SISTEMA DE PROPULSIÓN

Los primeros motores de embolo utilizaban un pequeño motor de gas que accionaba una hélice grande para ayudar a acelerar el aire para generar empuje. El avión de los hermanos Wright utilizaba un motor de hélice. Desafortunadamente, la velocidad de los aviones de hélice era más bien limitada, para volar más rápidamente era necesario otro diseño.Fue hasta que empezó la segunda Guerra Mundial cuando puede decirse que los sistemas de propulsión, empleados en los aeroplanos, eran a base de motores de émbolos, que utilizaban como combustible la gasolina. Tenían una gran variedad, tanto en el número de cilindros como en la disposición de éstos. Existían motores radiales (en una o varias estrellas) en V, W, H, X, en línea, de émbolos opuestos etc. Y de refrigeración por aire o por líquidos. Los motores más comunes eran los de cuatro tiempos con encendido por bujías.

El Lycoming IO-540 es una familia de motores de montaje horizontal opuesto de seis cilindros para su montaje en aviones de ala fija y helicópteros de 8874 cc de desplazamiento, construida por Lycoming Engines. El motor es una versión de seis cilindros derivado del motor de cuatro cilindros Lycoming O-360

Un motor en oposición tiene dos bancadas de cilindros ubicadas en los lados del cárter una en contraposición de la otra. Puede ser refrigerado por aire o por líquido, pero los refrigerados por aire son los predominantes. Este tipo de motor es montado con el cárter en posición horizontal en aeroplanos, pero puede ser montado con el cárter en vertical en helicópteros. Debido a la disposición de los cilindros, las fuerzas recíprocas tienden a cancelarse, resultando en un buen funcionamiento del motor. A diferencia del motor radial, no padece ningún problema de bloqueo hidrostático.

El motor de cilindros horizontalmente opuestos es, usado normalmente en aviación, de generalmente 4 y 6 cilindros, en el que los cilindros se oponen, pero los pistones que se oponen entre sí se acercan y se alejan a destiempo ya que el orden de encendido se ha distribuido de forma alternada como si se tratara de un motor en línea, dando prioridad a la continuidad de movimiento a través de todas las bancadas en caso de que un cilindro falle, para que afecte al movimiento completo del motor pero no específicamente a su cilindro o pistón contrapuesto.

Relativamente pequeños, livianos y económicos, los motores de cuatro o seis cilindros opuestos refrigerados por aire son de lejos los motores más comúnmente usados en pequeñas aeronaves de aviación general que requieren una potencia no superior a 400 HP (300 kW) por motor. Las aeronaves que necesitan una potencia superior en cada motor tienden a ser propulsados por motores de turbina.

Figura 1.1 Motor de 6 cilindros Horizontal Opuesto

Ciclo de Trabajo

El ciclo Otto es un conjunto de procesos utilizados por los motores de combustión interna de encendido por chispa (ciclos de 2 o 4 tiempos). Estos motores a) aspiran una mezcla de aire-combustible, b) lo comprimen, c) provocan su reacción, logrando así eficazmente la adición de calor a través de convertir energía química en energía térmica, d) expanden los productos de la combustión, y a continuación e) expulsan los productos de combustión y lo reemplazan con una nueva mezcal de aire-combustible. Los diferentes procesos se muestran en la siguiente figura:

Figura 1.2 Diagrama del Ciclo Otto teórico

El diagrama del ciclo real puede variar por diversas causas. Las principales son:

Por el desprendimiento de calor, que depende del calentamiento del combustible, y de la relación combustible-aire. Por la cantidad de aire admitida por embolada. Si se emplean sobrealimentadores, el aire que entre en el cilindro tendrá un presión y una densidad superiores a las de la atmosfera exterior, y, por lo tanto, el peso del aire utilizado en cada embolada será mayor que si el motor no estuviese sobrealimentado. También serán mayores la presión máxima, la presión de compresión y el área de trabajo (zona rayada horizontalmente) como se puede observar en la figura de abajo.

Figura 1.3 Diagrama del Ciclo Otto Real

El aumento en la potencia de un motor de émbolos puede conseguirse:Haciendo que sean mayores el diámetro y el recorrido del embolo, en cada cilindro. Aumentando el número de cilindros. Aunque esto ocasiona un incremento en las perdidas por fricción, tiene la ventaja de que la marcha del motor es más regular y suave. Esto sucede también para dos motores de la misma potencia, pero con diferente número de cilindros. Acrecentando el número de revoluciones por minuto, con lo que se absorbe más aire por unidad de tiempo y, en consecuencia, es mayor la potencia desarrollada, aunque aumenten también las perdidas por fricción.

Tipos y diferencias entre motores con cilindros en oposición

Tanto los motores horizontalmente opuestos, como el sistema Boxer y la V con apertura de 180º, son tres sistemas distintos de motores con cilindros en oposición. Ocasionalmente se confunde el término motores con cilindros en oposición con una de

sus variantes, el motor Boxer usado principalmente en automóviles Porsche.

En la disposición Boxer, los pistones que están enfrentándose (dos o tres bancadas de cilindros con pares que se oponen en torno al cigüeñal) se acercan y se alejan del cigüeñal al mismo tiempo que su opuesto, ya que las bielas comparten un mismo muñón perpendicular.

Otra forma de motor con cilindros en oposición es la V de 180º, en la cual los cilindros confrontados comparten la misma posición en el muñón del cigüeñal (como ocurre con los motores en V de 45, 60, 75 o 90º de apertura) y la configuración del orden de encendido se distribuye entre las distintas bancadas. Así en una bancada de cilindros que se oponen, mientras un piston se acerca al cigüeñal el otro se aleja. En los motores con cilindros horizontalmente opuestos (los que se usan comúnmente en aviación), el orden de encendido se ha distribuido de forma tal que los pistones en oposición no comparten la misma posición en el cigüeñal y todos están a destiempo: en el motor Boxer los pistones se alejan y acercan al tiempo del cigüeñal, y en la V de 180º los pistones confrontados se alejan a medida que el otro se acerca al cigüeñal.

VENTAJAS

La ventaja de estos tipos de motores con cilindros en oposición es que tienen una altura menor y el centro de gravedad más bajo que el de sus pares en línea y en "V", tiene una disposición más compacta, y sus elementos al ser de menor longitud garantizan mayor estabilidad. La principal desventaja de los motores Boxer es su mayor costo de desarrollo y fabricación porque necesita mayor cantidad de piezas. Los motores boxer presentan vibraciones mucho menores a los motores en línea, ya que el centro de masa permanece invariable a través de una revolución del motor.

FIGURA 1. Avión Piper Navajo con motor IO-540

BIBLIOGRAFÍA:

http://www.aero.upm.es/departamentos/economia/investiga/informe2003/archivos.pdf

Aerodinámica-Mecánica de los Fluidos-Carlos Ordoñez Romero Robledo-Primera Edición-1979