Motores de Aviación - Parte IV - · PDF filelocks” o burbujas de vapor en la instalación ... llevaba un sistema de inyección punto por punto, ... Motores de Aviación - Partes

Motores de Aviación - Parte IV

-Por las tres Partes anteriores hemos conocido el Ambiente de Operación de los Motores de

Aviación. Sus tipos y formas constructivas. Los hemos enfriado y los hemos engrasado para que

giren suavemente sin dañarse. Pero para que esto ocurra hay que introducir

combustible y encenderlo.De eso trata esta Parte Cuarta.

Alimentación de combustible


● Inicialmente los motores de combustión interna

utilizaron combustibles de diversos tipos, como el gas, el fuel, el queroseno, la benzina, la nafta... y finalmente las gasolinas. Estas eran de poca resistencia al autoencendido y por lo tanto no admitían relaciones de compresiones más altas.

● Las gasolinas con antidetonante proporcionan diferentes valores si están enriquecidas o empobrecidas. Se identificaban por el aditivo que le dan el tono de color.


● El cuadro adjunto nos relaciona cada grado con su color y el octanaje que se obtiene con mezclas ricas o pobres.

● A principios de los años 1970's se introdujo la 100LL en aviación civil (100 N.O. Low Lead) retirándose la 73, 80/87 y 91/96.


● Hacia 2002, por normativa medioambiental se sustituye la 100LL por la 96UL, aplicada en casi toda Europa excepto nosotros.

● El control de la mezcla por el piloto debe ser con conocimiento pues puede arruinar el motor y con él, el avión.


● La proporción óptima de la mezcla del aire con la gasolina es de 15 a 1 en peso.

● Con la altura, el aire pesa menos pero la gasolina no.

● Los aviones llevan la gasolina en depósitos e instalaciones adecuadas.


● Solo los aviones muy ligeros -como el J3 de Piper- se alimentan por gravedad. Los aviones de ala baja o depósitos distantes de motores, etc. llevan bombas auxiliares y/o sumergidas.

● Ya no se repostan a tope o dejando poca cámara de aire. Se calcula la cantidad más ajustada.


● Más sofisticados eran los sistemas de combustible de aviones de alta performance como el caza “Buchón”.

● Dos bombas eléctricas sumergidas en cada extremo del depósito. Al ser el motor RR Merlin el carburador era de “Presión” más apto que los normales.


● Es importante el circuito de alimentación forzada para eliminar “vapor locks” o burbujas de vapor en la instalación que pueden parar el motor.

● Los motores suelen llevar una bomba ac- cionada por él mismo. El piloto tiene/nía acceso a otra manual. Hoy son eléctricas.


● Hay tres tipos principales de suministro de mezcla aire/combustible: por carburador, por carburador a presión y por inyección.

● El más simple es el carburador. En principio es un surtidor en un conducto de forma venturi que se suministra de una cubeta.


● El principal dispositivo del carburador puede ser el Venturi. Lugar donde se produce una depresión dentro de una corriente de aire, aspirando combustible y emulsionándolo en la corriente. P=Presión y V=Velocidad.

Motores de Aviación - Part IV

● Como sabemos, la proporción de la mezcla hay que mantenerla con la altura, esto se puede hacer manualmente o automáticamente mediante cápsulas sensibles (AMC) como la del pequeño carburador TM.


● En los carburadores de presión (“pressure carburators”) el corrector de altura automático es bien visible, encima del carburador y en la corriente de aire, con la cápsula aneroide captando las variaciones de presión y estrangulando o abriendo el paso de aire medido.


● En un carburador hay una cámara de nivel constante. “Gicleurs” principal y de marcha lenta. Pozos emulsionadores de compensación. Venturis, mariposa.

● Corrector fijo de mezcla y orificios de transición.


● Dentro del carburador hay otro dispositivo en forma de bomba de “manual” de gasolina para crear una aceleración rápida y brillante. La gasolina se lleva mediante un pequeño tubo junto al surtidor principal.


● Muchos motores de aviación pueden volar en todas las posiciones, incluso en invertido. En el carburador TM, cuando el motor se invierte, cae una pequeña válvula restrictora que permite el paso de una cantidad suficiente para el 80% de potencia. Se sirve otra opcional para el 100% que permite los GAF.


