Letecký motor Avia HS-12 Ydrs a ČKD-12 Ydrs
Dnešní příspěvek zaměříme na letecký motor, který velká většina čtenářů tohoto fóra zná. Letecký motor Avia HS-12 Ydrs, případně ČKD-12 Ydrs, tvořil nejdůležitější letecký motor našeho předválečného vojenského letectva. Jeho důležitost lze jen těžko přecenit, neboť byl klíčovým pro naše stíhací letectvo. Známá Avie B-534, rovněž často probírána na zdejším fóru, tvořila páteř našeho stíhacího letectva v krizovém roce 1938. Právě proto si pohonná jednotka tohoto letounu zaslouží naši pozornost.Úvod
Článek začneme poněkud netradičně a to popisem a zejména rozborem dostupných informací. Uvědomuji si, že článek o tomto klíčovém motoru, publikovaný na českém diskusním fóru, bude muset čelit kvalitnímu a fundovanému rozboru. Ten je vždy pro kvalitu článku důležitý, proto ho jen uvítám. Pokládám ovšem za nutné zmínit se o možnostech a informacích, které jsem při jeho psaní měl k dispozici. Příspěvek o tomto leteckém motoru postupně připravuji asi jeden rok. Velká část této doby byla vyplněna sháněním dostupných informací. Kupodivu jich není mnoho, což je s ohledem na důležitost tohoto motoru (v našich poměrech) podivuhodné. Zatímco o vlastní Avii B-534 bylo publikováno nesčetně knih, článků apod., její pohonné jednotce je ve srovnání s letounem, věnována minimální pozornost. Archivní zdroje jsem z časových důvodů musel vyloučit. Proto zbyly pouze dobové publikace a manuály, které bylo obtížné získat. Jednak jsou roztroušeny po knihovnách a soukromých rukou po celé republice a rovněž je jich poměrně málo. Nakonec se mi podařilo klíčové publikace získat a po jejich vyhodnocení jsem je seřadil z hlediska jejich relevantnosti takto:
1) Technický popis a návod k obsluze a udržování leteckého motoru ČKD-12 Ydrs-650 Ks, Českomoravská-Koleb-Daněk, Praha
1) Technický popis a návod k obsluze a udržování leteckého motoru „Avia 12 Ydrs“, Avia akciová společnost pro průmysl letecký, Letňany
2) Stručný návod k obsluze a udržování leteckého motoru „Avia 12 Ydrs“, Avia, Akciová společnost pro průmysl letecký, Letňany, p. Makovice, Letňany 1937
3) Stíhací letoun Avia B – 534 s motorem Avia 12 Ydrs – 650 k.s., Avia, Akciová společnost pro průmysl letecký, Letňany 1936
4) Letecká příručka díl 1, František Sekanina, Praha 1937
5) Hispano Suiza 12Y-31, M-103, M-105, Rakenneselostus, käyttö- ja huoltoohjeet , Helsinki, Tampere, 1943
6) Letadlové pístové motory, Maslennikov, Rapiport, Moskva 1951
7) Letecké motory, Leon Fismol, Přerov 1948
8) Der Flugmotor, Clemens Böhne, Berlin-Charlottenburg 2, 1943
8) Der Flugmotor, Hans Katz, Berlin, 1943
8) Werkstoffkunde im Flugzeug- und Motorenbau, Karl Liebig, Berlin, 1941
Ve většině těchto publikací lze o motoru Avia 12 Ydrs, případně ČKD 12 Ydrs, nalézt určité informace. Některé si ovšem protiřečí, proto jsem sestavil jejich pořadí dle priority. Bude tedy platit, že informace obsažená v publikaci vyšší priority bude považována za relevantnější.
Tolik úvodem k článku a nyní se pusťme do popisu samotného motoru.
Všeobecné údaje o leteckém motoru Avia 12 Ydrs, ČKD 12 Yrds
Letecký motor Avia 12 Ydrs a ČKD 12 Ydrs je licenční kopií francouzského leteckého motoru Hispano Suiza 12 Ydrs. Výrobcem francouzského originálu byla firma Société Francoise Hispano-Suiza, Bois Colombes a jeho oficiální název byl Hispano Suiza 12 Ydrs. Motor vznikl postupným vývojem 12-ti válcové řady leteckých motorů firmy Hispano Suiza. Přesné datum počátku licenční výroby v Československu nebylo ve zdrojích nalezeno. V každém případě tomu bylo před rokem 1933, kdy vzlétl první prototyp stíhacího letounu Avia B-534. V Československu byl tento motor vyráběn pod názvem Avia 12 Ydrs firmou Avia akciová společnost pro průmysl letecký Letňany a pod názvem ČKD-12 Ydrs – 650 ks firmou Českomoravská-Kolben-Daněk a.s., akciová společnost Praha. Oba motory byly po technické i provozní stránce zcela identické.
Poznámka:
V další části práce bude pro označení obou motorů používán název „Avia 12 Ydrs“. Pokud nebude výslovně uvedeno jinak, týká se informace v plném rozsahu obou motorů.
Konec poznámky.
Z předchozí kapitoly je tedy nutno znovu poznamenat jednu velmi důležitou poznámku. Motor Avia 12 Ydrs vznikl na přelomu 20-tých a 30-tých let a je tedy nutně poplatný době vzniku. To je třeba mít na zřetely, zejména při jeho porovnávání s dalšími leteckými motory. Konkrétně německé letecké motory DB-600, DB-601, Jumo-210, případně Jumo-211, jsou ve všech případech mladší. Je třeba si také uvědomit, že období 30-tých let bylo nejen dobou překotného vývoje letadel, ale i jejich pohonných jednotek. V tomto smyslu je tedy vhodnější motor Avia 12 Ydrs, porovnávat s motory jako např. BMW VI z konce 20-tých let, apod. Jistý přehled o těchto slovech získáme z následujících obrázků:
Na prvním obrázku je motor Jumo 211. Druhý obrázek představuje motor BMW VI a třetí motor Hispano Suiza 12 Ydrs. Porovnáním posledních dvou obrázků z předchozím je patrné, kterému motoru je Hispano Suiza 12 Ydrs podobný. Vizuální srovnání samozřejmě není dokonalé, ale skutečně motor Hispano Suiza 12 Ydrs patří spíše k motoru BMW VI, než Jumo 211.
V případě porovnávání stíhacího letounu Avia B-534 s jeho konkurenty, tedy zejména s Bf-109 je často zmiňováno, že Avia B-534 byla vůči německému konkurentovi z hlediska konstrukce letounu, zastaralá. Zhruba totéž je možno uvést i o pohonné jednotce těchto letounů. K podrobnostem se dostaneme dále.
Nyní již opusťme všeobecné informace a zaměřme se na popis motoru Avia 12Ydrs.
Popis si rozdělíme do jednotlivých konstrukčních celků, které probereme samostatně. V úvodu shrneme základní údaje o motoru.
Základní údaje o leteckém motoru Avia 12 Ydrs
Letecký motor Avia 12 Ydrs, je čtyřdobý, zážehový, kapalinou chlazený, vidlicový 12-ti válcový motor s úhlem rozevření válců 60 st. Válce jsou uspořádány ve dvou blocích po 6-ti. Motor je vybaven odstředivým kompresorem, umístěným na zadní části skříně motoru. Kompresor je jednostupňový, jednorychlostní, s pohonem od klikové hřídele motoru prostřednictvím ozubeného soukolí. Veškeré další popisy budou orientovány ve smyslu normy ČSN AE 1,8, která byla platná v našem předválečném leteckém průmyslu. Vzhledem k tomu, že tyto normy nejsou čtenářům všeobecně známy, provedeme krátké seznámení.
Norma ČSN AE 1,8 upravuje orientaci při popisu polohy. Popisuje směry tím způsobem, že poloha vpravo nebo vlevo, byla vždy vztažena na pohled na zadní část motoru. Tedy v případě letounu s tažnou vrtulí znamená poloha vlevo situaci, kdy stojíme za motorem a dívám se přes motor na vrtuli. Ostatní polohy platí analogicky. Při popisu smyslu rotace hledí popisující pozorovatel na motor ze strany protilehlé místu odběru pracovního momentu. Stejný smysl platí i pro rotaci pomocných agregátů.
