Manual: FAA-H-8083-32A, Aviation Maintenance Technician Handbook Powerplant, Volume 2, Pagina: 11-7
Aviation: Opposed Light-Sport, Experimental, and Certified Engines
Muchos motores certificados se utilizan con aviones deportivos ligeros y experimentales. En general, el costo es un factor importante cuando se considera este tipo de motor. Los motores certificados tienden a ser mucho más costosos que los motores no certificados y no están aprobados por ASTM.
Rotax 912/914
La figura muestra un motor Rotax horizontal opuesto típico de cuatro cilindros y cuatro tiempos. El motor de tipo opuesto tiene dos bancos de cilindros directamente opuestos entre sí con un cigüeñal en el centro.
Los pistones de ambos bancos de cilindros están conectados al cigüeñal único. Las culatas de los cilindros del motor están refrigeradas por líquido y por aire; la refrigeración por aire se utiliza principalmente en el cilindro. Generalmente se monta con los cilindros en posición horizontal.
El motor de tipo opuesto tiene una relación peso/caballos de fuerza baja y su silueta estrecha lo hace ideal para la instalación horizontal en las alas de los aviones (aplicaciones de dos motores).
Otra ventaja son sus características de baja vibración. Es un reemplazo ideal para el motor Rotax 582 de dos cilindros y dos tiempos, que impulsa muchos de los aviones ligeros existentes,
Descripción de Sistemas
Sistema de refrigeración
El sistema de refrigeración del Rotax 914, que se muestra en la figura, está diseñado para refrigeración líquida de las culatas de cilindros y refrigeración ram-air de los cilindros. El sistema de refrigeración de las culatas es un circuito cerrado con vaso de expansión.
El flujo de refrigerante es forzado por una bomba de agua impulsada desde el árbol de levas, desde el radiador, hasta las culatas. Desde la parte superior de las culatas, el refrigerante pasa al depósito de expansión (1). Dado que la ubicación estándar del radiador (2) está por debajo del nivel del motor, el tanque de expansión ubicado en la parte superior del motor permite la expansión del refrigerante.
El depósito de expansión está cerrado por un tapón de presión (3) (con válvula de exceso de presión y válvula de retorno). A medida que aumenta la temperatura del refrigerante, la válvula de exceso de presión se abre y el refrigerante fluye a través de una manguera a presión atmosférica hacia la botella de rebose transparente (4).
Al enfriarse, el refrigerante se vuelve a aspirar al circuito de refrigeración. Las temperaturas del líquido refrigerante se miden mediante sondas de temperatura instaladas en las culatas 2 y 3. Las lecturas se toman midiendo el punto más caliente de la culata según la instalación del motor.
Sistema de combustible
El combustible fluye desde el tanque (1) a través de un filtro grueso/sifón de agua (2) a las dos bombas eléctricas de combustible (3) conectadas en serie. Desde las bombas, el combustible pasa a través del control de presión de combustible (4) a los dos carburadores (5).
Paralelamente a cada bomba de combustible hay una válvula de retención separada (6) instalada a través de la línea de retorno (7) que permite que el exceso de combustible regrese al tanque de combustible. Se debe realizar una inspección para detectar una posible constricción de diámetro u obstrucción para evitar el desbordamiento de combustible de los carburadores.
La línea de retorno no debe tener ninguna resistencia al flujo. El control de presión de combustible asegura que la presión de combustible se mantenga siempre aproximadamente 0,25 bar (3,63 libras por pulgada cuadrada (psi)) por encima de la presión de sobrealimentación variable en la caja de aire y, por lo tanto, garantiza el funcionamiento adecuado de los carburadores.
Sistema de lubricación
El motor Rotax 914 está provisto de un sistema de lubricación forzada por cárter seco con una bomba de aceite principal con regulador de presión integrado y una bomba de succión adicional. Las bombas de aceite son accionadas por el árbol de levas. La bomba de aceite principal extrae aceite del depósito de aceite (1) a través del enfriador de aceite (2) y lo fuerza a través del filtro de aceite hasta los puntos de lubricación.
