Varför är kolvmotorer för flygplan sällan dieseldrivna?

21

Varför har inte diesel fångats på mycket för flygmotorer? Listan över dieselmotorer på Wikipedia är mycket kort.

Anledningen till att jag nämnde är deras sämre viktförhållanden. (t.ex. Vilka är fördelarna / nackdelar med diesel / Jet A-1 kolvmotor? )

Jag visste att det var sant i det förflutna men är det sant även idag? Har någon värderingar som jämför kraftförhållandena med typiska diesel vs bensinmotorer, säg för användning inom bil?

Kompenserar bättre effektiviteten, särskilt vid högre höjder, det dåligare viktförhållandet genom att tillåta mindre bränsle och mer nyttolast?

För 50 år sedan var dieselmotorer för bilar också ovanliga men under det senaste decenniet har de stadigt gjort framsteg på bilmarknaden. Sammanställs samma utveckling till flygmotorens urval också?

Annan än vikt, finns det några andra nackdelar med diesel?

    
uppsättning curious_cat 20.01.2016 14:44

3 svar

18

Du har rätt, det finns få moderna aerodyser runt - så få faktum att vi kan gå igenom den korta listan en efter en:

  • Thielert : Detta är en utveckling baserad på Mercedes-Benz bil dieslar, varav mer än 1500 1,7 liter motorer byggdes. För närvarande erbjuds en 2,0 liters motor. Det ursprungliga Thielert-företaget gick i konkurs 2008 och har tagits över av Continental.
  • Austro-Engine , en annan omvandling av en bildiesel för flygplansbruk. Det är resultatet av besvikelsen hos Thielerts huvudkund, Diamond Aircraft, med rekord av Thielerts första Centurion 1.7-motor.
  • SMA : , en fransk turboladdad diesel med 5 liters förskjutning. För närvarande har cirka 100 av dem levererats efter nästan 20 års utvecklingsarbete.
  • Zoche : Produkten av ett far-sonlag med många kloka detaljer , men ett kvart århundrads utvecklingsarbete har ännu inte resulterat i ett luftvärdighetscertifikat för sina tvåtakts radiella dieslar. Medan Zoche hävdar att han är offer för en konspiration från myndigheterna, klagar den anklagade att motorerna inte kunde hålla sina cylinderhuvud tillräckligt länge.

Vad har hållit dieslarna tillbaka så länge?

  • Kostnad: Utvecklingen inom luftfartstempelmotorer har effektivt stoppat med stråltidsåldern. De befintliga mönstren var helt enkelt tillräckligt bra tills bränslepriserna gick genom taket. Detta gjorde dieselmotorer bara attraktiva i nischer, och följaktligen var produktionslederna alltför små för att motivera den stora utvecklingsinsatsen. Flygmotorer kör hela tiden runt 70% av sin fulla effekt , så regelbundna bilmotorer kunde inte användas utan tunga ändringar. Som en konsekvens kan ett konverteringspaket kosta dig $ 89,000 !
  • Vikt och komplexitet: Den högre kompressionsgraden på 1:30 kräver en tyngre konstruktion, och bränsleinsprutning, växellåda och turboladdning skjuter delen väl över en bensinmotor. När du har jämfört systemmassan (bränsle plus motor), vinner diesel endast i områden som nu mestadels flyger av jets. Ja, bränsleflödet är mindre (10 gallon per timme för diesel mot 13,5 gallon i timmen för en jämförbar bensinmotor), men kommer bara att hjälpa till i intervall över ett par hundra miles.
  • Vibration! Med det kompressionsförhållandet orsakar varje tändning en tre eller fyra gånger tyngre skott mot motorn och flygplansstrukturen. Inte bara motorn, utan hela flygplansstrukturen måste utformas med det i åtanke.