Při respektování této orientace je smysl rotace vrtulového hřídele motoru Avia 12 Ydrs levotočivý, rotace klikového hřídele je pravotočivá.
Základní údaje o motoru Avia 12 Ydrs
Základní údaje motoru Avia 12-Ydrs jsou shrnuty v následující bodech:
a) Všeobecné údaje
1) celkový zdvihový objem: 36,050 l
2) zdvihový objem jednoho válce: 3,004 l
3) vrtání válce: 150 mm
4) zdvih válce: 170 mm
5) poměr zdvih/vrtání: 1,133
6) kompresní poměr: 5,8:1
7) objem kompresního prostoru jednoho válce: 0,626 l
8) rozvod: OHC
9) počet ventilů na válec: 2 (výfukový chlazený sodíkem)
10) Celková délka motoru: 2002,6 mm
11) Celková šířka motoru: 764 mm
12) Celková výška motoru: 983,5 mm
13) hmotnost suchého motoru s veškerým příslušenstvím bez motorové hlavy: 460 kg
14) specifická hmotnost suchého motoru: 0,708 kg/k.s.
15) celková hmotnost motoru s vrtulovou hlavou: 478 kg
b) Výkon motoru
1) nominální přízemní výkon motoru: 650 ks.
2) nominální počet otáček motoru: 2400 ot./min
3) nominální počet otáček vrtule: 1600 ot./min
4) maximální krátkodobý výkon (do 2 minut): 750 ks. při 2400 ot./min
5) nominální výška: 3900 m
6) nominální výkon v nominální výšce: 750 ks. při 2400 ot./min
7) maximální výkon v nominální výšce (max. 30 minut): 850 ks. při 2400 ot./min
8) specifický výkon (nominální přízemní na litr objemu): 18,05 ks./l
9) kroutící moment na vrtulovém hřídeli (nominální přízemní): 292 kgm (2864 Nm)
c) Palivo
1) minimální oktanové číslo paliva: 82
2) předepsaná směs: Bi-Bo-Li – benzín 60, benzol 20, líh 20 (objemově), specifická hustota 0,760 až 0,770
3) alternativní palivo: benzín s maximálním přídavkem 0,8 cm3 tetraethylu olova na 1 litr, specifická hustota 0,720 až 0,730
Nyní se podrobněji zastavme u vybraných všeobecných údajů.
1) Výkon motoru
Často diskutované téma výkonu jednotlivých motorů si jistě zaslouží detailnější pozornost i u motoru Avia 12Ydrs. Dle informací výrobce jsou jednotlivé výkony motoru (tedy přízemní, trvalý výkon v nominální výšce a maximální výkon v nominální výšce) stanoveny na základně měření na tzv. vodní brzdě. Pro měření výškového výkonu byl motor opatřen podtlakovým kotlíkem. Úplná charakteristika průběhů výkonů a jednotlivé (příslušné) spotřeby je na následujícím obrázku:
K dostatečnému pochopení tohoto grafu musíme nejprve zmínit některé údaje (věci znalým se omlouvám).
Měření výkonu motorů nebylo v jednotlivých zemích zcela jednotné. Popíšeme způsob, jakým byl změřen výkon motoru Avia 12Ydrs, který je zachycený výše. Nejprve se budeme věnovat levé polovině grafu, tedy přízemní charakteristice.
Křivka, která je umístěna nejvýše, zachycuje výkon motoru na přízemní přípusť (plyn) v závislosti na změnách otáček motoru. Tato křivka dostatečně vystihuje výkon motoru v přízemní výšce bez škrcení. Pojem přízemní přípusť byl u našich předválečných leteckých motorů běžně používán. V některých případech se lze setkat také s názvem typový výkon, což je totéž. Jedná se o výkon motoru, který odpovídá nominálním otáčkám (2400 ot./min u motoru Avia 12Ydrs), vnějšímu barometrickému tlaku 760 mm Hg a teplotě 15 st. C. Z tohoto přízemního výkonu se následně výpočtem zjišťoval měrný (také specifický) výkon, tedy výkon vztažený na 1 litr zdvihového objemu motoru. Tento měrný výkon byl považován za nejlepší ukazatel kvality konkrétního motoru (a skutečně tomu tak je, má větší smysl než běžný údaj o maximálním výkonu motoru). Důležité na celém zjišťování přízemního výkonu je ovšem následující věta:
Ke změně otáček motoru při měření výkonu na přízemní přípusť docházelo změnou zatížení na brzdě (změnou brzdícího momentu), tedy nikoliv škrcením (změnou polohy škrtící klapky). Škrtící klapka byla vždy stejně otevřena. Toto je velmi důležitá poznámka.
Křivka zachycující přízemní výkon při škrcení motoru je rovněž na levé polovině grafu. Zachycuje situaci, kdy dochází při zatížení na brzdě, k současné změně polohy škrtící klapky motoru (škrcení). Tato křivka se někdy nazývala také křivka užitečného výkonu motoru. Její měření se prováděla zejména proto, že vhodně charakterizovala změnu spotřebovaného výkonu vrtule, v závislosti na změně otáček.
Nyní se zaměřme na pravou stranu grafu, která vystihuje výškový výkon motoru Avia 12 Ydrs. Pokusme se popsat způsob, jakým byl získán tento graf, který zachycuje změnu výkonu motoru v závislosti na nárůstu nadmořské výšky.
Průběh výkonu při nárůstu nadmořské výšky byl opět získán měřením na vodní brzdě. Sací potrubí před kompresorem bylo opatřeno tzv. podtlakovým kotlíkem. Tento kotlík není v podstatě nic jiného, než „ucpávka“, u které lze jemně regulovat přívod nasávaného vzduchu. Při vlastním měření se vycházelo z nominální přízemní výkonnosti motoru, která byla změřená na brzdě v předchozím případě. Povšimněte si také, že počátek křivky změny výkonu motoru v závislosti na nadmořské výšce, začíná na hodnotě 650 ks. Tento výkon je právě výše zmiňovaný výkon na přízemní přípusť při nominálních otáčkách. Poté následuje vlastní měření, které spočívalo v postupném omezování přítoku vzduchu v kotlíku. Tímto byl simulován nárůst nadmořské výšky. Tento způsob měření ovšem nemohl vystihnout všechny veličiny, které mají na výkon motoru ve vyšších výškách vliv. Typicky třeba protitlak na straně výfuku. Proto se měřil tlak v kotlíku, kterému odpovídal jistý tlak ve standardní atmosféře a tedy určitá nadmořská výška. Dle tabulky standardní atmosféry se následně zjistila teplota vzduchu a výkon v dané výšce se stanovil výpočtem. Tento výpočet obsahoval součin přízemní výkonnosti a tzv. „opravného součinitele k“, který obsahoval mimo jiné, právě tlak a teplotu v dané výšce. Tímto způsobem byl změřen výkon motoru Avia 12 Ydrs, který je zachycený na pravé straně předchozího grafu a nazván jako „výšková výkonnost na přízemní přípusť“. Čárkovaně vyznačená křivka zachycuje totéž, ovšem při použití zvýšeného přízemní výkonu, jako základu měření. Místo nominálního přízemního výkonu, tedy byl pro měření vzat maximální krátkodobý výkon (750 ks. při 2400 ot./min po dobu 2 minut).
2) Hmotnost motoru
Hmotnost motoru Avia 12 Ydrs je 460 kg. Tato hmotnost byla tzv. „suchá hmotnost“. Pojem „suchá hmotnost“ představuje hmotnost motoru dle normy ČSN AE 1,4 B, která byla pro letecké motory v předválečném Československu, obecně platná. „Suchý motor“ je motor bez jakýchkoliv náplní, ovšem se vším příslušenstvím, mimo vrtulové hlavy. Hmotnost vrtulové hlavy se uváděla odděleně od hmotnosti motoru.
Všeobecný popis motoru
Nyní se budeme zabývat všeobecným popisem motoru, ke kterému použijeme několik názorných celkových fotografií.
