На чем работают двигатели авиамоделей

Эрзац-топливо для калильных двигателей моделей самолетов.

Что делать, когда не можешь достать метанол? Выкручивайся. Многие авиамоделисты, находящиеся в отдалении от «авиамодельной цивилизации», вынуждены оставить мысль о полетах.

Не стоит опускать руки. Ниже приведены рецепты некоторых составов эрзац топлива, для производства которых достаточно сходить в ближайший магазин хоз. товаров. Проанализировав и поэкспериментировав над составом топливных смесей, мне кажется, можно оживить модельный мотор.

Техническая комиссия в составе пяти человек (инструктор по авиационным видам спорта, заместитель председателя городской федерации авиамодельного спорта, инженер по летательным аппаратам и инженер-патентовед) провела испытания топлива для двигателей с калильным зажиганием, предложенного Н. Голубевым и В. Ивушкиным. Испытания проводились на серийном микродвигателе «Радуга-7», выпускаемом в Перми.

— двигатель хорошо запускается (в подавляющем числе испытаний на запуск уходило менее 1 мин, примерно в половине случаев двигатель был «холодным»);

— при отключении источника питания от калильной свечи двигатель продолжает устойчиво работать;

— максимальные и минимальные устойчивые обороты вращения коленвала со стандартной нагрузкой (воздушный винт 250х150 мм) находились в интервале 1000-12000 об/мин, что полностью удовлетворяет паспортным данным двигателя для топлива, состоящего из 1 части касторового масла и 3 частей этилового или метилового спирта;

— двигатель непрерывно работает без заклинивания до 10 минут;

— испытания двигателя проводились в самом широком диапазоне температур окружающего воздуха в процессе испытаний двигатель в общей сложности проработал 4 часа. Дальнейшие испытания не проводились, так как двигатель отработал паспортный ресурс.

Испытания двигателя проводились в самом широком диапазоне температур окружающего воздуха и влажности (вне помещения).

— топливо предложенного состава работоспособно;

— серийный двигатель на нем работает устойчиво, без снижения основных характеристик;

— предложенное топливо нетоксично, доступно, по розничным ценам дешевле спиртового;

— рекомендовать топливо для использования в технических видах спорта.

Компонент и процентное отношение:

Бензин (марки А-76 или АИ-93) — 26%
Ацетон — 8%
Растворитель для масляных красок (арт. КЛ-095-01-81 или ТУ 205 11.269-80) — 53%
Масло минеральное (марки АС-8 или МС) — 13%

Немного о создании нового топлива и о причинах, побудивших нас заняться поисками новых составов «горючки» для калильных микродвигателей моделей самолетов.

Работая в лаборатории авиамоделизма, мы поставили перед собою задачу найти состав из доступных компонентов, позволяющих эксплуатировать «калилки» без изменения их конструкции. Изучение технической литературы и аналогичных видов топлива позволило выявить более десятка подходящих веществ и приблизительно определить возможное процентное содержание из в будущем горючем. Дальнейшая работа носила экспериментальный характер. Было опробовано свыше 50 различных составов.

Результаты пробных запусков 2,5-кубовиков положительны. Работа на предложенном топливе отличалась лишь повышенным дымовыделением. Перегрев не наблюдался, ресурс калильных свечей аналогичен ресурсу на спиртовом составе. Испытания на ресурс самого двигателя, к сожалению не проводились, так как главной целью была отработка состава для пилотажного мотора.

При наработке ресурса «Радуги-7» 30% запусков были осуществлены с маслом МС-20, остальные – на масле АС-8. результаты одинаковы. В учетом трудностей обеспечения авиационным маслом марки МС-20 можно смело рекомендовать легкодоступное автомобильное АС-8.

Сообщаем еще один аналогичный рецепт топлива. По сравнению с уже предложенным, он имеет ряд преимуществ. Это более плавная регулировка оборотов двигателя (что немаловажно как для пилотажников — кордовиков, так и для всех, у кого мотор оборудован управляемым карбюратором), дымовыделение меньшее, чем даже у спиртовых составов, упрощенное соотношение компонентов.