● El carburador de presión funciona más automáticamente y bien en cualquier ocasión. Lo hace tomando referencias del aire y del combustible sobre un tren de membranas moviendo una aguja de paso (concepto: Medido/sin Medir)


● El gran motor radial como el R-3350 llevaba un sistema de inyección punto por punto, sobre las 18 culatas de los cilindros. Las salidas están visibles y con el (1) el AMC. El sistema de inyección es de baja presión.


● En determinadas condiciones puede formarse hielo en el carburador y conductos adyacentes. La solución es cambiar la entrada de aire frío y húmedo por aire caliente.


● El aire caliente puede tomarse de unas coberturas que rodean los escapes que están muy caldeados. En el caso de ésta Cessna, tiene dos secciones, una para el carburador y otra para la cabina de pasaje.


● Por exigencias de diseño, en el Hispano-Suiza V8 enfriado por agua, con el colector de admisión en el centro de la “V”, lejos de los escapes, se lleva el agua al colector de encima del carburador.


Sistemas de

encendido

● Una vez tenemos la mezcla aire/combustible (emulsionada, vaporizada y finalmente gasificada) en la cámara de combustión del cilindro, hay que inflamarla.


● Los sistemas de encendido en aviación se efectúan mediante magnetos, generadoras de su propia corriente.

● En la figura adjunta se ven los principales componentes.


● Los aviones que utilizan magnetos -y en general los circuitos eléctricos- son unifilares con “retorno” por masa: la estructura, en aviones metálicos. El circuito de la magneto tiene dos partes: Baja y Alta tensión.

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● Una característica poco conocida de las magnetos es que se genera la corriente a partir de imanes que cambían de posición y por lo tanto la inducción en las bobinas es en un sentido y al poco, en el contrario.


● El circuito magnético tiene la parte alta del puente separable y donde se instalan la bobina primaria y encima la secundaria, de manera que interactúan y suman. La primera induce una corriente de alta tensión en la segunda.


● Las bujías han evolucionado con el tiempo. Las hay de todo tipo, desde las clásicas de porcelana aislante a la vista hasta las blindadas.

● Blindadas para las inclemencias, FOD y como antiparásitos.


● Las primeras bujías con aislantes de mica o porcelana eran de electrodos simples. Aparecieron las “masivas” con electrodos centrales recios y de masa múltiples.

● Las de electrodo “fino” de platino o iridium, son de larga vida.


● En los últimos tiempos de los motores de pistón de aviación comercial, con cabinas presurizadas y vuelos de elevada altura, se plantearon sistemas de “baja tensión” en el encendido.

● La presión del aire es un aislante. Si disminuye, la corriente se escapa por el punto más débil.

● Las bobinas de alta estaban en cada cilindro: junto a las bujías.


● Era normal en grandes motores radiales poner el generador de corriente en el centro y los distribuidores a cada lado (incluidos los ruptores, condensadores, etc.)

● Nota: éste motor en concreto no es de baja tensión.

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● Las magnetos generan poca corriente si no van suficientemente rápidas. En Av. Gen. un método sencillo y económico para ayudar al arranque es el “Salto”.

● Un gatillo paraliza el rotor, el cuerpo gira, carga un muelle y una cuña “dispara” el rotor muy veloz. Es inactivo por encima de 500 rpm.


● Vimos facilitar el arranque con un “magnetín de lanzamiento”, el “salto” y queda el “platino de retardo”.

● Un segundo platino que abre más tarde (unos 25º/30º después del principal) cuando el interruptor se cierra. La corriente puede reforzarse con un vibrador de corriente pulsante.


● El avance automático del encendido no es corriente en Av. Gen.

● En el caso del P&W R-2000 del C-54 que conozco, se le condenó el sistema, fijándolo para evitar una complicación. Ala 35.


● Hay dos puestas a punto en el sistema de encendido: la de la magneto sobre “si misma” y la del calaje sobre el motor.

● El encendido doble precisa de dos magnetos, caladas igual o diferenciadas.


● Los diferentes avances entre magnetos y motores semejantes puede ser debidos a que alimentan bujias inferiores o superiores, del lado del escape o de admisión, que afectan a cada bujía.


● Una vez calada la magneto -con su avance- sobre el motor se distribuyen los cables a las bujías según el orden de encendido.

