Letalski motor je vrsta batnega in kro?nega motorja z notranjim zgorevanjem , ki se uporablja pri letalih . Za pogon letal se uporabljajo tudi reaktivni in turbopropelerski motorji , ki se po delovanju precej razlikujejo od motorjev z notranjim zgorevanjem, vendar osnovne zna?ilnosti veljajo za vse.

Konstrukcija letalskega motorja [ uredi | uredi kodo ]

Letalski motorji morajo biti:

• lahki - te?ki motorji pove?ujejo maso praznega letala in zmanj?ujejo maso koristnega tovora,
• primerne velikosti in aerodinami?ni - name??eni veliki motorji z velikimi povr?inami imajo velik upor , relativno gledano tro?ijo veliko goriva in zmanj?ujejo u?inkovitost do neke mere, matemati?no najbolj u?inkovit turboventilatorski motor je motor ki ima premer 4m ( https://www.youtube.com/watch?v=ueTGjegTKoo ), majhni motorji pa imajo majhen upor in majhno porabo a proizvedejo tudi manj mo?i oz. potiska.
• mo?ni - za premagovanje te?e in upora letala,
• zanesljivi - izguba mo?i pri letalih je veliko ve?ji problem kot pri avtomobilih . Letalski motorji delujejo pri skrajnih temperaturah , tlakih in hitrostih , in morajo zato v vseh teh pogojih delovati zanesljivo in varno,
• popravljivi - stro?ki zamenjave morajo biti ?im manj?i. Manj?a popravila so relativno poceni.

Turbinski letalski motorji [ uredi | uredi kodo ]

Turbinski letalski motorji so prinesli revolucijo v letalsko in helikoptersko industrijo. Ponujajo veliko mo?, majhno te?o, majhne dimenzije, nizke stro?ke vzdr?evanja, dolgo ?ivljenjsko dobo in zanesljivost delovanja. Uporabljajo se za pogon potni?kih, voja?kih, raziskovalnih in poslovnih letal.

Glavni ?lanek: turbinski letalski motorji .

• turboreaktivni motor je bil uporabljen za prva potni?ka letala kot De Havilland Comet , Boeing 707 , Douglas DC-8 , teh motorjev skoraj ne izdelujejo ve?.
• turboventilatorski za sodobna potni?ka, transportna, voja?ka, lovska in poslovna letala
• turbopropelerski po navadi za transportna in voja?ka letala
• turbogredni za pogon helikopterjev, APU in hitrih ?olnov

Turboreaktivni in turboventilatorski sta reaktivna (reakcijska) (ang. jet ) motorja. V preteklosti so na?rtovali tudi uporabo jedrskih motorjev , ki namesto kerozina kot vir toplote uporabljajo jedrsko gorivo . V prakti?ni uporabi se ti motorji niso pojavili nikoli.

Poleg tega obstajajo ?e drugi reaktivni na?ini pogona, ki pa niso turbinski, uporabljajo se za voja?ke in raziskovalne namene:

• raketni motor Messerschmitt Me 163 , North American X-15
• potisna cev (ang.Ramjet in ScramJet) najhitrej?e letalo Lockheed SR-71
• pulzni reaktivni motor (ang.PulseJet) V-1 raketa med 2. svetovno vojno
• motorjet

Vrste batnih letalskih motorjev [ uredi | uredi kodo ]

Vrstni motorji [ uredi | uredi kodo ]

Vrstni ali linijski motorji imajo valje razvr??ene v eni vrsti. Po navadi imajo sodo ?tevilo valjev: ?tiri ali ?est. Vrstni motorji so lahko zra?no ali vodno hlajeni. Z njimi lahko dose?ejo dobre aerodinami?ne oblike. ?e je ro?i?na gred motorja name??ena nad valji, se motor imenuje vise?i motor. Prednosti tak?ne namestitve ro?i?ne gredi so kraj?a pristajalna kolesa in bolj?a vidljivost pilota, la?je vzdr?evanje, slaba pa da ima motor te?ave pri v?igu zaradi zalivanja sve?k z me?anico in/ali motornim oljem (npr. nem?ka Daimler Benz in Junkers). Vrstni motorji imajo vi?ja razmerja med te?o in mo?jo kot drugi letalski motorji. Slabost vrstnih motorjev je njihova velikost, saj, ?e so ve?ji, za hlajenje potrebujejo te?ak, ob?utljiv in ranljiv hladilni sistem. Zaradi tega imajo vrstni motorji letal majhne in srednje mo?i, vgrajeni pa so v la?ja letala.