Компонент и процентное отношение:
Скипидар — 30%
Ацетон — 10%
Растворитель для масляных красок (арт. КЛ-095-01-81 или ТУ 205 11.269-80) — 40%
Масло минеральное (марки АС-8 или МС) — 20%

Топливо для авиамодельных двигателей, рецепты

Топлива с высокой скоростью сгорания создают большое количество газов. Следовательно, чем больше их будет в одном и том же рабочем объеме, тем большего давления можно достичь. Для получения наибольшего количества энергии (от сгорания топлива) следует пользоваться топливными смесями, для сгорания которых требуется незначительное количество кислорода. Кроме того, следует учитывать требование к топливной смеси — во время рабочего процесса она должна охлаждать двигатель. Этим требованиям отвечает прежде всего метиловый спирт. Компоненты из которых готовят авиамодельное топливо.

Рецепты топливных смесей для калильных двигателей

Стандартный рецепт топлива

В качестве основного рецепта калильного топлива используют утвержденный ФАИ (Федерация авиамодельного спорта) для спортивных соревнований состав:

• Масло касторовое 20%
• Спирт метиловый 80%

Данный состав топлива можно назвать базовым, так как он как правило гарантирует стабильную работу мотора и хороший ресурс.

Важные особенности смазывающих компонентов, масло.

Очевидно, что авиамодельные двигатели создавались с применением различных технологий. Которые в свою очередь постоянно совершенствуются. Этот момент очень сильно влияет на процент масла добавляемого в топливную смесь. Так классические моторы 80х годов, с «черной» стальной парой.(Как правило поршень изготовлен из мелкозернистого чугуна, а гильза из стали) . Например советский мотор Талка-7 и американский Fox 35 Stunt. Требуют использования в качестве смазки ТОЛЬКО касторовое масло 25-28%. И не в коем случае нельзя применять синтетическое масло.

С другой стороны в более современных оборотистых двигателях типа OS MAX 40VF рекомендуют применять микс высококачественного синтетического моторного масла для двухтактных двигателей и касторового масла. Причем чаще всего для авиамодельных двигателей рекомендуют использовать соотношение 50/50% касторового и синтетического масел.

• Масло касторовое 10%
• Масло синтетическое 10%
• Спирт метиловый 80%
• Нитрометан 5-10%

Важно использовать качественное масло. Хорошее масло оставляет минимальный нагар на поршне и других трущихся деталях. Хорошо смазывает и продлевает ресурс микродвигателя.

Сколько нитрометана добавить?

Для увеличения мощности и стабильности работы микродвигателя в калильное топливо добавляют нитрометан от 1-5 % для «советских» двигателей и 5-15% для остальных.

• Масло касторовое 20%
• Спирт метиловый 80%
• Нитрометан 5-10%

Моторы выпускаемые в советские годы были адаптированы к стандартному ФАИ-шному рецепту топлива. Нитрометан был доступен очень ограниченному количеству спортсменов по сравнению с сегодняшним днем. Поэтому применять топливо с повышенным содержанием нитрометана (более 3%) может грозить поломкой двигателя. На моем опыте при использовании на двигателях Тайфун-2,5 топливной смеси с 10% содержанием нитрометана мотор выдал 25000 об/мин. но уже на 5 полете рассыпалась головка шатуна, такая ситуация повторилась со следующим мотором. С другой стороны на таких моторах как OS MAX FP по паспорту показано использовать 10% нитрометана.

Я бы рекомендовал использовать топливо с нитрометаном, так как оно улучшается запуск мотора. В процессе работы мотор лучше держит режим, на пониженных оборотах выдает больше мощности. С ним как говориться «убитый» мотор будет работать.

Рецепты топливных смесей для компрессионных моторов.

Стандартным составом топлива для компрессионных авиамодельных двигателей считается следующая смесь.

• Масло минеральное МК-8 33,3%
• Эфир этиловый 33,3%
• Керосин технический 33,4%

Так же существует множество рецептов топлива для компрессионных микродвигателей. Я приведу лишь несколько рецептов.

