на диаметр: Для обеспечения такой же степени свободы движения в горячем двигателе с поршнем из алюминиевых сплавов необходим зазор в холодном состоянии до 0,04 мм, т. е. в два раза больше (рис. 119). Сквозь такой за
зор при сжатии газы легко выходят из камеры сгорания, и компрессия получается слабой, вследствие чего двигатель трудно или совсем невозможно завести. Для создания постоянной компрессии как при запуске, так и при работе мотора поршни из алюминиевых сплавов снабжаются кольцами.
Рис. 119. Схема изменения посадки поршня в цилиндре при нагреве двигателя
В тех случаях, когда применяют гладкие стальные или чугунные поршни, их работа зависит от соотношения твердости поршня и гильзы. Для уменьшения потерь на трении твердость зеркала цилиндра и твердость поверхности поршня делают разной. На таблице приведено несколько рекомеа-
Цилиндр | Поршень
материал вид обработки материал |вид обработки
С 30 X ГСА Закалка общая 4угун анти- Закалка
ШХ 1э » фрикционный
ШХ15 Закалка повер. 4угун антифрикционный
ШХ 15 Сталь Закалка
Ш X 15 я v »> Твердое хро-
Чугун Закалка я мирование
48 Закалка
412 » » Чугун антифрикционный
дуемых сочетаний материалов зеркала и цилиндра и наружной поверхности поршня.
> Для равномерного распределения смазки по стенкам поршня /делают небольшие канавки, в которых задерживается масло.
Как уже было сказано выше, от подгонки поршня к цилиндру зависит мощность двигателя. Окончательно подгоняют поршень к цилиндру после шлифовки или точения методом притирки. Для того чтобы притереть поршень, надо изготовить чугунный разрезной притир (рис. 118) и втулку, в которой имеется зажимной винт для того, чтобы сжимать притир по мере необходимости. Поршень укрепляют при помощи поршневого пальца на ручке. Первоначальную притирку делают 20—30-микронным порошком, окончательную 7—8-микронным порошком, доводят пастой ГОИ. Перед установкой на двигатель требуется очень тщательная промывка и удаление даже самых мельчайших следов абразива (притирочного порошка).
•pcpub мшца в его рабочем положении, при
(-20°
Рис. 120. Положение кольца в цилиндре и на поршне. Размеры кольца !
Рис. 121. Измерение внутреннего диаметра цилиндра
Хорошо притертый к цилиндру поршень не должен при /г° = 20° и смазке жидким маслом (для швейных машин) пропускать воздух при сжатии на половину хода поршня в цилиндре двигателя.
Поршневые кольца — одна из самых ответственных и трудновыполнимых деталей. Они должны быть упругими и твердыми, плотно, без просвета, прилегать к стенкам цилиндра. Поршневое кольцо помещается в канавке на стенке поршня, в ней оно должно свободно двигаться, но иметь минимальные зазоры. Если зазоры велики, газы из камеры сгорания смогут выходить по этим зазорам и компрессия будет ухудшаться. Если же кольцо будет сидеть в канавке поршня слишком плотно, то оно будет удерживаться трением л глубине канавки и не смолсет плотно прилегать к стенкам цилиндра.
Сделать кольца, удовлетворяющие перечисленным требо-
Рис. 122. Определение размеров поршневой канавки
ваниям, — одна из наиболее сложных и точных работ при изготовлении быстроходного двигателя, требующая точности и соблюдения последовательности технологических операци-й-
Для колец подходящим материалом является углеродистая сталь марок У-8 и У-10 и хромистый мелкозернистый чугун. Прежде чем приступить к изготовлению, кольцо следует начертить или сделать эскиз, на котором проставить все нужные для изготовления размеры (рис. 120).
Величины размеров следует измерять и выдерживать на детали с точностью до 0,01 мм, для определения их наДо сделать несколько измерений.
Внутренний диаметр цилиндра мотора, с точностью до 0,01 мм, можно измерить индикатором или штангенциркулем и микрометром. Измерение штангенциркулем менее точно, но более доступно; производится в следующем порядке. Острые губки штангенциркуля разводят до предела внутри цилиндра, закрепляют подвижную рамку стопорным винтом, а микрометром измеряют наибольшее наружное расстояние между губками нутромера штангенциркуля (рис. 121). Полученный размер, называемый номинальным диаметром цилиндра D, проставляют на чертеже. Затем измеряют с той же точностью
внутренний диаметр поршневой канавки. Для этого в поршневые канавки один против другого вкладывают смазанные техническим вазелином два отрезка проволоки с лысками по бокам (рис. 122).
Вазелин удерживает отрезки на месте и не дает им выпасть от собственного веса, что облегчает процесс измерения. Из полученного отсчета надо вычесть cyMiiy двух сечений проволоки и будет найден внутренний диаметр канавки — размер d.
Высота кольца Н может быть определена замером высоты поршневой канавки цилиндрическими калибрами или хвостовой частью спиральных сверл.
Изготовление колец начинают с того, что протачивают трубку по указанным на рис. 123 размерам и отрезают нужное количество заготовок. Заготовки разрезают фрезой или пилкой толщиной не более 0,3'леи и распиливают фиксирующий паз, после чего кольцо подготавливают к калке.
Для того чтобы кольцо пружинило, его калят & разжатом состоянии. Величина, на которую разжимается кольцо, зависит от его конструкции и габаритов. У большинства авиамодельных двигателей ее делают равной 0,06—0,12 номинального диаметра. Чтобы обеспечить необходимый размер и избежать коробления кольца при нагреве и охлаждении, закаливание производят в специальном приспособлении (рис. 124). Каждое из колец разжимается клиновидным зубом, имеющимся на приспособлении.
• Несколько колец собирают в пакет, накрывают крышкой и зажимают гайкой. Для более быстрого и равномерного охлаждения при закалке донце и крышка приспособления имеют отверстия. Кольцо нагревают вместе с приспособлением: стальное до 780°, чугунное до 680°. Нагревание рекомендуется * производить в муфельной печи или тигле, а закаливать быстрым охлаждением в воде при температуре 10—20°. После закалки кольца становятся хрупкими и твердыми. Для придания эластичности кольца надо отпустить.
Отпуск можно произвести двумя способами. Первый состоит в том, что пакет колец нагревают в муфельной печи: стальное до 240°, чугунное до 480°, а Затем быстро охлаждают в воде. При втором способе стальные кольца снимают с приспособления, очищают окалину наждачной бумагой, затем нагревают стальную или железную пластину до светло-синего цвета побежалости по всей поверхности, кольца пинцетом кладут на пластину. Когда кольцо примет соломенный цвет по всей поверхности, его следует быстро столкнуть с пластины в сосуд с водой.
Правильность отпуска колец легко проверить по их цвету. Если они имеют желтый или соломенный цвет, значит отпуск сделан верно, если синий или серый — отпуск сделан
Рис. 123. Размеры заготовки кольца и ее изготовление
чрезмерный, кольца будут слабо пружинить; в этом случае закаливание, а затем отпуск колец придется повторить.
Бывает, что кольца после отпуска имеют бледно-желтый, едва заметный цвет побежалости. Это говорит о том, что кольца отпущены недостаточно и будут хрупкими. В этом случае их надо снова зачистить и провести правильный отпуск без повторной закалки.
После того как кольца будут термически обработаны,
их подготовляют к шлифовке. Для того чтобы шлифовова-ние произвести точно, надо сделать оправку с проточкой, равной внутреннему диаметру кольца. *
Кольца надевают на оправку и стягивают медной проволокой до полного прилегания к оправке. Зазор в замке полностью сжатого кольца должен быть не более 0,2 мм и не менее 0,05 мм. Затем гайкой стягивают пакет колец на оправке и снимают проволоку.
Если зазор в замках при удалении проволоки или от легких ударов деревянным молотком по оправке увеличится, значит гайка была затянута недостаточно сильно; кольца на-
до снять и произвести еще раз тщательно их монтаж на оправке.
Шлифовать кольца можно на круглошлифовальном или на токарном станке, снабженном приспособлением для шлифования (рис. 125). .
Чтобы избежать отпуска колец во время шлифования, их надо охлаждать водой.
Закончив шлифование, кольца надо снять с оправки и проверить плотность прилегания их к стенкам цилиндра.
Удалив оселком заусенцы ,с граней кольца, его вставляют в цилиндр двигателя. Внутрь кольца вводят заслонку (рис. 126) и, расположив с противоположной стороны источ
ник света, проверяют на просвет. Свет должен быть виден: только в замке, где предусмотрен зазор 0,1—0,2 мм. Если зазора мет или он мал, то его надо сделать, сняв торец кольца в замке оселком. Зазор необходим, так как при работе:
Рнс. 124. Приспособление для зажимания-колец при их термической обработке
двигателя кольцо сильно нагревается и, расширяясь, заклинится в цилиндре.
Кольца даже с очень небольшими просветами на двигатель ставить нельзя, так как они прирабатываются по месту довольно долго, компрессия в это время будет слабой и двигатель будет трудно завести, а мощность его будет снижена.
Дальнейшей обработке подвергаются только годные, проверенные на просвет, кольца. Чтобы кольца подогнать в порш-невые’канавки, их шлифуют на плоскошлифовальном станке или притирают на плитке при помощи оправки в виде чашечки с ручкой, сначала одну, а затем другую сторону (рис. 127).
Притертые поверхности не должны иметь следов окалины -или механической обработки. Высота кольца подгоняется по канавке с таким расчетом, чтобы оно без заметного люфта входило в канавку на поршне.
Мпнтаа/с кслеи на оправке
Рис. 125. Шлифование колец
После шлифования многие кольца все же прилегают недостаточно плотно к стенкам цилиндра и первое время пропускают газы. Для того чтобы сократить срок приработки колец, рекомендуется после шлифования кольца притереть по притиру с диаметром, равным номинальному диаметру цилиндра. На рис. 128 показано устройство притира. Кольца надевают на оправку или негодный поршень. Притирать следует наждачным или олундовым порошком: после точения — .20-микронным, после шлифования — 7—10-микронным. Порошок следует разводить на керосине с добавлением минерального масла (30—50%).
Зеркальный блеск и. окончательная доводка достигаются притиранием с окисью хрома (зеленый порошок) или с зеленой пастой ГОИ.
Перед последующими операциями или при переходе на притирку более мелким номером порошка или пасты необходимо тщательно промывать притиры и детали в чистом бензине и лишь после промывки переходить на более мелкий по
рошок или пасту. Без соблюдения этого правила достигнуть чистой зеркальной поверхности не удается.
Перед тем как надеть готовое кольцо на поршень, надо убедиться в том, что оно правильно пригнано по канавке. Посадку можно проверить, вставив кольцо в канавку внешней стороной. При помощи кусочка фольги, толщину которой можно измерить микрометром, определяют величину зазоров. Если зазоры малы, то их доводят, если все сделано верно, то, сняв оселком ’ заусенцы с внутренних граней колец, их можно надеть на поршень.
Надеть на поршень кольцо, .не имея опыта, трудно, а еще труднее его снять: кольцо можно сломать, а поршень и канавку повредить. Снимать и надевать кольца лучше всего при помощи разжимных щипцов, изображенных на рис. 129, которые нетрудно сделать из листовой стали.
Более примитивный и менее совершенный способ съемки и надевания колец показан на том же рисунке. В этом случае
Рис. 126. Проверка прилеганйя колец к цилиндру
Рис. 127, Доводка колец
HaSeeawe кольца с помощью пластток
Рис. 129. Приемы снятия и постановки колец на поршень
разжимание колец производится с помощью тонких пластинок, вводимых между кольцами и поршнем. Способ этот хуже, так как поверхность поршня трудно при этом уберечь от повреждений.
Поршень, на который поставлены новые кольца, следует промыть в керосине, смазать маслом и осторожно вставить в цилиндр. После этого не рекомендуется сразу же заводить двигатель, а надо, хорошо смазав цилиндр, прогонять двигатель без свечи вхолостую для того, чтобы дать кольцам приработаться. Вал .мотора можно вращать, зажав его в патрон токарного или сверильного станка. После нескольких минут работы на 500—4000 об/мин надо осмотреть поверхность цилиндра и колец черев выхлопные окна и свечное отверстие.
Появление царапин, почернение масла или появление в нем металлических блесток является признаками заедания колец. В этом случае двигатель надо разобрать и чугунным притиром с порошком устранить надиры и заусенцы, удалить промыванием в керосине остатки металлической и наждачной пыли, обильно смазать машинным маслом, собрать и прогонять еще раз.
После непродолжительной работы вхолостую на поверхности колец должен появиться равномерный по всей окружности колец поперечный штрих, свидетельствующий о полном прилегании их к цилиндру. После этого двигатель промывают и заводят: сначала ему дают поработать на горючей смеси с увеличенным содержанием масла до 30—35% при малых оборотах, затем можно опробовать на максимальных числах оборотов и нормальной горючей смеси.
Появление на кольцах цветов побежалости является признаком недостаточной смазки или малого теплового зазора в замке колец. И то и другое недопустимо, так как приводит к потере упругости кольца и ухудшению компрессии. После некоторого времени работы двигателя зазор в замке у кольца в свободном состоянии все же уменьшается, но этого не следует опасаться, так как некоторое уменьшение (на 20—30%) неизбежно и заранее предусматривается рекомендуемой здесь величиной зазора при их закаливании.
Увеличение зазора замка в рабочем состоянии нежелательно и является следствием выработки поверхности колец при длительной эксплуатации двигателя или попадания пыли во время его работы.
Процесс изготовления чугунных поршневых колец тот же, за исключением «отпуска», который для чугуна не нужен.
Кольца, изготовленные из чугуна, лучше: они быстрее прирабатываются, а в паре со стальными стенками цилиндра имеют меньший коэффициент трения, чем остальные. К сожалению, у авиамодельных двигателей кольца настолько тонкие (0,8—1,2 мм), что пористость даже очень хорошего чугуна становится серьезной помехой для его применения. Этим объясняется то, что на двигателях с рабочим объемом менее 10 см3 чаще применяют стальные кольца.
Опыт работы с малолитражными двигателями показал, что на двигателях с рабочим объемом до 2,5 см3 удовлетворительно работают гладкие поршни. Применение колец не дает существенных преимуществ на маленьких двигателях, по-видимому, потому, что рассчитать, выполнить и подобрать их жесткость представляет значительные трудности. На двигателях с рабочим объемом более 2,5 см3 преимущества поршней с кольцами становятся очевидными, так как применение колец позволяет уменьшить вес поршня на 20—30%, что дает серьезный прирост числа оборотов, а следовательно, и мощности.
Следует заметить, что от поршня во многом зависит то, какую часть энергии, полученной от сгорания топлива, использует двигатель.. Пропуск газов, затирание поршня, недостаточная компрессия и большой вес поршня снижают мощность двигателя.
5. ШАТУНЫ
Шатун (рис. 130) передает силу давления газов на поршень коленчатому валу двигателя. Наиболее нагруженной частью является нижняя головка шатуна, соединенная с моты-левой шейкой коленчатого вала. Опорные поверхности подшипников головок испытывают нагрузки от сжатия 40—50 кг на 1 см2 опорной площади подшипника. Кроме того, вал двигателя может развивать до 25 000 об/мин. Такие тяжелые условия работы подшипника нижней головки шатуна делают это соединение одним из наиболее слабых мест быстроходных двигателей. Для того чтобы подшипники выдержали возникающие нагрузки и были долговечными, необходимо обеспечить хороший доступ смазки, применить стойкие материалы и выдержать установленные зазоры между головкой и шейкой.
>U. g~o,oe^
о.
Отверстие-Оля смазки
Фаска О.З^^б'
'ffтолка ОРОФ 7-02 (кара} запрессовать
\Фаска
Зд
Фаска Q345
Шело шатуна
верхняя головка
А виоксняя головка
3,бд
Как при конструировании, так .и при эксплуатации не следует забывать о том, что при чрезмерном удельном' давлении смазка выдавливается из подшипника и не попадает на трущиеся поверхности. В этом 'Случае возникает так называемое «сухое» трение, что приводит к перегреву мотылевой шейки вала, задирам поверхностей и наволакиванию материала подшипника на шейку вала.
Еще более опасным является перегрев нижней головки шатуна, изготовленного из дюраля, так как при t = 400—450° этот'материал теряет прочность, становится рыхлым и разрушается. Нередко при таком перегреве бывает поломка и мотылевой шейки.
Во избежание перегрева мотылевой шейки надо следить за тем, чтобы горючая смесь содержала нужное количество масла, смазочные отверстия были бы достаточных размеров, а посадка подшипника нижней головки шатуна на шейке кривошипа не была бы плотной и давала доступ маслу. Рекомендуется применять широкоходовую посадку по второму классу точности.
Шатун находится в 'сложном возвратно-поступательном и колебательном движениях. Чтобы потери на преодоление инерционных сил были меньшие, надо стремиться уменьшить вес шатуна.