● Para un cuatro cilindros en linea hay dos ordenes de encendido posibles: 1-3-4-2 y 1-2-4-3. Los de 6 cilindros, es común el orden 1-5-3-6-2-4.


● En motores de cilindros horizontales y opuestos suelen llevar marcado el orden de encendido. Los 4 cils. tienen las muñequillas a 180º.

● Vigilar la numeración de los cilindros: Lycoming y Continental lo hacen al revés una de otra.

● Una numera los cilindros de delante hacia atrás y la otra inversamente.


● En un motor de doce cilindros en “V”, los V-12, se consideran (en general) dos motores de seis cilindros unidos a 60º. Y con los bloques de 6 cils. Capiculados, cada uno con sus ordenes 1-5-3-6-2-4 pero alternando de bloque.


● Empezando por el cilindro 1 (como siempre), el siguiente será el 1 de la otra bancada: el 7. Luego el 5 de la otra y así etc.

● .El resultado será:

1-7-5-11-3-9-6-12-2-8-4-10. (Depend. numeración cilindros en los bloques)

● Es ideal que el ángulo geométrico (60º) coincida con el de encendido (720 : N = 60º)

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● Se hace coincidir el ángulo geométrico con el de encendido para la mejor marcha del motor, además es fácil:

● Motor V-12, 720:12=60º, cigüeñal en estrella de 120º.

● Motor V-8, 720:8=90º, cigüeñal a 180º.

● Motor V-6, 720:6=120º, cigüeñal a 120º.


● La forma del cigüeñal y la disposición de las manivelas, estaban en ángulos adecuados con respecto al número de cilindros y disposición de los cilindros. Otro tema son las vibraciones y los armónicos.


● Los ordenes de encendido varían si el constructor numera los cilindros de otra manera y sigue otra correlación de encendido. Pero esencialmente son parecidos.


● Los motores radiales vistos de frente se numeran hacia la izquierda (no UK). Para la marcha regular siempre son cilindros impares y el ángulo de encendido el doble del geométrico.

● Ver recorrido de las flechas.


● En un doble estrella se complica pues se intercala el orden de una a otra: Después del 1, el siguiente será a 180º de la otra estrella más el ángulo de explosión.

● O sea: 180 + 720 : N

● Y si queremos saber el Nº de cilindro, dividirlo por el ángulo geométrico. Resumiendo = N:2+2


● Así, en el motor del ejemplo nos salen 11 cilindros después del 1, o sea el 12. Y el siguiente será12+11=23 o lo que es igual el 5, etc.

● Si el motor tuviera 14 cilindros el numero sería el 9. O sea, 1+9= el 10. luego 10+9 el 19 o lo que es igual el 5, etc.


● Y si alguien quiere romperse la cabeza pensando en el orden de encendido del Pratt & Whitney de cuatro estrellas, el modelo R-4360 les facilito un esquema para empezar.

● Otra operación compleja siempre ha sido el de descomprimir válvulas para su reglaje.


● En los primeros tiempos se ponía en marcha el motor accionando la hélice con un impulso a mano. También se utilizó manivela para la puesta en marcha. Los arrancadores eléctricos facilitaron esta maniobra.

● Menos conocidos pero muy eficaces son los arranques neumáticos.


● Precisamente en motores de gran potencia se utilizó éste sistema.

● Los principales usuarios fueron los franceses y los rusos.

● Precisaba de compresor, distribuidor y calderín.


● Es corriente reparar fugas por las válvulas (baja compresión), segmentos de pistón rotos o gastados.

● Pero hay averías catastróficas como el que “funda una biela” en argot antiguo.

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● Otra avería catastrófica es la salida de una biela por el costado del bloque (rotura de pernos, etc.). También por gripaje de los cojinetes.


● Los mandos de motor están finalmente normalizados. Los negros son los del acelerador (Throttle). Los rojos el control de mezcla con ICO y en el centro -azules- son el paso de la hélice (el cambio de marchas del avión)

Motores de aviación - Parte IV

Programas de los Stages (pistón)

Parte I

-Introducción. Environmental

Parte II

-Arquitectura de los motores. Formas de construcción.

Parte III

-Refrigeración -agua o aire-. Engrase.

Parte IV

-Alimentación. Encendido.

FIN

de la Parte IV

(Motores a pistón o alternativos)

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