Protibatni motorji [ uredi | uredi kodo ]

Protibatni motorji imajo dva niza valjev, name??enih v nasprotni smeri. Ro?i?na gred je name??ena v sredi??u in je gnana z obeh strani. Protibatni motorji so lahko zra?no ali vodno hlajeni, ?eprav se v letalstvu najve? uporabljajo zra?no hlajeni. Motorji so lahko name??eni navpi?no ali vodoravno. Prednost vodoravno name??enih protibatnih motorjev je bolj?a vidljivost in zmanj?anje zastoja goriva, ki po navadi nastaja na spodnjih valjih. Relativna prednost protibatnih motorjev so tudi zelo majhne vibracije . To je zaradi tega ker bati le?ijo levo in desno od ro?i?ne gredi in se pri delovanju uravnove?ajo med seboj. So pa zelo te?ki.

V-motorji [ uredi | uredi kodo ]

Valji v V-motorjih so razvr??eni v dveh nizih, postavljenih v vrsto in nagnjenih med seboj za 30 do 60 stopinj. V-motorji so lahko zra?no ali vodno hlajeni.

Zvezdasti motorji [ uredi | uredi kodo ]

Zvezdasti ali radialni motorji imajo valje razvr??ene kro?no okrog ro?i?ne gredi. ?tevilo valjev mora biti liho v vsaki vrsti: pet, sedem ali devet. Motorji imajo lahko ve? vrst valjev. Sodo ?tevilo valjev omogo?a drugim valjem da so v delovnem taktu, zaradi ?esar motor deluje mirneje. Mo? zvezdastih motorjev je od 100 do 3800 KM. So neposredni nasledniki rotacijkih motorjev, veliko sestavnih delov je identi?nih.

Podobni zvezdastim motorjem so kro?ni ali rotacijski motorji, kjer ro?i?na gred miruje, okrog nje pa se vrti celotni blok valjev. Najve? so se uporabljali v ?asu med 1. svetovno vojno in malo po njej do leta 1920. So predhodniki zvezdastih oziroma radialnih motorjev. Eden izmed najmo?nej?ih je Pratt & Whitney R-4360 Wasp Major s 3500 KM (2,610 kW), izdelali so jih ?ez 18.000.

Mo? letalskih motorjev [ uredi | uredi kodo ]

Letalski motorji z razliko od avtomobilskih dlje ?asa delujejo pri nastavitvah z velikimi mo?mi , zato morajo biti za isto mo? grajeni bistveno bolj robustno, kot avtomobilski motorji. V splo?nem letalski motor deluje z najve?jo mo?jo nekaj minut pri vzletu letala, nato se pri dvigovanju mo? nekoliko zmanj?a in nato ve?ino ?asa deluje s tipi?no 65% do 75% polne mo?i. Avtomobilski motor bo 20% ?asa deloval s 65% mo?jo pri pospe?evanju, preostali ?as (ohranjanje hitrosti) pa z 20% mo?jo.

Mo? batnih motorjev z notranjim zgorevanjem ali turbinskih letalskih motorjev se navaja v mo?i, ki je dovedena vijaku (obi?ajno konjska mo? ), kar je navor pomno?en s ?tevilom vrtljajev na minuto ro?i?ne gredi. Vijak spreminja mo? motorja v potisno mo?, kjer je potisk funkcija nagnjenosti lopatic vijaka relativno glede na hitrost letala. Mo? reaktivnih motorjev se podaja s potiskom.

Zanesljivost [ uredi | uredi kodo ]

Konstrukcije letalskih motorjev se bolj kot k u?inkovitemu nagibajo k zanesljivemu delovanju. Trajalo je mnogo let preden so bili motorji dovolj zanesljivi za let prek Atlantskega ali Tihega oceana . Napake motorjev v vseh fazah letenja na za?etku spoznajo mladi piloti. Veliko se urijo tudi v zasilnem pristajanju brez delovanja motorjev dokler tak?nih razmer ne obvladajo.