Формы сечения и габариты шатуна влияют на величину аэродинамических потерь. Для их уменьшения желательно применять более удобообтекаемые формы сечений, .полиро-вать поверхность и закруглять части втулок. Для гоночных двигателей рекомендуется применять сечение шатунов типов «В» и «Д» (рис. 131).
Если бы мы имели достоверные сведения о величине коэффициента трения и фактических усилий, можно было бы рекомендовать довольно простые расчетные формулы для определения сечения шатуна и его подшипников. Но поправки к коэффициентам для конкретных условий работы бывают столь велики, что погрешности превышают расчетные величины. А это пока делает расчеты недостаточными.
Дюрплюми* лиевый
С шаровой герхлги голог/toti
Д разгемлеи ншДснгй голов/сой
Изготовление шатуна. В серийном производстве дюралюминиевые шатуны изготовляют обычно при помощи горячей штамповки.
При мелкосерийном и одиночном изготовлении шатуны получают фрезеровкой или точением с последующей слесарной доработкой. Для примера последовательность операций обработки шатуна методом точения показана на рис. 132. В условиях лаборатории и авиамодельного кружка шатун можно изготовить слесарными методами вручную >в тисках.
Если конструкцией предусмотрены втулки подшипников, их точат и запрессовывают в головки шатуна, после чего уже разверткой доводят размер отверстия с тем, чтобы была обеспечена широкоходовая посадка шатуна на шейке вала и поршневом пальце.
6. ПОРШНЕВЫЕ ПАЛЬЦЫ
Поршневой палец (рис. 133) соединяет шарнирно поршень с шатуном и передает давление поршня на шатун. Пальцы бывают плавающие, г. е. свободно сидящие как в поршне, так и в шатуне, и плотно сидящие в поршне.
Не облег ченный
Облегченный
Рис. 133. Поршневые пальцы
С грибками
Поршневой палец работает на срез и изгиб в условиях повышенной температуры и испытывает значительные нагрузки при работе двигателя, а при внезапных остановках во время аварий испытывает ударные нагрузки. Поверхность пальца в месте сочленения с шатуном подвергается истиранию.
Для того чтобы обеспечить прочность и долговечность в работе, поршневые пальцы делают из специальных сталей, цементируют или подвергают поверхностной закалке Q помощью токов высокой частоты. В условиях небольших мастерских их делают из мягкой стали С-25, С-101, цементируют на глубину 0,5—0,6 мм, калят насухо, а поверхность шлифуют или притирают и полируют. Посадку пальца в поршне можно рекомендовать делать плотной, а в шатуне широкоходовой. От перемещения в сторону палец удерживается грибками или специальными контровками.
7. КОЛЕНЧАТЫЕ ВАЛЫ
Коленчатый вал (рис. 134) является одной из важнейших деталей двигателя, при его помощи поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение
73- Противовес
Зацентровка
Напал впуска
Опорный /тонус
Коренная шейка
Опускное \ отверстие \
Мотылееоя шейка
Носок Носовая шейка
Рис. 134. Коленчатый вал (типовая конструкция)
вала пропеллера. Часто с помощью коленчатого вала осуществляется распределение всасывания. В этом случае-вал делается пустотелым с радиальным отверстием в коренной шейке.
На рис. 135 показаны характерные конструкции коленчатых валов авиамодельных двигателей.
Во время работы на коленчатый вал действуют большие окручивающие и изгибающие нагрузки ударного характера. В зависимости от положения вала (при вращении) эти нагрузки меняют свою величину и направление (рис. 136). Это существенным образом сказывается на конструктивных формах и выборе материала коленчатых валов. Выбор материала диктуется условиями динамической прочности и условиями работы подшипников коренной и мотылевой шеек. Чтобы удовлетворить первомЛ^словию, необходим очень прочный и вязкий материал; такими являются хромоникелевые стали.
Второе условие требует большой поверхностной твердости шеек, что достигается поверхностной термообработкой, например цементированием. Лучшим материалом для коленчатых валов являются цементируемые хромоникелиевые стали марок 18ХНВА и 12ХНЗА. j
Наиболее прочные валы получаются, если их заготовку ковать. В этом случае волокна располагаются по направлению изгиба детали. Дальнейшая обработка вала делается точением и слесарно-механической доработкой. Последовательность операций изготовления вала показана на рис. 137.
Для придания большей прочности и стойкости валы закаливают. В зависимости от примененной марки материала режим закалки меняется. Определять его надо по справочнику «Металлист», том 1,. раздел «Термообработка сталей».
Конструкция вала зависит от системы всасывания. На рис. 135 показаны различные конструкции валов авиамодельных двигателей.
Поверхность вала в случаях, когда он вращается в подшипниках скольжения, должна быть гладкой, полированной и хорошо смазываться поступающей в картер горючей смесью. Для доступа смазки предусматриваются специальные смазочные канавки во втулках подшипника или картера.
Воздушный винт надевается на вал и крепится с помощью втулок. Различные конструкции втулок воздушных винтов показаны на рис. 138. Как видим, многие конструкции предусматривают укорочение .вала и применение винта вместо гайки. Объясняется это тем, что в таком случае длина вала сокращается, что уменьшает расход специальной стали на вал. В большинстве современных конструкций применяется
Рис. 135. Валы авиамодельных двигателей: 1, 2—валы, наиболее распространенных конструкций;
3 — вал-золотник
Рис. 136. Схема деформации вала под действием давления шатуна
На шлицах На разрезном конусе
Крепление Крепление винтим
труочатой гайкой
Рис. 138. Конструкции втулок
43,Z
I*- 47S -н
Носок злектрон МЛ 7
Иок
ЗюратЗПбТ
4 Шайба
S>' р4-Р=К дюрале Д№ 7
I \^.^^\4аски М
» 470-*\конуе по валу
Опорная втулка винта опале Cid
посадка втулки на конус, находящейся на валу. Шлицы или шпонки применяют реже, так как это иногда бывает конструктивно сложнее.
Часто втулку винта закрывают обтекателем, или, как его иначе называют, коком, и последний становится принадлежностью двигателя.
На рис. 139 показана конструкция обтекателя на винт, применяемая автором для двигателей с рабочим объемом 2,5 смг Для двигателей большего размера обтекатель может быть пропорционально увеличен.
8. ПОДШИПНИКИ ВАЛА
Коленчатый вал вращается на подшипниках, укрепленных в картере. Они различаются на подшипники скольжения и подшипники качения — шариковые или роликовые. Под-
Шари/гопаЗшипники равиальные оОниряОнь/е fOcwsHue размеры)
По ГОСТ 8338-67
Примеры ейозначений
ШК17ГОСТ8338-57
Отмечен*_______
Особа резкая серия оиаме/прое 7
ШК Z5 ГОСТ 8338-57 Отмечен **
Ре? кая серия Оиаметрое 2
Средняя серия оиаметров 3
Услоеное обозначение
Размерь/ емм
Усеренре обозначение
Размерь/ в мм
Усроеное обозначение
Размеры а ми
17
18
10
100
10
101
103
1S
23
35
2В
13
15
Z3
33
гз
38
35
Z6
13
10
0,3
0,8
35
is
o,s
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
37
38
30
300
301
303
22
28
2В
10
12
30
32
15
0,5
0,5
0,5
35
300
10
35
11
10
35
11
0.5
301
303
12
37
13
1,5
15
82
13
1.5
d
л
Ъ
а
з
5
6
7
8
О
В
7
7
В
8
О
8
О
к
ю
ъ
8
5
6
7
8
О
1
d
ъ
8
ю
6
Допуски см. ГОСТ CZ0-5S
Посадки см. ГОСТ3325~55
Рис. 140. Радиальные однорядные шарикоподшипники
ШориНиЮдишлтби однорядные рабипльноупорные
По ГОСТ 531-54
Лримерь/ обозярч&нш: -
lift 7 ПОСТ 831-51 __________отмечен*
ОсоЗо легкая серая
Условные обозначения
ШН 5 Гобт 531-54 отмечен**
____________Рсвбая серия
Условные I_________Размеры
6006^6007^60076,
ВОТС 36076
6077436017
6070 35070
6079 35079
6700
36700 46100
70
6701
36701
45701
12
6702
36102 45702
75
гг
Размеры в мм & Чаи#,
у/аш
/7
19
Z4
26
23
32
68
8
О
9
5,8
6.0
6.8
7,7
7,7
0.7
0.3
ИЗ
0.3
0,3
0.3
0,81 аз,
0,6 03
OS
0.5
05 0.3
OS
обозначения d Л ъ Т Г г,
Уаиб Уаим
6023 366Z3 3 10 4 4 3,8 0.3 0.3
5024 36024 - $ Л7 5 5 4,0 0.4 0.3
60ZS 35025 - 16 5 5 4.0 0,5 0,3
6026 15026 6 19 6 8 8,8 6.8 оя
6027 16827 - 7 22 7 7 и 0,5 0.3
6028 75028 8 24 О О 7.0 0,5 0.3
6029 3502-9 - 9 26 8 6 7.6 7 \/3,3
6200 36200 452№ 10 30 9 0 0.7 / аз
5201 35201 46201 12 32 № 10 9,7 / 0,8
6202 36202 45202 15 35 11 11 10,7 1 08
6
7
з
9
D
Рис. 141. Радиально-упорные однорядные шарикоподшипники шипники, расположенные вблизи щеки вала, называются коренными, а у носка вала — носовыми, или передними.
В каждом частном случае величина трения подшипников скольжения зависит от того, какие металлы трутся, какова смазка трущихся поверхностей и как велика нагрузка, приходящаяся на один квадратный сантиметр поверхности подшипника.
На рис. 140 приведена таблица радиальных однорядных шарикоподшипников, употребляемых в авиамодельных двигателях.
На рис. 141 дана таблица радиально-упорных подшипников, которые, кроме радиальных, могут воспринимать значительные осевые нагрузки.
ТАБЛИЦА ПОДБОРА МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПОДШИПНИКОВ' ВАЛА ДВИГАТЕЛЯ
Обороты вала в минуту Вал, материал и обработка Подшипник, допустимый материал
до 10 000 Сталь средней твердости с чистой поверхностью Бронза, латунь— ЛМц Ж-52-4-1 Чугун ЧМ-1
до 15000 Сталь твердая, поверхность чистая, шлифованная Бронза БрОФ 0-1 БрОФ 7-02 (ка.ро)
до 20 000 Сталь твердая, поверхность полированная Бронза БрОФ 7-02 (каро) Дюраль Д-Г6 Силумин
до 25 000 Сталь очень твердая, поверхность полированная Бронза БрОФ 7-02 (каро), металлокерамика (специальная) Дюраль Д-16Т Силумин
9. СМЕСЕРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
Впуск горючей смеси в картер двигателя может регулироваться поршнем (рис. 142), золотником или 'клапаном. В качестве золотника часто используют вал двигателя. Для этой.
•s
Рнс. 142. Разрез двигателя ЦАМЛ-50 (распределение-осуществляется поршнем)
Рис. 143, Перспективный разрез двигателя с
распределительным валом
Рис. 144. Перспективный разрез двигателя с распределением дисковым золотником
Рис. 145. Детали пластинчатого впускного клапана
цели он делается пустотелым, а в его стенке располагают отверстие, положение которого рассчитано таким образом, что при вращении вала оно ,в нужный момент совпадает с отверстием всасывающего патрубка. Такой тип распределения показан на рис. 143.
Преимуществом рас. пределения валом является его простота и возможность получить необходимую величину и положение фазы всасывания. Недостатком является удлинение пути движения смеси и ограниченные возможности увеличения проходного сечения канала в валу. Распределение дисковым золотником позволяет наилуч-шим образом подбирать
фазы впуска, но на вращение его затрачивается некоторая часть мощности, развиваемой двигателем. Дисковый золотник укрепляется на оси, расположенной на задней стенке картера, и вращается мотылевой шейкой вала, которая входит в отверстие, имеющееся в диске.
Делается диск из дюраля или пластмассы, например, ге-тинакса (рис. 144).
Пластинчатые (рис. 145) впускные клапаны работают под действием атмосферного давления (см. описание двигателя «Цейс»).
10. ЗАПАЛЬНЫЕ СВЕЧИ ц
Свечи бывают искровые и калильные. Искровые свечи делают со слюдяными, фарфоровыми и шиферными изоляторами (рис. 146). Электроды изготавливают из жароупорных материалов. Имеет существенное значение сечение электродов свечи. Тонкие электроды настолько перегреваются, что мотор начинает давать преждевременные вспышки и работать с выключенным зажиганием, переставая реагировать на регулировку опережения.
Необходимый зазор между электродами зависйт от степени сжатия и силы искры.
При работе от одной батарейки карманного фонаря (эдс 4,5 в) и стандартной бобины зазор между электродами должен быть в пределах 0,2—0,3 мм. Рабочие чертежи свечей приведены на рис. 146 и 147.
Гайка
0,5* 45
Прокладка
UdO
одо/сать
2*04
1
- Олюдяяой изолятор
Центральный
—'Электрод
Перед истаноекой дет. н$52- болт вет. №43 обмотать слюдой до 02,5
70*7
0.7*45
Электрод никелин
Шайба
латунь PC-5S
боковой электрод
— 7<?-----
Корпус
Стале 345
Гаи/ta латунь ГС&
Штиьр/п тдепан 00,3
Л 0\£В Ф.3,5
§ f?O,8 W
^£1 Я 0.5
Рис. 146. Разрез и рабочие чертежи искровой свечи со слюдяным изолятором
Рис. 147. Чертежи самодельной искровой свечи с шиферным изолятором (шифер кровельный, употребляется как заменитель фарфора и слюды)
Калильные свечи (рис. 148, 149, 150) имеют внутри корпуса спираль из жароупорной проволоки. Лучшим мате-
Норпус ств/?ь (745
Рис. 149. Рабочие чертежи калильной свечи К-3
риалом для спирали является проволока из платины с присадкой 10—20% иридия, который делает ее более прочной. В качестве заменителя платины применяется проволока из фих-раля или нержавеющей стали ЭИ-626 или константана. Первоначальный нагрев спирали до светло-вишневого цвета каления достигается путем подключения сухой батареи или аккумулятора напряжением 1,5—3 в.
После запуска спираль нагревается под действием температуры горящих газов и каталитического процесса. Длина спирали и толщина проволоки подбирается практически. Хоро-148
шие результаты получаются при следующих величинах спирали:
D проволоки, мм D наружной спирали, мм Число витков
0,2 1,6 6
0,2 2 6
0,3 2,5 6
0,4 3 5
От толщины спирали, числа витков и конструкции корпуса зависит качество и срок службы свечи.
От степени накаливания спирали зависит мощность двигателя. Свечи, сильно накаливающиеся, называют горячими, мало накаливающиеся в процессе работы — холодными.
Чем меньше объем полости, в которой располагается спираль, чем меньше диаметр и длина самой спирали, чем глубже в свече она закреплена, тем свеча будет меньше нагреваться. И наоборот, свечи с открытой неглубокой внутренней полостью и большой спиралью легче прогреваются и будут более горячими.
Для двигателя с малыми степенями сжатия применяют горячие свечи, для больших степеней сжатия — холодные. Подбором свечи можно улучшить работу двигателя и увеличить его максимальную мощность.
Рис. 150. Рабочие чертежи калильной свечи Ф-1
11. ПРЕРЫВАТЕЛЬ
Прерыватели применяются только на двигателях с искровым зажиганием.
Основными требованиями к прерывателю являются надежность контакта и минимальная мощность, необходимая для его действия.
Прерыватель быстроходного двигателя должен иметь эластичную пружину, с собственной частотой колебаний, превышающую частоту колебаний двигателя.
Вес молоточка прерывателя должен быть минимальным. Лучше всего применять вольфрамовые контакты. Их можно сделать из стандартных автомобильных контактов, прошлифовав по диаметру до нужных размеров. Для того чтобы уменьшить потери и улучшить искру на свече, надо создать непрерывный надежный контакт молоточка с проводником от бобины. Для этой цели параллельно с пружиной прокладывают ленточку из медной фольги, один конец которой припаивают к молоточку, а другой к клемме проводника.
При большом числе оборотов (более 10 000) период замыкания контактов должен соответствовать 140—145° поворота вала. Прерыватель потребляет до 10% мощности двигателя на отжимание пружины и трение подушечки о кулачковую шайбу.
Для уменьшения потерь шайбу необходимо полировать и слегка смазывать вазелином, а жесткость пружины подбирать на практике. Тогда потери мощности на трение будут уменьшены. Устройство прерывателя быстроходного двигателя МБ-05ф показано1 на рис. 151.