Začneme celkovými pohledy na motor z jednotlivých stran. Na další fotografii je pohled na motor Avia 12 Ydrs, z levé přední strany:
Na dalším obrázku je pohled na motor z pravé strany:
Pohled na motor ze zadní strany:
Na dalším obrázku je řez motorem v podélné rovině:
Řez v příčné rovině:
Nyní si pomocí těchto obrázků popišme základní části motoru. K tomuto účelu, naleznete na dalších dvou obrázcích upravené fotografie motoru, kde jsou vyznačeny jeho nejdůležitější části.
Pod písmenem A je vrtulová hlava v provedení pro dřevěné vrtule. Pod písmenem B je skříň, ve které je uložen reduktor. Písmeno C označuje motorovou skříň, která je u tohoto motoru vodorovně dělena v ose klikového hřídele. K detailnějšímu rozboru přistoupíme později. Pod písmenem E jsou karburátory, kterých je celkem 6 (vždy 3 na každé straně motoru). Písmeno F označuje sací potrubí. Ve starší literatuře je obvykle označováno jako výtlačné potrubí (ve smyslu výtlačného potrubí kompresoru). Tento výraz je technicky přesnější, ale v dnešní době bude vhodnější používat název sací potrubí, neboť pod tímto slovem si dnes každý představí totéž. Proto budeme výraz sací potrubí používat i nadále. Písmeno G označuje vodní čerpadlo, H představuje kompresor s příslušenstvím a písmeno CH zachycuje magneto (jedno ze dvou magnet). Pod písmenem I jsou svíčky motoru. Motor měl vždy 2 svíčky na jeden válec. Druhá svíčka byla z vnitřní strany bloku a zachycuje ji další obrázkem pod písmenem J.
Písmeno K označuje blok válců motoru. Blok je uchycen k motorové skříni C pomocí šroubů, které jsou označeny písmenem L.
Tímto jsme zhruba vyznačili jednotlivé hlavní části motoru Avia 12 Ydrs. Nyní budeme podrobněji diskutovat, nad každou částí motoru samostatně.
Pro další popis byl zvolen tento postup:
a) V první části provedeme popis a rozbor „mechanických“ součástí motoru, tedy skříně, klikového hřídele apod.
b) V druhé části prodiskutujeme otázky související s tvorbou směsi, zapalování, palivem, olejem apod. V tomto případě budeme při popisu postupovat ve směru toku vzduchu.
Mechanické součásti motoru
Při popisu budeme (zhruba) postupovat od vnějších částí motoru, směrem dovnitř. Začneme tedy motorovou skříní.
Motorová skříň motoru Avia 12 Ydrs
Motorová skříň byla složena ze dvou částí. Obě byly tvořeny odlitky ze slitiny Siluminu gama. Bližší podrobnosti o použité slitině naleznete zde:
http://www.palba.cz/viewtopic.php?t=3864
Na dalších obrázcích jsou fotografie obou polovin motorové skříně, které nám poslouží k jejímu popisu:
Na prvním obrázku je znázorněno dělení motorové skříně na dvě poloviny v ose klikového hřídele. Horní polovina je tvořena horní částí ložisek klikového hřídele a horní polovinou skříně s víkem reduktoru. Tato část byla vyráběna jako celek a tvoří nedělitelnou součást. Spodní část motorové skříně je tvořena spodní polovinou ložisek a spodní částí skříně, která je na dolním konci opatřena odnímatelným krytem (na obrázku není vidět). Na prvním obrázku je patrné uložení klikového hřídele v ložiskách. Zcela vpravo je pastorek soukolí reduktoru.
Nyní si opět znázorněme tyto fotografie s vyznačenými nejdůležitějšímu částmi:
Pod označení A je zachycena horní polovina kluzného ložiska klikového hřídele. Těchto ložisek bylo celkem 8. První a poslední ložisko bylo staženo dvojicí šroubů, označených písmenem B. Druhé ložisko (ve směru od reduktoru, tedy zprava) bylo staženo celkem čtyřmi šrouby, zbývající ložiska měla 6 šroubů. U ložiska 1, 2 a 8 (ve směru od reduktoru) byla matice šroubů mimo (pod) spodní částí motorové skříně. Šrouby tedy byly protaženy až pod spodní polovinu skříně motoru a byly dotahovány z vnější strany. Ostatní šrouby ložisek byly dotahovány přes spodní část skříně po demontování spodního víka. Z hlediska montáže a správné činnosti motoru bylo přesné a optimální dotažení těchto šroubů klíčové. Při montáži klikového hřídele do motorové skříně, se nejprve vkládaly obě poloviny ložisek. Poté následovala velmi důkladná kontrola čistoty ložné plochy těchto ložisek a následovalo bohaté zaolejování všech mazacích kanálků klikového hřídele a ložné plochy ložisek. Dokonalá čistota byla skutečně klíčová, neboť případné kovové (ale i jiné) nečistoty, by dokázaly ložisko velmi rychle zničit. Před dotažením matic se opakovaně kontrolovalo optimální dosednutí horní poloviny motorové skříně. Teprve po této kontrole následovalo úplné utažení matic. Poté následovala opětovná kontrola volného otáčení klikového hřídele. Samotný klikový hřídel bude popsán samostatně dále. Po kompletním spojení skříně následovala závěrečná kontrola uložení klikového hřídele, kdy byla opět sledována zejména čistota a dostatečné zaolejování ložisek.
Poznámka
Pro čtenáře znalé problematiky dodám ještě několik údajů. Hlavní sledovanou veličinou po smontování skříně byly samozřejmě vůle. V další tabulce jsem shrnul montážní vůle a přesahy hlavních ložisek klikového hřídele, jak byly doporučovány firmou Avia:
Firma v případě jejich dodržení garantovala hydrodynamické mazání pro všechny režimy chodu. Osobně se domnívám, že při studených startech to šlo dodržet opravdu pouze s předehřevem oleje.
Konec poznámky.
Na fotografii pod označením písmeno C, jsou zachyceny komory pro chlazení pánví ložisek. Motor Avia 12 Ydrs měl dvojité stěny nosičů ložisek. Mezi těmito stěnami byly komory, kterými proudil vzduch. Každá z komor byla spojena s atmosférou otvory, které byly vyústěny po stranách vrchní části motorové skříně. V místech těchto vyústění byly odnímatelné kryty, které byly opatřeny přírubami. Do komor tedy proudil čerstvý vzduch, který velmi pomáhal v chlazení pánví ložisek. Jednalo se v podstatě o pomocné, dodatečně vzduchové chlazení hlavních kluzných ložisek motoru.
Pod označením písmeno D je na fotografii zachycena příruba horní části motorové skříně, která byla po celé délce motoru, takže po složení skříně byla horní polovina širší, než spodní část. Tato příruba sloužila jako dosedací plocha pro lože motoru v letounu. Každá z přírub měla celkem 9 otvorů pro montážní šrouby, které měly různé průměry. Při popisu ve směru od vrtule byly první tři otvory o průměru 12 mm, pro šrouby o průměru 11 mm. Ostatní otvory měly průměr 10 mm pro šrouby o průměru 9 mm. Uchycení motoru probereme samostatně dále.
Pod označením písmeno E je plocha pro připevnění bloků válců. Ve střední části (na fotografii není vidět) je umístěn ventilek olejového nastřikovače pomocného mazání. Mezi jednotlivými válci je celkem 6 šroubových přípojek pro přívod oleje.
Pod označením písmeno F je uložení vrtulového hřídele. Tuto část probereme později samostatně společně s reduktorem.
Písmeno G označuje přírubu pro uchycení dynama. Vedle je pod označením písmeno H otočný větrák pro odvětrávání vnitřku motorové skříně.
Písmeno CH označuje výstup pro rozvodný kohout tlakového oleje. Tento kohout byl přizpůsoben pro přívod oleje stavěcího mechanismu kovových vrtulí soustavy Hamilton.
Tímto jsme probrali základní údaje o motorové skříni motoru Avia 12 Yrds. K některým částem se budeme v průběhu dalšího popisu ještě vracet.
Bloky válců motoru Avia 12 Ydrs
Přistupme nyní k popisu bloků motoru. Na dalším obrázku je pohled na pravý blok válců s krytem vačkového hřídele:
Blok válců si opět rozdělíme do jednotlivých částí, které probereme samostatně.
