bài báo cáo môn nghiên cứu và thuyết trình động cơ máy bay aircraft powerplant

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>TRƯỜNG HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM</b>

<b>BÀI BÁO CÁO</b>

<b>MƠN NGHIÊN CỨU VÀ THUYẾT TRÌNH</b>

<i><b>ĐỘNG CƠ MÁY BAY (AIRCRAFT POWERPLANT)</b></i>

<b>PHẦN MỞ ĐẦU: Giới thiệu</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

ộng cơ máy bay là bộ phận cung cấp lực đẩy cần thiết để máy bay có thể bay được, chịu trách nhiệm việc cung cấp năng lượng cho hệ thống, trang thiết bị trên máy bay và toàn bộ được điều khiển thông qua phi công trên buồng lái. Nhiều người vẫn lầm tưởng rằng động cơ máy bay là thứ nâng máy bay lên khỏi mặt đất, nhưng trên thực tế động cơ máy bay chỉ có nhiệm vụ đẩy máy bay tiến về phía trước hoặc lui về sau nhờ vào một hệ thống đặc biệt. Còn máy bay được nâng lên là nhờ vào dòng khơng khí di chuyển qua cánh máy bay tạo lực nâng Động cơ máy bay được sử dụng chính trong ngành hàng không hiện nay là loại động cơ tuốc bin(turbine) với ưu điểm là hỗn hợp nhiên liệu và khí được đốt liên tục từ đó q trình sinh công được diễn ra liên tục, khác với động cơ piston quá trình đốt cháy chỉ xảy ra trong một khoảng thời gian ngắn và được lặp lại sau khi piston hồn thành 2 chu kì chuyển động. Khoảng thời gianđầu của ngành hàng không, động cơ máy bay đều là động cơ đốt trong sử dụng piston. Nhưng về sau những yếu điểm của động cơ piston ngày càng lộ rõ. Với việc động cơ piston chỉ đạt được công suất tối đa là khoảng 4000HP (tương đương 3000 kW), tốc độ tối đa có thể đạt đượclà từ 700Km/h tới 750Km/h, và còn khối lượng của động cơ piston lớn dẫn đến việc làm giảm tỉ lệ công suất trên khối lượng. Có nghĩa là đối với máy bay sử dụng động cơ piston việc muốn tăng công suất cũng đồng nghĩa với việc tăng khối lượng của động cơ. Chính vì lí do đó mà sự rađời của động cơ Turbine là một điều tất yếu. Và để biết được tại sao động cơ piston đã biến mất trên những chiếc máy bay ngày nay thì bài nghiên cứu này sẽ làm rõ điều đó. Trong phần đầu tiên của bài nghiên cứu này ta sẽ biết được động cơ piston hoạt động thế nào, ưu nhược điểm của từng loại động cơ piston khác nhau và những hạn chế của chúng đến từ đâu. Phần saucủa bài nghiên cứu sẽ là về cấu tạo, nguyên lý hoạt động cơ bản của động cơ turbine. Phân loại động cơ Turbine, phân biệt những điểm giống, khác nhau giữa các động cơ. So sánh mục đích, đối tượng sử dụng của từng loại động cơ thông qua hiệu năng và thế mạnh mà từng loại động cơ có thể mang đến. Từ đó ta sẽ trả lời được câu hỏi vì sao động cơ piston biết mất trên những chiếc máy bay ngày nay. Ngoài ra bài nghiên cứu này cũng có thể mang lại một cái nhìn chi tiết hơn về động cơ máy bay, chuẩn bị kiến thức để bước vào chuyên ngành kỹ thuật hàng khơng.

<b>Tóm tắt: </b>

Trong bài nghiên cứu này ta sẽ đi qua những vấn đề sau  Cấu tạo chi tiết trong một buồng đốt của động cơ piston  Nguyên lý hoạt động cơ bản của động cơ Turbine Phân loại động cơ Turbine khác nhau  Cấu tạo của miệng hút (Inlet cowl) Cấu tạo của cánh quạt (Fan)

 Cấu tạo của máy nén (Compressor), phân tích cấu tạo máy nén trục và máy nén ly tâm

 Phân loại và cấu tạo buồng đốt (Combustor)

 Cấu tạo và ưu nhược điểm của ba cấu hình tuốc bin (turbine) khác nhau Bộ phận ống xả (Cone/nozzle)

 So sánh điểm giống và khác nhau giữa Turbofan và Turbojet, và tính ứng dụng của hai loại động cơ

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

Phân tích đặc điểm của loại động cơ SplitShaft và so sánh với động cơ SingleShaft  Điểm khác nhau và tính ứng dụng của động cơ Turboshaft

 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ưu nhược điểm của động cơ Ramjet Tính ứng dụng của động cơ Ramjet trong ngành hàng không

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<b>CHƯƠNG 1: Động cơ Đốt trong (piston)Sơ lược về động cơ piston </b>

