Одноцилиндровый компрессионный микродвигатель для БПЛА
Технические данные:
➣диаметр цилиндра, мм – 17;
➣ход поршня, мм – 15,5;
➣рабочий объём, см3 – 3,5;
➣расчётная мощность, кВт (л.с.) – 0,54 (0,73) при частоте вращения 17 500 об/мин;
➣геометрическая степень сжатия, не менее 15 – 17;
➣направление вращения – левое, против часовой стрелки (вид со стороны винта);
➣масса двигателя без винта и глушителя-резонатора – 0,16 кг;
➣расчётная удельная литровая мощность, кВт/л, не менее – 154,3;
➣расчётная удельная весовая мощность, кВт/кг, не менее – 3,3;
➣расчетный удельный расход топлива, кг/кВт ч в установившемся режиме, не более – 0,7.
➣Габаритный чертёж двигателя в базовом компрессионном варианте представлен ниже:
Топливо для стандартного режима эксплуатации: керосин осветительный ОСТ 38.01407 - 86 (50%), эфир этиловый ГОСТ 6265 - 74 (31%), масло для двухтактных двигателей (15%) с допуском JASO FB/ISO-L-EGB (СТО 84035624-071-2012. Масло моторное для двухтактных двигателей Gazpromneft Moto 2T), стабилизирующий ингредиент амилнитрит (4%). При запуске в условиях низких температур или повышенной нагрузки рекомендуется добавление в топливо не более 5 – 10% нитрометана, но не более 20% в условиях максимального форсирования.
Ресурс двигателя: 200 часов, при замене шатуна через 100 ч. По результатам ресурсных испытаний, а также анализа степени износа мотылевой шейки шатуна и рабочей поверхности цилиндра, значение ресурса может быть увеличено.
Рекомендуемые типы винтов: оригинальный трехлопастный малошумный диаметром 228 и шагом 76 мм, а также двухлопастные не оригинальные 9х4, 8х6, 8х5 и 7х6 дюймов.
Крепление двигателя к мотораме: четыре отверстия диаметром 3 мм на боковых полках, толщиной 3 мм соосно коленвалу в диаметральной плоскости. Расположение центра масс двигателя: Xc= 13,2 мм, Yc=0 мм, Zc=17,1 мм по оси цилиндра (без глушителя-резонатора).
На рисунке ниже представлен эскиз двигателя (на эскизе воздушный винт с коком, топливная система и глушитель-резонатор условно не показаны):
Фазы газораспределения двигателя оптимизированы для свободного и настроенного выхлопа. Всасывание – начало 20° после НМТ, конец 40° после ВМТ (продолжительность 200°). Продувка – продолжительность 147°. Выхлоп – продолжительность 172°.
Расчётный коэффициент уравновешенности, не менее 0,49.
Изменение оборотов и режимов работы двигателя: дросселирующая заслонка в выпускном канале и/или воздушная заслонка в карбюраторе. Винт изменения степени сжатия существенно влияет на режим работы двигателя, регулировка допустима только при запуске и прогреве.
Допускается установка оси двигателя горизонтально или вертикально под любым углом, с тянущим или толкающим воздушным винтом. Двигатель оснащён системой распыления топлива в карбюраторе, вследствие чего положительные и отрицательные значения продолжительных перегрузок определяются только характеристиками конструктивно-силовой схемы летательного аппарата.
Двигатель работает по двухтактному циклу. Топливо в двигатель подводится через штуцер в футорке носка картера (штуцер условно не показан). Воздух поступает через эту же футорку, от площади сечения которой зависит степень форсирования двигателя. Всасывание рабочей смеси происходит вследствие разряжения в картере, образующегося при движении поршня к верхней мертвой точке (ВМТ). При последующем движении поршня к нижней мёртвой точке (НМТ) канал в корпусе картера перекрывается коленвалом с золотником, рабочая смесь сжимается и после открытия трёх продувочных окон гильзы цилиндра поступает по перепускным каналам в полость над поршнем, очищая ее от оставшиеся продуктов сгорания и заполняя ее топливовоздушной смесью. При движении поршня к ВМТ рабочая смесь в цилиндре сжимается, нагревается до температуры вспышки и воспламеняется. При сгорании рабочей смеси в цилиндре повышается давление газов, под действием которых поршень движется к НМТ, совершая рабочий ход. Выпуск отработанных газов происходит в конце рабочего хода при открытии выпускного окна цилиндра. Далее цикл работы повторяется.