Blok motoru, byl jako celek, odlit ze slitiny Siluminu gama. V horní části je opatřen odnímatelným krytem vačkového hřídele, který je na blok připevněn šrouby. Válce jsou v bloku zašroubovány, jejich spodní část je označena písmenem B. Pod písmenem A je označen nálitek bloku. Tento nálitek slouží k upevnění bloku na motorovou skříň. Blok byl na skříni upevněn pomocí šroubů. Jejich kvalita a dostatečná únosnost byla pro správnou funkci motoru velmi důležitá, neboť byly značně namáhány, zejména tahem (to platí obecně pro všechny letecké motory z této doby). Písmenem C jsou označeny nálitky pro umístění karburátorů a výfukového potrubí. Písmeno D označuje otvory pro zapalovací svíčky (druhá svíčka je z vnitřní strany bloku).
Nyní se samostatně podívejme na válec motoru. Na dalším obrázku je fotografie válce, ve které jsou již rovnou vyznačeny důležité detaily:
Válec znázorněný na fotografii je kompletní, včetně ucpávek a těsnění. Pod písmenem A je označen horní ocelový těsnící kroužek, písmeno B označuje závit pro zašroubování válce do bloku. K tomuto závitu se ještě dostaneme dále. Písmeno C zachycuje výstužné žebro válce (na válci byly celkem 3). Písmeno D označuje dvojici pryžových těsnících kroužků na spodní části válce a písmeno E pryžové ucpávky spodního konce válce.
Válec, jako celek, byl ocelový. Jeho vnitřní plocha byla nitridována. Venkovní plocha v místech, kde přichází do styku s chladící kapalinou, byla kadmiována. Detaily o povrchové úpravy technologií kadmiováním naleznete na internetu.
Nyní si provedeme rozbor celkového uložení válce v bloku motoru. Na dalším obrázku je detailní řez blokem motoru Avia 12 Ydrs, který nám poslouží jako ilustrační pomůcka:
Písmeno A a B zachycuje svíčky. Otvory, ve kterých jsou zašroubovány, jsou na celkové fotografii bloku válců označeny písmenem D. Detaily zapalování probereme samostatně později. Písmeno C označuje šrouby, kterými je upevněn blok motoru na motorové skříni. V původní fotografii byly označeny A. Písmeno D zachycuje spodní část válců, tedy část, která byla viditelná na fotografii bloku a označena písmenem B. Pod označením písmeno E je kryt hlavy motoru, pod kterým je vačkový hřídel. Písmeno F zachycuje místo, kde je zašroubován závit (označený jako B na fotografii válce) do bloku motoru. Písmeno G označuje žebra válce (dříve označené jako C). Písmeno H označuje prostor, kde proudí chladící kapalina. K chlazení motoru se dostaneme ještě samostatně později.
Tímto popisem bychom ukončili část práce, týkajících se bloku motoru Avia 12 Ydrs. K této části motoru se ovšem později ještě budeme několikrát vracet.
Klikový hřídel motoru Avia 12 Ydrs
V této části článku se zaměříme na klikový hřídel motoru. Jeho fotografie je na dalším obrázku:
V obrázku jsou přímo vyznačeny důležité části hřídele.
Klikový hřídel byl vyroben z chromniklové oceli. Má 6 klikových čepů natočený pod úhlem 120 st. Uložen je v 8-mi ložiskách, jak již bylo uvedeno výše. Hlavní a klikové čepy jsou odlehčeny vrtáním a zároveň slouží pro přívod tlakového oleje. Mazání motoru zmíníme později. Na obrázku je pod písmenem A vyznačeno vrtání hřídele. Písmeno B označuje zadní konec klikového hřídele, kde je uložena pružná spojka. Přes tuto spojku bylo hnáno kuželové kolo, které zajišťuje pohon příslušenství. Pružná spojka byla zvolena proto, aby bylo umožněno délkové roztažení klikového hřídele. Písmeno C označuje přírubu pro připevnění pastorku reduktoru.
Reduktor motoru Avia 12 Ydrs
Nyní se zaměříme na popis reduktoru. Všeobecně lze uvést, že reduktor byl nesouosý, tvořený jednoduchým převodem čelními ozubenými koly. Jednalo se o velmi jednoduchý, nenáročný typ reduktoru. Celkový pohled je na dalším obrázku:
Provedeme nejprve všeobecný popis reduktoru. Označení písmeny v tomto případě nebudeme potřebovat. Začneme spodní částí obrázku, kde je zachycen přední konec klikového hřídele. Na přírubě, kterou jsme zmiňovali již v předchozí kapitole, je připevněn (šrouby) pastorek reduktoru. Hřídel v horní části obrázku je vrtulová hřídel, na které je uloženo větší kolo ozubeného soukolí reduktoru. Toto kolo je na přírubě vrtulového hřídele rovněž připevněno šrouby. Z obou stran tohoto kola jsou valivá ložiska. Vlastní vrtulová hřídel je uložena ve dvou kluzných ložiskách, které popíšeme níže. Převod reduktoru je 3:2.
Nyní si spojme řez reduktorem motoru s tímto obrázkem. Tento postup nám umožní názorné vysvětlení jednotlivých dílů.
Příslušné součásti na řezu a obrázku jsou spojeny šipkou. Popis začneme od nejdůležitější části reduktoru, kterou kupodivu není ozubené kolo. Nejdůležitější část je dvojice kuličkových ložisek po stranách kola. Jejich účel je totiž jednoznačně velice důležitý. Člověk orientující se ve strojírenství, to pozná na první pohled, ale vzhledem k tomu, že článek nečtou vždy strojaři, popišme je blíže. Tyto kuličková ložiska jsou axiální, tedy určena pro přenášení tahových sil na vrtulovém hřídeli. V tomto jsou specifická, neboť tato ložiska jsou jediná součást vrtulového hřídele, která je schopna přenést tahové síly od vrtule letounu. Jejich dostatečná únosnost a kvalita, je pro správný provoz celého motoru velmi důležitá, jedná se o jednu z klíčových součástek motoru. Podobné ložisko naleznete na většině pístových leteckých motorů (nechci uvádět přímo na všech motorech, neboť si nejsem jistý, ale velmi pravděpodobně tomu tak bude).
Nyní se zaměřme na hnané kolo na vrtulovém hřídeli. Jeho upevnění pomocí příruby je zřejmé z obrázku, proto ho nebudeme blíže rozebírat. Samotné soukolí reduktoru je s čelním ozubením, bez zvláštních markant. Vzdálenost os kol reduktoru je 240 mm. Zaměřme se nyní na zajímavý ozubený věnec, který je přinýtovaný k přední části tohoto kola. Pozorně se podívejme na horní obrázek, na kterém je ozubené kolo na vrtulové hřídeli. Na přední části tohoto kola je další „malé“ ozubení. Toto je ozubený věnec, který je na hlavní kolo přinýtován. Nyní se podívejme na řez reduktorem. Ozubený věnec (v řezu na pravé straně kola), je na horní části řezu reduktorem v záběru s kolem dynama, které je tímto věncem poháněno. Dynamo motoru probereme samostatně v části o pomocných pohonech, ale způsob jeho pohonu si zapamatujme.
Tímto jsme probrali základní části reduktoru motoru Avia 12 Ydrs.
Vrtulová hlava pro dřevěnou vrtuli motoru Avia 12 Ydrs
Motor Avia 12 Ydrs používal pro dřevěnou vrtuli vrtulovou hlavu dle ČSN AE 5.10-315. Tvar a rozměry hlavy tedy nebyl závislý na vůli výrobce, ale byl přesně upraven státní normou. Norma ČSN AE 5.10 byla schválena v květnu 1935 Českou normalizační společností. Upravovala hlavní rozměry vrtulových hlav pro dřevěné vrtule, používané v našem předválečném letectvu. Norma je na dalším obrázku:
Nyní se podívejme na další fotografii vrtulové hlavy, na které si přiblížíme normované rozměry:
Jak již bylo uvedeno výše, motor Avia 12 Ydrs měl vrtulovou hlavu dle ČSN AE 5.10-315. Číslo 315 udává vnější průměr v milimetrech, na předchozím obrázku označen jako A. Když se podíváme zpět do tabulky pod nákresem, tak průměr 315 mm, je jako druhý zespodu. Průměr je zde označen D. V tomto řádku tabulky poté naleznete všechny hlavní rozměry. Jejich význam je patrný z výkresu nad tabulkou. V normě 5.10 je rovněž odkaz na navazující normu ČSN AE 5.2 a ČSN AE 5.11. Norma ČSN AE 5.2 upravovala rozměry konců vrtulových hřídelů a norma ČSN AE 5.11 upravovala stavěcí kolíky.
