ماذا تعرف عن المحركات المكبسية Reciprocating engines

ما هو المحرك المكبسي؟

هو محرك يقوم على تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة حركية وذلك بإدخال الهواء

إلى المحرك وخلطه بالوقود ثم إشعال الخليط عن طريق وحدة اشتعال مما ينتج

عنه قوة احتراق تقوم على دوران المحرك وتتم هذه العملية بصورة متكررة.

يوجد مجموعة من التصاميم المختلفة لهذا النوع من المحركات وقد تم ذلك

بعد أن استخدام الأخوان رايت محرك ذا أربع أسطوانات لطائراتهم

التي صنعوا بها التاريخ.



في هذا الموضوع سوف نتحدث عن أنواع المحركات المكبسية , أجزاء المحرك

الأساسية وطريقة عمله.




أنواع المحركات المكبسية :

Types of Reciprocating engines:

1-Radial engines


وهو محرك تصطف فيه الأسطوانات بشكل دائري حول محور ذراع

الإدارة crank shaft وتكون عدد هذه الأسطوانات خمسة أو سبعة أو تسعة

وتم تطوير هذا النوع بحيث يكون به صفين من الأسطوانات

تصل مابين 14 إلى 18 أسطوانة وأقوى محرك تم صنعه من هذا النوع

هو ما قامت بإنتاجه شركة برات اند وتني Pratt & Whitney وهو

المحرك R-4360 حيث يدور بقوة 3,400 حصان وهو أقوى محرك

تم إنتاجه من هذا النوع في ذلك الوقت.










In-line engines 2

يحتوي هذا النوع على عدد زوجي من الأسطوانات تكون على خط مستقيم

موازي لذراع التدوير يتميز هذا النوع بصغر المنطقة الأمامية مما يسمح

بمرور تيار هوائي أفضل. لذلك أنتشر استخدام هذا النوع في سباقات الطيران

عند ظهورها أول مرة. وميزة أخرى لهذا النوع وهي عند تركيبة بجعل

الاسطوانات معكوسة يكون ذراع الدوران بعيد عن الأرض وكلما زاد

ارتفاع الذراع عن الأرض كلما زادت المسافة مابين المروحة والأرض

مما يسمح باستخدام أذرع عجلات landing gears قصيرة حيث كان

استخدام هذا النوع من المحركات مقتصراً على الطائرات ذات العجلة الخلفية

Tail-wheel aircraft فإن استخدام اذرع عجلات اقصر يساعد على

رؤية للطيار أفضل على الأرض .

من عيوب هذا النوع التبريد حيث كلما زاد عدد الأسطوانات كلما قل وصول التبريد

إلى الاسطوانات الأخيرة لذلك اقتصر عدد الاسطوانات في هذا النوع مابين أربعة إلى

ستة. لذلك أقتصر استخدام هذه المحركات على الطائرات الصغيرة فقط.






3- V-Type Engines

مع التطور العلمي للمحركات أنتج لنا هذا النوع . ومن اسم المحرك فإن ترتيب

صفين من الاسطوانات على شكل حرف V حول ذراع التدوير وتكون بزاوية 45 ,

60, أو 90 ما يميز هذا النوع عدة عوامل هي : الوزن و القوة و صغر المنطقة الأمامية






4-Opposed-Type engines

اليوم هذا النوع هو الأكثر شعبية المستخدم في الطائرات الصغيرة

حيث يستطيع هذا النوع من المحركات إنتاج قوة 36 حصان إلى 400 حصان

ويحتوي هذا النوع على عدد زوجي من الاسطوانات

يتميز هذا النوع بقوة عالية مقابل الوزن بسبب استخدام عامود دوران صغير خفيف

الوزن وأيضاً يتميز بإهتزازات قليلة جداً مقارنة بالأنواع الأخرى وذلك لأن كل قوة

اهتزاز ناتجة عن أي اسطوانة تقوم الاسطوانات الأخرى على إلغائها.








أجزاء المحرك :

Engine Components

1-Crankcase
2-Cylinders
3-Pistons
4-Connection Rods
5-Valves
6- Valve-operating mechanism
7- Crankshaft







1-Crankcase

الوحدة الأساسية للمحرك التي تحتوي على الأجزاء الداخلية للمحرك وهي القاعدة

التي توضع عليها الأسطوانات cylinders و الأجزاء الخارجية للمحرك. ويتم

تثبيت المحرك على الطائرة عن طريق ال crankcase

وتحتوي الجزء السفلي منه على الزيت المخصص لتزييت المحرك lubrication .

يجب أن يكون هذا الجزء ذا قوة تحمل قوية جداً وخفيف الوزن لذلك معظم

ال crankcase المستخدم في الطائرات مصنوع من cast aluminum alloys




2-Crankshafts

وهو العامود الفقري للمحركات المكبسية . ويقوم على نقل الحركة من الpistions

إلى حركة دائرية تقوم على تدوير المروحة.

