Αεροπορικός κινητήρας

Ένας αεροπορικός κινητήρας είναι ένας κινητήρας σχεδιασμένος για να χρησιμοποιηθεί ως παραγωγός της απαραίτητης ενέργειας για να μετακινήσει ένα αεροσκάφος.

 Η προέλευση 
Στην πρώιμη φάση της ιστορίας της αεροπορίας ακόμη και η τεχνολογία του κινητήρα ήταν στην αρχή της εξέλιξής της. Αυτός που θα γινόταν ο κύριος τύπος κινητήρα εσωτερικής καύσης στα επερχόμενα χρόνια τελειοποιήθηκε στο 1860 από τον Γερμανό μηχανικό Nikolaus August Otto. Ωστόσο, θα πρέπει να περιμένουμε μία εικοσαετία για την παραγωγή του πρώτων οχημάτων και άλλη μία εικοσαετία για τη γέννηση της σύγχρονης αεροπορίας.
μικρογραφία|Flyer αδελφών Ράιτ
Οι αδελφοί Ράιτ καταφέρνουν να πραγματοποιήσουν την διάσημη πρώτη πτήση τους στις 17 Δεκεμβρίου του 1903, αλλά το δοκιμαστικό αεροπλάνο των Ράιτ ήταν ωθούμενο από έναν κινητήρα 4 κυλίνδρων των 12 ίππων(9 kW) όχι  πολύ διαφορετική από αυτούς των αυτοκινήτων.

 Οι εξελίξεις της αεροπορίας 
μικρογραφία|Ένας BMW IVa 6-κύλινδρος σε σειρά υδρόψυκτος. Αξίζει να σημειωθεί ότι οι κύλινδροι τυλίγονται στη δομή όπου ρέει το ψυκτικό υγρό.
μικρογραφία|Ένας Bristol Mercury ακτινωτός με ένα αστέρι εκτιθέμενος στο Βιομηχανικό Μουσείο του Bristol, Αγγλία. Αξίζει να σημειωθούν τα πτερύγια στην επιφάνεια του κάθε κυλίνδρου,πράγμα που τον προσδιορίζει σαφώς, ως κινητήρα αερόψυκτο.
μικρογραφία|Ένας Wright R-2600 ακτινωτός με διπλό αστέρι. Παρατηρήστε τις δύο σειρές των μη ευθυγραμμισμένων κυλίνδρων για τη μεγαλύτερη εξισορρόπηση του κινητήρα.
Στο πρώτο μέρος της επιχειρησιακής ιστορίας, την εξέλιξη των κινητήρων των αεροσκαφών ακολούθησε η τεχνική εξέλιξη των κινητήρων με πιστόνια που χρησιμοποιήθηκαν στα αυτοκίνητα. Η κύρια διαφορά ήταν οι μεγάλες διαστάσεις σε σχέση με τις τελευταίες, είτε για να παρέχουν την απαραίτητη δύναμη ώστε να σηκώσει το αεροσκάφος από το έδαφος και να το διατηρήσει σε πτήση, είτε για μία ιδιαίτερη αρχιτεκτονική που για λόγους εμποδίων αγνοείται πρακτικά στον τομέα των δυο και τεσσάρων τροχών, ο περιστροφικός κινητήρας και ακτινωτός κινητήρας.