También lubrica los cojinetes lisos del turbocargador y el gobernador de la hélice. El exceso de aceite que sale de los puntos de lubricación se acumula en el fondo del cárter y es forzado de regreso al tanque de aceite por los gases de escape. El turbocompresor se lubrica a través de una línea de aceite separada (desde la bomba de aceite principal).
El aceite que sale del turbocompresor situado en la parte inferior se recoge en el sumidero de aceite mediante una bomba independiente y se bombea de vuelta al depósito de aceite a través de la línea de aceite (3). El circuito de aceite se purga a través del orificio (5) del depósito de aceite. Hay un sensor de temperatura del aceite en la brida de la bomba de aceite para leer la temperatura de entrada del aceite.
Sistema electrico
El motor Rotax 914 está equipado con una unidad de encendido dual que utiliza un diseño de descarga de capacitor sin interruptor con un generador integrado. La unidad de encendido está completamente libre de mantenimiento y no necesita fuente de alimentación externa.
Dos bobinas de carga independientes (1) ubicadas en el estator del generador alimentan un circuito de encendido cada una. La energía se almacena en condensadores de los módulos electrónicos (2). En el momento del encendido, dos de las cuatro bobinas de activación externas (3) activan la descarga de los condensadores a través del circuito primario de las bobinas de encendido dobles (4).
El orden de disparo es el siguiente: 1-4-2-3. La quinta bobina de disparo (5) se utiliza para proporcionar la señal del contador de revoluciones.
Turbocompresor y sistema de control
El motor Rotax 914 está equipado con un turbocompresor de gases de escape que utiliza la energía de los gases de escape para comprimir el aire de admisión o para proporcionar presión de sobrealimentación al sistema de inducción. La presión de sobrealimentación en el sistema de admisión (caja de aire) se controla por medio de una válvula controlada electrónicamente (wastegate) en la turbina de gases de escape.
La válvula de descarga regula la velocidad del turbocompresor y, en consecuencia, la presión de sobrealimentación en el sistema de inducción. La presión de refuerzo nominal requerida en el sistema de inducción está determinada por el sensor de posición del acelerador montado en el carburador 2/4.
La posición transmitida por el sensor es lineal de 0 a 115 por ciento, lo que corresponde a una posición del acelerador desde el ralentí hasta la máxima potencia. Para conocer la correlación entre la posición del acelerador y la presión de sobrealimentación nominal en la inducción, consulte la Figura.
Para evitar un impulso inestable, el acelerador se debe mover suavemente a través de esta área, ya sea a máxima potencia (115 por ciento) o con una configuración de potencia reducida a máxima potencia continua. En este rango (108–110 por ciento de la posición del acelerador), pequeños cambios en la posición del acelerador tienen un gran efecto en el rendimiento y la velocidad del motor.
Estos cambios no son evidentes para el piloto desde la posición de la palanca del acelerador. La configuración exacta para un rendimiento específico es prácticamente imposible en este rango y debe evitarse, ya que podría causar fluctuaciones o sobretensiones en el control.
Además de la posición del acelerador, el exceso de velocidad del motor y la temperatura del aire de admisión demasiado alta tienen un efecto sobre la presión de sobrealimentación nominal.
Si uno de los factores indicados excede los límites especificados, la presión de sobrealimentación se reduce automáticamente, protegiendo así al motor contra sobrealimentación y detonación.
La unidad de control turbo (TCU) está provista de conexiones de salida para una luz de refuerzo roja externa y una luz de precaución naranja para indicaciones del funcionamiento de la TCU. Al conectar el suministro de tensión, las dos lámparas se someten automáticamente a una prueba de funcionamiento.
Ambas lámparas se encienden durante uno o dos segundos y luego se apagan. Si no es así, es necesaria una verificación según el manual de mantenimiento del motor. Si la lámpara naranja de precaución no está iluminada, esto indica que la TCU está lista para funcionar. Si la lámpara parpadea, esto indica un mal funcionamiento de la TCU o sus sistemas periféricos.