يحتوي ال Crankshafts على مجموعة من cranks أو throws

وهي الأجزاء التي تثبت فيها ال connecting rods وتكون في أماكن محددة

موازية للمحور الرئيسي. يجب على Crankshaft تحمل الضغط والإجهاد لذلك

يجب أن يكون مصنوع من خليط قوي مثل Chromium-nickel molybdenum steel







3- Connecting rod

هي صلة الوصل مابين القوة المؤثرة على الpiston وتوصيلها إلى crankshaft .

تصنع من steel alloy وفي حالة استخدام قوة أحصنة منخفضة من الممكن استخدام الألمنيوم







4- pistons

هي قطعة اسطوانية الشكل تتحرك إلى أعلى وإلى أسفل داخل الcylinder وتقوم

على وظيفتين أساسيتين :

الأولى تقوم على سحب الهواء و الوقود إلى داخل الcylinder وضغط الغازات و إخراج الغاز المستنفذ إلى الخارج exhaust gases

الثانية تقوم على نقل القوة الناتجة من عملية الاحتراق إلى الcrankshaft

وتصنع من خليط الألمنيوم aluminum alloy







5-Cylinders

وهي غرفة الاحتراق التي يتم فيها إشعال و تمدد الغازات التي تمدنا بالطاقة.

وتحتوي هذه الغرفة على

Valves ,Connecting rod , Piston , Spark plugs






6-Valves

تقوم ال valves على التحكم في الغازات الداخلة والخارجة من وإلى

ال cylinder وذلك بالفتح والإغلاق في أوقات معينة ومحسوبة بدقة خلال عملية

الاحتراق. كل cylinder يحتوي على الأقل صمام للدخول واخر

للخروج intake valve & exhaust valve

حيث يقوم ال intake valve بالتحكم في كمية خليط الهواء والوقود الداخلة

إلى الcylinder ويقوم الexhaust valve بالسماح لخروج الغازات المستنفذة

إلى الخارج. الصمامات المستخدمة في الطائرات تتعرض للحرارة العالية , التآكل ,

وإجهاد تشغيلي عالي. لذلك وجب الحرص على إختيار معدن يقوم على تحمل هذه العوامل.








7-Valves operating mechanism

والمقصود به نظام يقوم على

1-فتح الصمامات في التوقيت الصحيح

2-الحفاظ على الصمام مفتوحاً لفترة محددة

3-إغلاق الصمام


ويحتوي هذا النظام على camshaft وهو عامود يحتوي على الcams

التي تكون ذات شكل محدد بيضاوي عند الدوران الرأس العلوي للشكل البيضاوي

يقوم على الضغط على الvalve lifter وهو اداة تقوم على فتح الصمام عند الضغط عليها





طريقة عمل المحرك :



وهنا سوف أتحدث فقط عن Four-stroke cycle


تتكون دورة المحرك من أربعة حركات أساسية وهي

Intake , Compression , power , Exhaust


الدورة الواحدة تعادل دورتين للcrankshaft







1-Intake

ويكون عند وجود الpiston في الأعلى وصمام الإدخال intake vlave مفتوح.

خلال هذه الشوط يقوم الcrankshaft بالدوران بحيث يقوم على إنزال الpiston

مما يقلل الضغط داخل اللإسطوانة وبذلك يقوم على سحب خليط الهواء والوقود القادم

من الكاربريتر وإدخال عبر صمام الإدخال إلى الإسطوانة.



2-Compression

عند وصول الpiston الى الأسفل يكون صمام الدخول قد اقفل وعند صعوده مرة

اخرى إلى أعلى يقوم على ضغط الخليط إلى أن يصل إلى أنسب خصائص إحتراق

للخليط . وعند إقتراب الpiston إلى الحد الأعلى يتم إشعال الخليط بوحدة إشعال spark plug



3- Power

عند حدوث الإحتراق ينتج تمدد للغازات التي تعطي قوة هائلة تقوم على دفع

الpiston إلى الأسفل وقد تصل درجة حرارة هذه الغازات إلى 3000 درجة

فهرنهايت وقوة تعادل 15 طن . هذه القوة هي ما تجعل الcrankshaft يدور

وهي الغرض الأساسي من عمل المحرك.




4-Exhaust

عند وصول الpiston إلى الإسفل والبدء بالصعود مرة أخرى يتم فتح صمام

الخروج الذي يقوم على طرد الغازات بسبب ما تحتويه من ضغط عالي فيحدث

انخفاض في الضغط داخل الإسطوانة من تعيد البدء في دورة آخرى حيث تبدأ من

جديد كما بدأنا أول مرة بال intake


تحياتي للجميع

أخوكم mechanic


- حقوق النسخ محفوظة لخط الطيران -