Я всегда использовал стандартный рецепт топлива, который представлен выше, но еще лучшие результаты я получил используя состав топлива где использовал касторовое масло и МС-20 в равных долях. Такой состав я использовал на 4 см.куб моторе OS MAX 25FP.

Этот рецепт, редакция сайта рекомендует если вы затрудняетесь в выборе топливной смеси. Он точно не повредит и даже с подсевшей парой двигатель будет работать.

• Масло самолетное МС-20 16 %
• Масло касторовое 17 %
• Эфир этиловый 33,3%
• Керосин технический 33,3%

Для получения больше мощности в топливную смесь добавляют амилнитрит.

• Масло минеральное МК-8 33,3%
• Эфир этиловый 33,3%
• Керосин технический 33,4%
• Амилнитрит 2,5%

• Масло касторовое 28,5%
• Эфир этиловый 41%
• Керосин технический 28,5%
• Амилнитрит 2%

Более подробно прочитать о топливных составах можно в книге «Модельные двигатели»

Рекомендованные составы топлива от производителя.

• Эфир технический 50%
• Керосин 30 %
• Масло минеральное 10%
• Масло касторовое 10%

• Метанол 80%
• Масло касторовое 20%
• Нитрометан от 0-10% на свое усмотрение

• Метанол 80%
• Касторовое масло 11,5 %
• Синтетическое масло 11.5 %
• Нитрометан 10%

Состав для обкатки и обычных запусков.

• Метанол 75%
• Касторовое масло 25%
• Нитрометан 0-5%

Состав для ответственных запусков

• Метанол 80
• Касторовое масло 20%
• Нитрометан 10%

Допустимо использовать некоторое количество синтетического масла, но при этом не рекомендуется выводить на максимальные обороты двигатель. Использовать более богатую смесь. Суммарная доля масла должна быть не менее 20%. Нитрометан рекомендуется от 3 до 5 % для более плавной регулировки и мягкой работы. Свеча OS №8.

Состав для обкатки и обычных запусков

• Метанол 75%
• Касторовое масло 20%
• Нитрометан 5%

Состав для ответственных стартов

• Метанол 65 %
• Касторовое масло 20%
• Нитрометан 10%

Допустимо использовать небольшое количество синтетического масла, в составе касторового масла но при этом не рекомендуется использовать двигатель на бедной смеси, максимальных режимах. Суммарная доля масла должна быть не менее 18%. Нитрометан рекомендуется от 5% для плавной работы и легкой настройки. Свеча рекомендуется O.S A3.

• Метанол 75%
• Касторовое масло 25-28%
• Нитрометан 1-2%

• Метанол 80%
• Касторовое масло 20%
• Нитрометан 5-10%, в зависимости от влажности.

Нельзя использовать синтетическое или отличное от касторового масла, это снижает ресурс работы двигателя. В первые 20 обкаточных полета используйте повышенное количество масла 22-25%.

Общая рекомендация, если у вашего микродвигателя стальная гильза и чугунный поршень, то в составе топлива используйте больше касторового масла до 28%. Да будет нагар, но двигатель проработает дольше

Состав топлива для калильных двигателей.

Состав топлива для калильных двигателей.
Чем различается состав топлива для авиамоделей и автомоделей?

Краткий обзор компонентов калильного топлива

Как правило, калильные двигатели работают на специальных составах топлива. Топливо для калильных двигателей — это НЕ бензин! Никогда не пытайтесь заправить калильный двигатель бензином, так как это принесет множество неприятностей. Кроме того, двигатель все равно не будет работать! Давайте ознакомимся с основами состава специального топлива, используемого этими двигателями.

Топливо для калильных двигателей изготавливается из смеси 3-х основных компонентов: метанол (60-80%), нитрометан (5-20%, иногда до 30%) и масло (8-25%).

1. МЕТАНОЛ (CH3OH, МЕТИЛОВЫЙ СПИРТ).
2 CH3OH 3 O2 -> 2 CO2 4H2O 22688 Дж/г. Теплота испарения 1100 Дж/г.