Αυτοί ήταν οι πρώτοι κινητήρες που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτόν τον τομέα, και το πλεονέκτημα τους βρισκόταν στην σύνθεση του σχεδίου, δηλαδή στην δυνατότητα εναλλακτότητας των βασικών μηχανικών τμημάτων, μειώνοντας το κόστος και το χρόνο σχεδιασμού και κατασκευής. Ήταν χαρακτηριστικό ότι από τον κινητήρα,προέκυπτε μια σειρά, ώστε να μπορεί να εξοπλίσει  την γκάμα παραγωγής μονάδων σε καθορισμένους τύπους με βάση την παρεχόμενη ισχύ. Στην Γερμανική Αυτοκρατορία, οι τάξεις αυτές είχαν μια επίσημη ονοματολογία με βάση τους ρωμαϊκούς αριθμούς, για παράδειγμα, η Mercedes D.III ή BMW IV χρησιμοποιούμενοι σε αεροπλάνα του α ' παγκοσμίου πολέμου. Ο τελευταίος έδωσε ώθηση στην αεροπορική έρευνα, κατευθύνοντας τους σχεδιαστές προς την χρήση ελαφρύτερων υλικών και την ίδια στιγμή αναζητώντας εφόδια πάντα μεγαλύτερης αξιοπιστίας και υψηλής ισχύος. Από εδώ και στο εξής η τεχνολογική ανάπτυξη γινόταν όλο και πιο γρήγορη και μέσα σε λίγα χρόνια οι παραγόμενοι κινητήρες επέτρεψαν να αυξηθούν οι διαστάσεις και η χωρητικότητα του φορτίου των  αεροσκαφών, εγκαινιάζοντας την εμπορική αεροπορία.
μικρογραφία|Δοκιμαστικός έλεγχος κινητήρα
Σε αυτή την περίοδο γεννήθηκε η αντιπαλότητα μεταξύ ακτινωτών κινητήρων και κινητήρων σε σειρά, εκ των οποίων οι πρώτοι για να αυξήσουν την ισχύ αύξαναν ακόμη και τις μετωπικές διαστάσεις εις βάρος της αεροδυναμικής σε όλο το αεροσκάφος. Οι δεύτεροι ωστόσο επέτρεπαν να περιέχουν χώρο και την ίδια στιγμή να αυξηθεί η αποτελεσματικότητά τους υιοθετώντας την ψύξη με υγρό, το οποίο τεχνικά είναι λιγότερο περίπλοκο να εφαρμοστεί από ότι στους ακτινωτούς κινητήρες. Κατά την περίοδο μεταξύ του πρώτου και του δευτέρου παγκοσμίου πολέμου παρευρίσκεται μια διαφοροποίηση γραμμών σκέψης. Αν στην Ευρώπη οι εταιρείες παρήγαγαν κινητήρες και των δύο τύπων, στις Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής, η παραγωγή και ο προσανατολισμός επηρεάστηκε από την συγκεκριμένη απαίτηση του Ναυτικού των Η.Π.Α. για τη χρήση του ακτινωτού κινητήρα, θεωρούμενος ως πιο αξιόπιστος ακόμη και σε περίπτωση που χτυπηθεί από εχθρικά πυρά. Εάν τυχόν χτύπημα έθετε εκτός λειτουργίας έναν από τους κυλίνδρους, ο κινητήρας δεν θα σταματούσε εξ΄ολοκλήρου να λειτουργεί επιτρέποντας έτσι πιθανούς ελιγμούς ανάγκης εκ μέρους του πιλότου,με προφανή πλεονεκτήματα ανθρωπιστικά και οικονομικά.
μικρογραφία|Αεριωθούμενος κινητήρας
Στην ίδια γραμμή επίσης και η Ιαπωνική Αεροπορία εκτός του παραδείγματος του "παραδοσιακού" κινητήρα καθ΄απαίτηση, ήταν προσκείμενη σε αυτήν τη διαμόρφωση. Ήταν σε εκείνη την περίοδο που, για να κυνηγήσεις την απαίτηση να μπορέσεις να παρέχεις πάντα μεγαλύτερη ισχύ, δημιουργήθηκαν οι πρώτοι κινητήρες με διπλό άστρο, διπλασιάζοντας τον αριθμό των κυλίνδρων που τοποθετούνται σε δύο σειρές, επιτυγχάνοντας κινητήρες από μετωπικές παρεμποδίσεις συγκρινόμενους με εκείνους του ενός άστρου. Παράλληλα οι κινητήρες βρισκόμενοι σε σειρά  μετατρέπονται αρχικά σε κινητήρες που έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν με τους κυλίνδρους στρεφόμενους προς τα κάτω, για να επιτρέψουν να μειωθεί ο άξονας του έλικα, και κατά συνέπεια να αυξήσουν  την μπροστινή ορατότητα στα μονοκινητήρια. Παράλληλα, σχεδιάζονται οι πιο σύνθετες δομές,σε V , σε W , και σε Η , που επιτυγχάνονται ενώνοντας δύο η και περισσότερους κινητήρες σε σειρά.

Στο δεύτερο μέρος της περιόδου άρχισαν να εφοδιάζονται οι αεροπορικοί κινητήρες με συμπιεστές,ώστε να είναι σε θέση να αυξήσουν την πίεση παροχής και να την  διατηρήσουν σταθερή σε μεταβολή υψομέτρου, και με επιβραδυντές, για να είναι σε θέση να είναι λιγότερο περιοριστικοί για την ταχύτητα περιστροφής του κινητήρα, το πρώτο αναγκαστικό από τη διατήρηση των χαρακτηριστικών της ταχύτητας του έλικα.