Схематичный разрез двигателя представлен на рисунке ниже:
Эскиз картера представлен на рисунке ниже:
Для уверенного запуска двигателя рекомендуется использовать внешний электростартер. Допускается запуск двигателя без стартера в полевых условиях, резким щелчком по лопасти винта, которая расположена сверху по направлению вращения. Двигатель левого вращения, то есть против хода часовой стрелки при виде со стороны винта. Специфика топлива, в состав которого входят этиловый эфир и амилнитрит, обуславливает легкий и уверенный запуск двигателя при отрицательных температурах воздуха.
В конструкции цилиндропоршневой группы применена хорошо зарекомендовавшая себя конусность рабочей части цилиндра 1:500 с меньшим диаметром в зоне венца, а также конический пояс верхней части поршня, который не превышает 2,5 мм при конусности 1:100, с целью компенсации деформации деталей при продолжительной работе двигателя на высоких оборотах.
В состав двигателя входят 3 литых корпусных делали из алюминиевого сплава: корпус картера, головка цилиндра и задняя крышка. Допустима замена материала задней крышки на пластик. Типы используемых подшипников – российские ГОСТ 8338-75, допустима замена на аналогичные иностранные. В конструкции двигателя отсутствуют дефицитные и уникальные материалы, а также комплектующие.
Материалы силовой установки:
➣винт – стеклопластик (возможна замена на углепластик, по согласованию);
➣коленчатый вал – сталь марки 18ХНВА (HRC 58-60), вал подвергнут цементации и термической обработке;
➣шатун – титановый сплав марки ВТ14;
➣гильза цилиндра – латунный сплав марки ЛС-59, внутренняя поверхность покрыта пористым хромом;
➣поршень – алюминиевый сплав марки Ал-32;
➣контрпоршень – сталь марки 12ХН3А (HRC 58-60), притерт к гильзе цилиндра;
➣картер двигателя, головка и задняя крышка – алюминиевый сплав марки Ал-9 или ВАл-5 (иной материал по согласованию). Эскиз картера представлен на рисунке выше.
Технологическая подготовка – изделие спроектировано для изготовления на универсальном оборудовании в соответствии с принятыми в машиностроении квалитетами точности. Прецизионное и особо точное оборудование не требуется.
По отдельному решению заказчика двигатель может быть поставлен в калильном варианте. Для этого из цилиндра удаляется контпоршень и осуществляется замена головки. Вариант головки спроектирован для применения стандартной калильной свечи ¼ дюйма (32 нитки), типа КС-2. В целом, для калильного варианта исполнения двигателя требуется незначительная перенастройка топливной аппаратуры. Мощность двигателя в калильном варианте несколько повысится, но увеличится удельный и часовой расход топлива.
Дополнительная информация, включая твёрдотельную 3D-модель для оценки возможности компоновки моторамы, капотов обтекателей двигателя и глушителя-резонатора представляется по запросу с учётом назначенного ресурса силовой установки конкретного БПЛА.
✔ Обсудить темы, связанные с двигателями
Жми по прямой ссылке TELEGRAM, ВКОНТАКТЕ1<, ВКОНТАКТЕ1
Скопировать адрес группы в Telegram: https://t.me/microengine
Скопировать адрес группы ВКонтакте: https://vk.com/wall-29994774_184086
Скопировать адрес группы ВКонтакте: https://vk.com/wall-29994774_184503
