Și această postare se încadrează în aceeași tematică, cea referitoare la Cunoaşterea avionului ultrauşor. Astăzi voi aduce în discuție sistemele de ungere ale motoarelor care echipează avioanele ușoare și ultraușoare.
Sistemul de ungere a motorului
Rolul principal al sistemului de ungere este de a reduce frecarea creată între componentele mobile ale motorului. O ungere eficientă contribuie la reducerea substanțială a uzurii motorului, prelungindu-i astfel durata de viață.
Ungerea presupune plasarea unei pelicule de ulei sau alt lubrifiant între piesele în mișcare, prevenind astfel contactul suprafețelor metalice între ele. Ca urmare, alunecarea se petrece între straturile de ulei și nu între suprafețele metalice, fapt ce reduce frecarea.
Totodată, uleiul se comportă ca un amortizor de șocuri între componentele motorului (arbore cotit, biele, mecanismul de acționare al supapelor), prezenţa peliculei de ulei având rol de amortizare.
De asemenea, uleiul are rol de etanșare între părțile mobile. Prezenţa unei pelicule de ulei pe pereții cilindrului și pe piston are rolul unei garnituri de etanșare, care împiedică ieşirea gazelor din camera de ardere.
O altă funcție importantă a uleiului este aceea de preluare a căldurii acumulate în componentele interne ale motorului. Această căldură este mai apoi disipată în atmosferă, trecând uleiul printr-un radiator răcit cu aer.
În timpul circulaţiei uleiului prin motor, acesta colectează diverşii contaminanţi (praf, carbon, particule metalice, etc.) şi le depozitează în filtrul de ulei.
Un alt rol al uleiului este acela de protecție împotriva coroziunii componentelor metalice interne.
Cerinţe asupra calităţilor uleiurilor folosite la motoarele cu piston pentru aviaţie
Uleiurile utilizate în motoarele de avion cu piston sunt de obicei uleiuri minerale. Pentru a se conforma anumitor cerințe operaţionale, în uleiuri se adaugă aditivi. Aceştia pot fi antioxidanți, detergenți și agenți graşi. Respectivele uleiuri se numesc uleiuri aditivate.
Atât uleiurile simple cât şi cele aditivate sunt identificate printr-un sistem de numerotare a vâscozității şi, în cazul unui ulei aditivat, prin adăugarea unui grup de litere. Un recipient care conține un ulei neaditivat, cu o vâscozitate de 80, are doar cifra 80 marcată pe el.
Un ulei aditivat, cu aceeași vâscozitate, poate fi marcat AD 80 sau W 80. Grupele de litere diferă în funcție de producător. Abrevierea AD reprezintă „dispersant fără cenușă” și se referă la un ulei cu calități specifice de curățare.
De regulă, uleiurile neaditivate sunt folosite doar la motoare noi sau pentru diverse sisteme ale motorului.
Printre cele mai importante proprietăţi ale uleiurilor folosite la motoarele de avion cu piston se numără:
- Vâscozitatea
Sau gradul de frecare din interiorul unui fluid. Un fluid care curge liber are o vâscozitate scăzută, iar un fluid care curge lent are o vâscozitate ridicată.
Întrucât vâscozitatea este dependentă de temperatură, există posibilitatea ca la temperaturi foarte mici uleiul să devină atât de vâscos încât să facă imposibilă circulaţia prin sistemul de ungere.
Invers, la temperaturi foarte ridicate, pelicula de ulei de pe piesele aflate în mişcare poate să se rupă. În ambele situaţii, uleiul nu îşi mai îndeplinește rolul.
- Indicatorul de temperatură (caracteristica multigrad)
Menţinerea calităţilor de ungere la temperaturi ridicate. Uleiul folosit pentru ungerea motoarelor cu piston care echipează aeronavele trebuie să fie suficient de uşor pentru a circula liber la temperaturi joase, dar şi suficient de greu pentru a asigura o peliculă de ulei eficientă la toate temperaturile de operare ale motorului.
- Punctul de inflamabilitate
Temperatura la care componentele uleiului se aprind în prezenţa unei flăcări. Uleiul trebuie să aibă un punct de inflamabilitate cât mai ridicat, evitându-se astfel evaporarea în exces şi aprinderea.