Рис. 151. Устройство прерывателя (двигатель МБ 05ф)
1 12. КАРБЮРАТОРЫ
I
На; авиамодельных двигателях применяются простейшие пульверизационные карбюраторы (рис. 152) с игольчатым винтилем. Карбюратор имеет следующие части:
— всасывающий патрубок, через который воздух засасывается в двигатель;
— диффузор — наиболее узкое место патрубка; часто это бывает вставная трубка, образующая местное сужение, содействующее засасыванию топлива;
— жиклер — трубка с малым отверстием (она подво- ‘ дит и распыляет топливо);
— игла жиклера изменяет сечение отверстия жиклёра и тем самым регулирует количество поступающего в карбюратор топлива;
। — фиксатор иглы предотвращает самопроизвольное отвертывание иглы под воздействием вибрации двигателя;
— бачок служит резервуаром для топлива; от его формы и конструкции зависит уровень топлива по отношению к жиклеру и, следовательно, состав горючей смеси, что делает бачок принадлежностью карбюратора.
Система игольчатого вентиля и жиклера обычно бывает одного из следующих видов (рис. 152): 1 — отверстие жиклера может быть расположено на боковой стенке всасывающего патрубка. В это отверстие входит дозирующая игла жиклера. 2 — удлиняют трубку жиклера, вводят ее поперек всасывающего патрубка. По центру диаметра патрубка сверлят отверстие (или отверстия). Эффективное сечение отверстия жиклера регулируется иглой, находящейся внутри жиклера.
В большинстве современных модельных двигателей принят последний способ, причем трубка удлиненного жиклера носит название распылителя.
В сужающейся части патрубка скорость входящего воздуха увеличивается и в самом узком месте достигает максимального значения, а давление падает. В этой точке и помещают распылитель.
Отверстие всасывающего патрубка должно быть достаточно большим, чтобы пропускать необходимое .. количество воздуха для получения требующегося объема смеси на максимальном числе оборотов двигателя. Чем быстрее вращается вал двигателя, тем большего сечения требует всасывающий патрубок.
Однако на малых .оборотах патрубок с большим отверстием 'затрудняет запуск. Увеличение отверстия приводит к заметному снижению всасывания при малых скоростях течения газов, и если двигатель даже и удается запустить вна-
Рис. 152. Конструкции типичных карбюраторов
чале с помощью дросселирования, то всасывание в патрубке при дальнейшей работе и в полете может оказаться неудовлетворительным. В результате двигатель ,не будет получать смесь надлежащего состава. Именно по этой причине запуск некоторых быстроходных двигателей осуществляется с трудом и добиться их работы на малых и средних оборотах очень тяжело или даже невозможно (конечно, вопрос работы на малых оборотах связан с другими конструктивными особенностями). Решением проблемы может быть точный подбор поджатия путем применения сменных фасонных втулок в горловину всасывающего патрубка..
Можно использовать набор втулок или клиньев, начиная с самых больших, которые оставляют минимальное отвер-
стие всасывания (рис. 153). Это удобно для запуска и работы на малой скорости. Затем клинья можно уменьшать, а
Клим
Рис. 153. Простейший способ подбора сечения всасывающего патрубка
для получения максимальных мощностей совсем не вставлять.
В тех случаях, когда на модели необходим большой запас топлива для продолжительных полетов, необходимо позаботиться о том, чтобы подача
топлива в жиклер не зависела от уровня горючего в баке. Это достигается применением поплавковой камеры (рис. 154), состоящей из бачка с клапаном в виде иглы, действующего от поплавка. При избытке топлива поплавок поднимается и закрывает иглой отверстие, через которое течет топливо, при опускании — открывает и тем поддерживает в поплавковой камере постоянный уровень топлива. О бачках будет подробно сказано в разделе «Система питания».
13. НАГНЕТАТЕЛИ
Одним из возможных способов повышения мощности двигателя является увеличе
%
Мгла Таплиае
'М/туигр
1 Шарнир иглы
Кранш/меим Осе псллагМа
Рис. 154. Две схемы конструкций поплавковых камер
ОтеерапиЁ Камера
Каплава.
Штуцер^ И!
ние количества горючей смеси, поступающей в цилиндр, что достигается наддувом горючей смеси в полость картера. Небольшой наддув порядка 0,02—0,03 кг/см2 можно получить за счет скоростного напора воздуха путем вывода всасывающего патрубка во встречный поток и в струю от винта.
Использование большого наддува требует применения довольно сложных в конструктивном отношении нагнетателей,
Рис. 15G. Схема нагнетателя на валу золотника
целесообразность которых в масштабах микролитражных двухтактных двигателей не проверена.
На двигателях с рабочим объемом 10 сма и более применение центробежных нагнетателей дало положительные результаты. На р'ис. 155 и 156 показаны принципиальные схемы авиамодельных двигателей с нагнетателем. Применяя наддув в полость карбюратора, надо одновременно поддувать и полость топливного бачка. Если этого не сделать (что является обычной ошибкой моделистов), произойдет обеднение смеси, и эффект будет обратный — двигатель будет не прибавлять, а сбавлять мощность.
14. СИСТЕМА ПИТАНИЯ
От системы питания, т. е. от конструкции расположения и способа крепления бачка с горючим и топливопровода на летающей модели, во многом зависит работа установленного на ней двигателя.
В практике соревнований было немало случаев, когда авиамодельные двигатели «глохли» при взлете модели или неудовлетворительно работали в полете, в то же время на стенде они хорошо запускались и надежно работали. Причиной указанных ненормальностей является то, что из-за вибрации, вызванной двигателем, горючее в бачке образует пену, состоящую из горючего и пузырьков воздуха. Характер и интенсивность пенообразования зависят от числа оборотов двигателя, вязкости горючего, а следовательно, и от температуры окружающего воздуха н конструкции бачка для топлива и способа его крепления.
В зависимости от того, стоит ли модель на колесах, движется по земле или находится в полете, вибрация горючего в бачке меняется. В полете вибрация менее ощутительна, когда же модель стоит на земле, вибрация усиливается. Установлено, что, если бачок жестко закреплен на модели, вибрация горючего в нем достигает наибольшей величины. Это особенно заметно, когда в бачке мало горючего.
Интенсивность вибрации, величина и количество пузырьков воздуха, поступающих в жиклер, влияют на количество горючего, проходящего через жиклер. Резкое изменение подачи горючего приводит к остановке двигателя. Чтобы это предотвратить, можно применить одну из следующих систем питания:
1. Расположить бачок между шпангоутами фюзеляжа, оставив незакрепленным (рис. 157).
2. Установить бачок на резиновых прокладках (например, с креплением резиновой лентой) или подвесить на пружинах.
3. Применить в качестве бачка мягкий резиновый баллон шара-пилота, воздушного детского шарика (или, например,
Рис. 157. Пример размещения топливного бачка в фюзеляже кордовой модели
грушу от пульверизатора, рис. 158), Такой бачок пригоден только для спиртовых горючих смесей, не растворяющих резину.
На моделях, предназначенных для дальних, продолжительных или высотных полетов, применяют тонкостенные бачки емкостью от 250 до 3000 см3. При такой емкости бачка и значительных габаритах самой модели вибрация горючего на земле оказывается гораздо слабее, а в полете большей частью совсем прекращается. Это происходит еще и потому, что на таких моделях устанавливают малооборотные и менее мощные двигатели и поплавковые карбюраторы.
На работе двигателя отрицательно сказывается -изменение напора горючего, который зависит от уровня горючего по отношению к отверстию жиклера карбюратора. Желательно, чтобы уровень горючего в бачке менялся как можно меньше. На парящих моделях свободного полета бачок надо ставить возможно ближе к карбюратору. В этом случае изменение уровня горючего при разных углах взлета модели будет наименьшим (рис. 159).
На рис'. 160 показано влияние отдаления бачка с горючим от двигателя. При крутом подъеме разность между уровней отверстия жиклера и уровнем горючего в бачке увеличивается, и чем дальше бачок от двигателя, тем она будет больше.
Неудачная конструкция бачка или неправильная его установка может привести к перебоям и значительному снижению мощности двигателя. Простейшие бачки таймерных моделей представляют собой склеенные из целлулоида прозрачные трубки объемом 5—10 см3 (рис. 161).
Причиной перебоев двигателя чаще всего бывает вращение горючего вдоль стенок, вследствие чего оголяется заборная трубка топливопровода, расположенная на дне бачка, или происходит вспенивание горючего, а с ним и изменение состава смеси. Этого можно избежать, если в бачок опустить пробковый поплавок в виде цилиндрика или шарика, имеющего диаметр на 1—1,5 мм меньше диаметра бачка.
PsjuHutfcnU Sc/ЛЛОН
Рис. 158. Конструкции топливных бачков из резины
Рнс. 159. Пример удачного расположения бачка по отношению к карбюратору на модели свободного полета
Рис. 160. Изменение разницы в уровнях топлива ио отношению к отверстию жиклера вследствие различного удаления бачка от двигателя
Рис. 161. Простейший топливный бачок для таймерной модели
Рис. 162.
Конусный топливный бачок
Хорошие результаты дает бачок в виде конуса (рис. 162). Его нетрудно склеить из фотопленки. При такой форме бачка горючее не вспенивается и вращение его не сможет вызывать оголение трубки заборника, пока бачок не станет пустым. Может быть также применено закрепление бачка на пружинках или на эластичной пластине.
На бесперебойную и равномерную работу двигателей, установленных на скоростных моделях, также оказывает влияние отдаление жиклера от бачка. Так как эти модели очень быстро набирают скорость при взлете, то в результате горючее в бачке и в бензопроводах резко отливается назад, следствием чего является обеднение смеси в карбюраторе и остановка двигателя на взлете. Чтобы этого не было, надо бачок располагать ближе к двигателю.
У моделей, летающих по кругу, горючее в бачке во время полета располагается вдоль наружной боковой стенки бачка, и напор в жиклере меняется в зависимости от скорости полета модели и длины корды.
Бачок на такой модели надо располагать вертикально, не делать его широким и устанавливать с таким расчетом, чтобы его середина была в одной плоскости с отверстием жиклера (рис. 163). Такое расположение бачка уменьшает относительное изменение уровня горючего во время полета по мере его выгорания. С такими бачками двигатели работают более равномерно. .
Наиболее сложные требования предъявляются к бачкам кордовых пилотажных моделей. Бачки должны обеспечивать
На пшютаа/сных На скоростных
Рис. 1*63. Схема расположения бачков на скоростных и пилотажных кордовых моделях
ч
Варианте/ Вреприния гт игранного бач/га
-Рис, 164. Конструкции четырехгранного и пятигранных бачков для пилотажных моделей
равномерную подачу горючего при всех положениях модели, например во время полета вверх колесами (на спине) и при выполнении петли Нестерова.
При выполнении моделью фигур высшего пилотажа горючее временами отливает к нижней или верхней стенкам бачка.
Создать постоянный напор горючего в жиклере не так просто. Для этого лучше всего делать бачок плоским и располагать его горизонтально.
Чтобы избежать вытекания горючего во время перевернутого полета модели, заливную горловину бачка надо делать на всю его глубину, а дренажную трубку (отводящую воздух из бачка) впаивать в обратном направлении снизу. Различные конструкции бачков изображены на рис. 164.
Двигатели самых малых рабочих объемов (до 2 с.м3) ча-
Рис. 165. Бачок, смонтированный на двигателе, он же служит моторамой
ще всего выпускаются вместе с бачком, который им служит подмоторной рамой. На рис. 165 показан один из современных двигателей, смонтированный вместе с бачком, на котором имеются заправочные и дренажные трубки, а система пита- ’ ния отлажена для работы двигателя в любом положении.
Конструкцию бачка (рис. 166) для пилотажных моделей предложил авиамоделист Б. Мартынов. Внутри бачка, имеющего овальную форму сечения, помещена эластичная трубка, которая служит заборником топливопровода. Вблизи конца трубки укреплен груз. Во время работы двигателя на земле под действием силы тяжести грузика трубка будет опущена вниз и кончик ее прижат к низу бачка.
В полете на корде или при выполнении фигур грузик будет перемещаться по направлению равнодействующей сил и увлекать за собой трубку. Горючее под действием тех же сил будет перемещаться в бачке туда же, куда и грузик, благодаря чему конец трубки будет всегда в том месте бачка, где горючее. Этим обеспечивается непрерывное питание двигателя при любом положении модели в полете.
Для горючих смесей, имеющих в своем составе керосин,
Рис. 166. Бачок для пилотажных кордовых моделей системы Мартынова
бензин, минеральные масла и другие примеси, растворяющие резину, следует применять хлорвиниловые или полиэтиленовые трубки, а для спиртовых горючих с растительным (касторовым) маслом — обыкновенные резиновые.
Удачно применяют прозрачные пластичные трубки; это дает возможность обнаруживать движение пузырьков воздуха и соринок в случае попадания их в топливопровод.
Оригинальный бачок для горючего в виде кольцевой насадки на реактивный авиамодельный двигатель разработал и успешно применил на своих моделях авиамоделист И. Иванников. Сделанные по его образцу бачки на ряде моделей других авиамоделистов зарекомендовали себя с самой лучшей стороны. Устройство этого бачка обеспечивает равномерную подачу горючего без вспенивания как во время взлета, так и в течение всего полета. Кольцевая насадка, образуемая бачком, перед входным отверстием двигателя способствует более правильному течению воздуха, вследствие чего двигатель работает более устойчиво и по сравнению с серийным образцом заметно увеличивает тягу.
Бачок (рис. 167) состоит из внешней оболочки, сделанной из пяти слоев материи (мадаполам), склеенных между собой казеиновым клеем, и внутренней трубы, образующей диффузор входного отверстия для воздуха, поступающего в двигатель. В передней части оболочка и труба склеены. Дно бачка сделано в виде кольца из целлулоида толщиной 1—1,5 мм.
Рис. 167. Бачок для реактивною двигателя конструкции И. Иванникова
Рис. 168. Схемы фильтров
С внешней (относительно центра виража) стороны на бачке вклеивается сделанный из целлулоида отстойник. Этим обеспечивается выработка бензина без остатка и устраняется ценообразование.
Для того чтобы избежать случайностей, при которых бачок может сгореть, его можно сделать паянным из тонкой жести, отчего работа бачка не ухудшится.
Фильтры. Несмотря на фильтрацию топливной смеси перед заливанием в бачок модели, возможно попадание в жиклер соринок. Это неминуемо приводит к тому, что двигатель дает перебои или отказывает. Избежать этого можно, установив фильтр тонкой очистки горючего перед входом в дкиклер. На рис. 168 показана схема подсоединения фильтра к системе питания, а на рис. 169 и 170 приведены две конструкции фильтров, которые несложно изготовить самому.
Соотношение между статическими давлениями в бачке и во всасывающем патрубке карбюратора при работе на месте и в полете должно быть одинаковым— соответствующим режиму максимальной мощности двигателя. В том случае, если в полете имеет место попадание скоростного напора во всасывающий патрубок двигателя, необходимо концы дренажной и заправочной трубок вывести так, чтобы на'них также действовал скоростной напор. Для этого нужно отогнуть их концы вперед, срезать под углом или вывести к месту выхода всасывающего патрубка.
На рис. 171 и 172 показаны различные схемы вывода дренажа топливного бачка.
У двигателя с распределением через заднюю крышку обрезы заправочной и дренажной трубок бака должны выходить поблизости от всасывающего патрубка. Для создания наддува от скоростного напора при такой конструкции двигателя делают специальный заборник (рис. 171), который подает свежий воздух и создает повышенное давление в зоне карбюратора. Особенно важно, чтобы выхлопные газы надежно отводились и не попадали бы во всасывающий патрубок, так как их присутствие во всасываемой двигателем горючей смеси снижает мощность двигателя. Регулировка давления в топливном бачке может производиться путем изменения наклона трубки
Рис. 169. Рабочие чертежи цилиндрического сетчатого топливного фильтра
14
Рис. 170. Устройство дискового сетчатого топливного фильтра
Рис. 171. Схема вывода заправочной и дренажной трубки в заборнике воздуха
Рис. 172. Расположение заправочной и дренажной трубок у всасывающего патрубка
1«6 '
по отношению к направлению встречного потока воздуха или изменением угла среза (рис. 173). Можно также менять место вывода.
При отладке системы дренажа можно руководствоваться следующим. Признаком обеднения смеси в полете является повышение числа оборотов на взлете, а затем падение с по-
Рис. 173. Схема отгибания заправочной трубки для изменения иаддува бачка. Внизу показана схема действия механизма остановки двигателя
следующими периодическими схватываниями. Полет при этом происходит рывками, пламя выхлопа желто-оранжевое.
Признаками обогащения смеси в полете является хорошая работа двигателя при взлете, а затем снижение оборотов, иногда рокочущий шум. Двигатель дымит, пламя выхлопа красное Г
В заключение следует напомнить моделистам еще раз о том, что неравномерная работа двигателя часто является следствием неудачной системы питания или плохого крепления двигателя.
Прежде чем делать выводы о достоинствах и исправности двигателя, надо хорошенько испытать его на стенде и проверить, не является ли причиной его плохой работы неудачная система питания на модели.
На быстроходных двигателях в целях получения максимальной мощности применяют очень широкие диффузоры, которые не в состоянии обеспечить необходимого для подсоса топлива разрежения. В этих случаях топливо в карбюратор подают под давлением из резинового бачка или по одной из схем, изображенных на рис. 174.