Động cơ piston là loại động cơ đốt cháy nhiên liệu gồm các phần cơ bản: buồng kín, xi-lanh và piston. Sử dụng chủ yếu vào giai đoạn chiến tranh thế giới thứ 1. Hầu hết các động cơ piston hàng không đều có dạng pit-tơng chuyển động qua lại, trong đó piston di chuyển qua lại trong một xilanh. Công suất của động cơ được tạo ra bởi lực đẩy trên piston bằng sự gia tăng nhanh chóng của khí gây ra từ q trình đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu-khí nén. Động cơ đốt trong xuất hiện đầu tiên vào năm 1860 bởi 2 kỹ sư người Pháp gốc Bỉ là loại đốt trong 2 thì với cơng suất 2hp. Sau 25 năm (1885) độngcơ đốt trong 4 thì với công suất 8hp đầu tiên bởi kỹ sư người Đức. Tiền đề cho những động cơ đốt trong 4 thì tiếp theo với công suất lớn ở thời điểm hiện tại. Và sau 12 năm (1897) Rudonpho Saclo Sredieng Dieze đã chế tạo ra động cơ đốt trong sử dụng dầu Diesel 4 thì đầu tiên với cơng suất lớn làm cột mốc quan trọng cùng với sự phổ biến của dầu diesel thì các động cơ đốt trong sử dụng dầu diesel rất phổ biến đặc biệt là trong lĩnh vực ô tô và trong máy bay. Trải qua nhiều giai đoạn phát

<b>triển chúng ta có 4 loại động cơ đốt trong chính của máy bay. Động cơ V (sắp xếp piston theo hình chữ V), động cơ in-line (piston được xếp thẳng hang), động cơ hướng kính và động cơ piston đốiđỉnh.</b>

<b>Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ piston </b>

<b>I.Cấu tạo piston: </b>

Cấu tạo của piston có dạng hình trụ và chia làm 3 phần: đỉnh, đầu và thân. Đỉnh piston có 3 dạng: đỉnh bằng, đỉnh lồi, đỉnh lõm. Đỉnh piston nhận áp suất khí đốt và phải chịu nhiệt độ cao. Đầu piston có các rãnh để lắp các xec măng khí và xec măng dầu. Đáy rãnh lắp xec măng dầu có khoan các lỗ nhỏ thơng vào bên trong để cấp và thốt dầu. Thân piston có nhiệm

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

vụ dẫn hướng cho piston chuyển động trong xi lanh và liên kết với thanh truyền để truyền lựclàm quay trục khuỷu. Trên thân piston có lỗ ngang đề lắp chốt liên kết piston và thanh truyền.Các bộ phận của một động cơ bốn thì điển hình. (E) Trục cam xả, (I) Trục cam nạp, (S) Bugi,(V) Van, (P) Piston, (R) Thanh truyền, (C) Trục khuỷu, (W) Lỗ dẫn nước làm mát.

<b>II.Cấu tạo xi lanh: </b>

 Xi lanh (tiếng Anh: cylinder) là mộtbộ phận quan trọng trong động cơđốt trong, có dạng hình trụ, là nơichứa piston để tạo thành buồng đốtgiúp tạo ra công suất cho động cơ. Quá trình đốt cháy nhiên liệu đẩy

piston di chuyển bên trong xi lanh,làm trục khuỷu quay sau đó truyềnlực cho hệ thống truyền động. Khơng những vậy, xi lanh cịn có

nhiệm vụ truyền nhiệt lượngtừ piston và xéc măng đến hệ thốnglàm mát.

 Nguyên lý hoạt động của piston vàxi lanh: Piston có nhiệm vụ cùng vớixi lanh và nắp máy tạo thành buồngđốt. Piston nhận áp suất do sự giãnnở của khí cháy rồi truyền lực cho

trục khuỷu để sinh cơng trong q trình nổ và nhận lực từ trục khuỷu để thực hiện các quá trình nạp, nén và thải (động cơ đốt trong 4 thì), ở động cơ đốt trong 2 thì piston cịn thực hiện chức năng làm van đóng mở cửa hút và cửa xả.

<b>III.Động cơ piston hướng kính (radial engine ): Hay còn gọi là động cơ piston tỏa trịn, động </b>

cơ hình sao, là một cấu hình động cơ đốt trong kiểu piston trong đó các xi lanh "tỏa" ra ngoài từ một cácte ở giữa giống như các nan hoa của bánh xe.

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<b>Cấu tạo động cơ Radial: </b>

<b>Bộ Chế Hịa Khí Nam Châm - Magneto Carbureter</b>

+Bộ chế hịa khí hoạt động theo ngun tắc khơng khí đi vào qua đường dẫn hẹp (cửaphun) tạo thành chân không một phần. Do chênh lệch áp suất giữa cửa phun và bình chứanên nhiên liệu sẽ đi qua ống phun và hòa lẫn vào dịng khơng khí.Đầu tiên xăng đượcchuyển vào buồng phao thơng qua ống dẫn đầu vào và đường dẫn nhiên liệu. Khi khoangchứa đã nạp đầy đến một mức độ nhất định, phao và kim chỉ van nâng lên và việc nạpnhiên liệu được ngưng lại hoặc cũng có thể quan sát qua mát thần trên chế hồ khí xilanh giảm xuống.

