Motor Radial

O motor radial é uma configuração de motor de combustão interna do tipo alternativo, na qual os cilindros “irradiam” para fora de um cárter central como os raios de uma roda. Assemelha-se a uma estrela estilizada quando vista de frente e é chamada de “motor em estrela” em alguns idiomas. A configuração radial era comumente usada para motores de aeronaves antes que os motores de turbinas a gás se tornassem predominantes.

Operação do motor
Como os eixos dos cilindros são coplanares, as bielas não podem ser todas diretamente conectadas ao eixo de manivela, a menos que sejam usadas bielas bifurcadas mecanicamente complexas, nenhuma das quais teve êxito. Em vez disso, os pistões são conectados ao eixo de manivela com um conjunto de haste de mestre e articulação. Um pistão, o mais alto da animação, possui uma haste principal com um acoplamento direto ao virabrequim. Os pistões restantes prendem os acessórios de suas bielas aos anéis em torno da borda da haste principal. Podem ser adicionadas “filas” extras de cilindros radiais para aumentar a capacidade do motor sem aumentar seu diâmetro.

 

Os radiais a quatro tempos têm um número ímpar de cilindros por linha, de modo que uma ordem de disparo consistente com todos os outros pistões possa ser mantida, proporcionando operação suave. Por exemplo, em um motor de cinco cilindros, a ordem de disparo é 1, 3, 5, 2, 4 e volta ao cilindro 1. Além disso, isso sempre deixa um espaço de um pistão entre o pistão em seu curso de combustão e o pistão em compressão. O curso ativo ajuda diretamente a comprimir o próximo cilindro para disparar, tornando o movimento mais uniforme. Se um número par de cilindros fosse usado, um ciclo de queima com o mesmo tempo não seria viável. O protótipo de aero-diesel radial Zoche (abaixo) possui um número par de cilindros, quatro ou oito; mas isso não é problemático, porque são motores de dois tempos , com o dobro do número de cursos de força que um motor de quatro tempos por rotação do eixo de manivela.

O mecanismo radial normalmente usa menos lóbulos de came do que outros tipos. Como na maioria dos quatro tempos, o virabrequim leva duas rotações para completar os quatro tempos de cada pistão (admissão, compressão, combustão, escapamento). O anel da árvore de cames é engrenado para girar mais devagar e na direção oposta à da cambota. Os lóbulos de came são colocados em duas fileiras para a entrada e saída. Por exemplo, quatro lóbulos de came servem para todos os cinco cilindros, enquanto 10 seriam necessários para um motor em linha típico com o mesmo número de cilindros e válvulas.

A maioria dos motores radiais usa válvulas de gatilho suspensas acionadas por hastes e elevadores em uma placa de came concêntrica com o eixo de manivela, com alguns radiais menores, como o Kinner B-5 e o russo Shvetsov M-11 , usando eixos de comando individuais dentro do cárter para cada cilindro. Alguns motores usam válvulas de luva , como o Bristol Hercules de 14 cilindros e o Bristol Centaurus de 18 cilindros, que são mais silenciosos e suaves, mas exigem tolerâncias de fabricação muito mais rigorosas.

Linha dupla de cilindros

 

História 

CM Manly construiu um motor radial de cinco cilindros resfriado a água em 1901, uma conversão de um dos motores rotativos de Stephen Balzer , para aeronaves de Langley ‘s Aerodrome . O motor da Manly produzia 52 hp (39 kW) a 950 rpm.

Em 1903-1904, Jacob Ellehammer usou sua experiência na construção de motocicletas para construir o primeiro motor radial refrigerado a ar do mundo, um motor de três cilindros que ele usou como base para um modelo de cinco cilindros mais poderoso em 1907. Ele foi instalado em seu triplano e fez vários lúpulos curtos de voo livre.

2 linhas de cilindros

Outro mecanismo radial inicial foi o Anzani de três cilindros, originalmente construído como uma configuração de “ventilador” do W3, um dos quais acionou o Blériot XI da Louis Blériot através do Canal da Mancha . Antes de 1914, Alessandro Anzani havia desenvolvido motores radiais que variavam de 3 cilindros (espaçados a 120 °) – cedo o suficiente para serem usados ​​em alguns exemplos franceses do famoso Blériot XI da fábrica original de Blériot – até um maciço de 20 cilindros motor de 200 hp (150 kW), com seus cilindros dispostos em quatro filas de cinco cilindros cada.

8 linhas de cilindros

A maioria dos motores radiais é resfriada a ar , mas um dos motores radiais mais bem-sucedidos (e o primeiro design “estacionário” produzido para aeronaves de combate da Primeira Guerra Mundial) foi a série Salmson 9Z de motores radiais de nove cilindros refrigerados a água que foram produzidos em grande número durante a Primeira Guerra Mundial . Georges Canton e Pierre Unné patentearam o projeto original do motor em 1909, oferecendo-o à empresa Salmson ; o motor era conhecido como Canton-Unné.

De 1909 a 1919, o motor radial foi ofuscado por seu parente próximo, o motor rotativo , que diferia do chamado radial “estacionário”, em que o cárter e os cilindros giravam com a hélice. O conceito era semelhante ao radial posterior, a principal diferença é que a hélice foi aparafusada ao motor e o virabrequim à estrutura da aeronave. O problema do resfriamento dos cilindros, um fator importante nos primeiros radiais “estacionários”, foi aliviado pelo motor que gerava seu próprio fluxo de ar de resfriamento.