Постоянство качества горючей смеси поддерживается при помощи редуктора (рис. 175), обеспечивающего постоянное давление топлива жиклера.
Резина
Рис. 174. Схема
питания двигателя под давлением
гв
Рис. 175. Разрез редуктора для поддержания постоянного давления в жиклере
15. УПРАВЛЕНИЕ ДВИГАТЕЛЕМ В ПОЛЕТЕ
Регулирование режима работы авиамодельных двигателей производится иглой жиклера до вылета модели. Однако в ряде случаев возникает необходимость изменять режим и продолжительность работы двигателя в полете. У таймерных моделей время работы двигателя, после старта не должно превышать определенной, заранее установленной величины, лежащей в пределах 15 сек. У скоростных моделей свободного полета двигатель должен выключаться после того, как модель пролетит мерную базу. У радиоуправляемых моделей оператор должен иметь возможность менять режим работы двигателя и останавливать его в нужный момент.
Заметим, что для взлета радиоуправляемой модели всегда требуется наибольшая мощность двигателя, т. е. «полный газ». В полете может появиться необходимость убавить, прибавить число оборотов или остановить двигатель.
Изменения числа оборотов двигателя или его остановки в полете можно достигнуть, прекращая подачу топлива, обогащая рабочую смесь и прикрывая (дросселируя) выхлопное отверстие двигателя или всасывающий патрубок.
Простейшим ограничителем времени работы двигателя является топливный бачок заданного объема, при этом двигатель. остановится, когда иссякнет топливо. Остановка двигателя в полете через определенное время может быть осуществлена при помощи автоматического часового или пнев-
>
Рис. 176. Устройство пневматического таймера, перекрывающего топливопровод
магического механизма (рис. 176), закрывающего всасывающий патрубок или перекрывающего подачу топлива (рис. 177).
На рис. 178, 179, 180, 181 показаны механизмы регулировки числа оборотов двигателя. Наибольший интерес представляет схема с- использованием двух жиклеров. Такие механизмы и двигатели успешно применяются на радиоуправляемых моделях. Некоторые фирмы уже серийно выпускают двигатели с двумя жиклерами.
16. ПОДБОР МАТЕРИАЛОВ И ПОДГОНКА ДЕТАЛЕЙ
При выборе материалов для частей двигателя особенно внимательно надо подбирать материал для деталей, воспринимающих большие усилия, например втулок, валов и шатунов. Втулка, в которой вращается шейка кривошипа вала двигателя, является наиболее нагруженной частью. Она испытывает большие переменные давления, передаваемые шатуном от поршня. По этим причинам для быстроходных 170
177, Рабочий чертеж топливного крана
Рис. 178. Схема управления двигателем одним воздушным и одним топливным жиклером
Рис. 179. Схема управления двигателем при помощи заслонки на карбюраторе
Заслонка
Рис. 180. Схема управления двигателем при помощи двух топливных жиклеров
Рис. 181. Схема управления двигателем при помощи дросселирования всасывающего и выхлопного патрубков
двигателей втулки следует изготовлять из бронз, имеющих высокие механические и антифрикционные качества.
Лучшие результаты дает применение оловянисто-фосфори-стой бронзы марки БрОФ 7-02 (типа Каро). Другие стандартные сорта бронз таких больших чисел оборотов двигателя не выдерживают и быстро истираются.
Из числа других антифрикционных материалов особенно1 хорошие результаты дают металлокерамические втулки, изготовленные из особой прессованной антифрикционной массы,, состоящей из специального, медного и графитового порошка. Этот материал имеет коэффициент трения в паре со сталью, равный 0,006. Уместно заметить, что величина трения, возникающего во втулке из металлокерамики, только на 30% больше трения шарикоподшипника для данного диаметра вала.
Втулка из металлокерамики имеет еще и те достоинства,, что, будучи проварена в масле, она впитывает его и в работе обеспечивается дополнительная смазка. Применение металлокерамической втулки вала в нижней головке шатуна дает ощутительный эффект. Дюралюминий распространенной марки Д-16Т в сопряжении со стальной каленой полированной поверхностью пальца работает вполне удовлетворительно. Такое решение упрощает конструкцию шатуна и уменьшает его вес.
Поршневые кольца изготовляют из углеродистой ..стали марки У-8 или У-9, из специального хромистого чугуна с последующей закалкой и отпуском.
Цилиндры двигателя изготовляют из стали или чугуна с последующей термической обработкой до твердости на 20— 30% больше или меньше твердости поршневых колец. Такое соотношение твердости уменьшает трение и износ поршневых: колец.
Подгонка и отделка поверхностей деталей и зазоры между движущимися частями серьезно влияют на мощность и срок службы двигателя. Поршень и кольца находятся в особенно тяжелых рабочих условиях. Скорость движения поршня при: 13 000 об/мин достигает 15 м/сек. При этих скоростях верхняя часть с кольцами нагревается до 200—250°. Для того чтобы обеспечить свободное движение поршня, зазор между стенками поршня и цилиндром должен быть больше на величину расширения верхней части поршня при нагреве его до рабочей температуры плюс зазор, обеспечивающий свободу движения и необходимую толщину масляной пленки.
Поршневые кольца благодаря закалке в разжатом состоянии пружинят, обеспечивая необходимое уплотнение. Слишком плотная посадка трущихся деталей приводит к разрыву Масляной пленки, резкому повышению трения и износу поверхностей.
На испытанных образцах двигателей такие явления были замечены на поршнях и нижних шейках шатунов и устранены путем ослабления подсадок. Для поршня из дюралюминия марки Д-16Т и большинства алюминиевых сплавов зазор, между цилиндром и стенками поршня должен быть в пределах 0,3% от диаметра цилиндра. Например, для номинального диаметра цилиндра 22 мм поршень должен иметь зазор на сторону от 0,033 до 0,038. Необходимую величину зазора, между мотылевой коренной шейкой и втулкой шатуна обеспечивает ходовая посадка, дающая по второму классу точности зазор на диаметре 6 мм до 0,03 мм.
Втулка картера и вал ДОЛЖНЫ быть подогнаны возможно-ПЛоТлсё, так как от этого зависит герметичность полости картера и клапана распределения. С другой стороны, как мы видели, -слишком плотная подгонка не всегда хороша.
Чтобы совместить удовлетворительно эти два противоречивых требования, поверхность вала надо очень хорошо отделать. Для этого вал цементируют на глубину 0,4—0,5 мм, калят, шлифуют и доводят до нужного размера чугунным или медным притиром, сначала тонким наждачным порошком, а затем пастой ГОИ. Окончательный блеск и гладкость могут быть достигнуты полировкой войлоком с тонкой пастой. Отверстие под вал во втулке картера может быть разделано хорошей новой разверткой. После доводки вал может считаться хорошо пригнанным в том -случае, если смазанный жидким-маслом, он под собственным весом медленно проходит в-, подшипник, а под наклоном 45° останавливается.
Глава V
ЭКСПЛУАТАЦИЯ АВИАМОДЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Под термином «эксплуатация» понимают все многообразные формы использования двигателя в действии, а также уход за ним и хранение. Надо сказать, что большая часть неполадок, происходящих при эксплуатации авиамодельных двигателей, может быть отнесена за счет неумелого с ними обращения.
Прежде чем что-либо делать с приобретенным двигателем, надо прочитать' инструкцию обращения с ним и постараться ее выполнять.
Иногда двигатели подвергают консервации, т. е. такой смазке, при которой они могут длительное время храниться без вреда даже в сырых помещениях. Обычно для этого применяется густая (типа вазелина) жирная смазка. Перед пуском такой двигатель необходимо расконсервировать, т. е. тщательно удалить смазку с поверхности и из полости цилиндра. Последнее особенно важно, так как смазка в цилиндре собирается при повороте вала в камере сгорания и, если приложить излишнее усилие, шатун или вал могут быть сломаны.
Расконсервацию проще всего можно сделать, опустив двигатель на несколько минут в кипяток (если бачок из оргстекла, то его надо снять). Смазка расплавится и поднимется на поверхность воды. Осторожно поворачивая _ вал, дать смазке стечь из цилиндра и картера, обтереть двигатель, смазать моторным маслом и провернуть вал несколько раз. Если он ходит нормально, можно приступить к запуску двигателя.
Большинство авиамодельных двигателей, выпускаемых серийно, достаточно хорошо опробованы, и их запуск не представляет особых сложностей. Однако, как всякий двигатель внутреннего сгорания, они требуют квалифицированного обращения и внимательного исполнения инструкции завода-изготовителя или фирмы.
Даже отлично запускающийся двигатель требует для за
водки некоторого терпения, времени и навыка. Часто случается, что нарекания на работу двигателя не обоснованы и являются следствием нарушения элементарных правил обращения с ним.
1. ОБЩИЕ СОВЕТЫ
1. Не разбирайте двигатель без особой на то надобности. Разобрать и прочистить его следует, если он уткнулся в песок, мягкий грунт и т. п.
2. Избегайте заводить двигатель в пыльных местах.
3. Не используйте топливо с форсирующими присадками до окончания обкатки двигателя.
4. Фильтруйте горючее перед заправкой в бачок. Устанавливайте фильтры между баком и жиклером.
5. Прежде чем ставить двигатель на модель, испытайте его на стенде.
6. Не зджимайте двигатель в тисках- или струбцинах непосредственно за картер.
7. Крепите двигатель только в местах, предусмотренных на картере двигателя (ушки, лапки, фланцы).
8. Имейте'В виду, что наибольшую мощность двигатель будет развивать после обкатки в течение —’/s его ресурса.
9. Не забывайте, что долговечность работы двигателя зависит от того, как произведете его обкатку.
10. Не применяйте насилия при повороте винта, так как всякое затруднение в нормальном ходе двигателя имеет механическую причину: слишком завернут контрпоршень, двигатель залит. Поворачивание вала с применением чрезмерных усилий может привести к порче жизненно важных деталей механизма двигателя.
2. ПЕРВАЯ ПРОБА ДВИГАТЕЛЯ
Первые запуски двигателя рекомендуется производить не на мотели, а на стенде. Под стендом понимают балансирный станок или крепкую доску, привернутую к столу или зажатую в тисках. Двигатель следует прикреплять только к местам, специально для этой цели предназначенным. Ни в коем случае нельзя зажимать двигатель в тиски, струбцины и т. д. так как это вызывает поломки и деформации двигателя. Полезно иметь для этой цели универсальные зажимы (рис. 182). Хорошо закрепленный двигатель легко опробовать и можно точнее судить о его работе.
После того как двигатель опробирован и в случае необходимости устранены неполадки, можно приступить к установке его на модель.
Рнс. 182. Универсальные зажимы для крепления двигателей на стенде
3. ЗАПУСК КОМПРЕССИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
1. Отверните на два оборота винт контр- • поршня.
2. Указательным пальцем левой руки прикройте всасывающий патрубок.
3. Правой рукой сделайте три-четыре оборота винта, этим осуществляется подача горючего в картер.
4. При затруднении запуска на холоде или при запуске изношенного двигателя полезно залить через выхлопное окно в цилиндр несколько капель горючей смеси или масла. Во время испытания на стенде иглу карбюратора и винт контрпоршня регулируйте левой рукой. *
5. Указательным пальцем правой руки рывком вращайте винт (располагайте пальцы ближе ко втулке, рис. 183).
6. Если модель держит помощник, то для запуска двигателя применяются те же приемы, что и при запуске на стенде.
7. Если заводите модель один, держите ее в левой руке, винт вращайте правой. Регулируйте иглу и регулировочный винт контрпоршня правой рукой.
8. В случае обратных вспышек регулировочный винт открутите на один-два оборота. Когда двигатель заработает,
закручивайте регулировочный винт до получения ровного тона звука работы двигателя. Если при дальнейшем завертывании двигатель сбавляет обороты, отверните винт обратно,
так как иначе части кривошипно-шатунного механизма могут быть разрушены.
9. Подрегулируйте работу двигателя иглой, добейтесь ровного тона звука его работы.
Рис. 183. Приемы заливки масла через выхлопные окна и заводки двигателя
10. Для того чтобы запустить двигатель стартером, надо установить ту регулировку иглы жиклера и контрпоршня, при которой двигатель нормально работал. Затем отверните на два оборота . регулировочный винт контрпоршня, закройте пальцем всасывающий патрубок и проверните четыре-пять раз пропеллер, а потам вращайте стартером вал двигателя.
4. НЕПОЛАДКИ ПРИ ЗАПУСКЕ КОМПРЕССИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ИХ УСТРАНЕНИЕ ,
Неполадки Причины Устранение
1. Двигатель заводится, Богатая Заверните на полоборота
идет медленно и - останав- смесь иглу жиклера
ливается Велика Отверните на полоборота
2. Двигатель запускается, компрессия Бедная винт контрпоршня Отверните на щолоборота
идет на больших оборо- смесь иглу жиклера, проверьте
тах и вдруг останавливается 3. Двигатель ие дает вспы- Двигатель топливную трубку, отверстие жиклера, диффузор, всасывающий патрубок, промойте топливопровод и запустите двигатель снова Заверните иглу и вращай-
щек залит топливом те пропеллер до тех пор, пока топливо из картера не будет выброшено или двигатель заведется и выработает топливо. Отверните иглу жиклера и повторите запуск
5. ЗАПУСК ДВИГАТЕЛЕЙ С КАЛИЛЬНЫМ ЗАЖИГАНИЕМ
1. Отверните иглу жиклера на указанное в инструкции число оборотов или на один оборот больше тех, на которых двигатель успешно работал в предыдущем запуске.
2. Зажмите пальцем всасывающий патрубок и проверните три-четыре раза пропеллер; этим осуществляется подсос горючего в картер.
3. При затрудненном запуске на холоде или при запуске изношенного двигателя полезно залить в цилиндр через выхлопное окно несколько капель горючей смеси или масла.
4. Подсоедините к свече проводник от батареи и рывкам указательного пальца правой руки вращайте пропеллер.
5. После того как двигатель даст вспышки и начнет устойчиво работать, отсоедините батареи и, завинчивая иглу, добейтесь желаемого режима работы двигателя.
6. Общие рекомендации по обращению с калильным двигателем те же, что и для компрессионных.
6 НЕПОЛАДКИ ПРИ ЗАПУСКЕ КАЛИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ИХ УСТРАНЕНИЕ
Неполадки Причины Устранение
1. Двигатель заводится, идет медленно и останавливается Богатая смесь Заверните на полоборота иглу жиклера
2. Двигатель запускается, идет на больших оборотах и вдруг останавливается • Бедная смесь Отверните на полоборога иглу жиклера. Проверьте систему питания (бачок, жиклер) — нет ли засорения
3. Двигатель останавливается после отсоединения батареи-.'накала Двигатель не прогрет Дайте дольше поработать с неотсоединенной батареей, заверните на полоборота иглу жиклера
4. ся Двигатель не запускает- Сгорела свеча Проверьте свечу, замените новой
5. Сгорает свеча Велик накал спирали Уменьшите напряжение, подаваемое от батареи (цвет накала должен быть вишневым)
Поздно отключена батарея Замените свечу и раньше отключите батарею
Бедная смесь Отверните на поЛоборота иглу жиклера
6. Двигатель работает с подвыванием Обедненная смесь Отверните на .полоборота иглу жиклера
7, Двигатель дает перебои Остывает свеча Поставьте свечу с более длинной спиралью
7. ОБКАТКА
Новый двигатель, только что изготовленный заводом, развивает мощность ниже своих возможностей, так как детали его механизма не приработались. Время в часах, необходимое для прирабатывания деталей, называют обкаткой.
Обкатка бывает холодная и горячая. Холодной называется обкатка, при которой двигатель не работает, а вал его вращают принудительно посредством какого-либо привода. При горячей обкатке двигатель работает самостоятельно. Обычно холодная обкатка предшествует горячей.
При запуске двигателя стартером нельзя перезаливать топливо и пережимать контрпоршнем, так как это может
привести к поломке вала или шатуна. Наполнение камеры сгорания топливом легко происходит при перевернутом и горизонтальном расположении двигателя.
Заводы-изготовители указывают в инструкции время горячей обкатки, дают общие рекомендации и рецепты топлива без форсирующих присадок с увеличенным содержанием масла. Во время обкатки не следует перегружать двигатель, т. е. давать работать на высоких для данного двигателя числах оборотов.
При холодной обкатке конец вала надо обвернуть фольгой или плотной бумагой, зажать в патрон токарного станка или электродрели. Перед пуском станка надо до отказа отвернуть винт регулировки контрпоршня или вынуть сам контр-псршень, так как вследствие заполнения маслом камеры сгорания может произойти поломка подвижных частей двигателя. Затем надо включить станок и дать вращаться валу некоторое время. Двигатель все время должен быть смазан.
После того как двигатель будет вращаться без особых усилий рукой, его надо разобрать, промыть в бензине, осмотреть, смазать и собрать вновь. В случае заеданий каких-либо деталей обкатку надо прекратить, места трения зашлифовать мелкой шкуркой (зерно 180—200) или дополнительно притереть, затем продолжить обкатку.
