Z serii "Spotkania przy samolocie": Serca samolotów. Historie napędów lotniczych

W dniu 10 października 2021 r. (niedziela), o godzinie 12.00 Muzeum Lotnictwa Polskiego zaprasza na kolejne spotkanie prowadzone przez Jana Hoffmanna.

Zaproszenie na opowieść o historii lotnictwa kierowane jest zarówno do młodzieży, jak i dorosłych.

Prowadzone będą rozmowy o silnikach samolotowych, o ich historii, zmianach w konstrokcji i układach. Tematem będą też silniki rakietowe i turbinowe. Każdy w jakiś sposób związany jest z historią motoryzacji, producentami, nazwiskami konstruktorów. Muzeum w Krakowie ma bogatą kolekcję silników lotniczych, którą przy tej okacji uczestnicy spotkania zwiedzą.

Początki lotnictwa to okres walki o to by konstrukcja cięższa od powietrza wzniosła się nad ziemię i pokonała jakąkolwiek odległość lotem. Początki (zupełnie jak z nauką latania na symulatorze) były trudne i pomimo wielkiego zapału dziewiętnastowiecznych pionierów nie udało się stworzyć samolotu, który byłby w stanie wznieść się siłą własnego napędu i przy okazji przewieźć pilota. John Stringfellow – pionier „modelarstwa lotniczego” – jako pierwszy (1848r.) zbudował latający model napędzany silnikiem (parowym).

Silniki lotnicze można podzielić na:
• silniki tłokowe (objętościowe) – stosowane w mniejszych maszynach,
• silniki turbośmigłowe,
• silniki turbinowe i ich pochodne jak: silnik turboodrzutowy dwuprzepływowy, silnik turbowentylatorowy – stosowane zazwyczaj w dużych samolotach.

Lotniczy silnik tłokowy to odmiana silnika tłokowego przystosowana do zabudowy w statku powietrznym – najczęściej w samolocie, rzadziej śmigłowcu czy wiatrakowcu lub sterowcu.

Rotax 912 płaski 4 cylindry, chłodzony powietrzem, stosowany np. w samolocie 3Xtrim, Aero AT-3
(fot. User:Ahunt/Domena publiczna/Wikimedia Commons)

Współcześnie lotnicze silniki tłokowe spotyka się głównie w samolotach: szkolnych, akrobacyjnych, małych samolotach dyspozycyjnych, większości samolotów rolniczych, motoszybowcach, sporadycznie w śmigłowcach np Robinson R22, Robinson R44. Dysponowane moce wynoszą od kilkudziesięciu KM do 1000 KM (silnik ASz-62IR). Silniki o mocach rzędu do 400 KM są najczęściej w układzie płaskim (6 cylindrów), rzędowym R6, rzadziej rzędowym R4, płaski 4 cylindry. Spotyka się też i silniki gwiazdowe, np. AI-14 o mocy 260 KM. W większych mocach dominują silniki gwiazdowe (7 lub 9 cylindrów).

Silnik turbośmigłowy – rodzaj napędu statku powietrznego, najczęściej samolotu lub śmigłowca, wykorzystujący turbinę gazową do poruszania zewnętrznego śmigła napędowego. Wydostające się z silnika spaliny mają relatywnie małą energię w porównaniu z wydalanymi przez silnik turboodrzutowy, z tego też względu w małym stopniu odpowiadają za napędzanie statku powietrznego.

Schemat silnika turbośmigłowego (fot. !Original: EmoscopesVector: M0tty/CC BY 2.5/Wikimedia Commons)

Silnik turboodrzutowy – rodzaj silnika, który napędza pojazd poprzez wykorzystanie zjawiska odrzutu gazów (silnika odrzutowego). W przeciwieństwie do silnika rakietowego wykorzystuje otaczające powietrze jako masę wyrzutową, a tlen zawarty w tym powietrzu jako utleniacz znajdującego się w zbiornikach pojazdu paliwa. Silnik ten montowany jest zazwyczaj w samolotach. Popularnie nazywany jest po prostu silnikiem odrzutowym.

Testy silnika turboodrzutowego (fot. U.S. Air Force, Sue Sapp/Domena publiczna/Wikimedia Commons)

Pierwszy silnik turboodrzutowy zbudowany został w latach 30. XX wieku przez angielskiego konstruktora Franka Whittle'a, natomiast silnik Heinkel HeS 3 zbudowany przez Hansa von Ohaina napędzał pierwszy samolot turboodrzutowy w historii, Heinkel He 178, który odbył pierwszy lot w sierpniu 1939 r.

Schematyczny przekrój silnika turboodrzutowego ze sprężarką odśrodkową. Opis do obu rysunków: Compressor - sprężarka, Combustion chamber - komora spalania, Shaft - wał turbiny, Turbine - turbina, Nozzle - dysza wylotowa.
(fot. Emoscopes/CC BY-SA 3.0/Wikimedia Commons)

Silnik turboodrzutowy jest najprostszym z silników turbinowych, jednak przy prędkościach poddźwiękowych wykazuje mniejszą wydajność i większe zużycie paliwa niż silnik turbowentylatorowy (nazywany też silnikiem turboodrzutowym dwuprzepływowym). Z kolei przy wysokich prędkościach naddźwiękowych duże ciśnienie powietrza i spowodowana tym wysoka temperatura strumienia powietrza może doprowadzić do przegrzania silnika i uszkodzenia sprężarki i turbiny.

Schematyczny przekrój silnika turboodrzutowego ze sprężarką osiową
(fot. Emoscopes/CC BY-SA 3.0/Wikimedia Commons)