Poznámka:
V článku se záměrně věnuji pouze dřevěným vrtulím. V případě vrtulových hřídelů pro kovové vrtule se ve zdrojích objevily značné rozpory, které se mi nepodařilo vyřešit. Proto jsem tuto část vynechal – viz. otázky na konci práce.
Konec poznámky.
Na dalším obrázku je detail středu dřevěné vrtule letounu Avia B 534. Tuto vrtuli je možno shlédnout v Technickém muzeum v Brně.
Ojnice motoru Avia 12 Ydrs
Ojniční systém motoru Avia 12 Ydrs, se skládal z hlavní a vedlejší ojnice. Nákres je na dalším obrázku:
Ojnice motoru jsou vyrobeny z chromniklové oceli. Táhlo hlavní ojnice (na obrázku vlevo) je profilu I. Její spodní část přechází do dvojice ojničních ok. První je určeno pro uložení na klikové hřídeli, druhé pro uložení pomocní ojnice (vpravo). Oko hlavní ojnice je vyztuženo čtyřmi žebry. Obě jeho poloviny jsou spojeny dvojicí kuželových kolíků, které jsou zalisovány. Oko hlavní ojnice je opatřeno ložiskem, které je tvořeno ocelovou pánví vylitou kompozicí. Pánev je dvoudílná. Horní oko hlavní ojnice je mazáno olejem, který je přiváděn duralovou trubkou, uloženou v profilu ojnice. Trubka je k ojnici připojena mosaznými třmínky. Vedlejší ojnice má průřez mezikruží a obě oka jsou opatřeny zalisovanými bronzovými pouzdry, které jsou pojištěny kolíkem. Velmi důležitou součástí je podpěrný kolík spodního čepu pomocné ojnice. Na obrázku je zakreslen jako výstupek na hlavní ojnici, uprostřed délky čepu vedlejší ojnice. Tento kolík byl skutečně velmi důležitý, neboť umožnil podepřít čep pomocné ojnice. Tímto značně snižoval průhyb čepu a zároveň umožnil jeho dobré mazání, neboť byl opatřen mazacím otvorem pro přívod oleje.
O ojničního systému motoru Avia 12 Ydrs, se ještě ktátce zastavme. Obecně se tento způsob řešení hlavní a vedlejší ojnice vidlicového motoru, nazýval jako „systém vedlejších ojnic“. V dnešní době je to anachronizmus, který se již nepoužívá. Druhou variantou řešení ojničního systému vidlicových motorů, byl tzv. „systém osových ojnic“. Systém osových ojnic se můžeme ilustrovat na další obrázku, na kterém je ojniční systém motoru DB 600:
Jak je patrné, u „systému osových ojnic“ jsou jak hlavní (rozvidlená), tak i vedlejší ojnice, připojeny přímo na čep klikového hřídele. Vedlejší ojnice je připojena mezi rozvidlenou hlavní ojnici.
Systém vedlejších ojnic je skutečně možno označit za zastaralý již v 30-tých letech. Je nevýhodný z různých hledisek a to i přesto, že byl v některých případech používán až do konce druhé světové války. Je známkou jisté zastaralosti motoru Avia 12 Ydrs (na konec 30-tých let) a určitě by limitoval další případný vývoj tohoto motoru. Zároveň více než cokoliv jiné ukazuje na dobu vzniku motoru Hispano Suiza 12 Ydrs, tedy do 20-tých let. V této době byl tento způsob ojničního systému používán často, příkladem může být např. motor BMW VI, jehož ojnice jsou na dalším obrázku:
Povšimněte si také použití válečkových ložisek hlavního ojničního čepu. V průběhu 30-tých let došlo k opuštění tohoto způsobu řešení a přechodu na systém ilustrovaný u motoru DB 600.
Nejlepším příkladem tohoto vývoje je ovšem samotný motor Hispano Suiza 12 Ydrs a jeho další verze Hispano Suiza 12 Y-31. Ojniční systém této verze motoru, je na dalším obrázku:
Poznámka:
Mezi verzí Hispano Suiza 12 Ydrs a Hispano Suiza 12 Y-31 byla ještě jedna verze (21), ale o této nemám podrobnější informace. Verze 12 Y-31 je známa zejména z letounu Morane Saulnier MS.406, klíčové stíhačky francouzského letectva v roce 1940.
Konec poznámky.
Při pohledu na předchozí obrázek je patrné, že konstruktéři si byli vědomi nedostatků motoru Hispano Suiza 12 Ydrs, v ojničním systému. Proto ho přepracovali do podoby osových ojnic.
Poznámka:
Pro čtenáře znalejší problematiky můžeme stručně uvést hlavní výhody a nevýhody systému pomocných ojnic. Důvodem pro existenci systému s pomocnými ojnicemi, byly zejména konstrukční problémy a problémy s pevností hlavy ojnice, při použití osových ojnic. Při použití pomocných ojnic bylo možno dosáhnout větší celkové tuhosti hlavy ojnice a tedy nižších deformací. Zároveň byla konstrukce hlavy ojnice jednoduší. To jsou ovšem jediné výhody tohoto systému. Proti nim stojí problémy s kinematikou pomocných ojnic. Hlavní rozdíl mezi systémem pomocných ojnic a systémem osových ojnic je totiž v tom, že systém osových ojnic je tří-kloubový mechanismu, kdežto systém pomocných ojnic je čtyř-kloubových mechanismus. Rozdíly jsou dobře patrné na dalším obrázku:
Na náčrtu vlevo je ojniční systém s pomocnou ojnicí, tedy stejný, jaký měl motor Avia 12 Ydrs. Vpravo je ojniční systém s osovými ojnicemi, tedy např. motor DB 600.
Hlavní rozdíl mezi oběma systémy spočívá v tom, že v případě systému s pomocnými ojnicemi nepřijde píst motoru do horní úvratě v okamžiku, kdy je klika hřídele (bod A na obrázku) natočena o úhel, odpovídající úhlu rozevření válců. Dobře patrné je to z předchozího obrázku, kde náčrt je pořízen právě v tomto okamžiku. Píst se dostává do horní úvrati až později, při dalším otáčení kliky. Úhlové pootočení kliky za ideální polohu není příliš velké, přesto způsobovalo drobné rozdíly ve zdvihu jednotlivých řad válců těchto motorů. Tyto rozdíly by sami o sobě nebyly velkým problémem, kdyby přímo neovlivňovali kompresní poměry jednotlivých řad válců. Zde bylo nutno volit kompromis, který bylo možno nalézt různými způsoby. V Sovětském svazu, kde byly motory se systémy vedlejších ojnic používány po celou válku (některé odvozené od Hispano Suiza 12), byly ponechány rozdíly ve zdvizích pístu hlavní a vedlejší ojnice a tedy i rozdílné zrychlení pístů. Tímto postupem byly sníženy nevýhody v oblasti dynamiky (silové ovlivňování hlavní ojnice ze strany vedlejší). Maslennikov a Rapiport uvádí příklad motoru AM-38, který měl rozdíl ve zdvizích pístů celkem 6,77 mm a rozdíly ve zrychlení 10 až 15 %.
Podobné otázky bylo nutno řešit i u ojničních systémů hvězdicových motorů. Co jsme uvedli výše, je pouze nástin do této kapitoly. Pro zájemce o tuto problematiku doporučuji zejména starší sovětské knihy o leteckých motorech, kde byla postupům návrhů těchto ojniční systémů věnována velká pozornost. Je ovšem nutno uvést, že kromě sovětských motorů nebyl tento systém ostatními výrobci v období druhé světové války, u vidlicových motorů, příliš používán.