La superación de la presión de sobrealimentación admisible activa y enciende la lámpara de sobrealimentación roja de forma continua. La TCU registra el tiempo de funcionamiento a máxima aceleración (presión de sobrealimentación).
Funcionamiento a toda velocidad durante más de 5 minutos, con la luz roja de refuerzo iluminada, hace que la luz de impulso roja comience a parpadear. La luz roja de refuerzo ayuda al piloto a evitar el funcionamiento a plena potencia durante más de 5 minutos o el motor podría estar sujeto a sobrecarga térmica y mecánica.
Motor HKS 700T
El motor HKS 700T es un motor turboalimentado de dos cilindros y cuatro tiempos equipado con un intercooler. Los cilindros opuestos horizontalmente albergan cuatro válvulas por cilindro, con una cilindrada de 709 cc. Utiliza un sistema de inyección de combustible de control electrónico.
Se utiliza una caja de cambios de reducción para impulsar la brida de la hélice a una relación de reducción de velocidad de 2,13 a 1. El motor tiene una potencia nominal de 77 caballos de fuerza continua y 80 caballos de fuerza al despegue (3 minutos) a 4900 rpm y 5300 rpm, respectivamente.
Un peso total del motor de 126 libras proporciona una buena relación potencia-peso. El 700T tiene un TBO de 500 horas.
Motores deportivos ligeros Jabiru
Los motores Jabiru están diseñados para ser fabricados utilizando las últimas técnicas de fabricación. Todos los motores Jabiru se fabrican, ensamblan y ejecutan en un dinómetro, luego se calibran antes de la entrega.
Las mitades del cárter, las culatas, el cigüeñal, las carcasas del motor de arranque, la tapa de la caja de cambios (la caja de cambios alimenta los rotores del distribuidor), junto con muchos componentes más pequeños, están mecanizados a partir de material sólido.
El sumidero (cárter de aceite) es el único fundido. Los cilindros están mecanizados a partir de una barra de acero de aleación de cromo molibdeno 4140, con los pistones corriendo directamente en los orificios de acero.
El cigüeñal también está mecanizado con acero de aleación de cromo molibdeno 4140, cuyos muñones se rectifican con precisión antes de ser inspeccionados por Magnaflux. El árbol de levas está fabricado con acero de aleación de cromo molibdeno 4140 con muñones y levas nitrurados.
La hélice es accionada directamente por el cigüeñal y no utiliza una caja de cambios reductora. Esto facilita su diseño liviano y mantiene los costos de mantenimiento al mínimo. El cigüeñal cuenta con una brida de hélice extraíble que permite reemplazar fácilmente el sello delantero del cigüeñal y permite instalar una extensión del eje de la hélice, en caso de que sea necesario para aplicaciones particulares.
Las culatas de los cilindros se mecanizan a partir de un tocho de aluminio sólido que se compra directamente a una empresa, lo que proporciona un seguimiento de control de calidad sustancial hasta la fuente del material.
Las bielas están mecanizadas con acero de aleación 4140 y los cojinetes de cabeza de biela de 45 milímetros son del tipo de zapatilla automotriz. Las bobinas de encendido provienen de proveedores externos y Jabiru las modifica para su aplicación particular.
Un alternador integral proporciona rectificación de CA para cargar la batería y los accesorios eléctricos. El alternador está unido al volante y es accionado directamente por el cigüeñal. El sistema de encendido es un sistema electrónico transistorizado; dos bobinas fijas montadas junto al volante son energizadas por imanes adheridos al volante.
El paso de las bobinas por los imanes crea la corriente de alto voltaje, que es transmitida por cables de alta tensión al poste central de dos distribuidores tipo automotriz, que son simplemente rotores y tapas, antes de distribuirse a las bujías automotrices (dos en la parte superior de cada culata).