Sisteme de ungere ale motoarelor cu piston
Sistemele de ungere sub presiune pentru motoare cu piston se clasifică în două grupe mari: sistemul cu carter uscat și cel cu carter umed.
În cazul sistemului cu carter uscat, figura 1, uleiul este depozitat într-un rezervor de ulei montat extern și este trimis în motor printr-o supapă de presiune și un filtru de presiune. După ungerea motorului, uleiul este colectat într-un bazin, de unde se întoarce în rezervor cu ajutorul pompei de recuperare, trecând printr-un filtru de epurare.
În funcție de temperatura uleiului, o supapă termostatică direcționează uleiul ieşit din motor, fie prin radiatorul de ulei, fie direct înapoi în rezervor. După pompa de presiune este amplasată o supapă de reducere a presiunii, care controlează presiunea maximă de lucru a sistemului.
Pompa de recuperare are o capacitate mai mare decât pompa de presiune și împiedică acumularea uleiului în bazinul de colectare.
Sistemul de ungere cu carter uscat este folosit la motoarele mai vechi, un exemplu tipic fiind motoarele radiale (în stea).
Fig.1
Sistemul de ungere cu carter umed se foloseşte în prezent la motoarele care echipează aeronavele ușoare moderne, figura 2. Uleiul este depozitat într-un bazin (baie de ulei) situat în partea inferioară a carterului. Astfel, acest sistem asigură ungerea atât prin barbotare (splash), cât și sub presiune.
Uleiul se întoarce în bazin datorită gravitaţiei, prin urmare nu este necesară o pompă de recuperare, excepţie făcând motoarele echipate cu turbocompresor.
În schema prezentată, pompa absoarbe uleiul din rezervor printr-un filtru.
După ieşirea din pompa de presiune, uleiul trece prin filtrul de presiune, prevăzut cu un by-pass în caz de blocare. Mai departe, trece prin radiatorul de ulei, prevăzut cu o supapă de by-pass termostatică.
Înainte de intrarea în motor este instalată o supapă de suprapresiune. În continuare uleiul intră în motor pentru a asigura ungerea tuturor componentelor interne ale acestuia.
În cazul motoarelor echipate cu elice cu pas variabil, uleiul poate fi utilizat şi pentru acţionarea mecanismului de schimbare a pasului elicei.
Fig.2
Deşi se foloseşte pe majoritatea motoarelor de pe aeronavele uşoare, datorită simplităţii sale, sistemul de ungere cu carter umed are şi o serie de neajunsuri.
- Dificultăţi de ungere în timpul manevrelor în zbor (viraje înclinate, şandele abrupte, zbor inversat).
- Temperatura mai dificil de controlat datorită depozitării uleiului într-o zonă fierbinte a motorului.
- Uleiul se contaminează mult mai frecvent datorită contactului permanent cu motorul fierbinte.
- Cantitatea de ulei disponibilă este limitată de volumul carterului.
Toate aceste probleme sunt rezolvate de către sistemul de ungere cu carter uscat, unde uleiul este păstrat într-un rezervor extern.
Sistemul de ungere al motorului Rotax 912
Motorul Rotax 912 este echipat cu un sistem de ungere de tip carter uscat cu ungere forţată, dotat cu o pompă acţionată de către arborele cu came, cu regulator de presiune integrat şi senzor de presiune, vezi figura 3.
Pompa absoarbe uleiul din rezervorul de ulei, via radiatorul de ulei şi îl forţează să ajungă spre punctele de ungere ale motorului, via filtrul de ulei.
Surplusul de ulei care iese din punctele de ungere se acumulează în partea inferioară a carterului și este forțat să se întoarcă în rezervorul de ulei, de către gazele din carter.
Circuitul de ulei este ventilat prin orificiul de ventilaţie de pe rezervorul de ulei.
Senzorul de temperatură al uleiului, pentru determinarea temperaturii de intrare a uleiului în motor, este situat pe carcasa pompei de ulei.