Konec poznámky.
Písty motoru Avia 12 Ydrs
Písty motoru Avia 12 Ydrs, byly lisovány ze slitiny hliníku. Přesnou použitou slitinu se bohužel nepodařilo dohledat. Píst motoru je na dalším obrázku:
Každý píst byl opatřen čtyřmi kroužky. Tři byly těsnící a jeden stírací. Všechny byly umístěny nad pístním čepem. Samotný pístní čep (zobrazený na obrázku ojnic), je volně otočný jak v náboji pístu, tak i ojniční hlavě. Axiální posuv je omezen dvojicí hliníkových čepiček, které jsou zalisovány do obou konců čepu.
Ventily motoru Avia 12 Ydrs
Motor Avia 12 Ydrs byl opatřen dvěma ventily. Rozvod byl systému OHC, tedy s vačkovou hřídelí v každé hlavě. Sací i výfukový ventil byl vyroben z austenitické oceli. Ventil motoru je na dalším obrázku:
Nyní se dostáváme k jednomu zajímavému problému. V dokumentaci k motoru je doslova uvedeno:
„Ventily jsou zhotoveny zvláštním výrobním postupem, takže jsou uvnitř duté a naplněny asi do poloviny obsahu své dutiny kovovým sodíkem“.
O ventilech plněných sodíkem se hovoří vždy v množném čísle. Není tedy zřejmé, zda autoři myslí oba ventily (sací i výfukový), nebo všechny výfukové ventily. Fakt, že výfukové ventily byly plněny sodíkem není nic neobvyklého, byl to v tehdejší době běžný postup. Otázkou jsou ovšem sací ventily, neboť v tomto případě by byl motor velmi specifický. Jisté je, že motor Avia 12 Ydrs měl duté oba ventily, teda jak sací, tak i výfukový. Je to dobře patrné z dalšího obrázku:
To samozřejmě neznamená, že byly oba plněny sodíkem. Pravděpodobně byl plněn pouze výfukový ventil (jak uvádí anglická Wikipedie u hesla Hispano Suiza 12Y), ale z dokumentace k motoru to prostě nevyplývá. Nechme tedy otázku plnění ventilů sodíkem u motoru Avia 12 Ydrs, otevřenou.
Každý ventil motoru byl opatřen dvojicí ventilových pružin. Tyto pružiny byly navrženy tak, že v případě potřeby stačila pouze jediná na plnohodnotnou funkci ventilu. Horní část pružiny dosedla na misku, která je na dříku ventilu zajištěna drážkováním (viz. obrázek ventilu výše). Na horním obvodu misky je drobné ozubení, které je v záběru se stejným ozubením, vytvořeným na obvodě nárazníku. Tím bylo zajištěno stálá poloha misky.
Ventilový nárazník je zašroubován do dříku ventilu. Seřizování vůle mezi nárazníkem a vačkou je prováděno pomocí změny polohy nárazníku, vůči misce ventilových pružin. K tomuto bylo používáno speciální nářadí, které společně zabíralo do drážek nárazníku i misky. Počet zubů na ozubení je právě 100 a stoupání závitu nárazníku je 1 mm, vůle mezi vačkou a nárazníkem tedy bylo možno měnit po 0,01 mm (přestavení o jeden zub).
Sedla ventilů jsou opatřena stelitováním. Vodítka ventilů byla ze šedé litiny, zalisována do nálitků v horních částech bloku válců. Výfukové ventily měli vodítka opatřeny trojicí mazacích otvorů.
Vačkový hřídel motoru Avia 12 Ydrs
Vačkový hřídel motoru Avia 12 Ydrs je na dalším obrázku:
Jak je z obrázku patrno, vačkový hřídel motoru se skládal ze dvou částí. Každá z vaček působí přímo na ventilové nárazníky. Vačkový hřídel motoru je uložen ve čtyřech ložiskách. Ložiska byla v horní přírubě zajištěna šrouby a kolíky s kroužky. Kuželové hnací kolo, které je na obrázku zcela vpravo, je na hřídeli zajištěno dvojicí Woodruffových klínů.
Obě poloviny hřídele jsou spojeny kotoučovou spojkou. V dutině vačkových hřídelů je duralová trubka, jejímž účelem je rozvedení mazacího oleje k vačkám, ložiskům a hnacímu kolu.
Pohon vačkového hřídele byl zajištěn hřídelem, který je v záběru s výše uvedeným kuželovým kolem. Uložení tohoto hřídele je na dalším obrázku:
Hnací hřídel rozvodu je rovněž dvojdílný. Vzájemné spojení obou částí bylo zajištěno zubovou spojkou. Tato spojka byla použita zejména proto, že tímto způsobem je zajištěna možnost bezpečného rozdílného tepelného roztahování obou polovin hřídele. Vlastní hřídele jsou chráněny trubkou, která je v horní části pevně spojena s blokem motoru. Spodní část je opatřena patkou, které je pomocí šroubů přichycena na motorovou skříň.
Tvorba směsi, zapalování, chlazení a mazání motoru
V druhé části práce se zaměříme na tvorbu směsi, zapalování, chlazení a mazání motoru Avia 12 Ydrs. Motor je vybaven kompresorem před karburátorem. Karburátorů je celkem šest a jsou umístěny na boku bloku válců. Každý karburátor slouží vždy pro dva válce. Celkový pohled naleznete na úvodních obrázcích v celkovém popisu motoru. Nyní se zaměřme na jednotlivé součásti samostatně:
Kompresor
Kompresor motoru je odstředivý, jednorychlostí s pohonem od klikového hřídele pomocí soukolí. Základní charakteristiky naleznete ve všeobecné části této práce.
Celkový pohled na kompresor motoru Avia 12 Ydrs, s veškerým příslušenstvím, je na dalším obrázku:
Popis opět provedeme dle vyznačených hlavních částí. Na obrázku je pod ozn. A zachyceno vstupní potrubí do kompresoru. Vstup byl řešen obvyklým způsobem, tedy kolmo na oběžné kolo. Písmeno B označuje konec difusoru, tedy místo výstupu stlačeného vzduchu z kompresoru. Difusor byl spirálovitý. Písmeno C označuje víko kompresoru, pod kterým je uloženo oběžné kolo. Písmenem D je označen automatický vzduchový regulátor. K tomuto regulátoru se detailněji dostaneme později. Písmeno E označuje šroubovou přípojku pro odvod paliva, zachyceného v kompresoru.
Jednotlivé součásti si detailněji rozebereme dle dalšího obrázku:
Na obrázku je přední část kompresoru s rozkreslenými součástkami. Písmeno A označuje sací potrubí. Písmeno B zachycuje regulační klapku. Tato klapka je ovládána pomocí regulátoru. Tento není na obrázku označen a probereme ho samostatně níže. Písmeno C označuje přední část oběžného kola.
Na následujícím obrázku je druhá část kompresoru:
Písmeno C označuje opět oběžné kolo kompresoru. Pod označením D je difusor a těleso kompresoru. Písmeno E označuje hřídel oběžného kola a její uložení.
Nyní si podrobněji projděme některé z částí tohoto kompresoru.
Na prvním obrázku si povšimněme zejména umístění škrtící klapky. Tato je dvoudílná a je umístěna před „kolenem“ sacího potrubí, tedy jinými slovy „před kompresorem“. Její otevření bylo ovládáno vzduchovým regulátorem. Na první části si rovněž povšimněte šroubu s podložkou, kterým bylo zajištěno oběžné kolo na hřídeli. Nyní se věnujme druhému obrázku. Zde je nejzajímavější uložení hřídele. Zejména si povšimněte kuličkového ložiska a způsobu, jakým bylo zajištěno na hřídeli. Toto ložisko bylo jednou z nejnamáhavějších součástek motoru a jeho kvalita byla velmi důležitá. Z hlediska trvanlivosti bylo rovněž velmi důležité uspořádání hnacího soukolí. U motoru Avia 12 Yrds bylo toto soukolí řešeno „klasicky“, tedy pomocí předlohové hřídele. Tyto hřídele byly dvě, každá opatřena dvojicí ozubených kol. Konec obou hřídelů a převod na hnané kolo hřídele oběžného kola, je na dalším obrázku:
Jak je z obrázku patrné, obě hnací kola (větší z trojice kol) byla opatřena odstředivými spojkami. Tyto spojky byly použity zejména proto, aby eliminovali rázy při náhlých změnách otáček motoru. Před popisem samotných spojek u motoru Avia 12 Ydrs, si nejprve krátce popišme princip činnosti odstředivé spojky.