<b>+Ống Cấp Xăng - Gasoline Supply PipeHệ thống cung cấp nhiên liệu và khơng khí (hệ </b>

thống nhiên liệu) trong động cơ xăng có nhiệm vụ cung cấp hịa khí (hỗn hợp xăng và khơng khí) sạch vào xilanh động cơ. Lượng và tỉ lệ hịa khí phải phù hợp với các chế độ làm việc của động cơ

<b>+Van Nạp - Intake Valve: Các van cho phép hỗn hợp không khí và nhiên liệu vào xi </b>

lanh của động cơ, sau đó nó có thể được nén. Chúng đóng lại trong giai đoạn nén và bugi đốt cháy hỗn hợp khơng khí và nhiên liệu, tạo ra lực đẩy về phía trước.

<b>+Van Xả - Exhaust Valve: Khi chất lỏng đi qua đường ống qua quá trình va đập tạo ra </b>

bọt khí phát sinh trong lịng ống dàn dần tích tụ lớn thành những mảng lớn đẩy lên phía trên đỉnh ống đi xuyên qua khe phao ra ngoài. Phao van có nhiệm vụ đóng khi nước tràn lên trên và đẩy phao bít lại lỗ thơng khí khơng cho nước thốt ra ngồi.

<b>+Vịi Van - Tappet Valve+Ống máy– Inductiontube</b>

<b>+Xi Lanh Làm Mát Bằng Khơng Khí – Air Cooled Cylinder</b>

 <b>Thứ tự đánh lửa : </b>Mỗi xi lanh có một hành trình nạp, nén, cơng suất và xả. Chúng khác với các động cơ đối lập trong dòng và theo chiều ngang ở thứ tự bắn và cách chúng kết nối với trục khuỷu các xi lan của động cơ hướng tâm được đánh số từ trên xuống theo chiều kim đồng hồ, với xi lanh đầu tiên được đánh số Thanh kết nối của xi lanh thứ nhất gắn trực tiếp vào trục khuỷu - đây là thanh chính. Các thanh của xi lanh khác kết nối với các điểm xoay quanh thanh chính.

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

tự luân phiên. Vì vậy, động cơ năm xi-lanh hoạt động theo thứ tự 1, 3, 5, 2 và 4. Một động cơbảy xi-lanh hoạt động theo thứ tự 1, 3, 5, 7, 2, 4, 6.

Khi các xi lanh cháy, cụm thanh truyền quay xung quanh trục khuỷu. Một trọng lượng đối trọng nằm đối diện với trục thanh truyền để chống rung động cơ

 Ví dụ như động cơ BMW 801. BMW 801 là một động cơ radial của Đức, động cơ cụ thể này có lẽ là loại D-2. Thiết kế của series 801 bắt đầu vào năm 1938 và động cơ này trở thành một trong những động cơ bố trí hình trịn được sản xuất nhiều nhất ở Đức, với hơn 28.000 chiếc được sản xuất. Nó khơng chỉ được sử dụng trong máy bay ném bom và máybay chở hàng, như Junkers Ju 88 'Schnellbomber' và Dornier Do 2017 'Flying Pencil', mà còn trong các phiên bản đầu tiên của máy bay chiến đấu nổi tiếng, Focke Wulf Fw 190 'Butcher Bird '.

<b>Động cơ radial</b>

Tốc độ 685 km/h/ 370 kts/ 426 mph (Focke Wulf Fw 190)Công suất 1325 kW/ 1777 hp (Focke Wulf Fw 190)Tải trọng (Tối

đa khi cất cánh)

4.840 kg/ 10.670 lbs (Focke Wulf Fw 190)

Trần bay 12.000 m/ 39.370 ft (Focke Wulf Fw 190)Tầm bay 835 km (Focke Wulf Fw 190)Lượng tiêu

thụ nhiên liệu

70l/5 phút (FW 190 A-5)

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

II. <b>Động cơ In-line : còn gọi là thẳng hàng, chữ I, viết tắt của Inline bởi vì xilanh của nó được bố</b>

trí theo một đường thẳng, và nó chỉ có 1 hàng xilanh.

<b> Cấu tạo: </b>

<b>+Flywheel - bánh đà: Bánh đà chỉ là một bánh xe kim loại lớn, nặng, làm giảm rung động </b>

khi động cơ hoạt động.

<b>+Radiator return hose - ống hồi tản nhiệt: Hệ thống ống phức tạp này di chuyển chất lỏng </b>

làm mát từ bộ tản nhiệt của bạn đến phần nóng nhất của động cơ và sau đó đưa chất lỏng quánhiệt trở lại bộ tản nhiệt để bắt đầu lại chu kỳ. Việc giải phóng nhiệt qua bộ tản nhiệt là thứ giúp động cơ khơng bị q nóng.

<b>+Crankshaft - trục khuỷu: </b>Trục khuỷu là một phần của động cơ dùng để biến đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay. Nó nhận lực từ piston để tạo ra mô men quay sinh công đưa ra bộ phận công tác và nhận năng lượng từ bánh đà truyền lại cho piston để thực hiện các q trình sinh cơng.

