آشنایی با موتورهای پیستونی هواپیما

دانستن اصول کلی کارکرد موتور هواپیما می تواند برای خلبانان از این جهت حائز اهمیت باشد که به آن ها کمک می کند به صورت بهینه تری از هواپیما استفاده نمایند و در نتیجه عمر مفید موتور را افزایش داده و موجب جلوگیری از دست دادن موتور در حال پرواز شود. در این مقاله با طرز کار موتورهای پیستونی و اصول کار آنها آشنا خواهیم شد. 

با توجه به این که موتورهای پیستونی بیشترین کاربرد را در هواپیماهای سبک و فوق سبک دارند ابتدا به تعریف این موتور خواهیم پرداخت.

موتور پیستونی چیست؟ 

موتور پیستونی یک ماشین گرمایی است که با استفاده از یک یا چند پیستون که حرکت رفت برگشتی انجام می دهند فشار را به حرکت دورانی تبدیل می کند. 

انواع اصلی موتورهای پیستونی عبارتند از:

1. موتورهای احتراق داخلی (درون سوز) 

2. موتورهای بخار  

3. موتورهای استرلینگ

1. موتورهای احتراق داخلی: این موتورها با علامت ice یا ic نمایش داده می شوند. موتورهایی هستند که در آنها مخلوطی از سوخت و یک ماده اکسنده مثل هوا یا اکسیژن در یک محفظه بسته به نام محفظه احتراق واکنش داده و آتش می گیرند.

از انواع موتورهای درون سوز می توان به موتور جت و موشک اشاره کرد.

2. موتورهای بخار: موتور بخار نوعی ماشین گرمایی بوده که بخار در واقع سیال سیکل گرمایی آن می باشد از بخار برای تولید کار مکانیکی استفاده می شود.

3. موتورهای استرلینگ:  موتورهای استرلینگ به ماشین استرلینگ نیز معروف هستند. استرلینگ در واقع نوعی موتور حرارتی است که قابلیت باز دهی آن نسبت به موتورهای دیزلی و بنزینی بیشتر می باشد. 

اصول کار موتورهای پیستونی: 

یکی از انواع موتورهای پیستونی که کاربرد زیادی در هواپیماهای تک موتوره دارد موتور پیستونی رفت و برگشتی است. این نوع موتور تقریبا مانند موتورهای ماشین کار می کند این موتورها به دو دسته کلی موتور چهار زمانه و موتورهای دو زمانه تقسیم می شوند. 

موتور چهار زمانه:  

این موتورها برای هر احتراق می بایست چهار مرحه مکش، تراکم، انفجار و تخلیه را انجام دهند. 

موتورهای دو زمانه: 

این موتورها در هر دور چرخش دارای یک انفجار هستند این کار با ترکیب کردن مراحل انفجار و دم و باز دم به عنوان یک مرحله ترکیب تخلیه و تراکم به عنوان مرحله بعدی صورت می گیرد. 

یک موتور پیستونی ممکن است یک یا تعداد بیشتری پیستون داشته باشد هر پیستون داخل یک سیلندر قرار دارد گازی که وارد سیلندر می شود در موتورهای بخار از قبل داغ و فشرده شده است. 

موتورهای پیستونی رفت و برگشتی را می توان به سه دسته تقیسم کرد:

1. موتورهای خطی:  موتورهای خطی در واقع از ساده ترین و قدیمی ترین روش ها برای قرار گرفتن سلیندر به شمار می رود این مدل موتورها بسیار پر کاربرد است. در این موتورها تمامی سلیندرها در امتداد میلنگ و در یک بلوک و راستا و پشت سر هم قرار می گیرند.

2. موتورهای متقابل: در این نوع از موتورها به جای یک میلنگ به صورت منفرد از دو میلنگ که با چرخ دنده به هم وصل هستند، استفاده می شود. در واقع دو پیستون درون هر سیلندر روبه روی هم قرار می گیرند. وقتی دو پیستون به طرف هم حرکت کرده و روبه روی هم قرار می گیرند بین آنها سوخت پاشیده شده و در نهایت جرقه زده می شود و با سوختن سوخت پیستون ها به طرف بیرون حرکت کرده و میلنگ ها می چرخند.

