Tähtimoottori

Tähtimoottori on yleensä lentokoneissa käytetty polttomoottorityyppi, jossa sylinterit sijoitetaan säteittäisesti kampiakselin ympärille. Tällaisia tähtimäisiä sylinteriasetelmia voi olla yksi tai myös useampia peräkkäin, jonka mukaan puhutaan yksi- tai useampirivisestä tähtimoottorista.

Tähtimoottorin kunkin rivin kiertokangista yksi, ns. pääkiertokanki, on laakeroitu kampiakselin kammentapille, muut (sivu)kiertokanget liittyvät puolestaan pääkiertokankeen. Nelitahtisessa tähtimoottorissa sylinterien lukumäärä riviä kohden on aina pariton; näin saavutetaan tasainen, jatkuva sytytysjärjestys. Moottorin sylinterit vastaavat tavallisen neli- tai kaksitahtimoottorin sylintereitä.

Yleistä
Tähtimoottorit soveltuivat lentokoneisiin jäähdytyksen kannalta edullisen muotonsa ja suhteellisen korkean luotettavuutensa ja keveytensä ansiosta. Ilmajäähdytteisessä tähtimoottorissa ei tarvittu nestejäähdytysjärjestelmää, jolloin tähtimoottori koettiin luotettavammaksi kuin nestejäähdytteinen rivimoottori. Tähtimoottori on myös helpommin avattavissa ja huollettavissa kuin rivimoottori, ja huoltotoimenpiteet kyetään tekemään lyhyemmässä ajassa rivimoottoriin verrattuna. Tähtimoottori on myös toiminnaltaan luotettavampi ja mekaanisesti kestävämpi kuin nestejäähdytteinen rivimoottori.

Tähtimoottorin merkittävin haitta on moottorin muoto. Moottorin poikkipinta-ala ja sitä myötä sen otsapinta on suuri ja potkuri liittyy siihen yleensä vain lyhyen potkurinakselin ja alennusvaihteen kautta, mikä esti tähtimoottorin suojapeltien aerodynaamisen muotoilun. Tästä syystä tähtimoottorin ilmanvastus on suurempi ja potkurin hyötysuhde alhaisempi kuin vastaavissa rivimoottoreissa. Myös moottorin ilmanotto turboahdinta käytettäessä voi tähtimoottorissa olla hankalampi järjestää kuin rivimoottorissa. Koska hävittäjälentokoneissa ilmanvastusta pidettiin ongelmana, monet lentokonevalmistajat siirtyivät käyttämään nestejäähdytteisiä rivimoottoreita.

Kiista moottorityyppien eduista jatkui 1930-luvun. Suurin osa meri-ilmavoimista päätyi tähtimoottoreihin niiden luotettavuuden ja keveyden ansiosta. Esimerkiksi Japanin Mitsubishi A6M Reisen ja Yhdysvaltain laivaston Grummanin "kissahävittäjät" F4F Wildcat ja F6F Hellcat olivat kaikki tähtimoottorilla varustettuja. Luftwaffen Focke-Wulf Fw 190 osoitti kuitenkin tähtimoottorisen koneen pystyvän erinomaisiin suoritusarvoihin oikealla suunnittelulla. Koneessa oli aluksi ilmajäähdytteinen, 18-sylinterinen BMW 139 ja myöhemmin 14-sylinterinen BMW 801. Myöhemmässä Dora -mallissa Fw 190 siirtyi pommikonevalmistuksesta ylijääneeseen nestejäähdytteiseen Jumo 213 V-12 -moottoriin.

Sodan jälkeen potkurihävittäjien valmistus väheni merkittävästi ja tähtimoottorit jäivät hallitsemaan liikenneilmailua potkurikoneiden osalta. Moottorien suurentuessa tuli tarpeelliseksi lisätä sylinterejä useampaan riviin. Suurimmaksi sarjavalmisteiseksi lentokoneen tähtimoottoriksi jäi muun muassa Boeing B-50 -pommikoneissa käytetty 28-sylinterinen, nelirivinen Pratt & Whitney R-4360 Wasp Major joka tuotti tehokkaimmassa versiossaan 4 300 hv. Douglas Skyraider osoitti mäntämoottorikoneen edut vielä 1970-luvun alussa Vietnamin sodassa nimenomaan siksi, että sen toiminta-aika kohteessa oli merkittävästi pidempi kuin suihkukoneilla ja sen moottori kesti kevyen ilmatorjunnan aiheuttamia vaurioita. Suihkumoottorin kehitys ja olalta laukaistavien ilmatorjuntaohjusten käyttö on sittemmin vienyt tämänkin edun.