 Ο δεύτερος παγκόσμιος πόλεμος 
μικρογραφία|Ένας Pratt & Whitney R-4360 Wasp Major σε έκθεση  στο Εθνικό Μουσείο της Πολεμικής Αεροπορίας των Η.Π.Α. , Οχάιο. Ηνωμένες Πολιτείες. Σημείωση τα 4 αστέρια που δίνουν τον κινητήρα μια περίεργη διαμόρφωση σύνθεσης.
Άλλο ένα θλιβερό παράδειγμα για το πώς ο πόλεμος μπορεί να είναι καθοριστικός για την τεχνολογική ανάπτυξη είναι η προσπάθεια από τους μηχανικούς να αναπτύξουν όλο και πιο ισχυρούς κινητήρες για να εξοπλίσουν μαχητικά αεροσκάφη. Κατά τη διάρκεια του δευτέρου παγκοσμίου πολέμου, οι σχεδιαστές βελτιώνουν  περαιτέρω την απόδοση των κινητήρων, προσθέτοντας συμπιεστές σε περισσότερα στάδια, εγκαταστάσεις ψύξεως με υγρό υπό πίεση,αεροσυμπιεστές για να επωφεληθούν από όλη την διαθέσιμη ισχύ του συστήματος, και συστήματα έγχυσης, όπως η γερμανική MW 50, που επέτρεπαν την χρήση καυσίμων με υψηλή αποδοτικότητα.

Παράγονταν οι πιο μεγάλοι ακτινωτοί κινητήρες, όπως ο Αμερικάνικος Pratt & Whitney R-4360, κάτοχος του ρεκόρ, με τους 28 κυλίνδρους του τοποθετημένους σε τέσσερα αστέρια των επτά κυλίνδρων το καθένα: ο πιο μεγάλος κινητήρας με πιστόνια που βγήκε ποτέ στην παραγωγή.

Αλλά θα πλησίαζε η προσέγγιση μιας νέας φάσης , που  γρήγορα να υποβίβαζε σε μικρούς ρόλους την μέχρι τότε χρησιμοποιούμενη τεχνολογία. Το πρόβλημα που πρέπει να ξεπεραστεί, στην πραγματικότητα, ήταν συνδεδεμένο με την περιορισμένη ταχύτητα στην οποία μπορεί να φθάσει η ώση στην έλικα (περίπου 700 km/h την περίοδο). Οι δύο μηχανικοί, ο Γερμανός Hans von Ohain και ο Βρετανός Frank Whittle είχαν αναπτύξει κινητήρες σε σημείο που, στις τελευταίες φάσεις του πολέμου, γίνονταν εμφανείς οι πρόοδοι και οι δυνητικές εξελίξεις από τους δικούς τους αεριωθούμενους κινητήρες.

Η θεωρία του αεριωθούμενου κινητήρα , είχε σχεδιαστεί και είχε ήδη δοκιμαστεί στις αρχές της αεροπορικής περιόδου από φυσικούς και μηχανικούς, όπως ο Rene Lorin, Boris Sergeevič Stečkin, Henri Coanda και Giovanni Battista Caproni. Πρώτα παραδείγματα αεριώθησης μπορούν να είναι το Coandă-1910, το Campini-Caproni. C. C. 2, το Tsu-11 και το MiG-13, αεροσκάφη που είναι εξοπλισμένα με ένα κινητήρα αεριωθούμενο που περιελάμβανε συμπιεστή κινούμενο από ένα κινητήρα πιστονιών.

 Παραπομπές 
1. Gibbs-Smith, Charles Harvard (1970). Aviation: an historical survey from its origins to the end of World War II

2.Anderson, John D (2002). The airplane: A history of its technology. Reston, VA, USA: American Institute of Aeronautics and Astronautics. pp. 252–53. ISBN 1-56347-525-1

3.  Winter, Frank H. (December 1980). "Ducted Fan or the World's First Jet Plane? The Coanda claim re-examined"

 Εξωτερικοί σύνδεσμοι 
 http://www.aviation-history.com/index-engine.htm

Κατηγορία:Αεροσκάφη