Dolgi ?asi delovanja motorjev, zdru?eni z zahtevo po veliki zanesljivosti, pomenijo da morajo biti izdelani na na?in, da lahko delujejo tako brez te?av. Motor in letalo se morata dvigniti v zrak, kar pomeni da je treba premagati veliko te?o. Razmerje med potiskom in te?o je eno od najpomembnej?ih lastnosti letalskih motorjev. Masa tipi?nega letalskega motorja z mo?jo 186 kW (250 KM) je samo 15% skupne mase letala z maso 1400 kg.

V letalskih motorjih so preprosti sestavni deli in so zaradi zanesljivosti obi?ajno v parih. Na primer v?igalni sistemi ( v?igalne sve?ke in v?igalni magneti ) ali ?rpalke za gorivo . Neodvisno delovanje teh delov zmanj?uje mo?nost da bi se ob okvari posameznega dela pokvaril tudi celotni motor. Zaradi tega se za zagotavljanje potrebne napetosti za v?ig uporablja magnetni v?ig, ki za delovanje uporablja trajne magnete in zato ne potrebuje akumulatorja. V batnih motorjih se uporabljata dva lo?ena sistema skupaj z dvema v?igalnima sve?kama na valj. V normalnem obratovanju delujeta oba v?igalna magneta, v primeru okvare enega magneta pa pilot lahko preklopi na drugega, vendar na ra?un manj?e izgube mo?i motorja. Poleg tega dvojne sve?ke omogo?ajo tudi bolj?e zgorevanje. Podobno ima mehanska ?rpalka za gorivo tudi nadomestno elektri?no.

Druga razlika med avtomobili in letali je, da letala ve?ino ?asa letijo z velikimi hitrostmi. To dovoljuje da je letalski motor hlajen zra?no, z razliko od uporabe hladilnikov . Nekaj znanih batnih motorjev, kot je na primer serija motorjev Rolls-Royce Merlin , je bilo vodno hlajenih. ?eprav so bili u?inkoviti, so bili bolj zapleteni in med bojem bolj ranljivi. Brez hladilnikov so bili letalski motorji la?ji in manj zapleteni. Koli?ina zra?nega toka, ki ga prejme motor, je skrbno izbrana glede na pri?akovano hitrost in vi?ino letala, tako da motor ohranja optimalno temperaturo. Podobno kot pregrevanje, lahko tudi preve? hlajenja slabo vpliva na delovanje. Nekatera letala imajo name??ene tudi lopute, ki omogo?ajo ro?no ali avtomatsko prilagajanje dotoka zraka v predel motorja.

Letalo deluje na ve?jih vi?inah, kjer je gostota zraka manj?a kot na tleh. Ker motorji za zgorevanje goriva potrebujejo kisik , so zaradi tega primerni sistemi s prisiljenim polnjenjem, kot so turbopolnilniki ali kompresorji . Njihova uporaba spet pove?uje stro?ke, maso in zapletenost, zmanj?uje pa zenesljivost.

Uporaba ve? motorjev [ uredi | uredi kodo ]

V nekaterih dr?avah za komercialni prevoz potnikov zahtevajo uporabo letal z dvema motorjema. V dr?avah, kot so Kanada, Avstralija in ZDA, za nekatere komercialne prevoze (vklju?no s ?arterji in v?asih napovedanimi rednimi leti, kjer obi?ajno uporabljajo motorje, gnane s turbinami) dovolijo uporabo enomotornih letal.

Zaradi drugega motorja lahko letalo ostane v zraku, oziroma se spu??a po?asneje, ?e en motor odpove, kar je pomembno za varnost pri letih nad vodo ali goratim ozemljem. Okvara motorja pri letalu z dvema batnima motorjema je lahko usodna na primer pri vzletu zaradi nesimetri?nega potiska.