Fig.3
Componentele sistemului de ungere
Principalele componente ale sistemului de ungere dintr-un motor cu piston, cu carter uscat cuprind: un rezervor de alimentare cu ulei, o pompă de ulei de presiune acţionată de către motor, o pompă de recuperare, un radiator de ulei, sistem de ventilație a rezervorului de ulei, tubulatură și indicatori de presiune și temperatură, vezi imaginile anterioare.
În principiu, uleiul este preluat de către o pompă de presiune, prin intermediul unui filtru de aspiraţie, trecut prin filtrul de presiune şi trimis în motor. Uleiul cald ieşit din motor este trimis, prin intermediul unei pompe de recuperare către radiatorul de ulei, unde este răcit şi readus în rezervorul de ulei.
În funcţie de particularităţile fiecărui motor, unele componente pot să lipsească.
Rezervorul de ulei
Rezervoarele de ulei sunt, în general, asociate sistemelor de ungere cu carter uscat, fiind, de obicei, construite din aluminiu.
Sunt amplasate la un nivel mai înalt decât cel al motorului, pentru a permite alimentarea gravitațională a pompei de presiune.
Trebuie să dispună de un spațiu de expansiune de nu mai puțin de 10 la sută din capacitatea rezervorului sau 0,5 galoane.
Capacul de umplere al rezervorului este marcat cu inscripţia ULEI şi trebuie să asigure o bună etanşare.
Conductele de aerisire ale rezervorului de ulei asigură ventilația corectă a acestuia în toate atitudinile de zbor.
Pompa de ulei
Uleiul care intră în motor este presurizat, filtrat și reglat de către unități aflate în interiorul motorului.
Presiunea uleiului care intră în motor este asigurată de o pompă cu pinioane (mecanică), acţionată de motor, formată dintr-un angrenaj cu roţi dinţate care se rotesc în interiorul carcasei. Distanța dintre dinți și carcasă este mică.
În figura 4, intrarea pompei este amplasată pe partea stângă iar portul de ieşire este conectat la circuitul de presiune al sistemului motorului. Pentru a preveni scurgerile, sunt folosite garnituri de etanşare.
La intrarea uleiului în pompă, acesta este preluat de către angrenaj și evacuat în circuitul de ungere. Uleiul sub presiune trece prin filtrul de ulei, unde orice particule solide sunt separate, prevenind posibile deteriorări ale pieselor mobile ale motorului.
Supapa de trecere a filtrului de ulei, situată între ieşirea pompei de ulei și filtrul de ulei, permite uleiului nefiltrat să ocolească filtrul în timpul pornirii motorului și să ajungă în motor, dacă filtrul de ulei este înfundat sau, pe vreme rece, uleiul din filtru este congelat. De regulă, această supapă se află în interiorul filtrului de ulei.
UN MOTOR FUNCŢIONEAZĂ MAI BINE CU UN ULEI MURDAR DECÂT FĂRĂ ULEI!
Supapa de descărcare (supapa de reglare a presiunii) are rolul de a limita presiunea uleiului în instalaţie la o valoare prestabilită.
Fig.4
Indicatoare de presiune și temperatură ale uleiului
De regulă, indicatorul de presiune și cel de temperatură ale uleiului sunt amplasate în același aparat, figura 5.
Indicatorul de presiune a uleiului
De obicei, manometrul de ulei indică presiunea pe care o are uleiul la intrarea în motor. Acesta ne avertizează despre posibile avarii ale motorului provocate de lipsa de ulei, avarie a pompei de ulei, lagăre arse, conducte de ulei rupte sau altele cauze, indicate prin pierderea presiunii uleiului.
Forma constructivă diferă de la aeronavă la aeronavă.
Indicatorul de temperatură a uleiului
În oricare dintre sisteme, senzorul de temperatură este amplasat astfel încât să măsoare temperatura uleiului înainte de intrarea în motor.
Fig.5
Radiatorul de ulei
Radiatorul, având diverse forme, este format dintr-un miez închis într-o carcasă cu pereți dubli, figura 6. Nucleul este construit din tuburi de cupru sau aluminiu cu secţiune hexagonală astfel că împreună au o formă de fagure.
