موتورهای شعاعی یا ستاره ای(Radial engine)

در این مقاله بان بان سعی دارد موتورهای شعاعی یا ستاره ای یا رادیال که در آنها سیلندرها به‌ صورت شعاع ‌های یک دایره حول یک محور مرکزی قرار می‌گیرند که این محور همان است، بپردازد.

موتور شعاعی یا موتور ستاره ای(Radial engine)، یک موتور رفت و برگشتی از نوع موتور درون‌ سوز است که سیلندرها مانند پره های چرخ در بیرون از کارتر مرکزی قرار دارند. هنگامی که از روبه رو به این نوع از موتور نگاه میکنیم شبیه ستاره است که به این سبب به آن موتور ستاره ای نیز می گویند.

Plymouth Air Radial Truckخودروی در سال 1939 با عنوان Plymouth Air Radial Truck یا P.A.R.T با موتور رادیال

قبل از اینکه موتورهای جت بر روی هواپیما مورد استفاده قرار گیرند استفاده از خانواده موتورهای ستاره ای رایج بوده است. اوج استفاده از موتور های ستاره ای در طول جنگ جهانی دوم بود . امروزه موتور های ستاره ای یافت می شود ولی متداول نیستند . بیشتر هواپیما های امروزی اغلب از ساختار موتور های سنتی (مانند موتور های چهار سیلندر تخت) یا موتور های توربینی گازی جدید استفاده می کنند . توربین های گازی نسبت به موتور های ستاره ای که برای تولید توان استفاده می شوند، سبکتر هستند.

Radial engine

موتورهای رادیال با تعداد سیلندرهایی از ۳ تا ۱۳ سیلندر ساخته می‌شدند که البته همواره تعداد سیلندرها فرد است و به دلیل اینکه وقتی از روبرو به این موتورهای نگاه می‌کنیم شبیه به ستاره به نظر می‌رسند به موتورهای رادیال، موتور ستاره‌ای هم گفته می‌شود. عمده استفاده از پیشرانه‌های رادیال در هواپیماها بود و قبل از اختراع و متداول شدن موتورهای جت، موتورهای رادیال بسیار رایج بوده و در هواپیماها مورداستفاده قرار می‌گرفتند به‌گونه‌ای که اکثر هواپیماهای جنگ جهانی دوم مجهز به موتورهای بسیار قدرتمند شعاعی بودند؛ بنابراین دوران اوج استفاده از این نوع پیشرانه‌ها در زمان جنگ جهانی دوم بود.

در موتورهای رادیال سوپاپ‌ ها توسط یک میل بادامک حلقه‌ ای باز و بسته می‌شوند که خلاف جهت میل‌لنگ در گردش است و معمولاً در این موتورها از تعداد بادامک کمتری نسبت به دیگر موتورهای درون‌سوز استفاده می‌شود. به‌ عنوان‌ مثال در یک پیشرانهٔ رادیال ۵ سیلندر تعداد ۴ بادامک برای باز و بسته کردن سوپاپ‌های هر ۵ سیلندر وجود دارد درحالی‌که این تعداد در یک موتور ۵ سیلندر خطی معمولی با تعداد سوپاپ یکسان، ۱۰ عدد است. علاوه بر این موتورهای شعاعی عمداً از سیستم خنک‌کنندگی هوا خنک استفاده می‌کردند.

با اینکه موتورهای رادیال اوایل قرن بیستم اختراع شدند اما بعد از جنگ جهانی اول متداول شده و بسیار مورداستفاده قرار گرفتند زیرا در دهه‌های ۱۰ و ۲۰ میلادی بیشتر از موتورهای دوار در هواپیماها استفاده می‌شد. در موتورهای دوار، سیلندرها حول میل‌لنگ می‌چرخند؛ اما این موتورها به دلیل محدودیت‌ های ذاتی‌ای که داشتند در اوایل دههٔ ۲۰ و پس از پایان جنگ جهانی اول کم‌کم منسوخ‌ شده و موتورهای رادیال جای آن‌ها گرفتند. بدین ترتیب دوران موتورها رادیال آغاز شده و شرکت‌ هایی در کشورهای مختلف به ساخت این پیشرانه‌ها پرداختند.