3. موتورهای شعاعی: این موتور از نوع درون سوز بوده که در آن سیلندرها مثل پره های چرخ در قسمت بیرون از موتورهای مرکزی قرار می گیرند. موتورهای شعاعی همانند هر نوع موتور چهار زمانه پیستونی، پیستون ها، سوپاپ ها و شمع دارد این نوع موتور از روبه رو شبیح به ستاره بوده به همین علت به آنها موتور ستاره ای نیز گفته می شود در گذشته و پیش از قرار گرفتن موتورهای جت بر روی هواپیما استفاده از این موتورها بسیار رایج بود.

کاربرد موتورهای شعاعی در هواپیما : 

 آنها می تواند توان زیادی تولید کنند. یک نوع موتور شعاعی در یک هواپیمای B-17 با نه سیلندر و حجم 1800 اینچ مکعب (29/2) ،1200 اسب بخار توان تولید می کنند.

• ماکزیمم rpm (دور در دقیقه) موتورهای شعاعی نسبتا پایین است بنابراین آنها می توانند بدون هر نوع کاهش دنده ای ملخ هواپیما را بچرخانند.

• همه پیستون های این هواپیما با سیستم هوا خنک کن سرد می شوند که نسبت به سیستم های آب خنک کن وزن کمتری دارند.

سیستم جرقه زنی موتور پیستونی:

سیستم جرقه زنی ،جرقه را برای احتراق مخلوط در سیلندرها فراهم می کند.

در موتورهای پیستونی، سیستم جرقه زنی از آهن ربا، شمع، سیم و سوئیچ احتراق تشکیل شده است.

سیستم های اشتعال هواپیمای توربین به طور متفاوتی تنظیم شده اند که در زیر به صورت کامل شرح داده شده است.

سیستم جرقه زنی جرقه را برای استارت زدن یا احتراق موتور فراهم می کند.

مگنتوس ها:

مگنتوس ها واحدهای موتور محرکی هستند که جریان الکتریکی را به شمع ها می رسانند.

اکثر هواپیماها دارای سیستم احتراق دوگانه هستند.

اگر یکی از آهنرباها یا شمع ها از کار بیفتد، دیگری تحت تاثیر قرار نمی گیرد و با کاهش اندکی قدرت به کار خود ادامه می دهد.

سوئیچ احتراق عملکرد مگنتوس را کنترل می کند.

چک‌های مگنتوس قبل از برخاستن از زمین انجام می‌ شود تا از اتصال به زمین اطمینان حاصل شود.

بررسی های مغناطیسی:

سوئیچ احتراق از هر دو به «R» (راست) و «L» (چپ) منتقل می شود تا اطمینان حاصل شود که چرخش در دقیقه (RPM) کاهش می یابد.

حرکت سوئیچ احتراق روی «R» به این معنی است که شما روی مغناطیس سمت راست کار می کنید.

حرکت سوئیچ احتراق روی «L» به این معنی است که شما روی مگنتوس سمت چپ کار می کنید.

احتراق غیر طبیعی:

احتراق معمولی صاف و ثابت است.

انفجار - اشتعال انفجاری ناشی از دما و فشار بیش از حد که می تواند منجر به آسیب موتور یا استفاده از درجه سوخت کمتر از توصیه شده، شود.

باعث گرم شدن بیش از حد، ناهمواری موتور و/یا کاهش قدرت می شود.

انفجار می تواند منجر به پیش اشتعال شود.

پیش اشتعال زمانی است که مخلوط قبل از زمان اشتعال معمولی مشتعل می شود.

نقاط داغ، مانند رسوبات کربن، علت اصلی پیش اشتعال هستند.

این دو به طور همزمان با اثرات مشابهی اتفاق می‌ افتند، بنابراین تشخیص اینکه چه اتفاقی می‌ افتد دشوار است.

نویسنده: امیر حسین مطیری