El sistema de encendido tiene sincronización fija y, por lo tanto, elimina la necesidad de ajustar la sincronización. Se suprime para evitar interferencias de radio.
El sistema de encendido es totalmente redundante, autogenerado y no depende de la energía de la batería. El cigüeñal está diseñado con un cojinete doble en el extremo de la brida de la hélice y un cojinete principal entre cada cabeza de biela.
Los cojinetes de empuje están ubicados hacia adelante y hacia atrás del cojinete doble delantero, lo que permite la instalación del tractor o del empujador. Los pistones se vuelven a mecanizar para incluir un pasador de pistón, un circlip y una ranura.
Todos están equipados con tres anillos, los anillos superiores son de hierro fundido para complementar los orificios de los cilindros de cromo molibdeno. Las válvulas son de 7 mm (diámetro del vástago) y se fabrican específicamente para el motor Jabiru.
El tren impulsor de válvulas incluye varillas de empuje desde el árbol de levas desde los seguidores del árbol de levas hasta los balancines de las válvulas. Las válvulas son de control numérico por computadora (CNC) mecanizadas a partir de palanquilla de acero, endurecidas por inducción, pulidas en las superficies de contacto, y montado en un eje a través de casquillo de bronce-acero recubierto de teflón.
Las guías de válvula están fabricadas en aluminio/bronce. Los asientos de válvula reemplazables son de acero al níquel y se encogen en las culatas de aluminio. El tren de válvulas se lubrica desde la galería de aceite. Los motores utilizan elevadores hidráulicos que ajustan automáticamente la holgura de las válvulas.
Una bomba de engranajes interna es impulsada directamente por el árbol de levas y proporciona la lubricación del motor a través de un circuito de aceite que incluye un filtro giratorio automotriz, un enfriador de aceite y una válvula de alivio incorporada.
Los motores estándar se suministran con dos conductos de refrigeración ram-air, que han sido desarrollados por Jabiru para facilitar la refrigeración del motor dirigiendo el aire desde la hélice a las áreas críticas del motor, en particular las culatas y los cilindros. El uso de estos conductos elimina la necesidad de diseñar y fabricar deflectores y el establecimiento de una cámara impelente, que es el método tradicional de refrigeración de motores de aeronaves refrigerados por aire.
El hecho de que estos deflectores y la cámara impelente no sean necesarios también garantiza una instalación del motor más limpia, lo que a su vez facilita el mantenimiento y la inspección del motor y los componentes del motor.
El motor está equipado con un motor de arranque de 1,5 kilovatios también fabricado por Jabiru y proporciona un arranque muy eficaz. El motor tiene un nivel de vibración muy bajo; sin embargo, también cuenta con el apoyo de cuatro grandes amortiguadores de goma unidos a los soportes del motor en la parte trasera del motor.
El sistema de inducción de combustible utiliza un carburador compensador de presión. Después del carburador, la mezcla de aire y combustible pasa a través de una cámara impelente de barrido atornillada a la fundición del sumidero, en la que la mezcla se calienta antes de entrar en los tubos de inducción cortos conectados a las culatas de los cilindros.
Un eficaz sistema de escape y silenciador de acero inoxidable está instalado como equipo estándar, lo que garantiza un funcionamiento muy silencioso. Para los propietarios que deseen instalar instrumentos de vacío en sus aeronaves, los motores Jabiru están diseñados con una bomba de vacío montada directamente a través de un acoplamiento en la parte trasera del cigüeñal.
Motor de avión Jabiru 2200
El motor de avión Jabiru de 2200 cc es un motor de cuatro cilindros y cuatro tiempos opuestos horizontalmente enfriado por aire. Con un peso instalado de 132 libras (60 kg), es uno de los motores aeronáuticos de cuatro cilindros y cuatro tiempos más livianos.
Las pequeñas dimensiones generales le dan un ancho de área frontal pequeño (23,46 in, 596 mm) que lo convierte en un buen motor para aplicaciones de tractor. El motor Jabiru está diseñado para instalación en tractor o empujador. Las especificaciones del motor Jabiru se enumeran en la figura.