<b>+Magneto – hệ thống đánh lửa: Hệ thống đánh lửa cơ bằng cách xuất hiện ra tia lửa điện, </b>

làm tia lửa phát ra kết hợp với khí gas tạo ra phản ứng cháy

<b>+Crankcase – cacte: </b>Cacte động cơ là các khoang trong hoặc ngồi động cơ được thơng vớibình hứng dầu bôi trơn bằng các ống dẫn bên trong hoặc ngồi động cơ, các loại khí và hơi trong Cac-te có thể thốt ra ngồi động cơ, các loại khí và hơi trong cacte có thể thốt ra ngồi qua các ống dẫn đó.

<b>+Timing chain – sên cam: Truyền động+Wires - dây điện: Dẫn điện </b>

<b>+Combustion chambers - buồng đốt: Buồng đốt, hay còn gọi là buồng cháy, là một khoang</b>

kín bên trong động cơ đốt trong, nơi xảy ra q trình cháy hoặc nổ. Buồng đốt có khả năng chịu được những thay đổi đột ngột về áp suất và nhiệt độ, đồng thời giúp hỗ trợ thực hiện cơng hoặc lực tác động gây ra do q trình đốt cháy, trước khi sản phẩm cháy được thải ra ngoài.

<b>+Oil line - đường dẫn dầu</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

<b>+Raditor input hose - ống tản nhiệt đầu vào+Dẫn chất tản nhiệt </b>

<b>+Intake manifold - ống nạp: đường ống nạp hoặc đường ống nạp là bộ phận của động cơ </b>

cung cấp hỗn hợp nhiên liệu / khơng khí cho các xi lanh.

Với một loạt các ống, ống nạp đảm bảo rằng khơng khí đi vào động cơ được phân bổ đều cho tất cả các xi-lanh. Khơng khí này được sử dụng trong kỳ đầu tiên của quá trình đốt cháy. Đường ống nạp cũng giúp làm mát xi-lanh để ngăn động cơ q nóng.

<b>+Carbureter - bộ chế hịa khí: trộn nhiên liệu và khơng khí thành hỗn hợp, điều hòa tăng </b>

giảm hỗn hợp bơm vào động cơ

<b>+Air intake – van nạp khơng khí cho đơng cơ</b>

 <b>Thứ tự đánh lửa: </b>

-Ví dụ về động cơ IN-LINE 4, điều hấp dẫn về IN-LINE 4 là cách nó cung cấp năng lượng. Hai piston bên trong khai hỏa cùng một lúc và hai piston bên ngoài khai hỏa cùng một lúc, chuyển động theo cặp. Điều này cũng giúp động cơ hoạt động trơn tru hơn với ít rung động hơn. Thuật ngữ kỹ thuật là "tổng các lực", bao gồm các lực chính và phụ, và nó giải thích tại sao khi động cơ inline 4 thẳng hàng tăng độ dịch chuyển, chúng có xu hướng tạo ra nhiều rung động hơn. Động cơ cũng thường hoạt động khá đơn giản vì có một đầu xi-lanh đơn. Tất nhiên, mỗi kiểu động cơ đều có những lợi ích và nhược điểm riêng. Động cơ inline 4 có trọngtâm cao hơn các động cơ khác vì các xylanh được đặt thẳng đứng.

-Ví dụ thực tế như động cơ H 24 Napier Dagger. H 24 Napier Dagger là động cơ được làm mát bằng chất lỏng, van tay áo, pít-tơng của Anh, được thiết kế bởi Thiếu tá Frank Halford vàđược chế tạo bởi D. Napier & Son trong Thế chiến thứ hai. Động cơ này đã phát triển để trở thành một trong những động cơ máy bay pít-tơng thẳng hàng mạnh mẽ nhất trên thế giới, phát triển từ 2.200 mã lực (1.600 kW) trong các phiên bản trước đó lên 3.500 mã lực (2.600 kW) trong các nguyên mẫu mẫu muộn. Máy bay hoạt động đầu tiên được trang bị Sabre là Hawker Typhoon và Hawker Tempest; chiếc máy bay đầu tiên chạy bằng Sabre là Napier-Heston Racer, được thiết kế để đạt kỷ lục tốc độ thế giới.[nb 1] Các máy bay khác sử dụng Sabre là nguyên mẫu ban đầu và các biến thể sản xuất của Blackburn Firebrand, Martin-Baker MB 3 nguyên mẫu và một nguyên mẫu Hawker Fury. Sự ra đời nhanh chóng của động cơ phản lực sau chiến tranh đã dẫn đến sự sụp đổ nhanh chóng của Sabre, vì nhu cầu về động cơ aero pít-tơng cơng suất cao của qn đội ít hơn và vì Napier đã chuyển sự chú ý sang phát triển động cơ tua-bin cánh quạt như Naiad và Eland.

