Bezig met laden...

Logboek

Les 3: Helikoptermotoren

Les 3: Helikoptermotoren

In onze les 2 werd uitgelegd wat autorotatie is en hoe we deze uitvoeren. Eén scenario waarbij we een autorotatie moeten uitvoeren is wanneer bijvoorbeeld de motor uitvalt. Hedendaagse motoren zijn echter betrouwbaar dus eenmaal de motor draait is de kans zeer klein dat deze uitvalt tenzij je vergat te tanken. 

Een andere oorzaak van een motorhapering kan ijsaanzetting zijn in de carburator. Het lijkt me dan ook nuttig om even verder in te gaan over de oorzaken en de gevaren van ijsaanzetting in de carburator. Om beter de werking en het nut van de carburator te begrijpen bekijken we best eerst eens de werking van een zuigermotor.

Vaak noemen we dit een verbrandingsmotor maar in een turbinemotor doet zich ook een verbranding voor, vandaar onze correcte benaming als de zuigermotor. Onder de zuigermotoren zijn er ook nog verscheidene werkingsprincipes, doch de meest voorkomende zuigermotor in de kleine luchtvaart is de viertaktmotor.

Een viertaktmotor bestaat uit een cilinder met daarin een zuiger die zich op en neer kan bewegen, een beetje zoals een fietspomp. Het is de bedoeling om de op- en neergaande beweging van de zuiger om te zetten in een draaibeweging en hiervoor hebben we de drijfstang en de krukas.

De bovenzijde van de cilinder is afgesloten en bevat twee of meerdere openingen die kunnen afgesloten worden door kleppen, dit zijn de in- en uitlaatkleppen. Eveneens bevinden er zich nog één of twee ontstekingskaarsen, bougies in de volksmond, aan de bovenzijde in het cilinderdeksel.

Een volledige cyclus van een 4-takt motor bestaat uit 4 takten namelijk de inlaattakt, de compressietakt, de arbeidstakt en de uitlaattakt.

InlaattaktBij het begin van de inlaattakt bevindt de zuiger zich bovenaan in de cilinder, we noemen dit punt ook wel bovenste dode punt (BDP) omdat de zuiger hier tijdens de werking heel even stilstaat bovenaan de cilinder. Beide kleppen zijn dicht en zodra de zuiger zich naar beneden beweegt zal de inlaatklep zich openen.

Door deze neerwaartse beweging van de zuiger zal er als het ware een aanzuig zijn van lucht langsheen de inlaatklep. Bij sommige 4-taktmotoren is dit niet enkel lucht maar een mengsel van lucht en benzinedamp die afkomstig is van de carburator (waarover later meer). Dit doet zich allemaal voor tijdens de inlaattakt.  Compressie

Eenmaal de zuiger zich op zijn laagste punt bevindt, ook wel het onderste dode punt (ODP) genoemd zal de inlaatklep zich sluiten. Wanneer de zuiger zich nu opnieuw naar boven beweegt zal het mengsel van lucht en brandstof worden samengeperst door het steeds kleiner wordende volume in de cilinder. Hierdoor nemen de druk en de temperatuur toe maar het is niet de bedoeling dat ons mengsel nu al gaat ontbranden. Dit noemen we de compressietakt. Dit ontbranden van het mengsel brandstof/lucht zal gebeuren door de ontsteking van dit mengsel door de “bougie” of ontstekingskaars op het ogenblik dat de zuiger zich opnieuw bovenaan in de cilinder bevindt.

ArbeidDoor deze ontbranding zal de temperatuur en natuurlijk ook de druk in de cilinder nog meer toenemen. Door deze druktoename wordt onze zuiger naar beneden geduwd. Dit is eigenlijk het enige moment in de volledige cyclus van de 4-takt motor waarbij onze motor arbeid verricht en deze takt noemen we dus de arbeidstakt.

Eenmaal de zuiger volledig naar beneden is verplaatst (ODP) zal de andere klep zich openen, de uitlaatklep. Bij de hier opvolgende opwaartse beweging van de zuiger kunnen de verbrandingsgassen naar buiten worden geduwd via de uitlaatklep om verder zo naar het uitlaatsysteem van de motor te kunnen. Wanneer de zuiger zich bovenaan de cilinder bevindt (BDP) sluit de uitlaatklep zichUitlaatklep opnieuw, kan de inlaatklep terug open en begint de volledige 4-takt cyclus opnieuw.

Dit is dus een eerder éénvoudige uitleg maar is voldoende om later te weten waarvoor de carburator zal dienen.  Om het rendement van de motor te verbeteren zullen constructeurs er ook nog voor zorgen dat de in- en uitlaatklep vroeger opengaan en langer openblijven en ook het moment dat de “bougie” de vonk levert om het mengsel te ontsteken wordt vervroegd.

Er kunnen ook meerdere in- en uitlaatkleppen worden voorzien alsook meerdere “bougies” per cilinder. Denk maar aan de blinkende vermelding “16V” die vaak op de achterzijde van een auto te zien is.  Eigenlijk wil dit gewoon zeggen dat dit een auto is met 4 cilinders waarbij elke cilinder 2 in- en 2 uitlaatkleppen heeft. 

Stel je voor: een Robinson R44 Raven II 16V. De werking van de 4-takt legde ik dus uit aan de hand van 1 cilinder met bijhorende zuiger. Net zoals bij auto’s worden zuigermotoren in de luchtvaart uitgerust met meerdere cilinders.  Een veel voorkomende uitvoering bestaat uit een opstelling van 4 of 6 cilinders die paarsgewijs tegenover elkaar worden geplaatst, ook wel de boxermotor (in het Engels Flat opposed) genoemd.  Dit soort motoren laat zich gemakkelijk inbouwen en wordt meestal voorzien van luchtkoeling. 

We weten nu dat onze motor een mengsel van brandstof en lucht nodig heeft.  Eén manier om de motor te voorzien van de nodige brandstof is om deze uit te rusten met een brandstof injectiesysteem zoals bij de Robinson Raven II.  Bij de Robinson R44 Raven I en de Robinson R22 is dit door middel van een carburator.  In onze volgende les zien we hoe een carburator werkt en wat hier de voor- en nadelen van zijn.

Colofon:

Video:
Video afspelen...

0 Reactie(s)

Laat reactie achter....

Uw email adres zal niet gepupliceerd worden, u dient enkel uw reactie te valideren. Verplichte velden worden aangeduid met *