Răcirea uleiului se produce prin trecerea lui prin această reţea de conducte. Când uleiul este rece, acesta este dirijat pe un circuit care ocoleşte radiatorul, folosind o supapă termostatică de by-pass.
Fig.6
Filtrul de ulei
Filtrele de ulei, figura 7, folosite la motoarele de avion sunt de mai multe tipuri, în funcţie de motoarele pe care sunt montate.
La trecerea uleiului prin acestea, orice impuritate, sedimente și alte corpuri străine sunt îndepărtate, astfel că uleiul ajunge în motor curat.
În funcţie de tip, filtrul de ulei se poate curăţa la intervale regulate, sau se înlocuieşte pur şi simplu, urmând prevederile specificate în Programul de întreţinere.
Fig.7
Recomandări la schimbarea uleiului din motor
Principalii contaminanți ai uleiului dintr-un motor cu piston sunt:
- Benzina
- Apa
- Acizii
- Murdăria
- Carbonul
- Particulele metalice
Atunci când se efectuează schimbul de ulei, este recomandat a se ține seama de sfaturile de mai jos:
Drenarea uleiului – practica obișnuită este golirea întregului sistem de ungere la intervale regulate (conform Programului de întreţinere) și reumplere cu ulei nou.
La schimbarea uleiului se va folosi ulei de acelaşi tip, fără a se amesteca tipuri de ulei diferite, cu grade diferite.
În cazul motoarelor noi, reparate capital și pentru motoare cărora li s-au montat cilindri noi, producătorii recomandă ca uleiul să fie schimbat într-un interval cuprins între 25 şi 50 de ore de exploatare.
Intervalele de timp şi tipul de ulei utilizat sunt specificate în Programul de întreţinere şi trebuie respectate cu stricteţe.
O dată cu schimbul de ulei, se vor înlocui şi filtrele.
Parametrii de funcţionare ai sistemului de ungere pot fi un indiciu al puterii dezvoltate de motor și a stării acestuia. Ţinerea sub observaţie a parametrilor de ungere este de o mare importanță pentru pilot, întrucât pot fi un avertisment timpuriu cu privire la uzura mecanică sau scăderea puterii motorului.
Funcţionarea anormală a sistemului de ungere
Mare parte dintre defecţiunile la nivelul sistemului de ungere sunt cauzate fie de utilizarea unui tip de ulei neconform cu prevederile din Programul de întreţinere, fie de o cantitate insuficientă de ulei în sistemul de ungere. Din acest motiv pilotul sau personalul tehnic de întreţinere trebuie să acorde o atenţie deosebită acestor aspecte.
Se va controla nivelul uleiului la începutul fiecărei zile de zbor, folosind aşa-numita “jojă de ulei”, o riglă gradată pe care se poate citi cantitatea de ulei din rezervorul de ulei.
În cazul în care indicatorul de presiune ulei prezintă valori anormale sau fluctuante, este bine ca acestea să fie confruntate cu indicaţiile indicatorului de temperatură. O indicaţie mai mică a presiunii, fără o creştere a temperaturii în timp, poate fi doar o eroare de aparat. În caz contrar, se caută cât mai repede un teren de aterizare, se aterizează şi se depistează defectul.
UN MOTOR RĂMAS FĂRĂ ULEI VA CEDA ÎN FOARTE SCURT TIMP!
O valoare prea mare a presiunii uleiului ne poate duce cu gândul la defectarea supapei de suprapresiune a pompei de ulei. Zborul în aceste condiţii este periculos, întrucât poate surveni oricând spargerea radiatorului de ulei sau a conductelor din sistemul de ungere.
Într-o astfel de situație, se va reduce puterea motorului, pentru a vedea efectul acesteia asupra presiunii. Se va căuta un regim de funcţionare a motorului care să asigure zborul în continuare şi, în funcţie de rezultat, se va grăbi aterizarea sau se va continua zborul spre destinaţie.
Figura 8 prezintă un tabel cu cele mai obișnuite simptome, cauzate de o funcționare anormală a sistemului de ungere, precum și motivele apariției acestor simptome.
Fig.8