Метанол иногда называют «древесным спиртом», так как он производится путем гидролиза древесины. Однако, метанол может изготавливаться путем различных способов, и сегодня он обычно изготавливается из природного газа. Метанол служит главным компонентом топлива и обычно является преобладающим компонентом в топливной смеси. Метанол обладает естественным промежуточным охлаждающим эффектом, который помогает охлаждать впуск воздушно/топливной смеси, что означает более холодную, более плотную смесь (больше кислорода) и больший энергетический потенциал. Также, высокая теплота испарения метанола помогает поддерживать более низкие рабочие температуры двигателя, чем с другими видами топлива. Метанол является основным энергетическим компонентом топлива.

2. НИТРОМЕТАН (CH3NO2).
4 CH3NO2 3 O2 -> 4 CO2 6 H2O 2 N2 10531 Дж/г. Теплота испарения 560 Дж/г

Также часто упоминается для краткости как НИТРО. Нитрометан производится из пропана. Сам по себе нитрометан даже не является легко воспламеняемым, как некоторые могут подумать. Настоящий потенциал увеличения мощности нитрометана состоит в том, что он поставляет дополнительный кислород в процесс сгорания топлива. Он также действует как топливо, но его молекула несет с собой дополнительный кислород. В некотором смысле нитрометан это нечто вроде химического «наддува» для двигателя. Он помогает доставить больше кислорода в двигатель, чтобы помочь сжечь больше топлива и произвести больше энергии. Типичное содержание нитрометана в 15% вполне вероятно может обеспечить прирост мощности на 13%.

Но еще одной причиной добавления нитрометана является получение более ровной и устойчивой работы двигателя на холостых оборотах.

Также считается, что более высокое содержание нитрометана снижает рабочую температуры двигателя, и это объясняется тем, что чем выше содержание нитрометана, тем более богатую воздушно/топливную смесь необходимо использовать. Это приводит к улучшению охлаждения двигателя за счет теплоты испарения метанола и нитрометана. Этим эффектом можно пользоваться для улучшения условий работы двигателя при различных внешних температурах. Летом двигатель лучше работает на топливе с содержанием нитрометана 15-25%, а зимой и в холодную погоду лучше использовать топливо с содержанием нитрометана 10-15%. Не забывайте о смене свечи накаливания при существенном изменении содержания нитрометана (приблизительно на 10%). Более высокое содержание нитрометана требует использования более холодной свечи накаливания (с более толстой спиралью). Это объясняется снижением октанового числа топлива при увеличении содержания нитрометана и ускорением момента зажигания, более холодная свеча позволяет до некоторой степени отодвинуть момент зажигания.

Для большинства двигателей используемых в радиоуправляемых автомоделях, смесь с 20% нитрометана вероятно будет наилучшим балансом. Большинство двигателей в автомоделях могут использовать топливо вплоть до 30% содержания нитрометана, но скорее всего будет лучше избегать излишнего превышения того, что используется в типичном калильном двигателе. Топливо с содержанием 20% нитрометана является наиболее общей смесью для калильных двигателей и будет верным выбором для большинства пользователей. Следуйте рекомендациям производителя двигателя, и вы будете в безопасности.

Смазочная часть топливной смеси также очень интересна. В течение многих лет в этой области велось множество дискуссий и давалось много рекомендаций по изменениям. Первым было касторовое масло. Затем были синтетические масла. Некоторые виды топлива были смешаны полностью на касторовом масле, а некоторые на синтетических маслах. В наши дни, большинство марок топлива содержат комбинацию синтетического и касторового масла.

Касторовое масло является натуральным продуктом, который производится из растений. Это природная смазка, которая обладает некоторыми уникальными свойствами. Когда касторовое масло подвергается высоким температурам, оно начинает разлагаться. Обычно это плохо, когда смазка разлагается в двигателе внутреннего сгорания. Однако, в случае с касторовым маслом, это «разложение» является одним из величайших достоинств! Когда касторовое масло разлагается при высоких температурах, его свойства изменяются и его высокотемпературные смазочная способность в действительности увеличивается! По мере увеличения температуры двигателя, касторовое масло продолжает разлагаться и образует смазочную пленку, которая фактически еще лучше защищает двигатель. С течением времени, эта пленка или отложения (подобно лаку) может также засмаливать поверхности двигателя и вызывать другие проблемы.