Raziskava nesre? avstralskih ?arterskih poletov med letoma 1986 in 1996 je pokazala, da je razmerje ?tevila usodnih nesre? na uro za ve?motorna letala trikrat ve?je od razmerja za enomotorna letala. Raziskava sicer ni upo?tevala enakih pogojev pri letih in ni posebej obravnavala nesre?, ki so jih povzro?ili motorji. Po Ameri?ki ustanovi za zra?no varnost kadar napaka motorja vodi do nesre?e (npr. do ?kode ali po?kodb), je 10% mo?nosti, da se je napaka pojavila v enomotornem letalu, in 50% mo?nosti da v dvomotornem.

Velikost [ uredi | uredi kodo ]

Neko? so bile vse izvedbe motorjev nove in ni bilo bistvene razlike med letalskimi in avtomobilskimi motorji, razen pri mazanju in pri vplinja?ih. To se je spremenilo pred za?etkom 1. svetovne vojne , ko je postal priljubljen dolo?en razred zra?no hlajenih kro?nih (rotacijskih) motorjev . Ti motorji so imeli kratko ?ivljenjsko dobo, bili so zahtevni za izdelavo in s tem zelo dragi. Mazani so bili z ricinusovim oljem, ki je eden najmo?nej?ih karminativov (dristil). Razen tega so imeli rotacijski motorji Gnome-Rhone ≫Monosoupappe≪ krmiljene samo izpu?ne ventile. Sesalni ventili so bili v batih in so se sami odpirali in zapirali, pa? glede na gibanje batov. Gnome-Rhone rotacijski motorji so tekli s polno mo?jo ali pa sploh ne, le rotacijski motorji Clerget so imeli vse ventile, tako izpu?ne kot sesalne, krmiljene z dro?niki in so zato poznali tudi prosti tek. Do 1920-tih so za?eli veliko uporabljati podobne zvezdaste motorje , ki so bili nekak?en pozitiv rotacijskih motorjev. Rotacijski motorji so imeli izvrstno hlajenje, saj so se bati vrteli skupaj s propelerjem, a velik ?iroskopski moment. Zvezdasti motorji pa so zaradi potrebe po pove?anju mo?i dobili drugo vrsto z zamikom, vendar je bilo hlajenje lahko ?e problemati?no (npr. BMW zvezda motor v Focke-Wulfu 190A z dodatnim impelerjem). V primerjavi z vodno hlajenimi V-dvanajstvaljniki pa so imeli so veliko bolj?e razmerje med mo?jo in te?o in so bili zelo zanesljivi.

Oba tipa motorjev, kro?ni in zvezdasti, sta bila pomanjkljiva zaradi velike ?elne povr?ine (glej zakon upora ). Ko je nara??ala hitrost letal in je zahtevala bolj?e aerodinami?ne oblike, so za?eli uporabljati vodno hlajene vrstne motorje . Med 2. svetovno vojno so bili zvezdasti in vrstni motorji po mo?i in skupnih lastnostih v splo?nem podobni, le nekateri starej?i zvezdasti motorji so se izkazali za zanesljivej?e. Po 2. sv. vojni so batni motorji vseh vrst iz voja?ke uporabe hitro izginili, nadomestili so jih reakcijski motorji.

Popravljivost [ uredi | uredi kodo ]

Za majhna letala, ?e posebej za uporabo v splo?nem letalstvu, se uporabljajo me?ane izvedbe, najve?krat zra?no hlajeni vrstni motorji s ?tirimi ali ?estimi valji, name??enimi vodoravno v nasprotni smeri. To so tako imenovani ≫bokser≪ motorji, podobne poznamo ?e iz VW hro??ev. Tak?ni motorji imajo majhne ?elne povr?ine in so lahko na preprost na?in zra?no hlajeni. Zahtevajo pa natan?no monta?o, da so u?inkovito hlajeni, ?e posebej zadaj name??eni valji. Da se dajo motorji prakti?no popraviti, je vsak valj mo?no zamenjati posebej, kakor tudi druge dodatne dele (?rpalke, generatorje in magnetnoelektri?ne naprave). Prevladujejo ameri?ki motorji Lycoming in Continental. Tek takih motorjev je mirnej?i, ?e posebno ?estvaljnikov.