Pyörivä tähtimoottori
Pyörivä tähtimoottori eli rotaari on tähtimoottorityyppi, jossa potkuri ja moottori pyörivät yhdessä ja kampiakseli on kiinnitetty runkoon. Potkuri on siis pultattu kiinni moottoriin itseensä, ei kampiakseliin. Moottorityyppiä käytettiin ensimmäisen maailmansodan aikaisissa lentokoneissa kuten Fokker Dr.I ja Sopwith Camel. 

Moottorin etuina oli keveys, jäähdytys ja vähäinen värinä. Värinä oli tuohon aikaan ongelma, koska moottorit ja potkurit olivat hidaskäyntisiä. Haittoina olivat suuret hyrrävoimat, jotka vaikeuttivat lentokoneen ohjaamista. Lisäksi haittana oli suuri polttoaineen ja voiteluöljyn kulutus sekä keskipakoisvoimien takia alhainen moottorin kierrosluku. Voiteluöljynä käytettyä risiiniöljyä ei kerätty takaisin kiertoon, vaan osa siitä paloi polttoaineen mukana ja huomattava osa palamatonta risiiniöljyä roiskui pitkin koneen eturunkoa. Palamaton risiiniöljy ohjattiin moottorin suojuksen () avulla koneen rungon alle. Toisaalta hyrrävoimia käytettiin hyväksi hävittäjissä, jotka pystyivät tekemään lentoliikkeitä, joihin kiinteämoottorinen lentokone ei pystynyt.

Pyörivän tähtimoottorin aiheuttamista hyrrävoimien sekä moottorin sisäisten keskipakovoimien hallinnan vuoksi pyörivän tähtimoottorin suurin kierrosluku ei voinut olla kovin korkea. Toisaalta moottorin kierrosluvun säätäminen oli moottorin rakenteesta johtuen vaikeaa, jolloin moottorin tyhjäkäyntinopeuskin oli verrattain korkea. Tämän seurauksena moottorin sytytysvirtaa jouduttiin katkomaan, jotta lentokoneen nopeus saatiin alennettua riittävän alhaiseksi laskeutumista varten. Siemens & Halske pyrki ratkaisemaan näitä ongelmia 11-sylinterisellä Sh.III -kaksoisrotatiivimoottorilla. Tässä moottorissa kampiakseli pyöri vastakkaiseen suuntaan kuin sylinteriryhmä potkureineen, jolloin käytännössä potkuri pyöri puolella moottorin kierrosluvusta. Potkurin kierrosluku oli alhainen, jolloin jouduttiin käyttämään nelilapaista potkuria. Vaikka moottorin idea oli hyvä, toteutus ei sitä ollut ja moottori jäi 1920-luvun alussa nopeasti pois käytöstä. Tekniikan ja erityisesti kiinteän tähtimoottorin kehittymisen seurauksena pyörivä tähtimoottori jäi pois käytöstä 1920-luvulla.

Muita käyttökohteita

Tähtimoottoria on käytetty panssarivaunuissa, esimerkiksi M4 Sherman-panssarivaunun versioissa M4 ja M4A1. Saksalaisessa Megola-moottoripyörässä käytettiin pyörivää tähtimoottoria etupyörässä. Megolaa valmistettiin 1921–1925. Italialainen kilpa-autoilija ja autosuunnittelija Felice Trossi kokeili epäonnistuneesti tähtimoottoria Monaco–Trossi-kilpa-autossa vuonna 1935.

Suomen laivaston Tuima-luokan ohjusveneissä oli pääkoneina neuvostoliittolaisvalmisteiset nestejäähdytteiset 56-sylinteriset tähtimoottorit.

Katso myös
 Rivimoottori
 Kaksitahtimoottori
 Nelitahtimoottori
 Bokserimoottori
 R3
 V-moottori
 Wankelmoottori
 NACA-rengas
 Townend-rengas

Lähteet

Aiheesta muualla 
How Stuff Works artikkeli tähtimoottoreista  (englanniksi)

Lentokonemoottorit
Seulonnan keskeiset artikkelit