С другой стороны, синтетические масла намного чище и обычно не оставляют после себя никаких отложений. Синтетические масла могут смазывать металлические поверхности при высоких оборотах двигателя, когда температура остается более низкой. Однако, когда температура поднимается, синтетические масла могут разлагаться и фактически сгорают, оставляя незначительную защиту для двигателя.

Итак, есть достоинства и недостатки, как у касторового масла, так и у синтетических масел. К счастью, большинство марок топлива для автомоделей использует достоинства каждого типа масла, и содержит смесь касторового и синтетического масла для обеспечения максимальной защиты калильных двигателей при различных условиях эксплуатации.

Добавки к топливу.

Дополнительно к этим 3 основным компонентам топлива, часто используются другие присадки, добавляемые в топливо в небольших количествах, что помогает изменить некоторые характеристики топлива. Среди прочего, эти присадки могут включать анти-вспенивающие добавки и вещества, помогающие предотвратить коррозию внутри двигателя.

Так с составом топлива для калильных двигателей мы разобрались.

Теперь, о том, можно ли использовать один состав топлива для
калильных двигателей авиамоделей и автомоделей? Если нельзя то почему?

Существует несколько точек зрения, которые дают отрицательный ответ на этот вопрос. Т.е. для каждого типа двигателей должен быть свой состав топлива. И вот почему…

1. Тип масла используемого в топливе.

Масло в топливе помогает уменьшить трение и позволяет запустить двигатель радиоуправляемой модели. Как мы знаем из прочитанного выше — топливо может содержать касторовое масло, синтетическое масло или смесь того и другого. Когда касторового масла разрушается при высоких температурах — оно создает защитную пленку. Синтетическое масло смазывает лучше при низких температурах. Поскольку калильные двигатели автомоделей имеют более высокую температуру работы, чем авиамоделей из-за менее эффективной системы охлаждения – в составе топлива для автомоделей первичное значение имеет касторовое масло и уже к нему может быть добавлено синтетическое, а для состава топлива для авиамоделей, как правило, используется синтетическое масло , но может использоваться и смесь касторового и синтетического.

2. Доля масла в составе топлива.

Доля масла в составе топлива колеблется от 8% до 25%. Автомодельные двигатели работают в совершенно других условиях, чем двигатели авиамоделей. Двигатели авиамоделей проводят большую часть своего рабочего времени на полных оборотах , они постоянно обдуваются охлаждающим воздушным потоком от винта, а немедленный отклик газа и ускорение не является столь же критичными, как для автомодельного двигателя.

Автомодельные двигатели проводят большую часть своего рабочего времени, ускоряясь от одного поворота до следующего , и редко работают на полных оборотах больше нескольких секунд. Они используют увеличенную охлаждающую головку, чтобы рассеивать тепло сгорания, и спортсмены фактически настраивают автомодельные двигатели, основываясь на приемистости.

Топливо, разработанное для авиамоделей, обычно содержит от 15% до 20% масла. Тогда как производители, которые действительно понимают требования автомодельных двигателей, обычно замешивают в автомодельное топливо от 8% до 12% масла.

Лучшее топливо для калильного двигателя радиоуправляемой модели

Самое лучшее топливо для калильного двигателя Вашей радиоуправляемой модели, это как бы ни казалось странным – топливо рекомендованное производителем двигателя! J Поэтому лучше начать свое знакомство с топливом именно с топлива РЕКОМЕНДОВАННОГО ПРОИЗВОДИТЕЛЕМ ДВИГАТЕЛЯ. И настраивать двигатель – тоже, согласно рекомендациям производителя, будь то двигатель автомобиля, грузовика, самолета, вертолета или катера. После того как Вы приобретете опыт и поймете каким образом те или иные компоненты топлива влияют на характеристики Вашего двигателя – Вы можете начать экспериментировать и подобрать оптимальный состав топлива именно для Вашей модели. Только ответственность за новый состав топлива Вы будете брать, в этом случае, на себя. Ведь Вы будете к этому времени – Профессионалом!