Letalsko gorivo [ uredi | uredi kodo ]

Turbinski motorji lahko delujejo na ve? vrst goriv, vendar se dale? najbolj uporablja kerozin, ki je na voljo pri skoraj vsakem ve?jem letali??u. Tako reaktivna, turbopropelerska letala in turbo-osni helikopterji po vsem svetu, uporabljajo isto gorivo - kerozin. Tudi batni diesel motorji v manj?ih letalih lahko delujejo na kerozin. Kerozin je tudi cenej?i od drugih vrst goriva.

Letalski batni motorji za gorivo obi?ajno uporabljajo letalski bencin. Trenutno je najbolj raz?irjen 100LL, z oktanskim ?tevilom 100, in vsebnostjo tetraetilsvinca . Vso letalsko gorivo izdelujejo po strogih kakovostnih standardih zaradi zmanj?anja napak delovanja motorjev. 100LL ima vi?je oktansko ?tevilo kot avtomobilski bencin , predvsem zaradi zmanj?anja klenkanja (predetonacije), kar bi lahko po?kodovalo motor. Letalski batni motorji delujejo pri ni?jih kompresijskih razmerjih kot avtomobilski motorji in imajo zato manj?i izkoristek. 100LL vsebuje svin?ev tetraetil za dosego tako visokih oktanskih ?tevil, kar so pri avtomobilskem gorivu ?e opustili. Zmanj?ana dobava svin?evega tetraetila in mo?nost, da bo okolijska zakonodaja prepovedala njegovo uporabo, sta vzpodbudili iskanja nadomestnih goriv za letala v splo?nem letalstvu.

Ve?ino ultralahkih letal poganja navadni avtomobilski bencin, zelo raz?irjen je motor ROTAX 912 . Slednji motor sam nastavlja zmes goriva in zraka za bolj optimalno delovanje. Pri motorjih z gorivom 100LL piloti skoraj vedno letijo z bolj bogato zmesjo gorivo-zrak, saj starej?i tipi motorjev, ki uporabljajo uplinja? , zaradi neenakomerne porazdelitve zmesi gorivo-zrak po valjih pri bolj osiroma?enih zmeseh ne te?ejo gladko, poleg tega pa zaradi prerevne zmesi v nekaterih valjih lahko pride tudi do pregrevanja.

Izumi [ uredi | uredi kodo ]

Gospodarnost [ uredi | uredi kodo ]

Skozi celotno zgodovino konstrukcij letalskih motorjev se je te?ilo, da so bili naprednej?i od avtomobilskih motorjev. Uporabljali so visokotrdnostne aluminijeve in jeklene zlitine veliko prej preden so jih v splo?nem uporabljali pri avtomobilskih motorjih. Podobno so kmalu namesto uplinja?ev imeli direktni vbrizg goriva, saj obi?ajen uplinja? v vseh polo?ajih letala ni deloval (npr. pri hrbtnem letu). Direkten vbrizg goriva pri batnih motorjih je podobno, kot pri podobnih avtomobilskih motorjih tudi v letalstvu omogo?il zanesljivo obratovanje tudi pri precej osiroma?enih zmeseh goriva in zraka, kar prina?a znatne prihranke goriva ob manj?i izgubi mo?i. V letalske motorje so uvedli odmi?ne gredi v glavah valjev, avtomobilski motorji pa so ?e naprej uporabljali stranske odmi?ne gredi in stoje?e ventile.

Danes je trg batnih letalskih motorjev premajhen in z novimi konstrukcijami ni dobi?ka. Ve?ina letalskih motorjev je izdelanih po konstrukcijah iz 1960-tih ali ?e prej, in iz enakih materialov, z enakimi orodji in sestavnimi deli. Denarna mo? avtomobilske industrije je medtem pripomogla k izbolj?avam. Novi avtomobili imajo vgrajene nekaj let stare motorje, zgrajene iz sodobnih zlitin in z naprednimi elektronskimi kontrolnimi napravami. Sodobni avtomobilski motorji ne zahtevajo veliko vzdr?evanja, le dodajanje goriva in mazalnega olja, tudi nad prevo?enih 100.000 km. Letalski motorji pa so v primerjavi z njimi te?ki, okoljsko sporni, ampak preizku?eni in zato zelo zanesljivi.