Na dalším obrázku je řez typickou odstředivou spojkou, který nám poslouží jako ilustrační příklad.
V ozubeném kole jsou umístěna odstředivá závaží. Tyto jsou unášena rotací hřídele. Vlivem nárůstu odstředivé síly při stoupajících otáčkách hřídele, jsou závaží vytlačována na obvod bubnu spojky. Při vyšších otáčkách vzniká na třecí ploše spojky tření, které způsobuje unášení ozubeného kola ve směru rotace. Hnací moment těchto spojek tedy roste s nárůstem otáček hřídele.
Na stejném principu fungovala třecí spojka i u pohonu kompresoru motoru Avia 12 Ydrs. Při pohledu na obrázek pohonu kompresoru tedy můžeme uvést, že písmenem a) jsou označeny kotouče spojek. Tyto byly pevně upevněny na hřídeli (drážkováním). Písmeno b) označuje bronzový prsten a písmeno d) odstředivá závaží spojky. Princip činnosti je zcela shodný s ilustračním příkladem na obrázku výše.
Celkově byl převod z klikového hřídele, na hřídel kompresoru „do rychla“. První soukolí mělo převodový poměr 50/14 a druhé 59/21. Celkový počet otáček oběžného kola, při nominálních otáčkách motoru, tedy byl:
2400x(50/14)x(59/21) = 24 080 ot./min (zaokrouhleno)
Poslední důležitou součástí je regulátor plnícího tlaku. Jak je uvedeno výše, byl umístěn na tělese kompresoru. Schéma jeho zapojení je na dalším obrázku:
Popis jednotlivých částí naleznete v levé horní části a detaily jednotlivých součástek na obrázcích výše. Nyní se věnujme principu jeho činnosti.
Bez bližšího vysvětlování uveďme, že úkolem regulátoru bylo při nárůstu výšky letu, udržovat konstantní plnící tlak za kompresorem. To bylo samozřejmě možno splnit pouze do nominální výšky motoru (3900 m). Tato regulace probíhala pomocí škrtící klapky, jejíž poloha byla závislá pouze na nadmořské výšce letu, nikoliv na požadavku pilota. Pilot ovládal škrtící klapku umístěnou v karburátorech (k této se dostaneme níže), ale nikoliv tuto škrtící klapku. První obrázek zachycuje situaci, kdy letoun letí v nízké výšce (při zemi). Regulátor v tomto případě uzavírá škrtící klapku, jak je patrné z tohoto obrázku. Při nárůstu výšky letu dochází k jejímu postupnému otevírání, což ilustruje druhý obrázek. Při klesání je stav opačný. Při letu v nominální výšce (3900 m) a kdekoliv výše, je škrtící klapka zcela otevřena.
Princip činnosti regulátoru byl jednoduchý. Při nárůstu nadmořské výšky se vlivem klesajícího tlaku za kompresorem, roztahuje měchový bubínek regulátoru (označení A). V případě, kdy není za kompresorem dosaženo tlaku 880 mm Hg, dojde k roztahování bubínku. Tento při roztahování tlačí na pístek označený C. V případě, kdy pístek otevře drážku pro přívod oleje k pístu označeném F, vnikne tlakový olej za tento píst a přes hřeben pootevře škrtící klapku. Následně dojde ke zvýšení tlaku za kompresorem a tedy smrštění bubínku. V důsledku toho je pístek C vysunut vzhůru, uzavře přívod oleje a nastane neměnný stav. Škrtící klapka tedy zůstane v nové poloze. Na stejném principu (ale opačně) fungoval regulátor i při klesání.
Poznámka:
V popisu používám název škrtící klapka. Vhodnější název by samozřejmě byl regulační klapka, ale domnívám se, že pro naše účely bude vhodnější držet se tohoto názvu. Pod tímto pojmem si totiž každý vybavíme to stejné.
Konec poznámky.
Tímto popisem ukončíme část týkající-se kompresoru motoru Avia 12 Ydrs.
Sací potrubí
Za kompresorem postupuje stlačený vzduch sacím potrubím ke karburátorům. Celkový pohled na toto potrubí je na dalším obrázku:
Jednotlivé důležité body potrubí jsou označeny písmeny. Proveďme nyní jejich popis:
a) Místa označená jako A představují přípojky pro odvod paliva, které se dostalo před karburátor, do sacího potrubí. V těchto místech se připojovaly trubky pro zpětný odvod tohoto paliva. Trubky na potrubí měly průměr 4/2.
b) Místo označené B představuje přípojku pro vzduchový manometr v kabině letounu. Trubka pro připojení měla průměr 6/4.
c) Místa označená C a D představuje přípojky k vyrovnávacím potrubím palivových čerpadel (bod C, průměr trubky 8/6) a palivovému manometru (bod D, průměr 8/6).
Sací potrubí, jako celek, se skládalo (každá polovina) ze čtyř trubek, spojených pryžovými spojkami a objímkami. Trubky přímo napojené na karburátor byly zajištěny odnímatelnými pásy. Výrobce motoru umožňoval nahrazení trubky mezi posledním z řady karburátorů a kompresorem, za síťovanou trubku, upravenou pro zachycení zpětného zášlehu.
Karburátor motoru Avia 12 Ydrs
Motor byl opatřen celkem 6-ti karburátory Hispano-Solex 56 S 2. Každý z karburátorů zásoboval směsí dva válce. Byly umístěny na bloku z vnější strany motoru, vždy po třech na každé straně. Na blok byl každý z karburátorů připevněn 4-mi šrouby.
Na dalším obrázku je celkový pohled na trojici karburátorů (pravého bloku motoru):
Nejprve se budeme věnovat celkovému popisu karburátorů, na kterém se pokusíme vysvětlit způsob, jakým pilot letounu ovládal jejich pákoví. K tomuto účelu je zařazen další obrázek, který nám umožní provést tento popis:
Na obrázku je celková sestava trojice karburátorů pravého bloku motoru, se zakreslením vzduchového potrubí a ovládacího pákoví. Při popisu ze spodní části obrázku je dole zakresleno sací potrubí. Směrem vzhůru vstupuje vzduch do karburátorů. Prvním vodorovným táhlem nad sacím potrubím, pilot letounu ovládal výškový korektor (regulátor) karburátorů. Jeho podrobnější vysvětlení provedeme níže. Horním vodorovným táhlem byla ovládána škrtící klapka každého z karburátorů. Toto táhlo bylo vpravo zakončenou pákou, přes kterou bylo ovládání vyvedeno do pilotní kabiny letounu.
Popis činnosti vlastního karburátoru si provedeme na řezu, který je na dalším obrázku:
V popisu se budeme držet označení čísly. Řez si rozdělíme do dvou polovin.
Na pravé straně karburátoru je umístěna plováková komora s válcovým plovákem. Tato komora je uzavřena víčkem (označeno 4). Nad komorou je soustava kanálů pro pomalý chod motoru a regulační šroub (číslo 27 a 29). Ve středu karburátoru je hlavní tryska. Nad ní je škrtící klapka motoru. Prostor, do kterého ústí hlavní tryska, se nazývá difusor. V tomto místě je při otevření škrtící klapky motoru podtlak. Pravou stranu představuje výškový korektor, který se skládá ze soustavy kanálů.
Při běžném provozu je škrtící klapka motoru otevřena. Proudící vzduch způsobuje podtlak v difusoru, v jehož důsledku dochází k vytryskování směsi z trysky. Palivo je do trysky přiváděno kanály vyvrtanými v těle karburátoru (na obrázku nezachyceny). Ve spodní části trysky jsou další otvory pro přívod vzduchu, který následně v rozprašovací trubičce vytváří směs. Další odpaření paliva probíhá v difusoru a za ním. Činnost hlavní trysky lépe pochopíme na dalším obrázku.