В процессе обкатки винты в резьбовые соединения могут под действием вибрации и высокой температуры ослабнуть. Поэтому периодически необходимо проверять затяжку винтов и резьбовых соединений и подтягивать их.
8. РЕСУРС ДВИГАТЕЛЯ
Время в часах, в течение которого двигатель изнашивается до состояния, при котором перестает надежно работать и ' заводиться, называется рабочим ресурсом.
Чем больше при данном рабочем объеме мощность и число оборотов двигателя, тем меньше его рабочий ресурс.
Отсюда важные выводы: не следует «гонять» двигатель без необходимости. Большие обороты следует давать только тогда, когда это надо. Всеми путями надо стараться избегать, чтобы пыльный воздух попадал во всасывающий патрубок во время работы двигателя.
9. СТАРТОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЗАПУСКА КАЛИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Стартовое оборудование состоит из источника электроэнергии, (аккумулятора или батареи), проводников, оборудованных наконечниками для подсоединения контрольного прибора, н иногда стартера.
Яхемы подключения
Gee приводов
Рис. 184. Схемы подсоединения источника тока к свече калильного двигателя
Источником энергии при запуске без стартера может служить небольшой аккумулятор, дающий .напряжение 2—3 в или два сухих элемента типа 1,5 ТМЦ-29,5 с начальным напряжением 1,5 в.
При запуске со стартером необходим автомобильный или авиационный аккумулятор с напряжением и емкостью, обеспечивающими работу стартера. При этом накал свечи обеспечивается от одной или двух банок аккумулятора (рис. 184).
Проводники должны быть мягкими и прочными, в эластичной, желательно резиновой, изоляции, предохраняющей от влаги, влияния горючих смесей и механических повреждений, возможных при работе со стартером. Конны должны быть оборудованы зажимами, обеспечивающими надежное и простое подсоединение.
К свече должны идти два проводника, оканчивающиеся специальным штеккером (рис. 185), который .соединяется с сердечником и корпусом свечи.
Свечи различных конструкций требуют разной силы тока для их накала. Аккумуляторы и батареи также различны, с течением времени их напряжение падает, поэтому возникает необходимость в регулировании напряжения, что делается реостатом. Для этой цели можно использовать реостаты от радиоаппаратуры. В случае отсутст-
Рис. 185. Штеккер для подсоединения проводников к калильной свече
вия реостата его можно заменить дополнительным сопротивлением из проволоки от спирали электроплитки. Длину проволоки надо подобрать практически.
Для контроля степени накала свечи необходимо иметь приборы: вольтметр до 5 в и амперметр до 10 а.
Рабочее напряжение свечей, которое сейчас применяется, колеблется от 1,5 до 3 в, а сила тока достигает 6 а, сопротивление свечи колеблется от 0,5 до 2 ом.
Приборы контроля и реостат удобно иметь в одном блоке, на нем же располагаются гнезда для подсоединения проводников (рис. 186). Применение такого блока создает удоб-
Рис. 186. Схема подключения блока приборов и стартера при запуске калильного двигателя
Муфта
Механизм намотки шнура
пусковая рукоять
ство и обеспечивает надежность запуска двигателя на старте.
‘Стартеры. Запуск двигателей, выпускаемых в продажу для широкого круга авиамоделистов, как правило, не вызывает трудностей при наличии небольшого навыка. Однако гоночные двигатели не всегда легко запускаются.
Поэтому в условиях соревнований, когда время для запу-' ска модели ограничено, часто применяют стартеры — механические устройства, вращающие вал двигателя при запуске. Стартеры бывают с ручным приводом и электростартеры (рис. 187, 188).
На конце вала стартера имеется резиновый наконечник, который обычно делают из толстостенного резинового (дюри-тового) шланга. Наконечник прижимают к обтекателю винта и включают стартер. Сила трения оказывается достаточной для вращения вала двигателя и преодоления компрессии. Рекомендуемые диа^ метры наконечников для двигателей различных кубатур показаны на рис. 188. Число оборотов вала стартера должно быть в пределах 2000—3000 об/мин.
Механические стартеры приводят во вращение либо рукояткой, либо шнуром.
Электростартеры более удобны, но они тяжелее, так как требуют аккумулятор емкостью 20—30 а. ч.
В качестве двигателя для электростартера можно применять самолетные сервомоторы типа СТ-1, МУ-350 или другие электромоторы стартерного ти- па, имеющие большой крутящий момент и рассчитанные на кратковременные подключения. Наличие на соревнованиях стартера ускоряет запуск и освобождает моделиста от лишней работы и волнений на старте.
Фрикционная
муфта
Механизм аовь/шающеУ передачи
Рис. 187. Стартеры
с
ручным пряво-
вверху — шнуровой; внизу — шестеренчатый
Методик
Iposod включатель
Рабочий обзем двигателя деличина дмм
до id гз-зо
до 5 юч1 30-40
до fO слл3 35-50
Рис. 188. Электростартер
10. КРЕПЛЕНИЕ ДВИГАТЕЛЯ
Существуют два основных вида крепления. В первом случае двигатель крепится болтами к деревянным брусьям подмоторной рамы (рис. 189), во втором — к переднему шпангоуту. Такой способ называется торцовым креплением.
Большая часть двигателей с рабочим объемом менее 2,5 сл8 крепится на фланце или на баке, Так как применение подмоторных рам для таких маленьких двигателей излишне.
Тот и другой способы себя оправдали и имеют среди моделистов своих приверженцев. Наиболее надежным для двигателя
Рис. 189. Варианты крепления двигателя на модели; а — на подмоторных брусьях; б —топ- • цовое на фланце; в— торцовое на болтах;
г — торцовое на баке
Шайбы лруо/синныв авиационные
Диаметр болта d В 8 ТеоретичесАиц вес 130шт., Вз
Номинальный размер Номи/таяьнь/и размер
г 2.2 3.4 9.5 0,0024
2,3 . 4,4 0,3 0,007
' 3 3,2 5,2 1 0,010
4,3 5,3 7 0,013
5 5,3 5,1 1,4 0032
6 5,4 9,2 1,4 0,033
Рис. 190. Шайбы пружинные (гровера) авиационные, нормальные
объемом свыше 2,5 см?‘ является способ крепления на брусках. Применяют и металлические моторные рамы, гнутые из листового металла, сварные из трубок или проволоки. Такие рамы изящно выглядят, но часто разрушаются от /вибрации двигателя.
Чтобы избежать этого, необходимо применять резиновые прокладки — амортизаторы между рамой и шпангоутом модели. Крепление гоночных двигателей, развивающих -большое
Шплинты разводные' по ГОСТ 397-41
число оборотов, требует особого внимания. Все болты и гайки
по а-а
должны контриться. Для этих целей применяют пружин н ы е шайбы (рис. 190 и 191) или, просверлив дета-
Условн. диам. шпл. (диам. отверст.) 0,5 03 1 1,5
номиналбив/ii ОШ 0.7 0,9 1.3
а ОопусВ -0.1 -0.12
Н~ 25 2,8 3 4
с= 0.5 Ьш 1 1,5
Z 1 _L5
Рис. 191. Шплинты (нормальные)
ли крепления, пропускают в отверстие шплинты или мягкую стальную проволоку и обвязывают так, чтобы отвертывание не могло произойти. Для предотвращения ава-
рий необходимо тщательно следить за состоянием крепления
двигателя.
11. УСТАНОВКА ДВИГАТЕЛЯ НА МОДЕЛЬ
Двигатель может быть установлен на модель вертикально, горизонтально вправо, горизонтально влево и в перевернутом положении (рис. 1'92). Наиболее благоприятным условием для работы двигателя будет нормальное вертикальное положение. Горизонтальное положение также часто применяется,' так как в некоторых случаях такая, установка уменьшает лобовое сопротивление модели.
Рис. 192. Расположение двигателя на модели; а — нормальное; б — перевернутое; в-—горизонтальное (вправо)
В зависимости от направления выхлопного патрубка и органов управления правое или левое положение может быть предпочтительнее, исходя из удобства эксплуатации. Перевернутое расположение двигателя привлекает конструкторов красотой технического решения. Однако такое расположение вызывает ряд неудобств при эксплуатации, например, компрессионных двигателей, так как подход к винту контрпоршня при стоянке на земле затруднен. Кроме того, такое расположение зачастую приводит к перезаливке цилиндра, что затрудняет запуск двигателя и может привести к поломке шатуна или шейки вала. Поэтому, запуская двигатель, установленный в перевернутом положении, следует помнить об этом и в случае перезаливки поворачивать модель на бок с тем, чтобы дать стечь горючему из цилиндра в выхлопные окна.
12. ВЫБОР ТОПЛИВНЫХ СМЕСЕЙ
Выбирать рецепт топливной смеси следует, исходя из наличия составных частей по рецепту, цели Запуска и степени изношенности двигателя.
Для того чтобы сохранить ресурс двигателя, рекомендуется все пробные запуски и испытания системы питания проводить на рекомендованных фирмой топливных смесях. Для последних тренировок перед ответственными соревнованиями следует пользоваться только -тем горючим, которое будет применяться на соревнованиях. Не следует применять в зачетных полетах на соревнованиях горючее, ранее не опробированное на данном двигателе.
Для облегчения запуска при неответственных полетах в жаркую погоду, когда температура воздуха превышает 25°С, следует увеличивать содержание масла в смеси из расчета 0,5% масла на один градус. При температуре воздуха ниже 0° и до —15°С содержание масла следует уменьшать из расчета 0,5% на один градус понижения температуры.
Для получения лучших результатов на соревнованиях следует подбирать смесь для- конкретного двигателя и условий, т. е. иметь подобранные две-три смеси для температур с разрывом в 10°, например для плюс 20, 30, 40° — три смеси. Тогда переход на другой состав топливной смеси, наиболее отвечающей данным условиям в процессе соревнований, может улучшить результат.
13. СОСТАВЛЕНИЕ ТОПЛИВНЫХ СМЕСЕЙ
Для составления топливной смеси надо иметь чистую посуду — мензурку или посуду с делениями объема (рис. 193), воронку с мелкой сеткой и гигроскопическую вату или фильтровальную бумагу.
Первым следует влить в мензурку горючее, затем масло, тщательно перемешивать их, отстоять, профильтровать и то'--да добавить присадки. Затем опять перемешивать и вновь профильтровать через воронку с сеткой, бумагу или вату. Помутнение составов свидетельстует о том, что в топливе содер
Детс/<ая Долачная ЗутылЗа
ЯосуЗа Зля составления топливные: смесей
Рис. 193. Посуда для составления и хранения топливных смесей
жится вода. Чаще всего это бывает в спиртах. Тогда спирт надо обезводить или взять из другой -партии. Касторово-спиртовые смеси дают отстой в виде белых хлопьев и их можно отделить фильтрованием.
Топливные смеси для гоночных и рекордных полетов требуют особенного внимания и чистоты при составлении. Рекомендуется смесь подогреть в закрытой высокой посуде (-колбе или бутылке) до 30—40°С, остудить, взболтать и дать отстояться в посуде, налитой доверху, в течение двух-трех дней, затем осторожно, не толкая посуду, отмученную смесь слить сифоном (трубкой) сверху на две трети содержимого посуды.
Остальная треть у дна может быть профильтрована и использована для тренировочных полетов.
Амилнитрит расфасовывается и продается в ампулах. При обламывании кончика ампулы летучие вещества мгновенно уходят из ампулы в виде паров. Для того чтобы избежать потери этого наиболее ценного продукта, надо поступать так: топливную смесь налить в открытую банку, ампулы с амил-нитритом опустить на дно посуды и там их раздавить деревянным стержнем. Остатки ампулы и мелкие стекла останутся на дне.
Когда амилнитрит растворится в топливной смеси, ее надо профильтровать.
Для обезвоживания спирта следует в колбу со спиртом всыпать одну треть по объему селикагеля и дать постоять 4—5 часов, после, чего спирт слить и профильтровать, а се-ликатель выбросить.
Несмотря на большую разницу в удельных весах масла и воды, в нижних слоях масла всегда имеется вода в виде мельчайших капелек. Это обстоятельство необходимо учитывать.
Пусковые качества топлива' в основном зависят от его способности быстро испаряться. Спирты испаряются при более высоких температурах, чем бензин. Поэтому в спиртовые топлива добавляют в небольшом количестве (до 10%) легко испаряющийся бензин А-70 или «Калоша». Спирт плохо смешивается с бензином, а при наличии в спирте даже самых ничтожных примесей воды мутнеет. Чтобы сдеЛать смесь однородной, применяют «стабилизаторы».
Легко испаряющиеся жидкости облегчают запуск двигателя в холодную погоду и при слабой компрессии.
14. РЕГУЛИРОВКА ДВИГАТЕЛЯ
Условия работы двигателя в полете иные, чем на стенде: меняется охлаждение, число оборотов, наддув бачка и карбюратора, давление топлива в жиклере. В основном меняются условия работы топливной системы.
Регулировку двигателя модели на земле следует производить с расчетом на те изменения, которые происходят в полете. Так, если двигатель работает с нарастающим числом оборотов, а затем с рывками, с подвыванием, то это свидетельствует о недостатке топлива. На земле перед вылетом надо обогатить смесь.
Если двигатель в полете переходит на рокочущий режим, со снижением числа оборотов, появляется дым в выхлопных газах, что указывает на избыток топлива, надо убавить подачу топлива.
биВппчик с насосом
nflunaffoBo/cHocmu воя ааправАи
Рис. 194. Принадлежности для заправки бачков моделей топливом
ч
15. ЗАПРАВКА ТОПЛИВНОЙ СМЕСЬЮ
Проходное «сечение жиклера карбюратора чрезвычайно мало — равно примерно 0,1—0,2 мм2. Такое отверстие может легко засориться, поэтому посуда, из которой заправляется двигатель, должна быть всегда чистой. Не следует пользоваться обычными пробками, деревянными или бумажными затычками.
Лучше всего употреблять посуду с резиновыми пробками или металлическими — на резьбе, с фибровой или резиновой прокладкой (рис. 194).
Не кладите на землю воронки, шланги, пробки, трубки. Для здливки топлива в бак модели удобно пользоваться медицинским шприцем емкостью 20—25 см3, а для стартовых смесей — резиновой грушей.
16. ХРАНЕНИЕ ТОПЛИВНЫХ СМЕСЕЙ И ГОРЮЧИХ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Всякое топливо в той или иной мере огнеопасно, а при повышенных температурах более 25—30°С воздуха и взрывоопасно. Поэтому его надо хранить в соответствующих местах и в чистой стеклянной или металлической герметически закрываемой посуде.
Все виды топлива от действия солнечного света разлагаются, из них испаряются наиболее легкие частицы и происходит осмоление, вследствие чего они теряют евои качества, а поэтому хранить их надо в темных местах и в темной посуде при температурах не выше 15—20°С.
На солнце и в теплых местах нельзя хранить горючее да-^же в закрытой посуде. Надо пользоваться посудой, специально предназначенной для этих целей.
Глава VI
ИСПЫТАНИЕ ДВИГАТЕЛЕЙ
Испытать двигатель — значит определить его внешнюю характеристику, литровую мощность, рабочий объем цилиндра и степень сжатия, его пусковые свойства, и работу на различных режимах, выявить слабые стороны. Для того чтобы получить эти данные, надо замерить число оборотов вала двигателя, крутящий момент, степень сжатия и сделать другие измерения.
1. ИЗМЕРЕНИЕ ЧИСЛА ОБОРОТОВ ВАЛА ДВИГАТЕЛЯ
Число оборотов измеряется количеством оборотов вала в одну минуту. Часто моделисты определяют обороты мотора на глаз или на слух, что очень обманчиво и неизбежно приводит к ошибочным выводам. Число оборотов мотора можно определить центробежным тахометром (рис. 195). Тахометр — довольно дорогой прибор, и моделисты с успехом могут заменить его счетчиком оборотов, сделанным из часово- » го механизма старого будильника. Для этой цели, вынув анкерную вилку пускового механизма и пружину с храповиком, удлиняют ось самого малого секундного колеса (первого, действующего от анкерной вилки). На удлиненную ось надевают плотную резиновую трубку или туго навитую пружинку сечением 5><3 мм, при помощи которой и производится соединение с валом.
Сделав это, надо определить соотношение числа оборотов шестерни с удлиненным валом, который соединяется с валом двигателя и осью секундной стрелки. Обычно это число составляет отношение 1:60. Таким образом, за 60 оборотов оси прибора минутная стрелка сделает только один полный оборот, а часовая 1/60 часть оборота.
Измерение числа оборотов вала двигателя этим прибором производится так: присоединив ось прибора к вращающемуся валу, его держат включенным одну минуту, проверяя время
Рис. 195. Измерение числа оборотов вала авиамодельного двигателя центробежным тахометром
включения по часам или секундомеру (рис. 196). Отсчет, полученный по часовой и минутной стрелкам, покажет число оборотов вала двигателя.