El motor Jabiru 3300 (120 hp) cuenta con: • 4 tiempos • Motor de 3300 cc (200 pulgadas cúbicas) • 6 cilindros opuestos horizontalmente • 1 árbol de levas central • Cárter de aleación de aluminio completamente maquinado • Válvulas en cabeza (OHV) - accionadas por varilla de empuje • Pistón -refrigerado por aire • Lubricación por cárter húmedo - Capacidad de 4 litros • Accionamiento directo de la hélice • Encendido por magneto transistorizado dual • Generador de CA integrado • Arranque eléctrico • Bomba de combustible mecánica • Aspiración natural - 1 carburador de compensación de presión.
Motor de avión Aeromax Aviation 100 (IFB)
Aeromax Aviation produce una versión de un motor de 100 hp llamado Integral Front Bearing. El motor cuenta con un cojinete delantero integral hecho especialmente. El motor utiliza un alternador integral de imanes permanentes de 35 amperios, un motor de arranque liviano y doble encendido.
El alternador y el arrancador compactos permiten una cubierta aerodinámica y aerodinámica que mejora la eficiencia de combustible de un avión experimental. El motor de avión Aeromax es de seis cilindros opuestos, refrigerado por aire y de transmisión directa.
Al ser un motor de seis cilindros, tiene un funcionamiento suave. Los motores Aeromax son conocidos por sus cualidades de disipación de calor, siempre que se proporcione la cantidad adecuada de aire de refrigeración.
Cuenta con una extensión del cigüeñal soportada por un cojinete frontal integral masivo (IFB) y una carcasa de cojinete. Estos motores comienzan como un motor central de automóvil GM Corvair. Estos motores básicos básicos se desmontan y cada componente que se reutiliza se reacondiciona y refabrica.
El cigüeñal del motor de avión Areomax 100 IFB se inspecciona minuciosamente, incluida una inspección magnaflux. Después de asegurarse de que la manivela no tenga ningún defecto, se extiende montando el cubo de extensión de manivela en su parte delantera.
Luego, el cigüeñal se rectifica, con las cinco superficies de los cojinetes (cuatro originales y el cojinete delantero del nuevo cigüeñal extendido), siendo iguales entre sí y perpendiculares a la brida de apoyo del cigüeñal.
Todos los radios son suaves, sin esquinas afiladas donde se pueda concentrar la tensión. Cada cigüeñal está nitrado, que es un proceso térmico/químico que endurece las superficies del cigüeñal. Se requiere el refuerzo del cigüeñal junto con el IFB para contrarrestar las cargas dinámicas y de flexión adicionales introducidas en el cigüeñal en una aplicación aeronáutica.
La carcasa del motor está totalmente reacondicionada y revisada por desgaste. Cualquier espárrago o perno que muestre desgaste se reemplaza. Las cabezas de los motores se mecanizan según las especificaciones adecuadas y se instalan todas las válvulas, guías y componentes del tren de válvulas nuevos. El rectificado y lapeado de la válvula en tres ángulos garantizan un buen sellado de la válvula.
Una vez que el motor está ensamblado, se instala en un banco de pruebas, se lubrica previamente y se inspecciona. A continuación, se hace funcionar el motor varias veces durante un total de dos horas.
El motor se inspecciona cuidadosamente después de cada funcionamiento para garantizar que esté en excelentes condiciones de funcionamiento. Al final de la prueba de funcionamiento del motor, se quita el filtro de aceite y se corta para su inspección. Se registra su estado interno. Este proceso está documentado y archivado para cada motor individual.
Una vez que se asegura el rendimiento adecuado del motor, se retira y empaqueta en una caja hecha a la medida para su envío. Cada motor se envía con su manual de operaciones y servicio del motor. Este manual contiene información relacionada con los procedimientos de instalación, rodaje, prueba, puesta a punto, solución de problemas, reparación e inspección. Las especificaciones para el motor Aeromax 100 se describen en la figura.