Veliko inovacij v zadnjih dvajsetih letih je bilo vlo?eno v ultralahka in amatersko izdelana letala, ter posledi?no v izbolj?ave motorjev. Podjetje Rotax je med drugimi za te vrste letal uvedlo ve? novih maloserijskih in cenovno dostopnej?ih motorjev. Najmanj?i med njimi so dvotaktni , ve?ji pa ?tiritaktni . Nekateri za doma narejena letala preurejajo tudi avtomobilske motorje.

Skozi zgodovino letalstva so se najve? uporabljali Ottovi motorji , torej bencinski batni motorji. To ni zato, ker bi bili najbolj?i, ampak preprosto zaradi tega, ker so bili prvi in potrjevanje novih konstrukcij zanje je zahtevalo najmanj ?asa.

Wanklov motor [ uredi | uredi kodo ]

Glavni ?lanek: Wanklov motor .

Obetavna konstrukcija za uporabo v letalih je bil Wanklov kro?ni motor. Masa in velikost Wanklovega motorja sta pribli?no za polovico manj?i od tradicionalnega ?tiritaktnega batnega motorja z enako izhodno mo?jo. Wanklov motor je tudi preprostej?i. Pri letalih je razmerje med mo?jo in te?o zelo pomembno, kar daje prednost Wanklovemu motorju. Ker ima Wanklov motor obi?ajno aluminijasto ohi?je in jekleni rotor, se zaradi manj?ega toplotnega raztezanja aluminija od jekla, ne bo pregrel. To je za letalstvo pomembno. Za?etki gradnje letalskih Wanklovih motorjev segajo v ?as po 2. svetovni vojni, vendar je letdaj letalska industrija za?ela na veliko uporabljati turbinske motorje. Verjeli so, da lahko turboreaktivni ali turbopropelerski motorji poganjajo vsa letala, najve?ja in najmanj?a. Wanklove motorje v letala niso na veliko vgrajevali, uporabila pa jih je Mazda v svojih ?portnih avtomobilih . V zadnjem ?asu so razvili Wanklove motorje za uporabo v motornih jadralnih letalih , kjer so ?e posebej pomembni majhna velikost, masa in vibracije. Imajo pa veliko porabo dragocenega goriva in mazalnega olja.

Dizelski letalski motor [ uredi | uredi kodo ]

Glavni ?lanek: dizelski letalski motor .

Je pa dosegal velike vi?ine poletov.

Tudi dizelski motorji so primerni za letalske motorje. V splo?nem so dizelski motorji zanesljivej?i in primernej?i za dolgotrajno uporabo s srednjimi mo?mi. Zaradi tega se na primer veliko uporabljajo za pogon traktorjev . V 1930-tih so poskusili izdelati ve? dizelskih letalskih motorjev, vendar tedanje zlitine niso prenesle precej vi?jih kompresijskih razmerij. Ti motorji so imeli nizka razmerja med mo?jo in maso. Zaradi izbolj?av pri avtomobilskih dizelskih motorjih, uvedbe turbopolnilnikov, veliko bolj?ega razmerja med mo?jo in maso, velikega navora pri nizkih vrtljajih, u?inkovitej?e porabe goriva in pa visoke cene bencina, so se ponovno za?eli zanimati za to vrsto pogona. Dizelski letalski motorji po navadi delujejo na dizelsko gorivo , pa tudi na kerozin , ki je na voljo skoraj na vsakem ve?jem letali??u in je tudi cenej?i. Podjetje Thielert ?e prodaja ustrezne dizelske letalske motorje za majhna letala. Tudi druga podjetja razvijajo tak?ne motorje. Trenutno turbodizelski letalski motorji predstavljajo najve?jo mo?nost za uporabo v lahkih letalih.

Elektri?ni letalski motorji [ uredi | uredi kodo ]

Za pogon manj?ih letal, kot so ?portna , jadralna in nekatera brezpilotna letala se preu?uje mo?nost uporabe elektromotorjev v samostojni izvedbi (napajanje z akumulatorji) ali pa v kombinaciji z motorji z notranjim zgorevanjem ( hibridni pogon ).