Чтобы укоротить время присоединения счетчика оборотов, рекомендуется включать его на 6 сек. и умножать результат на 10. Таким способом получится тот же результат числа оборотов вала в минуту с несколько меньшей точностью.
Измеряя число оборотов способом непосредственного подсоединения прибора к валу, необходимо следить за тем, чтобы не было проскальзывания между соединяющим наконечником прибора и валом.
Замер числа оборотов без непосредственной связи с вращающимся валом более желателен, так как в этом случае операция измерения не влияет на скорость вращения вала.
Большая часть таких приборов действует на принципе стробоскопического эффекта и называется стробоскопами (рис. 197). Измеряют путем зрительного наблюдения сквозь щель диска, число оборотов которого можно регулировать. В момент, когда число оборотов диска и вращающегося тела, число которого мы измеряем, совпадает или будет кратным, глаз человека перестает различать движение вала, и он кажется стоящим на месте. В этот момент берется отсчет по прибору, который покажет истинное число оборотов вала двигателя.
При этом виде измерения следует остерегаться ошибки измерения при кратном числе оборотов в 2, 4 и 8 раз, так как в этих случаях вал также будет казаться неподвижным. 194
Рис. 196. Определение числа оборотов вала авиамодельного двигатели при помощи самодельного счетчика оборотов, сделанного из механизма будильника
Наиболее совершенным является электронный стробоскоп (рис. 198). Он основан на том, что в прожекторе стробоскопа стоит безынерционная неоновая лампочка, частоту мигания * которой можно менять и точно определять. Тогда, когда частота мигания совпадает с число,м оборотов винта, последний кажется неподвижным.
Для большего удобства замера на лопастях винта или маховике делается светлая метка. Стробоскопические тахометры, так же как и центробежные, довольно сложные и дорогие приборы.
Наиболее доступным прибором для Моделистов может быть вибрационный указатель числа оборотов мотора.’ (рис. 199). Действие этого несложного прибора основано на том, что вибрация выдвинутого из трубки стержня начинается только в том .случае, если собственная частота колебаний стержня-вибратора совпадает с числом оборотов вала двигателя. А так как собственная частота колебаний вибратора при постоянном сечении зависит только от длины, то по этой длине становится возможным определить число оборотов вала в минуту.
Рис. 197. Стробоскопический тахометр и определение с его помощью числа оборотов винта двигателя
Рис. 198. Электронный стробоскоп
Рис. 199. Вибрационные указатели числа оборотов вала двигателя
Шкалу на трубке вибрационного указателя числа оборотов наносят путем тарировки по уже проверенному тахометру или механизмам, имеющим уже известное число оборотов.
Есть и другой способ нанесения делений на трубке тахометра. Для этого тахометр надо приставить к ф какому-либо вращающемуся устройству с определенным числом оборотов. Подобрав положение вибратора, соответствующее наибольшей амплитуде колебаний, и отметив положение движка риской на трубке, расстояние до следующего деления вычисляют пр' формуле: Д'
/ — /о ,
; - Уп • >'
где./ —расстояние от первоначального до искомого деления"
' 70 — длина внешней части вибратора при исходном числе оборотов (измеряется с точностью до 0,1 мм); 41
По—исходное число оборотов (колебаний);
п—наносимое число оборотов, выбирается по желанию.
Пользуются вибрационным указателем числа оборотов так: трубку прибора глухой стороной прижимают к мотораме или цилиндру работающего двигателя, затем постепенно по-
Рис. 200. Определение числа оборотов вала двигателя с помощью вибрационного указателя
додвигают движок, связанный со стержнем, вверх до тех пор, пока вибратор не начнет сильно и отчетливо вибрировать (рис. 200). В момент наибольшей вибрации берут отсчет по шкале, нанесенный на трубке, пользуясь верхним обрезом кольца как указателем. Такой прибор несложен в пользовании и изготовлении, точность его показаний вполне достаточна для целей определения числа оборотов вала двигателя на старте.
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОЧЕГО ОБЪЕМА ЦИЛИНДРА ДВИГАТЕЛЯ
Проще всего измерение можно произвести с помощью штангенциркуля. Измерение ведется так: сначала надо с возможно большей точностью измерить ход поршня (рис. 201). Для- этого глубиномер штангенциркуля опускают в свечное отверстие и измеряют рас
стояние от поверхности гнезда свечи до днища поршня в положении нижней мертвой точки, затем поворачивают вал до положения верхней мертвой
Рис. 201. Измерение хода поршня штангенциркулем
Рис. 202. Измерение диаметра цилиндра штангенциркулем
точки и производят второй замер. Полученную величину вычитают из первой. Разница будет равна ходу поршня.
Диаметр цилиндра проще всего измерить нутромером штангенциркуля (рис. 202). -
Рабочий объем У.А см3 будет равен произведению внутренней площади сечения цилиндра F см2 и хода поршня S см:
Vh = FS см3
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ СЖАТИЯ
Эффективная степень сжатия вычисляется по формуле: „ ____________________ Уэф + Vc
е- У с ’
где е —степень сжатия;
Ус —объем камеры сгорания;
Узф— объем, вытесняемый поршнем при перемещении от верхнего края выхлопного окна до верхней мертвой точки.
Объем камеры сгорания Vr измеряют так: камеру сгорания двигателя промывают бензином или спиртом и просушивают, затем набирают в медицинский шприц типа «Рекорд» емкостью 1 см3 воды. Далее, установив поршень двигателя в верхнюю мертвую точку, в свечное отверстие заливают воду из шприца до внутреннего края свечного отверстия. Та величина в см3, на которую стал меньше объем воды в шприце, и будет объемом в см3.
Величину УЭфопределяют вычитанием из рабочего объема цилиндра Vh объем цилиндра, расположенного от нижней мертвой точки до верхнего обреза выхлопного окна, по формуле:
TZ tz Н ‘I
1/эф = Vh —----------4---- см3,
где Н — расстояние в сантиметрах от края днища поршня в нижней мертвой точке до верхнего обреза выхлопного окна.
Геометрическая степень сжатия Е вычисляется по формуле:
4. ИЗМЕРЕНИЕ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА
Крутящий момент двигателя при различных числах оборотов определяют на балансирном станке. Это очень несложный прибор, который каждый сможет сделать самостоятельно из подручного материала- Приводим схемы двух типов балансирных станков.
Первая схема — крутящий момент измеряется углом отклонения рамы, на которой установлен двигатель (рис. 203). Порядок нанесения шкалы отсчета состоит в следующем: мотор закрепляют на раму балансирного станка. На ось заднего шарнира рамы устанавливают диск диаметром 200 мм (рис. 204) и закрепляют его шурупами. Диск обвивают тонкой проволокой, к которой поочередно подвешивают гири весом 25, 50, 75 и т. д. г.
Под действием веса гири груз на балансирном станке поднимается, а в-месте с ним и вся рама станка со стрелкой отсчета крутящего момента будет отклоняться. Отметив рисками отклонения стрелки, соответствующие всем грузам, против каждой отметки надо написать крутящий момент, который будет равен произведению радиуса диска в сантиметрах на вес
Шкала отсчета крутящего момента
Груз балансира
Рис. 203. Балансирный станок. Первый вариант (крутящий момент измеряется отклонением рамы)
груза в килограммах, т. е. соответственно равен 0,025 кг1см. 0,05 кг/см и т. д.
Для удобства отсчета промежутки делений полученной t шкалы можно пропорционально разделить на две и более части.
рторой вид балансирного станка (рис. 205) дает более точные результаты измерений. Станок состоит из подвижной рамы, на которой крепится двигатель. Крутящий момент уравновешивается подвижным грузиком — движком на штанге. На штанге укреплена линейка с миллиметровыми делениями, для определения крутящего момента линейку тарируют. Делается это так: на валу установленного двигателя закрепляют диск, к которому подвешивают гирьки. Каждый раз уравновешивают станок движком таким образом, чтобы контрольная стрелка стояла строго горизонтально — на нуле. Все показания записывают в виде тарировочного графика (рис. 206). При испытаниях отсчет читается на линейке, а крутящий момент оиределяется по графику.
При каждой новой перестановке мотор должен ставиться-точно на прежнее место.
Рис. 204. Общий вид балансирного станка, на котором укреплен диск для тарировки (определения цены делений шкалы отсчета)
Рис. 205. Балансирный станок. Второй вариант (крутящий момент измеряется по шкале на линейке)
Условный отсчет па линеи/ie станка или угол отклонения рамы станка
Рис. 206. Образец тарировочного графика балансирного станка
5. СНЯТИЕ ВНЕШНЕЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ
Для составления графика внешней характеристики двигателя замеряют максимальные крутящие моменты, развиваемые двигателем на различных числах оборотов. Для этого двигатель испытывают с винтами различного диаметра, доводя обороты двигателя на каждом из винтов до предельно возможных. Рекомендуется испытание начинать с винтов большего диаметра и постепенно переходить к меньшим диаметрам.
Число оборотов в минуту измеряют стробоскопом или счетчиком оборотов. Полученные величины заносят в табличку по прилагаемой форме:
Номер воздушного винта, N
Число оборотов винта в минуту, п
Отсчет Крутящий по шкале момент прибора Af кг1см
Мощность, снятая с мотора на данном винте, Ne л.с
На основании полученных величин подсчитывается истинный крутящий момент, а затем мощность по формуле:
А?ко • п
Ne ~ 71 620 С’’
где' ftg — эффективная мощность в лошадиных силах;
Л1ь1)— крутящий момент в кг!см;
' п — число оборотов в минуту;
71 620 — постоянная величина (коэффициент).
Подсчитанные значения мощностей записывают в табличку. Затем точки наносят на график. Плавная кривая, соединяющая эти точки, и будет искомой внешней характеристикой двигателя.
Не следует бояться того, что не все полученные точки лягут строго на кривую. Небольшие отклонения от закономерной зависимости получаются из-за неточности проведения опыта.
При испытании двигателя с целью изучения результатов конструктивных изменений и доводок особенно важно единообразие в условиях постановки опыта. Часто бывает, что различное крепление двигателя, изменение положения предметов, находящихся в струе воздуха от винта, приближение винта к щенке или наличие вытяжной вентиляции за двигателем резко меняют результаты эксперимента и могут привести к неверным выводам.
6. СНЯТИЕ ДРОССЕЛЬНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ
Дроссельной характеристикой называют график мощности, развиваемой двигателем при различных числах оборотов с одним и тем же винтом. Число оборотов меняется дросселем (заслонкой) или иглой карбюратора. Такая характеристика может быть полезна для моделей, управляемых по радио. График дроссельной характеристики составляется так: двигатель устанавливают на балансирный станок, производят тарировку (как и для внешней характеристики), закрепляют винт, с которым проводят испытание, и, запустив двигатель, производят измерение крутящего момента на раз-
Рис. 207. Образец разрушения вала и шатуна
личных числах оборотов. Результаты измерений изображают в виде графика. Кривая дроссельной характеристики не может, как видим, пересечь кривую внешней характеристики.
7. ИСПЫТАНИЕ НА ПРОЧНОСТЬ (ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЛАБЫХ МЕСТ)
Кроме снятия внешней характеристики, бывает полезно испытать работу и надежность двигателя на его максимальных оборотах. Для этой цели на валу вместо винта зажимают маховик. Мотор надежно закрепляют. Вентилятором или сжатым воздухом, выпускаемым из шланга, создают достаточное охлаждение цилиндра. После этого двигатель запускают и доводят до максимального числа оборотов, замеряя при этом развиваемую мощность. Часто случается, что при увеличении оборотов двигателя до 24 000—25 000 об/мин некоторые его детали не выдерживают и разрушаются. Таким образом, удается • определить слабые звенья испытываемого двигателя.
На рис. 207 показана фотография вала и шатуна, разрушившихся при испытании на 23 000 об/мин. Причиной таких разрушений является неравнопрочность, усталость материала, износ в перегрев вследствие недостаточности смазки. При доработке конструкции двигателя эти слабые места усиливают, после чего можно гарантировать долговременную эксплуатацию двигателей этого типа на нормальных режимах работы.
»
Глава VII
ФОРСИРОВАНИЕ АВИАМОДЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Фирмы, производящие авиамодельные двигатели, стремятся сделать их универсальными, т. е. пригодными для различных типов моделей.
Двигатель должен выдерживать кратковременные перегрузки, являющиеся следствием недостаточно умелого обращения с ним. Перечисленные факторы, а также требования технологической простоты изготовления и борьба за снижение стоимости приводят к тому, что двигатели, выпускаемые серийно, развивают мощности ниже возможностей, заложенных в их конструкции.
Серийные двигатели, как правило, развивают мощность несколько меньшую, чем двигатели, тщательно сделанные самим авиамоделистом. Однако отдельные серийные образцы в результате удачного сочетания деталей показывают высокие результаты.
Требования надежности приводят к тому, что детали серийного двигателя, как правило, имеют повышенный запас прочности. Они могут быть облегчены и улучшены. Это является некоторым резервам, за счет которого тот же двигатель после доводки может увеличить мощность на 10—20%.
Пути увеличения мощности сводятся к увеличению числа оборотов и повышению среднего эффективного давления. Достигается это путем облегчения шатунно-поршневой группы, уменьшением потерь на пути движения газовых потоков, снижением величины механического трения, путем улучшения газораспределения, подбором степени сжатия и топливных смесей, зажигания и карбюрации.
Для того чтобы начать работу по увеличению мощности, или, как иначе говорят, форсажу двигателя, надо изучить данный двигатель, т. е. разобрать его, осмотреть, устранить имеющиеся механические дефекты. Затем двигатель надо собрать и снять его внешнюю характеристику. Не имея характеристики двигателя, невозможно делать выводы о его достоинствах и сравнивать его с какими-либо другими.
После этого надо сиять диаграмму газораспределения, для чего подготовить картонный диск с делениями на 360°. Очень хорошо диск делать из целлулоида или-оргстекла. Его можно разграфить по транспортиру или воспользоваться печатным диском на рис. 208.
Рис. 208. Градуированный диск .для определения углов фаз газораспределения, М : 1:2
Диск зажимают на втулке вала двигателя с таким расчетом, чтобы при положении поршня в верхней мертвой точке стрелка отсчета стояла бы против нуля градусов. Затем, про- * ворачивая вал двигателя по направлению вращения, определяют начало и конец фазы всасывания, выхлопа и продувки и наносят полученные данные на диаграмму.
В тех случаях, когда конструкция двигателя не дает возможности в собранном виде наблюдать моменты открытия и закрытия окон цилиндра, приходится двигатель разбирать. При затрудненном просмотре окон всасывания рекомендуется применять подсвет. Начало открытия хорошо видно по образующейся световой щели в окне вала или диска.
Начертив диаграмму газораспределения и внешние характеристики двигателя, можно приступить к его форсированию.
1. УЛУЧШЕНИЕ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ
Движение рабочей смеси- внутри двигателя тормозится стенками и перегибами каналов, по которым она проходит. Поэтому желательно, чтобы пути Движения омеси не имели
резких поворотов, были как можно короче, а стенки были бы гладкие, без выступов и шероховатостей, желательно полированные. Кроме того, на быстроходность двигателя оказывает большое влияние выбор начала и конца фаз всасывания, перепуска и выхлопа. Для увеличения количества поступления рабочей смеси в картер начало всасывания высокооборотных двигателей производят по фазе ранее, чем в низкооборотных.
Испытания показали, что фазы распределения с увеличением числа оборотов двигателя должны быть изменены в сторону расширения, а площади продувочных и выхлопных окон увеличены настолько, насколько позволяет конструкция и система продувки.
Улучшение очищения цилиндра от продуктов сгорания положительно сказывается на приросте мощности. Результаты испытаний позволяют сделать вывод, что двигатели с распределением всасывания через вал и с дисковым золотником дают большее число оборотов и развивают большую мощность по сравнению с теми, у которых распределение осуществляется поршнем.
Сравнивая систему распределения через вал с золотником, можно отдать предпочтение последней, так как при ее применении легче добиться хорошего заполнения картера рабочей смесью.
Возникающие при этом потери на вращение компенсируются уменьшением трения в подшипнике вала за счет сокращения диаметра и длины вала.
При работе двигателя на 10 000 и более оборотов в минуту величину фаз распределения надо приближать к диаграммам распределения.форсированных образцов (глава III). На оборотах менее 6000 об/мин у двигателей, имеющих широкие фазы распределения, отмечается выбрасывание через всасывающий патрубок горючей смеси. Это явление совершенно нормально, так как фаза всасывания заканчивается при начале движения поршня вниз и смесь вначале'сжатия ее в картере частично выталкивается. Однако на больших оборотах, когда начинает существенно сказываться инерция потока рабочей смеси во всасывающем патрубке, обратное течение смеси через клапан прекращается.