För att vara rättvis kommer en modern bensinmotor också att dra nytta av bränsleinsprutning, växellåda och turboladdning, och Zoche använde i början inte ett elsystem, förlitar sig istället på tryckluft för att starta motorn (en tryckflaska förlorar mycket mindre av dess lagrade energi när den kyls till -20 ° än ett batteri), men de praktiska aerodynerna är mycket mer komplexa än de motorer som de är avsedda att ersätta, vilket ger en uppenbar tillförlitlighet nackdel.

ThielertCenturion1,7ienDiamondTwinStar(bild källa )

    
svaret ges 22.01.2016 00:21
6

Även om detta delvis har blivit täckt i den här frågan , det är tillräckligt för att motivera ett svar.

Ett ord: kostnad

I de allra flesta ljuskolvflygplan är fördelarna med diesel långt lägre än kostnaderna i fråga.

Dieselmotorer är tunga, det beror på att dieselcykeln är beroende av cylindertryck istället för en gnista för att antända bränsle-luftblandningen. Det betyder att dieselmotorblock måste vara åtminstone delstål, eftersom aluminium inte är tillräckligt stark för att hålla trycket. Alla de flygdieselmotorer jag har läst om har ett hybrid stål-aluminiumblock, vilket är svårare och dyrare att tillverka. Motorns vikt har följande inverkan på kostnaderna:

  • Du måste ha en variabel tonhöjd för att få samma prestanda
  • Den extra vikt uppåt innebär att du måste omorganisera balansen på flygplanet, flytta delar från framsidan till baksidan
  • Dieselbränsle kräver en fullständig återanvändning av bränslesystemet, så att vingarna måste öppnas helt för nya tankar och nya rör. Några av dessa rörledningar är att cykla upp värmt bränsle genom tankarna för att förhindra bränsle från gelning vid låga temperaturer
  • Även om dieslar inte kräver en gnista är de kraftigt datoriserade, så de behöver stabil elektrisk ström för att fungera. 2 batterier krävs för redundans. Mer vikt, mer kostnad
  • Flygplanet måste ha en STC (kompletterande typomvandling) för att vara laglig. Om ditt flygplan inte har någon du måste betala för det själv, vilket kostar tusentals miljoner dollar att göra
  • Dashboard måste ändras för de nya instrumenten och kontrollerna

Därför är inte bara motorerna dyrare i första hand, det är också mycket dyrt att montera dem. Om inte ditt flyg kommer att flyga mycket skulle det ta decennier att återhämta kostnaderna. Många av de andra nackdelarna (brist på Jet A1-bränsle vid många GA-flygfält, brist på tekniskt stöd till motorerna, etc) skulle gå bort om det var billigare att få en diesel installerad.

    
svaret ges 20.01.2016 15:43
1

Problemet med vikt till HP har redan överträffats av många tillverkare. Det finns 200 hk dieselmotorer på marknaden, som är mindre och väger mindre än sina motsvarigheter från Lycoming eller kontinentala. Faktum är att deras frontdimension är mindre än avgasmotorer, vilket möjliggör mindre och mer aerodynamiska körningar vilket resulterar i mindre vikt och högre prestanda. Denna motor kan ytterligare förbättras med hjälp av MT-propellrar som är lättare än traditionella propellrar och ger bättre klättringsprestanda.

Kostnaden för dieselmotorn kommer att gå ner liksom datorer med mer volym. Om vi anser att jetbränslet kan vara 50% till 60% billigare och vissa motorer är 30% till 40% effektivare än avgasmotorer, är det viktigt för nya flygplan att överväga användningen av diesel och överge nära 100 års föråldrade Avgasmotorernas teknik.

Dessutom ger dieselmotorer sig själv för framtida användning av alternativa bränslen och biodiesel som kan produceras billigare än biobränsle för avgasbränningsmotorer.

Till dess att eltekniken för luftfart inte når en balans mellan hastighet och räckvidd anser jag att framtiden för oss riktiga piloter som måste klara av ständigt ökande flygkostnader skulle dra nytta av lägre driftskostnader om Diesel-flygplan skulle vara tillgänglig.

    
svaret ges 03.03.2017 07:29