Come stai, oggi nel nostro post del blog vediamo: Che cos’è un motore a pistoni radiale o stellare e a cosa serve?
Il motore radiale o a stella è una sorta di disposizione di un motore a combustione interna.
In questa presentazione, i cilindri sono posizionati radialmente rispetto all’albero motore, formando una specie di stella.
Questo tipo di disposizione fu largamente utilizzato nei motori aeronautici, sia civili che militari, fino al motore a reazione è apparso.
Storia del motore a pistoni radiale o a stella
L’idea del motore a stella o radiale emerse alla fine degli anni ’20, dopo il Prima guerra mondiale, ai tempi in cui si usavano gli aerei motori rotativi per autopropulsione In un certo senso, questa classe di motori utilizzati negli aerei era radiale, poiché i cilindri erano posizionati attorno al centro ed erano raffreddati ad aria. Anche così, erano motori rotativi perché i cilindri ruotavano attorno all’albero motore, favorendo il raffreddamento ma diminuendo notevolmente l’affidabilità.
In questo momento storico era comune motori aeronautici acceso girando l’elica. contrario a V o motori lineari che attualmente vediamo che richiedono un inizio per il movimento dei componenti, quando l’elica del motore rotativo si è mossa, è stato prodotto il movimento dell’intero sistema.
Struttura del motore radiale
Il motore radiale, a differenza del rotativo, ha l’albero motore all’interno del blocco motore. Nei motori Otto Cycle o Diesel Cycle, l’albero motore è lungo, mentre nei radiali è corto e tutto bielle in pistone sono attaccati all’albero motore sotto forma di caricatore. Un’asta del pistone è fissata in modo permanente all’albero motore ed è nota come biella principale. Il resto delle bielle è flottante e ruota attorno all’albero motore in cuscinetti che si collegano ai perni sull’asta principale.
Nel motore radiale oa stella, i pistoni sono collegati tramite un meccanismo a biella/manovella., a differenza dei motori che hanno un layout lineare. All’asta principale è collegato un pistone che, allo stesso tempo, è direttamente collegato all’albero motore.
Il resto dei pistoni è collegato a bielle più piccole, fissate alla biella principale o principale. L’intero insieme di bielle e pistoni principali e secondari è ciò che è noto come una stella. In generale, il numero di pistoni in una stella è dispari, poiché questo ordine di collegato riduce le vibrazioni.
Quanto al carburante, sono motori poco sensibili, quindi non è necessaria una miscela molto raffinata; il carburante sarà sempre benzina (in aviazione è necessaria la reazione della benzina, non è necessario usare la forza, perché il diesel sarebbe irrealizzabile); insieme a Benzina normale a 93 o 95 ottani è abbastanza.
Funzionamento dei motore pistoni stellare aereo
Nella ricerca sugli aerei utilizzati durante e subito dopo la Seconda Guerra Mondiale, è comune trovare l’uso di motori radiali. Questi motori, come altri motori a pistoni, seguono un ciclo a quattro tempi:
- Aspirazione: l’abbassamento del pistone e l’apertura della valvola di aspirazione consentono alla miscela aria-carburante di entrare nel cilindro.
- Compressione: il pistone sale, comprimendo la miscela aria-carburante.
- Esplosione o espansione: una scintilla sulla candela accende la miscela, generando un aumento di temperatura e pressione che spinge il pistone verso il basso.
- Scarico: l’albero motore spinge il pistone verso l’alto, espellendo i gas di combustione attraverso la valvola di scarico.
Dal sedile del pilota, in un motore radiale si vedono i cilindri numerati in senso orario, con un ordine di accensione alternato tra loro. Questi motori sono stati utilizzati per la loro capacità di generare potenza e per la loro semplicità di progettazione, consentendo di disporre fino a nove cilindri attorno a un albero centrale.
Inizialmente i motori erano dotati di nove cilindri, ma col tempo si rivelarono insufficienti e vennero aggiunte altre file di cilindri, portando il totale a 28 cilindri.
Questi aerei avevano problemi di raffreddamento, poiché l’aria si riscaldava passando attraverso le file di cilindri, rendendo meno efficiente il raffreddamento delle file successive. Ciò causava la tendenza del motore a prendere fuoco.
I motori a turbina iniziarono a sostituire i motori a pistoni radiali nella cosiddetta “era del jet”, grazie alla loro maggiore affidabilità e alla capacità di generare più potenza.
Vantaggi dei motori radiali
Il vantaggio principale del motore radiale oa stella è quello ha un’ampia area frontale, poiché il raffreddamento è dato dall’aria che arriva al motore (per cilindrata). Questo non è il caso dei motori V o W, che devono essere raffreddati a liquido, il che significa più peso.
Ecco perché il motore radiale ha un rapporto potenza/peso più elevato rispetto a quelli raffreddati a liquido. L’assenza di un sistema di raffreddamento rende la costruzione e la manutenzione di un motore radiale oa stella più semplice rispetto ai motori lineari, a V oa W.
D’altra parte, il numero di parti necessarie per assemblare questo motore è inferiore. Ciò aumenta l’affidabilità, poiché maggiore è il numero di parti, maggiore è la possibilità che si verifichi un guasto del sistema.
La semplicità del motore radiale lo fa un motore affidabile che è più resistente ai danni in combattimento, nel caso di aerei militari. Gli impatti dei proiettili di altri velivoli possono danneggiare una bombola senza comprometterne completamente il funzionamento. Sui motori raffreddati a liquido, i proiettili causerebbero una perdita nel sistema di raffreddamento, sciogliendo rapidamente il motore.
Svantaggi del motore radiale oa stella
Sebbene l’area frontale possa essere un vantaggio per il sistema di raffreddamento, è anche considerata uno svantaggio. Questo perché, a causa delle sue dimensioni, offre molta resistenza rispetto ad altre classi di motori, il che consente al velivolo di avere un’area frontale più piccola con meno resistenza.
In questi motori la sovralimentazione non avviene attraverso un unico condotto che alimenta l’intero blocco, come in altri accorgimenti. Nel motore radiale l’aria compressa, dopo essere passata attraverso la turbina o il compressore, deve essere portata in ogni cilindro.
Il rapporto peso/potenza che questi motori possono avere diminuisce al diminuire delle dimensioni, pertanto, non è redditizio realizzare un motore radiale di piccole cilindrate. Ecco perché i velivoli leggeri non utilizzano motori radiali, ma cilindri in linea o contrapposti (motore Boxer).
Come evitare lo shock termico nei motori radiali?
Quando il flusso d’aria aumenta (soprattutto in discesa), il motore si raffredda al di sotto della temperatura di esercizio o la sua temperatura differisce dalla temperatura ambiente. Questo produce uno shock termico in cui i cilindri si rompono e che possono danneggiarlo parzialmente o totalmente.
Per evitare che ciò accada, il pilota deve essere in grado di gestire la potenza in modo che non cali bruscamente. Quindi proverà a mantenere regolata la miscela di carburante. Un’altra manovra che il pilota può applicare per evitare lo shock termico è variare la temperatura a piccoli intervalli controllando l’apertura delle alette o serrande esterne.
Questi si trovano sulla copertura che protegge il motore e lo ricoprono appena dietro la zona anteriore. Vanno evitate anche le discese improvvise.