Уже при 13 000 об/мин средняя скорость движения карбюрированной смеси в канале карбюратора достигает скорости 25 м/сек. Примерно с такой же скоростью движутся газы в перепускном канале цилиндра, а шейка кривошипа вала двигателя с нижней головкой шатуна имеет скорость движения около 15 м/сек. При таких скоростях трение частиц горючей смеси о стенки картера, а также сопротивление движению шатуна и кривошипа становятся весьма ощутимыми.
Для уменьшения торможения, вызываемого силами трения горючей смеси и движущимися деталями, следует все
газораспределяющие каналы и детали полировать, а путь движения газов делать возможно короче, с плавными переходами.
Шатун и противовес не должны иметь острых граней и ребер. Сечение шатуна желательно делать приближаю- / щимся к овальной, удобообтекаемой форме.
Объем внутренней полости картера, в котором происходит сжатие смеси, должен быть минимальным и подобран практически, путем сравнительных испытаний с уменьшенным и увеличенным объемом.
2. ДОРАБОТКА ЧАСТЕЙ ДВИГАТЕЛЯ
Картер серийного двигателя на внутренних стенках имеет следы механической обработки, острые углы в местах сопряжений поверхностей и уступы в полости всасывающего патрубка.
На рис. 209 и 211 показаны места доработки. Углы надо закруглить, переходы патрубка сделать плавными, внутреннюю поверхность отполировать, сечение патрубка увеличить до размеров, соответствующих рекомендациям, данным в главе II, и назначению двигателя. Задняя стенка картера должна быть гладкой, ее надо притереть дисковым притиром. В случае распределения дисковым золотником надо также снять заусенцы с краев всасывающего клапана.
Дисковой золотник. Края выреза надо спилить (рис. 212). Поверхность диска, обращенную к валу, отполировать, а прилегающую к задней стенке притереть. Диск должен свободно вращаться на своей оси, зазор между плоскостью клапана и задней стенкой картера должен быть 0,03— 0,04 мм (две толщины фольги от шоколода). Увеличение за-
, Заштрихованные места снять
Рис. 209. Схема доработки картера серийного двигатели МК-12с
Рис. 210. Схема доработки цилиндра и поршня серийного двигателя МК-12с
зора 'более 0,06 мм вызовет ухудшение запуска и снижение мощности двигателя. Бывает, что из-за неточности изготовления мотылевая шейка кривошипа прижимает диск к стенке картера. Этот дефект надо устранить, углубив отверстие под шейку в диске золотника. Хорошие результаты дает замена дюралевого диска диском из пластмассы, например из гети-накса или текстолита. Диск из пластмассы легче, а коэффициент трения его по дюралюминию меньше.
Если распределение всасывания осуществляется валом, полезно закруглить форму впускного отверстия и переходы внутри вала, затем тщательно отполировать канал вала и щеку кривошипа. Отверстие всасывающего патрубка надо подогнать строго по отверстию вала, а внутреннюю поверхность диффузора зачистить и отполировать.
Цилиндр двигателя дорабатывается по схемам, показанным на рис. 210 и 211. Заштрихованные и показанные пунктиром места надо спилить, зачистить шкуркой и заполировать. Диаметр цилиндра ниже обреза выхлопного окна следует увеличить притиром или просто наждачной шкуркой на 0,05—0,08 мм. Это существенно уменьшит потери на трение поршня о стенки цилиндра в его нижней части.
Поршень двигателя должен быть хорошо пригнан к цилиндру. Если компрессия плохая, то все усилия повысить мощность двигателя будут бесплодны. Поэтому, если поршень свободен, его надо заменить или хромировать.
Занизить диаметр [2} юбки поршня, срезать стенку лоршня ло гимзе
Рис. 211. Типовая схема доработки серийных двигателей
»
с поперечной продувкой
Доработка поршня в основном сводится к облегчению ег® изнутри. Для того чтобы эту операцию провести успешно, надо сделать приспособление. Оно позволяет зажимать поршень в тисках.
Вал
Разметить
Удлинить одно впуска.
Зачистить внутреннюю полость вела.
Распилить в соответствии с окнам на валу диффузор, зачистить, заполировать (места доработки залиты черным/
Рис. 212. Типовая схема доработки деталей серийных двигателей
При облегчении стального или чугунного поршня толщину боковых стенок не следует делать тоньше 0,7 мм, а днище поршня—0,8 мм. При облегчении поршня с помощью вращающегося напильника стенки поршня вытягиваются и наружный диаметр его увеличивается на 2—3 микрона (это может явиться средством продления жизни изношенных поршней). Поэтому поршень после облегчения надо притереть. Зазор
между гладким, без колец, стальным или чугунным поршнем в новом двигателе должен быть в пределах 0,01—0,02 мм.
Шатун серийного двигателя почти всегда делается с большим запасом прочности. Объясняется это тем, что шатуну грозит опасность быть сломанным не от рабочих перегрузок, а от ’неумелого обращения при «пересосе». Поэтому, как правило, шатун можно облегчить (рис. 212). Часто случается, что шатун погнут и оси его отверстий не параллельны, в этом случае необходимо установить наличие перекоса, выправить шатун и добиться того, чтобы отверстия были строго параллельны (рис. 213).
Рис. 213. Проверка параллельности отверстий в головках шатуна
В нижней и верхней головках шатуна рекомендуется сделать отверстие для прохода смазки в виде сверлений или прорезей.
Это уменьшит износ его подшипников и предотвратит наволакивание материала шатуна на мотылевую шейку вала при повышенном числе оборотов.
Карбюратор двигателей можно также улучшить. » Иглу надо остро заправить на токарном станке и заполировать ее конец. Если жиклер имеет распылитель в виде трубки (рис. 214) с одним отверстием, полезно просверлить другое
Рис. 214. Доработка деталей карбюратора серийного , . двигателя
под углом 60° или серию мелких отверстий 0,6 мм в один ряд. Внешнюю поверхность распылителя надо полировать.
Лучшим инструментом для доводки частей готового двигателя будут вращающиеся напильники на гибком шланге. С успехом может быть использован привод зубопротезной бормашины с набором крупных боров и камней.
Первоначальную шлифовку после обработки напильникам делают шкуркой № 100—150, а затем войлочными дисками, смазанными минеральным маслом, смешанным с образивным порошком зернистостью 150—200.
Для полировки внутренних поверхностей понадобятся фетровые и войлочные диски и пальцы диаметром 15—20 мм. Полировать дисками следует, натирая их зеленой пастой ГОИ или окисью хрома.
3. ПОДБОР СТЕПЕНИ СЖАТИЯ
Эффективная степень сжатия двигателя определяется геометрическими соотношениями двигателя и эффективностью нагнетания рабочей смеси в цилиндр. Обычно последнее свойство не принимается во внимание. В полноразмерных двигателях обычно степень сжатия понижают, если применяется наддув. Применение нагнетания может значительно увеличить эффективную степень сжатия и улучшить характеристики без изменения размеров двигателя.
Для более ровной работы двигателей обычно добавляются присадки, которые обеспечивают быстрое и равномерное сгорание топлива. Эти присадки и степень сжатия взаимозависимы, так как их присутствие в топливе имеет тенденцию как бы увеличивать степень сжатия при прогревании двигателя. Это значит, что при нагревании двигателя может появиться необходимость уменьшить геометрическую степень сжатия. Особым достоинством изменяемой степени сжатия является то, что она позволяет в дизельных двигателях применять многообразные типы и составы горючих.
В калильных двигателях положение совсем другое. Основным горючим служит метанол, температура воспламенения которого почти в два раза выше, чем горючих для дизеля, и почти в три раза выше эфира. Следовательно, для его воспламенения необходим нагревающий элемент. Для поддержания температуры элемента необходимы довольно большие степени сжатия.
Чем больше величина сжатия, тем накал элемента свечи может быть слабее, но больше возможность двигателя остановиться при отключении батареи.
Разрешением этого затруднения является добавление к горючему нитрометана. Горючее с нитрометаном тре
бует для сохранения рабочей температуры спирали свечи меньшую степень сжатия, но даже небольшой процент добавления нитрометана к дизельному топливу делает его совершенно непригодным.
Для применения горючего (без примеси нитрометана) калильный двигатель должен иметь большую степень сжатия, порядка 8—10. При малой степени сжатия, запустить двигатель трудно даже при сильном накале свечи, и запальная свеча часто выходит из строя.
Основной целью подбора степени сжатия среднего массо-
вого двигателя является выбор степени сжатия такой, которая позволила бы применять недорогостоющее горючее, т. е. без добавления или с добавлением не более 5 % нитромедана.
Характеристики такого двигателя в случае применения горючего с большим процентом содержания нитрометана могут быть улучшены путем уменьшения первоначальной степени сжатия.
Степень сжатия для каждого двигателя следует подби-
рать опытным путем, последо- п П1_ п
н J Рис. 215. Головка цилиндра
вательно изменяя объем каме- прокладкой (разрез) ры сгорания. Проще всего это
делать путем изменения высоты прокладки под головкой цилиндра (рис. 215). Изменять высоту прокладки следует постепенно чероз 0,2 мм. Судя по результатам работы двигателя с прокладками различной высоты, остановившись на той высоте прокладки, которая соответствует наибольшей мощно-
4
сти, следует подсчитать соответствующую ей степень сжатия. Эта степень сжатия и будет наиболее выгодной. При этом надо помнить, что найденная степень сжатия будет хороша
только для того горючего, на котором
произведены испытания.
4. ПОДБОР КАЛИЛЬНЫХ СВЕЧЕЙ
Выбор калильной свечи также имеет влияние на мощность двигателя. Для «холодных» двигателей применяют более горячие свечи, т. е. более легко прогреваемые, с тонкими спиралями 0,2—0,25 мм, для «горячих» двигателей—более толстые спирали сечением 0,3—0,4 мм. Признаком правильной работы свечи является то, что двигатель начинает работать сразу после запуска с отсоединенными батареями накала.
Признаком переохлаждения спирали свечи является необходимость прогрева двигателя с подсоединенными проводниками. Это явление может быть также следствием малой степени сжатия.
Перегорание платиновых спиралей свечей говорит о том, что свеча слишком горячая. Свечи из заменителей платины — фихраля, константана и других сплавов при обеднении смеси перегорают чаще. При заводке стартером Следует применять более сильный подогрев спирали, чем при заводке рукой, так как потоком горючей смеси спираль сильно охлаждается. Платино-иридиевые спирали стоят надежно и чаще всего разрушаются от перекала при запуске или от удара модели при авариях (происходит разрыв или сплющивание нагретой спирали). Применение бензина, ацетона и некоторых других присадок к спиртовому топливу сокращает срок службы свечей, а при чрезмерном добавлении присадок свечи перегорают.
5. НАЛАДКА СИСТЕМЫ ИСКРОВОГО ЗАЖИГАНИЯ
Искра, от которой 'воспламеняется смесь в цилиндре, настолько мала, что при малейшей неточности в работе всей системы зажигания двигатель будет давать перебои, резко понижающие его мощность и надежность.
Перебои на средних оборотах .3000—6000 об/мин чаще всего бывают из-за загрязнения контактов прерывателя или плохой их регулировки. С повышением числа оборотов перебои могут возникать от плохой работы конденсатора и из-за того, что пружина прерывателя не успевает возвращать молоточек в исходное положение и т. п. Зазор между контактами и время, которое они находятся в замкнутом состоянии, сильно влияют на работу двигателя.
Для того чтобы уменьшить потери тока и улучшить искру на свече, надо следить за надежностью контакта молоточка с проводником от бобины. Для этой цели на хороших двигателях параллельно пружине прокладывают ленточку из медной фольги, один конец которой припаивают к молоточку, а другой к клемме проводника.
Период замыкания контактов обычно регулируется величиной спила кулачковой шайбы прерывателя. При большом числе оборотов период замыкания увеличивается и достигает 140—145° поворота ©ала двигателя. Необходимость увеличения периода замыкания возникает из-за того, чго с увеличением числа оборотов время замыкания становится настолько малым, что индукционные токи в бобине не успевают полностью развиваться, и искра на свече получается слабой; двигатель начинает терять мощность, работать неровно, с перебоями. ?
Свечи быстроходных двигателей должны иметь жароупорные надежные изоляторы. Часть изолятора, находящегося в 216
камере сгорания, не должна перегреваться. Для этого ее делают так, чтобы она не выступала из-за корпуса свечи и стенок камеры сгорания. С внешней стороны свеча должна иметь хорошее охлаждение и отвод тепла. Признаком правильной работы свечи является серо-желтый цвет электродов и изолятора свечи. Копоть на электродах является признаком того, что свеча холодная; белый цвет изолятора — признак перегрева свечи. При перегреве двигатель может начать работать с выключенным зажиганием, переставая реагировать на регулировку опережения. Величина зазора между электродами подбирается практически и обычно равна 0,2—0,3 мм.
При монтаже проводки системы зажигания конденсатор рекомендуется присоединять как можно ближе к прерывателю с тем, чтобы уменьшить длину проводников, на которых могут возникать вредные токи.
На прохождение слабых токов влияют качество соединений и сечение проводников. Слишком тонкие проводники и плохие спайки мест соединения вызывают дополнительные вредные потери на преодоление их сопротивления.
Лучшими проводниками для монтажа проводки зажигания будут многожильные медные провода, обязательно в хорошей водостойкой изоляции, с сечением проводника 1—2 мм. Многожильный проводник лучше тем, что он эластичнее и не ломается от вибраций двигателя.
6. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ДОВОДКИ И ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ
Доводку двигателя рекомендуется осуществлять последовательно, начиная с конструктивных улучшений, облегчения поршневой группы, а затем переходить к газораспределению, системе зажигания и карбюратору.
После каждой доработки надо проводить испытание и записывать полученные результаты. По окончании доводок снять и начертить график внешней характеристики и сравнить его с исходным. Когда доводки произведены и моделист считает данный мотор' готовым к постановке на (модель, надо провести его всесторонние испытания и полученные результаты изобразить в виде графиков внешней и дроссельной характеристик, расхода топлива и крутящего момента по оборотам. Для полного представления о двигателе замеряют полученные в результате доводки фазы распределения и строят круговую или развернутую диаграмму газораспределения.
7. РЕАЛИЗАЦИЯ МОЩНОСТИ (ПОДБОР ВИНТА)
Мощность, развиваемая двигателем, преобразуется в поступательное движение воздушным винтом. Всякий винт дает
потери и реализует только часть мощности: хороший винт— 70—80%, средний—60—70%, плохой—менее 50%.
Этот процент называется коэффициентом полезного действия винта. Зависит он от того, насколько удачно подобран винт к двигателю и скорости, с которой летит модель.
Чтобы мощность двигателя использовать полностью, винт модели надо подобрать так, чтобы двигатель в полете работал на оборотах, близких к режиму максимальной мощности. Для этого необходимо выбрать диаметр и шаг винта.
Отправными сведениями для расчета являются число оборотов двигателя по внешней характеристике и предполагаемая скорость полета модели.
Для определения параметров винта необходимо знать обороты двигателя, соответствующие режиму максимальной мощности, и задаться скоростью полета модели.
Шаг винта можно определить приближенно по номограмме (рис. 216). Для этой цели примем обороты винта равными 80—85% оборотов, соответствующих режиму максимальной мощности.
За счет уменьшения фактического угла атаки лопасти двигатель увеличивает в полете число оборотов на 10—15% и компенсирует неучтенное номограммой скольжение.
Предполагаемая скорость
Рис. 216. Номограмма для приближенного подбора шага винта по предполагаемой скорости полета модели и числу оборотов винта
винт для таймерных моделей под мощность 0,25 л.с. при 13 об/мии
Рис. 217. Типовой двигатель 2,5' ел3,
50 -60
-40 40
5 см3 калильный
70 см3 калильный
2,5 см3 каморвс—г сионныб I
Sb-
780 ;
да
т
>60
!/= 770 км/час п= 76000 об/мин
1/-200км/час п-74000об/мин 71=760мм
17= 780 км/час п = 76000 об/мин 71 -200мм
Рис. 218. Типовые габариты заготовок для кордовых моделей
2,5 см3 калильный
17=200км/час п=76000 об/мин.
71=240мм
винтов скоростных
Диаметры винтов надо делать больше предполагаемого на 10%. Исходя из статистических данных, ширину лопастей (хорду) делают от 8 до 12% диаметра винта. Испытав винт в полете, уменьшают диаметр винта на 3—5 мл«. подрезая концы лопастей. Затем винт испытывают вновь. Так повторяют несколько раз. Когда будет замечено, что дальнейшее уменьшение диаметра винта не дает прибавления скорости или скороподъемности, то считают, что диаметр подобран верно.
Хорошие результаты получаются, если сделать 3—4 винта с отклонением от расчетного в сторону уменьшения и увеличе-чения шага с интервалом в 5—10%. Например, полученный расчетный шаг по номограмме составляет 260 мм, тогда рекомендуется сделать винты с шагом 280—260—220 мм, провести испытания и подобрать описанным уже выше способом диаметры. В этом случае подбор будет точнее и результаты лучше. На рис. 217 дан типовой чертеж винта для таймерных моделей с двигателем МК-12, летающих со скоростью полета 10 м/сек. Для более скоростных моделей высоту болванки надо увеличить, для летающих с меньшей скоростью — уменьшить из расчета 1 мм на 1 м/сек скорости модели (рекомендация сделана из предложения, что двигатель развивает в полете 10 000 об/мин). На рис- 218 даны чертежи винтов для кордовых скоростных моделей.