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

<b>Động cơ Inline</b>

Tải trọng (Tối đa khicất cánh)

5.170 kg/ 11.400 lb (Hawker Typhoon)

Trần bay 10.400 m/ 34.000 ft (Hawker Typhoon)

Lượng tiêu thụ nhiênliệu

1-2 gal/h cho mỗi động cơ bao gồm 4 động cơ (Avro Shackleton)

III. <b>Động cơ V: là cấu hình động cơ phổ biến cho động cơ đốt trong. Động cơ V có các xi lanh </b>

thẳng hàng trong hai mặt phẳng riêng biệt hoặc trên các dãy xi lanh riêng biệt; khi nhìn dọc theo trục của trục khuỷu, cách sắp xếp các xi lanh giống chữ V. Góc nghiêng giữa hai dãy xi lanh trong khoảng từ 15° đến 120°, trong đó 60°–90° là phổ biến nhất.

 <b>Cấu tạo: Động cơ V</b>

cơ bản vẫn giống vớiđộng cơ IN-LINE,nhưng cách sắp xếpđộng cơ khác nhau.Động cơ V, hay độngcơ Vee là cấu hìnhđộng cơ phổ biến chođộng cơ đốt trong.Động cơ V có các xilanh thẳng hàng tronghai mặt phẳng riêngbiệt hoặc trên các dãyxi lanh riêng biệt; khinhìn dọc theo trụccủa trục khuỷu, cáchsắp xếp các xi lanhgiống chữ V.Thiết kế động cơ V thường làmgiảm chiều dài xi lanh nhưng bề

ngang động cơ rộng hơn so với động cơ xi lanh thẳng hàng có cùng dung tích động cơ. Thiết kế động cơ V thường được dùng trong những loại động cơ dung tích xi lanh lớn. Động cơ V được chia ra làm nhiều loại: V6, V8, V10, V12, ....

Không giống với động cơ thẳng hàng, động cơ hình chữ V có cấu tạo phức tạp hơn bởi nó gần giống như 2 động cơ thẳng hàng. Cụ thể là các bộ phận phải nhân đôi như 2 nắp quy lát, 4 trục cam… (riêng trục khuỷu sử dụng chung). Ngoài ra, việc đồng bộ chuyển động của pittong với trục khuỷu cũng phức tạp hơnso với loại 4 xylanh thẳng hàng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

<b>Thứ tự đánh lửa: </b>

<b>Động cơ V</b>

Tốc độ 370 mph/ 600 km/h, 320 kts (Supermarine Spitfire)

Công suất 2,050hp (Supermarine Spitfire)

Tải trọng (Tối đa khi

cất cánh) ^{6.700 lb/ 3.039 kg}^{(Supermarine Spitfire)}Trần bay 36.500 ft/ 11.100 m (Supermarine Spitfire)

Tầm bay 771 km (Supermarine Spitfire)

Lượng tiêu thụ nhiên

liệu ^{50,3 gal/h}^{(Supermarine Spitfire)}

IV. <b>Động cơ OPOC (opposed-piston opposed cylinder ): Piston Đối Đỉnh 4 Kì. </b>

o Xuất phát từ ý tưởng hỗn hợp khơng khí, dầu sẽ được kích nổ trong buồng đốt, lực đẩy sẽ tác động về cả 2 phía.

o Ở động cơ đốt trong truyền thống, chỉ có một phần lực tác động lên piston là hữu dụng còn phần lực tác động lên nắp máy sẽ chuyển thành nhiệt năng vô dụng.o Vì thế Cơng ty cơng nghệ EcoMotors, đã nghiên cứu sản xuất động cơ đối đỉnh,

không nắp máy để tận dụng được lực đẩy lên cả 2 pít tơng đối diện nhau.

o Điều này giúp cho động cơ đối đỉnh cực kỳ tiết kiệm nhiên liệu, khoảng 30%.

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

<b>Về cấu tạo: </b>

<b>Intake Port - Cổng Nạp: Cổng nạp là phần cuối cùng của hệ thống cảm ứng khơng khí của </b>

động cơ. Chúng nối ống nạp với buồng đốt và được đóng mở bằng các van nạp. Hơn nữa, hình dạng cổng chịu trách nhiệm cho chuyển động nạp, trong đó các xốy có hình dạng thuậnlợi làm giảm sự tiêu hao năng lượng và nó ảnh hưởng đến lượng khơng khí đi vào buồng đốt, nơi sự gia tăng dẫn đến hiệu suất động cơ cao hơn.

<b>Rocking Joint - Bập Bênh</b>

<b>Exhaust Piston - Piston Xả: Giúp đẩy khí thải cịn lại ra ngồi qua van xả đang mở.Intake Piston - Cửa Hút Pít Tơng Cửa hút pittong được sử dụng để kiểm soát lượng nạp </b>

của máy bơm

<b>Pushrod - Cần Đẩy: Một thanh đẩy thì ngược lại, thanh chống chạy từ xương địn dưới đến </b>

mép trên của khung

<b>Thanh Kéo – Pullrod: Thanh kéo được thiết lập có một thanh chống từ đầu bên ngồi của </b>

xương địn phía trên chạy chéo đến mép dưới của khung và "kéo" một thanh lắc để vận hành lò xo\van điều tiết .