Boeing Stearman Model 75 (1941)Boeing Stearman Model 75 – با موتور رادیال(1941)

مزایای موتورهای رادیال:

قدرت بسیار زیاد: پیشرانه‌های رادیال از قدرت بسیار بالایی برخوردار بودند به‌ طوری‌ که به‌ عنوان‌ مثال موتور رادیال ۱۸ سیلندر پرت‌ اندویتنی که از دور ردیف موتور رادیال ۹ سیلندر تشکیل‌ شده بود، با ۴۶ لیتر حجم، قدرتی بین ۲۰۰۰ تا ۲۴۰۰ اسب بخار تولید می‌کرد. این پیشرانه در هواپیماهای یک موتوره‌ای چون گرومن F6F هلکت و هواپیماهای دوموتوره‌ای مانند نورث روپ P-61 مورداستفاده قرار می‌گرفت.

وزن: پیشرانه‌های شعاعی هوا خنک عمدتاً وزن کمتری از پیشرانه‌ های خطی آب‌خنک داشتند.

تحمل آسیب بالا: سیستم خنک‌کنندهٔ آب‌خنک به‌ طور کلی در جنگ‌ها آسیب‌پذیرتر است زیرا برخورد یک گلولهٔ کوچک به موتور به‌ راحتی می‌تواند موجب خارج شدن تمامی مایع خنک‌کنندهٔ موتور گردد در حالی‌ که موتور هواخنک تا حد زیادی در برابر آسیب‌ های جزئی مقاوم است.

قابلیت اطمینان بالا: موتورهای رادیال به دلیل میل‌لنگ کوتاه، لرزش کمتر و قابلیت اطمینان بیشتری دارند.

همان‌ طور که اشاره شد، موتورهای رادیال عمداً در هواپیماها بکار گرفته می‌شدند اما در سال‌ های جنگ جهانی دوم، نیاز مبرمی به وسایل نقلیهٔ زره‌ پوش احساس می‌شد و طراحان با مشکل چگونگی قدرت بخشیدن به این وسایل مواجه بودند. به همین دلیل در آن سال‌ها از موتورهای شعاعی در تانک‌ها هم استفاده شد؛ اما سرانجام موتورهای جت به سلطهٔ موتورهای رادیال پایان دادند.

 M4 ShermanTankتانک Sherman M4 با موتور شعاعی

امروزه موتورهای رادیال تقریباً منسوخ‌شده و جای آن‌ها را موتورهای جت گرفته‌اند. در هواپیماهای کوچک و سبک هم بیشتر از موتورهای خطی استفاده می‌شود. بااین‌حال تعدادی از شرکت‌ها هنوز هم به ساخت موتورهای رادیال می‌پردازند. مثل شرکت Vedeneyev که همچنان موتورهای رادیالی با قدرت ۳۶۰ تا ۴۵۰ اسب بخار جهت استفاده در هواپیماهای آکروباتیک سوخو و یاکوولف تولید می‌کند. علاوه بر این، موتورهای شعاعی مینیاتوری هم برای استفاده در هواپیماهای مدل ساخته می‌شوند.

لازم به ذکر است که بان بان در مقالاتی دیگر، سایر انواع موتورها شامل موتورهای خطی، موتورهای تخت یا بوکسوری، موتورهای W شکل، موتورهای وی‌ شکل یا خورجینی و موتورهای دورانی یا وانکل را نیز معرفی کرده است.


فرزاد رستمی

تهیه کننده مقاله

17 مهر ماه 1395

فرزاد رستمی کارشناس ارشد مهندسی اتومکانیک و مدرس دانشگاه هستم و در زمینه انتشار مقالات مکانیک خودرو با سایت خودرو بان بان همکاری می کنم.


برچسب ها: مقالات, آموزشی, موتور خودرو

نوشتن دیدگاه


تصویر امنیتی
تغییر تصویر امنیتی