Приложения
*
25 Спираль 1
24 Зайка 1 ст 43
23 Винт 4 стЬ5
22 Клапан / ЦюралЬ
2/ Штииер 1 4КвО**«Г
20 Шайба 1 <MflO
19 Жиклер < 5Ж
18 Фиксатор 1 98
17 Барабанчик 1
16 Зильза 1 30ХПО9
15 игла 1 CSO
ft Волочка иилиндра 1 Л!6Т
13 Ручка регул Винта 1 оЬ5
12 Регулиров. Винт 1 сЬ5
11 Контр, поршень 1 Чугун
10 Поршень 1
9 Палец i с /о
8 Шатун 1 Л16Т
7 Крышка 1 лк>т
6 Валик клапана 1 ci5
5 Картер 1 Д16Т
4 Конус 1 farn&t*
3 Шайба опорная 1
2 Шайба 1 Дюраль
1 Зал 1 Зонты»
*>Л»т. Наименование дет. КОП Mamtf Пример
Ж£с
Дет, 20. Шайба
Дет 22. Клапан
Дет /9 Жиклер
Бмща или ЛС'59
— ...
ОЛ
Дет, 2k Вайка
Дет.25. Спираль /шт. ГОСТ2258-55
гз Винт 3 ст it-5
гг Ъоло&ка цилиндра 1 ai6T
Si Регулироб палеи 1 cm 45
го Контрпори/ень 1 ст У-12
19 ёильза цилиндра 1 UJK-15
19 Поршень 1 UJ*-15
17 Патрубок 1 5167
16 Палец 1 стУ-19
15 игла 1 ст У-16
/4 Втулка 1 Латунь
13 Пружина 1 ОВС*0,6
ie Винт 1 cm is
и Корпус карбюратора 1 ст У-12
ю Жиклер 1 Латунь
9 Крышка картера 1 Д16Т
& йискоВыи клапан 1 Д167
7 Шатун 1 ст У-12
6 Картер 1 5167
5 Носок картера 1 5167
4 Шайба 1 ст 45
3 Шайба 1 Люро-пь
г ZauKa 1 ст 45
i Коленчатый Вал 1 ст У~7
Крет Наименование дет Кал Матер
25 Жиклер /
21н Пружина / cm. ОВС
23 Зайка 1 ст Ь5
22 Барабанчик 1
2/ Игла / проз о»:
20 ШарикоВ подшипник 1 шк1ЪС№'-
19 Картер 1
IS 2ильза 1 ЗОХГСЕ
a Рубашка / л¥г
16 Золовка / Силумин
15 Ручка регул Винта 1 Cm илл
Ilf РегулироВочн. Винт 1 СЛ> 45
13 Контрпоршень / стУЮ
12 Поршень 1 ч леСираЛ
__H Палец поршнеВой 1 q ст У‘6
10 &инт цлинный 3 ст 45
9 Шатун ! ПК2
& Ось ! ст-^5
7 Крышка картера 1 Силумин
6 Золотник клапан 1 Силумин
5 &инт короткий 5 ст ^-5
If Коленчатый Вал 1 ст12паи
3 Упорный фланец I Д16Г
2 " Шайба aim гайки i Ш6Г
/ Обтекатель гайка 1 Д16Г
Ждет. Коименобание дет Кол Матер. |
ED’ RACQR.
Jjerp.l Обтекатель-гайка
fs
QtiOQufio&cumb 8кр&сн&и ц$ет Дет. 2 Шайба обтекателя Ъайки lufm. At6?
Дёт. Ю &инт QsxjHHbxj
егг
пр 8УЛ639
Нормализировать
Ка/шпЬ fecSOrbk
Дет /3 КонтрпоршенЬ Ju/m. ст У- Ю
/шт. cm, 45
3
Кд .лить (зос'с]
Лет. 24 Пружино
/шт. ст. 03 С
ег и Винт дле крегмънио гспивки чилиндря Жиклер / an. is Латунь
го Цгла / ОАС
19 ВолоВка иглы / Д16Т
18 Картер 1 Силумин
/7 Втулка / ть
16 Цилиндр ✓ зокгсй
15 Линт длю крепж^ниа цилиндра г cm. &S
а Соловка цилиндра / Силумин
13 Прокладка / бумага
1г Палец поршне i cmIZIHSH
и Поршень 1 Л» fHO’f., или ШХ-tS
ю Прокладка 1 бумага
9 Шатун / ЯК-2.
8 Крышка картера 1 Силумин
7 Вийтдля крепления каетьра / Cm AS
6 прокладка крышки картеккг 1 Билала
5 йтулка картера 1 ст У-S
4 Упорное шайба t cm. AS
3 Шайба 1 Cmi-5
г Вайка / cm AS
1 Коленчатый Вал / зохгсл
Нгдет. Наименование дет. КОЛ. Мотлраал.
.ГПорпео<М5*
ttpv cm. /2ХН2Я-це#*нтиро£егтб и д>мть p+ibfy пргдряр^^. от u^rfkTC
/Lem / РОЛ Ztora <т,30ХПСЙ или 1%№вЙ-
Дет.7 Surtm Q/99
££№ГМЬниЯ КРЫШКИ ^сютяоа 4.ыт. «sm45
Ле/Т) Ю, Проклао^а
Дет. 8 Крышка коотерсг ^^^силумим
6 ^merger
^rMWmuootcm итмам £ят.е Палец поршни luff*, с/л 42xf&6
Дет в Прокладко еоло&ки
/шт сипими,
<iwii Strife
Дет П &тч-лка-дроссель
238
OKCUQUDoScffnb Калить
Дет 16. Цилиндр 1шт
зохгсй
Дет 19. ёоло&каиглы
8и& по стр.. Й
Д ет 20 иг ли
J шт проёолока 0&С
Разрез по-Я-й'
240
МП
nas
Дет. 2 Крышка /шт. лг.к^спжймз
W4 остальное
Допуски несвободные
-и
Запуски на с&обоумые размеры aa22#T$2
V3 СапсмЬисе
Допуски на с&х$оуные
Залыч/РобипЬ
аюера&э ^Л
•fCjtJpa^amh
|J f7.5
размерь! п922НТ'52
Дет. 6. Палец
jwn. ел?. 38Хй
Дет,7 Носок картера
/ш’п Клюмии.спла^ РЛ-9
^9ЛйжигЬное Допуски на с&ободн&е размеры го22ПТ-?хл
аеьсеталыюе teaycxu на сМодные ранмеры по грет 62
Дет !2. 8айка 1шт. сталь Я12
<\j Остальное Попуски несвободные размеры по 26 АТ 52
Дет. f3. ЖиКЛеР 1шт Латунь Л62
Дет t5. 2ойка
Де/п ft Фщсссгтор 1шт. Сталь SOCZff
££££££S£SL йопуска на с^ободмь^ \ф. рОО/НфЫЛО&МЗЯко
яг Ж.
©J1
Ав5
ерсечник Латунь Л62
Кругом Допуски на ебо&одные размеры по2£йТ5&Ъм
«и х^еугом Допуски ко сЛбоумыо размеры ло2&ЛГ52-Яел
*и фцл*
Лоуски ко еЛ&д*
Дет. 21 изолятору
Поюан&п У В Ю
Дет 22. Стдухял д, Дет21 я. изолятор 4*». рро^яакромХ15Дбо IMU
Лнсакит формовом. +Ф£
Медь М3 легкая
Дет.З^, mpq&gj.^,. ^«Wa<w!a»y
а? Остальное Допуски насЛЬоуные размеры т22вТ52-7кл
/v кругом Допуски на свободные размеры ооД^1Г52
г Лаканное Д&нркм касЛ&дные размеры ло22ЯТ32^>
И’ет 2а. МахоВик ^инпсУпАО /^QfOi/av-^n..Py
Дет 29 Ключ
Ju^m. Cm.iO
Дет-30 UK/йба
Juj^. crnjp
‘ » > г. ЖА>.' -
fl 15 ut C r\ 1 _И&С - \Оаятб пстувлва ~Ж| >9
•*»"«”y»< I ‘ I / l/J игла (узел j
tzoevcz (vse/tj
шарииЛподшипник t
в1к»39 Зишп 10
tShSOfm Шайба
НООсЗРв 2ойка 1
гзгмм ёаика 1
7000101 ШарикоА подшипник 1
55 Винт воздушный i
3k ГПрубка /
30 Шайба 1 cm JO
6 I - I гэ Ключ 1 cm. 10
г& Маховик 1 cm. 10
26 Втулка опорная 1 Д1Т
p Ijp2- 2k Прокладка 1
23 Прокладка i 9Яеиг4еа'«4' ЛО ылыПОО
22 Спираль 1 М5Я(С члу кполцо
21я Изолятор 1 мЛлквгзеял/п
21 изолятор 1 Пе/ленчылп })атумв>Лб2
20 Сердечник 1
19 Корпус свечи i 1 1 1 1 ст.Я12
17 Фиксатор ст.60с2»
IS 2айка ст. 912.
РасшенЬ с гильзой (узел) Ik игла
13 Жиклер- Латум^А62
12 ^кйка i ст.Я12
U Дидхрузор I Л1Т
10 Втулка 1 PamynUS.
9 Шатун' J Ллслрлялав Лк^
8 Вал кривошипа ! ст.ЗОХЙ
7 Носок картера 1 ллюм.*лл. ЛА^9
6 Палец 1 стЗЯХЯ
5 Кольцо поршневое 1
k Поршень 1 Плеале&М. лпд
5 вилЬза I ст&ЗхЯ
2 Крышка 1 ЛЛЮШП.9. ЛА-9
! Картер ! ЛЛеолн.ап». Л/Ь9
tftgem Наименование дет. AM. Матер.
Основные данные Рабочий ов'ен 2.6в*н* 73 15.5 ata ns,
atop поршня D цилиндра Мощность Sec
27 Шайба 1 ФолЬга
26 гайка 1 ст 65
25 Золовка иглы 1 БразкОЬ
24 игла карйюрат. 1 ПрОйС
23 Фиксатор 1 сл> 44?
22 Жиклер / Латунь
21 Рукоятка 1 пр.оас
20 Ре гулир, винт 1 Cm 4S
19 Золовка 1 Д16Т
18 Зильза 1 стбОХ
17 Контрпоршень 1 ХЬоммст.
16 Палец поршня / стА.5
15 Поршень 1 ззхыюз XfiOM. ГУН#
/4 Шатун 1 в 16 Г
13 Поводок Золоти. / ст 4-5
12 ОсЬ ЗОЛвтмилСХ 1 стЮ
11 Золотник 1
10 &имт 8 ст ^5
9 Крышка с корпуса» Силумщ
8 Картер 1 Силумин
7 Прокладка картера г Бумага
6 Носок картера Силумин
5 UJapuKoS. naguHfM. 2 /о? изд
4 Шайба 1 416 т
3 Шайба 1 Л16Т
2 гайка 1 cm4S
1 Коленчат. вал 1 cm box
ЛЬдет. Наименование дет Кол. Матер.
МК-12.в‘
При гюст&Вке & поршень
QQuh конец рсгсгернит^
Дет /6 Палец ПОршнЯ
Дет, /7 контрпоошень'
4шт XPOMwm^ УУ2УН.
..... .. ---— ----
Основные данные
i Ход поршня /3.6
£ Т> поршня 15.2
3 О S'ем цилиндра <?££
4 Степень сжатия 6.8
5 D коленчатого боли 5
’ б Z> Крибошипа колени. Йала t-
7 Мощность ОЗблр при 18000ot/нии.
8 Горючее. касторка 20%
Нитрометан 25% метипспирт 35%
2/ Болт креплкрышки "Л Нормаль
20 Прокладка / Медь
19 жиклер 1 сборе . 1
18 Втулка 1
/7 Распределит, диск 1 ZomuHQ
16 Прокладка 1 6у*^с^а
15 Валик 1 50ХФА
/4 Шарико8 подшипник 1
13 UlapuKOt. подшипник 1 •ямом
12 Упорная шайба 1 Л№
И гайка ~Г Нормаль
Ю Шайба »1 0.16
9 Коленчатый tan 1 Х12М
i Крышка картера 1 Л16
7 Шатун 1 Л16Т
6 Палеи поршня 1 его
5 Картер 1 016
4 гильза 1 ШМН5
3 Бинт креол, галобки 6 Нормаль
2 гсиюбка цилиндра / Л16
1 калильная сЗеча 1 2о^>. чздол.
Ю9ёт. Наименование дет. КОЛ Натер.
шш
t
Введение
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
3
Г л а в а I
Классификация авиамодельных двигателей 7
Глава II
Действия двухтактного двигателя внутреннего сгорания
1. Рабочий процесс............................................. Ю
2. Геометрические характеристики двигателя.................... 15
3. Индикаторная диаграмма...................................... 18
4. Индикаторная мощность двигателя............................. 19
5. Эффективная мощность двигателя.............................. 20
6. Литровая мощность двигателя ................................ 20
7. Удельный вес двигателя...................................... 21
8. Удельный расход топлива..................................... 21
9. Характеристика двигателя (дроссельная и внешняя)............ 21
10. Энергетический баланс и потери в двигателе.................. 22
!' "*11. Треиие ...................................................... 23
-*412. Смазка..................................................... 24
V13. Смазочные материалы — масла............................... 25
14. Топливо........................ '....................... 25
15. Присадки................................................. 28
16. Топливные смеси.......................................... 29
17. Карбюрация.............................................. 32
18. Энергетический запас рабочей смеси....................... 32
19. Зажигание................................................ 36
-—<20. Охлаждение двигателя..................................... 38
Глава III
Конструкции авиамодельных двигателей
1. Устройство авиамодельного двигателя........................ 39
2. Двигатели первой категории с рабочим объемом до 2,5 см3 . 41
t —’УЗ.Двигагели второй категории с рабочим объемом до 5 см3 . . 79
-.4. Двигатели третьей категории с рабочим объемом от 5 до 10 см3 . . .'........................................ 95
5. Экспериментальные поршневые двигатели..................... ЮЗ
6. Реактивные двигатели..................................... 107
Глава IV
Детали авиамодельных двигателей
Картеры.............................................. 112
2. Цилиндры.............................................. 115
3. Головки цилиндров ................................... 117
4. Поршни . ........................................ 119
5, Шатуны................................................ 133
6; Поршневые пальцы...................................... 136
•• 7. Коленчатые валы........................................... 136
I ’* - 8. Подшипники вала......................................... 141
9. Смесераспределительные устройства........................ 143
10. Запальные свечи......................................... 145
11. Прерыватель............................................. 150'
12. Карбюраторы 151
13. Нагнетатели............................................. 1.’3
14. Система питания.......................................... 155
15. Управление двигателем в полете........................ 169
16. Подбор материалов и подгонка деталей i................. 170
Глава V
Эксплуатация авиамодельных двигателей
, -1. Общие советы ............................................... 177
, . . 2. Первая проба двигателя . ................................... 177
3. Запуск компрессионных двигателей.............................178
4. Неполадки при запуске компрессионных двигателей и их устранение .................................................... ... 179
- 5. Запуск двигателей с калильным зажиганием..................... 1'9
-.6. Неполадки при запуске калильных двигателей и. их устранение 180
1:7. Обкатка.............................................. . . 180
г - '8. Ресурс двигателя............................................ . 181
\ 9- Стартовое оборудование для запуска калильных двигателей . 181
10. Крепление двигателя........................................ 185
11. Установка двигателя на модель............................... 187
12. Выбор топливных смесей...................................... 188
13. Составление топливных смесей................................ 18
г ' 14. Регулировка двигателя....................................... 190
* . 15. Заправка топливной смесью.................................. 191
16. Хранение топливных смесей и горючих смазочных материалов . 192
Глава VI
Испытание двигателей
1. Измерение числа оборотов вала двигателя..................... 193
2. Определение рабочего объема цилиндра двигателя............. 199
3. Определение степени сжатия................................. Г99
4. Измерение крутящего момента . . •........................... 260
5. Снятие внешней характеристики двигателя.................... 203
6. Снятие дроссельной характеристики двигателя................. 204
7. Испытание на прочность (определение слабых мест)........... 205
Глава VII
Форсирование авиамодельных двигателей
1. Улучшение газораспределения................................. 207
2. Доработка частей двигателя.................................. 209
3. Подбор степени сжатия ........................... . . . 214
4. Подбор калильных свечей........................... . . . 215
5. Наладка системы искрового зажигания........................ 216
6. Последовательность доводки и оформление результатов испытания двигателя ................................................. 217
7. Реализация мощности (подбор виита)......................... 217
Приложения .......................................... 221—254
25
t ;