<b>Exhaust Port - Cổng Xả: Cổng xả là một lối đi trong xi lanh vận chuyển hỗn hợp đã qua sử </b>

dụng và đã cháy từ xi lanh vào ống xả. Cửa sổ cổng xả là lỗ mở thực tế trong lỗ xi lanh, được mở và đóng bằng chuyển động của pít-tơng.

<b>Injector Port - Cổng Phun: Phun nhiên liệu.</b>

<b>Guided Bridge - Cầu Dẫn: Dùng để kết nối giữa 2 thanh kéo và vòng bi tuyến tính.Rocking Bearing – Vịng bi rocker: Vịng bi rocker có bề mặt cong cho phép rung chuyển. </b>

Khi cây cầu mở rộng, các đá chịu lực cho phép di chuyển theo hướng nằm ngang. Vòng bi rocker chủ yếu được làm bằng thép. Vịng bi rocker có xu hướng được sử dụng cho cầu đường cao tốc.

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

<b>Main Bearing - Ổ Trục Chính: Giữ trục khuỷu cố định và cho phép trục khuỷu quay trong </b>

khối động cơ.

<b>Linear Bearing – vịng bi tuyến tính: Ray trượt Linear Bearing cung cấp hướng dẫn tuyến </b>

tính chính xác, ổn định và trơn tru trong một loạt các yêu cầu về tốc độ, tải trọng, điều kiện vàkhông gian. Vịng bi tuyến tính được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu chuyển động thẳng của vật nặng trong một chuyển động lặp lại.

Bằng cách định hướng hai xilanh giống hệt nhau, mỗi xilanh chứa hai piston đối đỉnh với nhau, đối xứng qua một trục khuỷu, các lực được tạo ra trong quá trình hoạt động gần như hoàn toàn cân bằng. Cấu tạo này là tải mang rất thấp, dẫn đến ma sát ít hơn khi so sánh với động cơ thông thường. Các thanh kết nối bên ngồi dài đóng góp đáng kể vào việc giảm tải phía piston bên ngồi. Khi ma sát đi xuống, hiệu quả tiết kiệm nhiên liệu tăng lên. <b>Nguyên lý hoạt động: </b>

Nguyên tắc hoạt động của động cơ đối đỉnh vừa giống với động cơ hơi nước, vừa giống với động cơ 2 thì. động cơ có 2 buồng đốt, 4 piston và 1 trục khuỷu. Hai piston ở gần trục khuỷu hoạt động như động cơ đốt trong 2 thì cịn 2 pít tơng đối đỉnh ở xa trục khuỷu được nối với thanh truyền nằm bên ngoài, hoạt động như thanh truyền của động cơ hơi nước.

-Ví dụ về động cơ Continental A-40:

o Continental A-40 là tiền thân của một dòng dài các động cơ Continental đối lập theo chiều ngang thành công được chế tạo cho máy bay qn sự và hàng khơng nói chung.

o Continental A-40 đã biến chiếc Piper J-3 Cub cổ điển thành hiện thực và cung cấp năng lượng cho các máy bay khác như Taylor Cub E-2 và Taylorcraft Model A.

o Một lợi thế của động cơ đối lập theo chiều ngang là tầm nhìn về phía trước tốt hơn so với động cơkiểu xuyên tâm hoặc kiểu chữ V.

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

<b>Động cơ Opposed</b>

Tải trọng (Tối đa khi

Trần bay 3,660 m/ 12,000 ft (Taylor E-2 Cub)

Lượng tiêu thụ nhiên

V. <b>Hệ thống làm mát : </b>

Động cơ làm mát bằng khơng khí dựa vào sự lưu thơng khơng khí trực tiếp qua các cánh tản nhiệt hoặc các khu vực nóng của động cơ để làm mát chúng nhằm giữ cho động cơ ở nhiệt độvận hành. Trong tất cả các động cơ đốt trong, một tỷ lệ lớn nhiệt sinh ra (khoảng 44%) thoát ra ngồi qua khí thải, khơng qua các lá kim loại của động cơ làm mát bằng khơng khí (12%). Khoảng 8% năng lượng nhiệt được truyền vào dầu, mặc dù chủ yếu dùng để bơi trơn, nhưng cũng đóng vai trị tản nhiệt thơng qua bộ làm mát. Động cơ làm mát bằng khơng khí thường được sử dụng trong các ứng dụng không phù hợp với làm mát bằng chất lỏng, vì động cơ làmmát bằng khơng khí hiện đại như vậy được sử dụng trong xe máy, máy bay hàng khơng nói chung, máy cắt cỏ, máy phát điện, động cơ gắn ngoài, bộ máy bơm, băng ghế cưa và các bộ phận phụ trợ.