Na řezu hlavní trysky je pod označením č. 15 trubka pro přívod paliva. Číslo 19 označuje nosič trysky, č. 18 vlastní trysku. Číslo 17 představuje trubici trysky a č. 22 trubičku pro pomalý chod motoru.
Činnost tohoto karburátor je možno rozdělit zhruba do tří režimů:
1) Normální chod motoru
Normálním chodem je označeno běžné použití motoru v patřičných otáčkách. V tomto případě je škrtící klapka otevřena a v prostoru difusoru existuje výrazný podtlak. V tomto případě vzniká směs tím způsobem, že palivo je přiváděno trubkou 15 do hlavní trysky. Vzduch procházející karburátorem vniká otvory vyvrtanými na spodní část trysky dovnitř, a směs je tedy vytvářena v trysce. Následně vystupuje do difusoru a dále do válce, kdy po cestě (v difusoru a potrubí), dochází k jemnému rozprášení.
2) Pomalý chod
Pomalý chod motoru je případ, kdy je škrtící klapka výrazně, nebo zcela uzavřena. V tomto případě výrazně klesá podtlak v difusoru a v důsledku tohoto je nutno směs vytvářet odlišným způsobem. K popisu tohoto chodu se musíme vrátit zpět k řezu karburátorem. Klíčovým prvek je v tomto případě šroub pro pomalý chod, označený písmenem 29. Ten je umístěn nad škrtící klapkou a tedy je v něm požadovaný podtlak. V tomto případě postupuje palivo soustavou vrtání a trysek, vytvořených v karburátoru (na obrázku nezachyceno) až k tomto šroubu, kde vytryskuje. Směs je následně vytvářena v sacím potrubí za karburátorem.
3) Přechodové stavy
Přechodové stavy obecně byly u karburátorů (většiny motorů) problematické. Karburátor Hispano-Solex 56 S 2 řešil stavy prudkého otevření škrtící klapky, zkombinováním výše uvedených chodů. Žádné jiné speciální způsoby neměl.
Samostatně probereme výškový korektor karburátoru. Jedná se o zařízené, jehož úkolem bylo zabránit nadměrnému obohacení směsi nad nominální výškou motoru. Nejprve si velmi krátce vysvětleme důvody existencí těchto korektorů:
Stoupá-li nadmořská výška, ve které pracuje motor, snižuje se hustota nasávaného vzduchu. U motorů s kompresorem (což je i náš případ), nemá nejprve toto snížení hustoty žádná vliv. Kompresor totiž udržuje konstantní přetlak a to až do nominální výšky motoru. K tomuto účelu slouží výše zmiňovaná škrtící klapka (viz. část o kompresoru), která postupným otevírám v závislosti na nadmořské výšce, udržuje přetlak na konstantní úrovni. V případě, že se letoun dostane do vyšší nadmořské výšky, než je nominální výška motoru (tedy výška, kde kompresor již není schopen udržet přetlak), klesá množství vzduchu. V případě, že bychom do tohoto menšího množství vzduchu i nadále dodávali stejné množství paliva, jako pod nominální výškou, nutně obohacujeme směs (tedy zvyšujeme poměr paliva vůči vzduchu). Nezbývá tedy, než zkonstruovat zařízení, které nad nominální výškou bude snižovat množství paliva, které je rozprašováno. Právě k tomuto účelu byly u leteckých motorů konstruovány tzv. výškové korektory.
U karburátoru Hispano-Solex 56 S 2 docházelo ke snižování množství rozprašovaného paliva, pomocí snižování podtlaku v plovákové komoře. Pokud se podíváme zpět na řez karburátorem, součásti výškového korektoru jsou zde zakresleny čárkovaně. Skládal se ze dvojice vrtání pro vzduch, které ústili do plovákové komory (číslo 32) a do difusoru (číslo 36). Korektor dále obsahoval clonu (číslo 34), která spojovala obě vrtání. Podle okamžité polohy této clony docházelo k převodu podtlaku v difusoru, do plovákové komory, kde následně snižuje množství přiváděného paliva.
Tímto popisem ukončíme část, týkající se karburátoru Hispano-Solex 56 S 2. Další nezbytnou součástí palivového systému, bylo čerpadlo. Motor Avia 12 Ydrs byl vybaven dvojicí palivových čerpadel typu AM. Tyto čerpadla byla rotační, se samočinnou regulací. Byla umístěna na spodní části motoru, vedle čerpadla chladící kapaliny (viz. níže). Popis čerpadla provedeme na následujícím obrázku, kde je zachyceno v řezu:
Čerpadlo nebudeme popisovat zcela dopodrobna, zaměříme se pouze na nejdůležitější části. Čerpadlo se v podstatě skládá ze dvou částí. První představuje samotné čerpadlo, druhou ústrojí pro samočinnou regulaci. Při popisu začneme čerpadlem.
Nejdůležitější součásti čerpadla představují skříň ozn. č. 1, hřídel ozn. č. 2, dutina ozn, č. 5 a křídélka ozn. č. 3 a 4. Činnost čerpadla nastává při rotaci hřídele s křidélky. Rotuje-li tedy hřídel 2 (hnaný), mění se objemy čerpacích prostorů označených č. 5a a 5b. Tyto změny lépe uvidíme na dalším obrázku:
Jak je z tohoto obrázku patrné, hřídel č. 2 má excentrickou polohu a svou rotací mění objemy těchto prostorů. Při rotaci ve směru šipky tedy vzrůstá objem prostoru 5b a naopak klesá objem prostoru 5a. V kanálech 35 a 36 tedy nasává podtlak, případně přetlak (při tomto smyslu rotace 35 podtlak a 36 přetlak), a tím dochází k čerpaní paliva. Toto je v krátkosti celý princip rotačního čerpadla AM. Ostatní součásti čerpadla jsou různé pomocná systémy, těsnění apod. Pro naše účely nám výše uvedený popis stačí. Nyní se v krátkosti podívejme na samočinnou regulaci.
Hlavními součástmi systému samočinné regulace tlaku paliva byl uzávěr č. 49 a pružina č. 55. Systém fungoval tím způsobem, že v případě, kdy došlo k zaškrcení odtoku z čerpadla, došlo k nárůstu tlaku ve výtlačném prostoru. Tento tlak se projevil v otvoru č. 66, který je dobře patrný na dalším obrázku:
V tomto důsledku došlo ke zmenšení objemu měchové pístu (vlnovka uprostřed řezu na prvním obrázku) a pomocí táhla č. 48 došlo k odtažení uzávěru č. 49. Tím došlo k přímému spojení mezi výtlakem a saním čerpadla a následně poklesu dodávaného množství paliva. Tolik v krátkosti k systému samočinné regulace.
Závěrem k čerpadlu AM ještě několik poznámek. Čerpadlo umožňovalo ruční čerpání před spuštěním motoru (k zaplavení plovákových komor karburátoru). To bylo umožněno pomocí páky ozn. č. 68 (na prvním obrázku). Dále čerpadlo umožňovalo vypnutí přívodu paliva a to jak jednoho z čerpadel (pro kontrolu správnosti chodu), tak i obou čerpadel (pro zastavení motoru). Motor Avia 12 Ydrs byl zastavován právě vypnutím obou palivových čerpadel a následným doběhem motoru na palivo z karburátorů a palivového potrubí.
Schéma palivového systému u motoru Avia 12 Ydrs, na příkladu letounu Avia B-534, je na dalším obrázku:
Nádrže letounu jsem na zdejší fóru již probírali samostatně, jejich popis naleznete zde:
http://www.palba.cz/viewtopic.php?t=3501
K rozvodu paliva se používaly hadice Superflexit s kovovým pletivem. Vypouštění paliva z nádrže bylo provedeno výpustí (celkem třemi) na spodní části hlavní nádrže letounu. Povšimněte si rovněž vyvedení odpadu, o kterém jsem hovořili v části týkající se sacího potrubí za kompresorem.
Tímto bychom ukončili palivové potrubí motoru Avia 12 Ydrs.
) . 
).
