О двигателях с резонансной трубой
Харьковский спортсмен чемпион Советского Союза Е. Вербицкий имеет немалый опыт работы с микролитражными двигателями. Мы публикуем статью Вербицкого, а которой подводится итоги его экспериментов. Думается, что статья представит интерес для наших читателей авиамоделистов.
В последнее время многие авиамоделисты используют на микродвигателях эффект таи называемого настроенного выхлопа, другими словами, применяют резонансные выхлопные трубы. Иногда эти трубы именуют глушителями. Действительно, они уменьшают уровень шума работающего двигателя, но основное их назначение — повысить мощность. При правильном подборе резонансной выхлопной трубы и соответствующей переделки двигателя можно получить довольно ощутимый прирост мощности.
По некоторым данным настроенный выхлоп способствует повышению мощности на 20—25 процентов. Поскольку замер мощности — довольно непростой процесс, требующий специального оборудования, косвенно о мощности можно судить по оборотам коленчатого вала на одном и том же воздушном винте.
Установка резонансной выхлопной грубы на двигатель «Супер-тигре G20/15» дала следующие результаты: на рабочем воздушном винте летающей модели серийный двигатель развивал 20 тысяч оборотов в минуту, после применения настроенного выхлопа — 21500—22500 об мим.
Получить что-либо подобное другими усовершенствованиями и модернизацией очень трудно. Предлагается следующий способ переделки отечественных двигателей «Метеор», «ЦСКАМ» и импортного «Супер-тигре G20/15». все размеры на чертежах соответствуют «Супер-тигре», для остальных возможны некоторые незначительные отклонения.
Пожалуй, самое сложное — это изготовить новый поршень. Для двигателей с настроенным выхлопом при положении поршня в верхней мертвой точке важно, чтобы полость картера не соединялась с атмосферой через выхлопное окно гильзы цилиндра, то есть не должно происходить декомпрессии картера. в серийных двигателях по другим соображениям подобное условие не выполняется, поэтому юбку нового поршня надо сделать длиннее (рис. 1).
Чертежи резонансной трубы. Фото кликабельно
О материале. В первом приближении можно взять любой серый чугун. Крайне необходимо обеспечить перпендикулярность осей поршня и поршневого пальца. Желательно, для двигателей с выхлопом назад («МВВСы) обязательно поршневой палец фиксировать стопорными кольцами, которые изготовляются из стальной проволоки диаметром 0,25—0,3 мм.
Для получения желаемого эффекта настроенного выхлопа мы изменим диаграмму газораспределения двигателя. Фазу всасывания, которая а рассматриваемых двигателях не зависит от положения поршня и определяется всасывающим отверстием в коленчатом валу, оставить прежней. Фазу выхлопа увеличим, перепад в фазах выхлопа и перепуска доведем до 20—30 градусов, для чего верхнюю кромку выхлопного окна гильзы распилим на 1 — 1,4 мм. Перепускное окно гильзы не нужно изменять.
На серийных двигателях фаза перепуска колеблется в пределах 140. В нашем случае она порядка 130 градусов. Для уменьшения фазы сделаем новый шатун с межосевым расстоянием 26 мм (в серийном варианте это расстояние равно 25,5 мм). При изготовлении шатуна (материал—прокатный Д16Т) важно выдержать параллельность осей пальца кривошипа и пальца поршня.
Остальные размеры оставим такими же, как на серийном образце.
Мощность двигателя в некоторой степени зависит от геометрической формы внутренней части головки цилиндра. Существуют различные конфигурации головок. Предложенная на рис. 2 ныне применяется многими спортсменами. Обратите внимание на небольшую конусность торцевой внутренней части (3 ), необходимую для предотвращения гидравлического удара при положении поршня в верхней мертвой точке.
Особенно большое значение для нормальной работы двигателя имеет правильно подобранная степень сжатия, которая определяется объёмом камеры сгорания. Объём лучше всего замерять медицинским шприцем. В двигателях без резонансной трубы этот объем равен 0,3 см3, в нашем случае мы ее увеличим до 0,34- 0,36 см3 то есть несколько уменьшим степень сжатия. Головка цилиндра из Д16Т, Д1Т, АК-6 или АК-8.
Противовес коленчатого вала обрабатывается (рис. 3) так, чтобы вырез на юбке поршня был как можно меньше. Без такого выреза обойтись нельзя. В нижней мертвой точке поршень не должен касаться коленчатого вала. Слишком большой вырез может привести к декомпрессии картера при положении поршня в верхней мертвой точке.
Новая задняя крышка картера изготавливается по рис. 4.
Резонансная труба устанавливается на двигателе посредством переходника (рис. 5), который через уплотнительную прокладку из паранита прикрепляется к выхлопному патрубку. Установить переходник можно по-разному. На картере двигателя «Супер-тигре», например, предусмотрены две проушины. Главным условием здесь является герметичность системы: резонансная труба — переходник — картер двигателя. Важно, чтобы стыковка резонансной трубы и переходника ни в коем случае не была жесткой. Лучше всего применить селиконовую (жаростойкую) резину (рис. 6).
Резонансную трубу (рис. 7) можно сделать на токарном станке из магниевого сплава МА-8 или дюраля Д16Т. Она состоит из двух частей: переднего и заднего конусов, соединенных клеем БФ-2 или эпоксидной смолой ЭД-5, или ЭД-6.
Некоторые спортсмены успешно применяют точечную сварку для изготовления труб из листового титана или тонкой нержавеющей стали.
Резонансную трубу на токарном станке изготовляют а такой последовательности:
- Заготовку диаметром 294-30 мм и длиной 183 мм установить в патроне токарного станка и расточить внутреннюю цилиндрическую поверхность входной части переднего конуса.
- Не снимав детали, подпереть консольную часть вращающимся центром задней бабки станка. Выточить наружную цилиндрическую поверхность входной части трубы (рис. 8).
- Изготовить упорную пяту под вращающийся центр (рис. 9)
- Деталь установить в патроне станка, как показано на рис. 10. Расточить внутреннюю часть конуса.
- Установить деталь (рис. 11), подпереть вращающимся центром (через упорную пяту) и выточить наружную поверхность конуса. Деталь готова.
Аналогичным образом делается и задний конус резонансной трубы, правда, упорная пята здесь несколько другая (рис. 12).
Заключительная операция — склеить оба конуса между собой.
Предложенная выхлопная труба, применительно к указанным мною двигателям, рассчитана на обороты 21 500—22 500 об/мин. Тщательно надо подбирать винт. На слишком большом винте (аэродинамически тяжелом) двигатель не сможет выйти на обороты, близкие к резонансным, и труба, как говорят, не «включится». На аэродинамически легком винте труба не позволит выйти на обороты выше резонансных. Двигатель будет не догружен, и коэффициент полезного действия такой системы ниже оптимального.
Как подбирать винт? На двигатель с трубой, топливная система которого уже отлажена на винте первого приближения, изготовим заранее несколько больший винт, чтобы труба на нем в полете не «включалась». Постепенно облегчим его (уменьшением диаметра и ширины лопасти) до появления резонансного режима. Такой винт можно считать правильно подобранным, разумеется, при полном соответствии всем другим расчетным данным.
Инженер Е. ВЕРБИЦКИЙ. Харьков.
Чемпион Советского Союза. Мастер спорта международного класса
Похожие материалы
Как работает резонансная труба
Резонансные трубы для кордового пилотажа
Двигатель для скоростной модели
Пилотажные двигатели с дудками (трубами)