Động cơ làm mát bằng khơng khí có các cánh tản nhiệt kéo dài ra khỏi động cơ để hút nhiệt ra ngoài. Sau đó, khơng khí mát sẽ được đẩy qua các cánh tản nhiệt - thường là do quạt trong ô tô. Đối với máy bay và xe máy, chỉ riêng tốc độ của phương tiện đã di chuyển đủ khơng khímát qua các cánh tản nhiệt để giữ cho động cơ ln mát. Một số động cơ làm mát bằng khơngkhí cũng có thể có các ống dẫn xung quanh động cơ để giữ cho khơng khí lưu thơng đến các khu vực nóng nhất. Một số động cơ máy bay thậm chí có thể có hệ thống vách ngăn dẫn luồng khơng khí áp suất cao vào các cánh tản nhiệt. Một đặc điểm thiết kế khác giúp giữ cho nhiệt độ của động cơ làm mát bằng khơng khí ở mức thấp là các xi-lanh đối diện theo chiều ngang - chúng quay mặt ra xa nhau và trải rộng ra xa hơn so với động cơ làm mát bằng nước

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

thông thường. Điều này cho phép khơng khí lưu thơng tự do trên các vây. Một số động cơ làm mát bằng khơng khí cũng sử dụng bộ làm mát dầu để giữ nhiệt độ dầu thấp.VI. <b>Ưu điểm và Nhược điểm </b>

<b>Ưu Điểm</b> Động cơ hướng tâm có tốc độ vịng/phút (vịng quay trên phút) tối đa tương đối thấp, vì vậy chúng thường có thể dẫnđộng chân vịt mà khơng cần bất kỳ loại bánh răng giảm tốc nào . Bởi vì tất cả các pít-tơng nằm trong cùng một mặtphẳng nên chúng đều được làm mát đều và thơng thường có thể làmmát bằng khơng khí. Điều đó tiết kiệm trọng lượng của nước làm mát.

Cấu trúc vuông vắn hơnđộng cơ thẳng hàng giúphạn chế tối đa lực lytâm.

Thiết kế hình V chophép trọng lực đượcphân bố đều sang 2 bênvì vậy giảm thiểu tối đacác rung lắc gây ra trongquá trình chuyển độngcủa piston.

Cấu tạo góc mở củathiết kế hình V càng lớnthì trọng tâm của độngcơ càng thấp, tương tựnhư trường hợp củađộng cơ phẳng khi gócmở đạt tối đa 180 độđem lại độ ổn định tốiđa.

Do kết nối với ít xy lanhhơn, trục khuỷu động cơV cũng ngắn hơn so vớiđộng cơ thẳng hàngkhiến việc thiết kếchúng bắt buộc phảichắc chắn hơn và khôngcần đến hệ thống trụccân bằng để triệt tiêurung lắc như trường hợpđộng cơ thẳng hàng.

Dài hơn động cơ hìnhchữ V nhưng lại hẹphơn, vì vậy chúngthường được đặt ngang(với động cơ I6) để giảmthiểu tối đa chiều dàicủa khoang động cơgiúp mở rộng tối đa kíchthước khoang hànhkhách. Ngồi ra, do tínhnhỏ gọn động cơ I4 cóthể được đặt dọc, hoặcđặt ngang với khoangđộng cơ.

Khơng q đắt để có thểsản xuất, nâng cấp, thaythế, sửa chữa bộ phận,chi tiết của động cơ.Cấu tạo đơn giản, nhẹ, ítcác chi tiết chuyển độngnhiều.

Tiết kiệm nhiên liệu hơnloại động cơ chữ V.

Trọng lượng và kích thước nhỏ hơn, hiệu suấtsử dụng nhiên liệu cao hơn, đặc biệt là thiết kế tối giản hơn so với động cơ 4 kì cùng cơng suất.Với thiết kế khơng nắp máy, trục cam, cị mổ, xupap thì: Động cơ ít phức tạp, có rất ít bộ phận chuyển động, kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ.

-Đạt hiệu suất khủng khoảng 55%, vì lực khí cháy sẽ được tác động lên cả 2 piston trong cùng một xilanh, không có thất thốt nhiệt như đơng cơ I hay V. -Sinh ra mômen và hiệusuất lớn hơn sơ với độngcơ cùng dung tích xilanh.

-Tiết kiệm nhiên liệu hơn.

-Hiệu quả cao nhờ giảm thất thoát nhiệt tối đa, giảm ma sát. -Thất thốt nhiên liệu ít hơn do động cơ nén khơng khí sau đó mới phun nhiên liệu vào.

<b>Nhược Điểm</b> Một nhược điểm tiềm tàng của động cơ bố trí hình trịn là việc các xi lanh tiếp xúc với luồng khơng khí sẽ làm tăng đáng kể lực cảnNặng và tốn diện tích hơn những động cơ khác.

Rộng và nặng hơn động cơ thẳng hàng Tiêu tốn nhiều nhiên liệu hơn.

Động cơ V6 ít cân bằng hơn động cơ I6 và V8.Do cấu tạo của động cơ

Bị giới hạn dung tích. Các lực sinh ra bởichuyển động lên xuốngcủa piston tác độngkhông đều lên trụckhuỷu và làm động cơ bịrung lắc và trọng tâmcao. Do đó cần thêmmột hệ thống trục cânbằng để triệt tiêu sự runglắc, cân bằng động cơ.

-Động cơ có thể nạp khơng đầy và thải khơngsạch nếu như khơng có thêm hệ thống tăng áp hoặc siêu nạp.-Diện tích tiếp xúc nhiệt q lớn, đơng cơ có thể bị quá nhiệt khi làm việcnếu như hệ thống làm mát không được tối ưu. -Động cơ 2 kì dù là dầu

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

V nên hệ thống xả cần 2 đường ống xả riêng biệt.Động cơ từ V8 – V10 – V12 địi hỏi tính đến sự thiết kế khung chịu lực lớn, trọng lượng tăng dần, giá thành sản xuất tăng, mức tiêu thụ nhiên liệu lớn.

Chỉ áp dụng trên những dòng xe cao cấp. Chi phí đắt.

Hoạt động khơng bền bỉ,êm bằng loại động cơ I6,V6, V8,…

nhưng tuổi thọ vẫn tương đối thấp hơn 4 kì.

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

<b>CHƯƠNG 2: ĐỘNG CƠ TUỐC BIN SƠ LƯỢC VỀ ĐỘNG CƠ TUỐC BIN KHÍ (Gas Turbine) </b>

Động cơ tua bin khí (Gas turbine engine) là loại động cơ nhiệt, dạng rotor trong đó chất giãn nở sinh cơng là khơng khí. Gồm ba bộ phận chính là khối máy nén khí (Compressor) dạng rotor (chuyển động quay); buồng đốt đẳng áp loại hở và khối tuốc bin khí rotor. Khối máy nén và khối tuốc bin có trục được nối với nhau để tuốc bin làm quay máy nén. Hoạt động bằng cách hút khơng khí vào phía trước động cơ bằng cách sử dụng quạt, sau đó động cơ nén khơng khí, trộn nhiên liệu với nó, đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu với khơng khí và bắn ra phía sau động cơ, tạo ra lực đẩy. Trước hết, ta sẽ xem xét từng bộ phận chính trong động cơ xem vai trị của chúng là gì.

<b>PHẦN 1: CẦU TẠO CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ TUỐC BIN</b>

I. Cánh quạt (Fan)

 Phần đầu tiên của tuốc bin phản lực là cánh quạt. Cũng làphần có thể nhìn thấy khi nhìn vào mặt trước của một chiếcmáy bay sử dụng động cơ Turbine, thường cánh quạt củađộng cơ máy bay sẽ được làm bằng titan

 Khơng khí di chuyển qua hai phần của động cơ. Một phầnkhơng khí được dẫn vào lõi động cơ, nơi quá trình đốt cháysẽ xảy ra. Phần khơng khí cịn lại, được gọi là "khơng khívịng" (bypass air), được di chuyển xung quanh bên ngồi lõiđộng cơ thơng qua một ống dẫn. Luồng khơng khí này tạo ralực đẩy bổ sung, làm mát động cơ và làm cho động cơ hoạtđộng êm hơn bằng cách hút sạch khơng khí thải ra khỏi độngcơ.

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

II. Máy nén (Compressor) A. Máy nén hướng trục

 Máy nén được sử dụng trên động cơ tuốc bin là loại máy nén hướng trục, sử dụng một loạt các cánh quay hình cánh quạt để tăng tốc độ và nén khơng khí. Nó được gọi là dịng hướng trục, bởi vì khơng khí đi qua động cơ theo hướng song song với trục quay các tầng cánh động của động cơ (ngược với dòng ly tâm).

 Khi khơng khí di chuyển qua máy nén, mỗi bộ cánhquạt hay tầng nén, sẽ nhỏ hơn một chút, tạo thêm nănglượng và sức nén cho khơng khí.

 Ngồi ra ở đầu vào của máy nén cịn có một bộ các lácánh tĩnh hướng dòng (inlet guide vane)

 Ở giữa mỗi bộ cánh máy nén là các cánh hình cánh quạtkhơng chuyển động được gọi là "stato" (có tài liệu gọilà vane). Các stator này (còn được gọi là cánh gạt haycánh tĩnh), làm tăng áp suất của khơng khí bằng cáchchuyển đổi năng lượng quay thành áp suất tĩnh. Cácstator cũng chuẩn bị khơng khí để đi vào bộ cánh quaytiếp theo. Có thể nói là chúng "nắn" luồng khơng khí.

 Trong một hệ thống máy nén hướng trục có thế có một, hai hoặc ba guồng (spool). Các guồng máy nén khác nhau trong hệ thống sẽ có tốc độ quay khác nhau

 Mỗi rotor và stator liền kề được gọi là một tầng nén. Trong mỗi động cơ thường sẽ có 4 tầng nénáp thấp và 10 tầng nén áp cao

 Một máy nén hướng trục nhiều tầng được thiết kế ở một chế độ nhất định về lưu lượng, tỷ số áp suất và vận tốc quay. Tỉ sốnén của mỗi tầng khá thấp, chỉ dao động trong khoảng 1.1 – 1.2, tuy nhiên do có nhiều tầng nén nên một máy nén hướng trục có khả năng nén một lượng lớn khơngkhí lên áp suất cao. Hiện nay tỉ số nén tối đa của cả hệ thống nén của động cơ Turbofan là khoảng 45.

</div>