Na Primeira Guerra Mundial, muitos aviões franceses e outros aliados voaram com os motores rotativos Gnome , Le Rhône , Clerget e Bentley , cujos exemplos finais atingiram 250 hp (190 kW), embora nenhum daqueles com mais de 160 hp (120 kW) tenha sido bem-sucedido. Em 1917, o desenvolvimento de motores rotativos estava atrasado em relação aos novos motores em linha e do tipo V, que em 1918 produziam até 400 hp (300 kW) e estavam acionando quase todos os novos aviões de combate franceses e britânicos.

A maioria das aeronaves alemãs da época usava motores em linha de 6 cilindros refrigerados a água. A Motorenfabrik Oberursel fez cópias licenciadas das usinas rotativas Gnome e Le Rhône, e a Siemens-Halske construiu seus próprios projetos, incluindo o motor rotativo de onze cilindros Siemens-Halske Sh.III , que era incomum para o período em que era engrenado por um trem de engrenagens cônicas na extremidade traseira do cárter, sem que o eixo de manivela esteja firmemente montado na estrutura da aeronave, de modo que os componentes internos de trabalho do motor (eixo de manivela totalmente interno “flutuante” nos mancais do cárter, com seus bielas e pistões) fiquem na direção oposta a o cárter e os cilindros, que ainda giravam como a própria hélice, uma vez que ainda estavam firmemente presos à parte frontal do cárter, como nos rotores alemães comuns um laufmotores.

No final da guerra, o motor rotativo havia atingido os limites do projeto, particularmente no que diz respeito à quantidade de combustível e ar que poderia ser aspirada para os cilindros através do virabrequim oco, enquanto os avanços na metalurgia e no resfriamento de cilindros finalmente permitiam estacionar. motores radiais para substituir os motores rotativos. No início dos anos 20, o Le Rhône converteu vários de seus motores rotativos em motores radiais estacionários.

Em 1918, as vantagens potenciais dos radiais resfriados a ar sobre o motor em linha resfriado a água e o motor rotativo resfriado a ar que alimentavam as aeronaves da Primeira Guerra Mundial foram apreciadas, mas não foram realizadas. Os designers britânicos produziram o radial ABC Dragonfly em 1917, mas foram incapazes de resolver os problemas de resfriamento, e foi somente na década de 1920 que Bristol e Armstrong Siddeley produziram radiais resfriados a ar confiáveis, como o Bristol Jupiter e o Armstrong Siddeley Jaguar.

 

Nos Estados Unidos, o Comitê Consultivo Nacional de Aeronáutica (NACA) observou em 1920 que radiais resfriados a ar poderiam oferecer um aumento na relação potência / peso e confiabilidade; em 1921, a Marinha dos EUA anunciou que só encomendaria aeronaves equipadas com radiais resfriados a ar e outros braços aéreos navais seguiram o exemplo. O motor J-1 de Charles Lawrance foi desenvolvido em 1922 com financiamento da Marinha e o uso de cilindros de alumínio com revestimento de aço durou 300 horas sem precedentes, numa época em que 50 horas de resistência eram normais. A pedido do Exército e da Marinha, a Wright Aeronautical Corporation comprou a empresa de Lawrance, e os motores subseqüentes foram construídos sob o nome Wright. Os motores radiais deram confiança aos pilotos da Marinha que realizavam vôos de longo alcance sobre a água.

Motor Radial em motocicletas.

O motor radial J-5 Whirlwind de 225 hp (168 kW) da Wright de 1925 foi amplamente considerado como “o primeiro motor de aeronave verdadeiramente confiável”. Wright empregou Giuseppe Mario Bellanca para projetar uma aeronave para mostrá-la, e o resultado foi o Wright-Bellanca WB-1 , que voou pela primeira vez no final do ano. O J-5 foi usado em muitos aviões avançados do dia, incluindo o Spirit of St. Louis , de Charles Lindbergh , no qual ele fez o primeiro vôo solo transatlântico.

 

Em 1925, foi fundada a empresa americana Pratt & Whitney , competindo com os motores radiais de Wright. A oferta inicial da Pratt & Whitney, a R-1340 Wasp , foi testada no final daquele ano, iniciando uma linha de motores nos próximos 25 anos que incluía a Pratt & Whitney R-1830 Twin Wasp de 14 cilindros e duas filas. Mais Vespas Gêmeas foram produzidas do que qualquer outro motor de pistão de aviação na história da aviação; quase 175.000 foram construídos.

No Reino Unido, a Bristol Airplane Company estava concentrada no desenvolvimento de radiais como os radiais de Júpiter, Mercúrio e válvulas de manga Hercules . A Alemanha, o Japão e a União Soviética começaram com a construção de versões licenciadas dos radiais Armstrong Siddeley, Bristol, Wright ou Pratt & Whitney antes de produzir suas próprias versões aprimoradas. A França continuou seu desenvolvimento de vários motores rotativos, mas também produziu motores derivados de projetos de Bristol, especialmente o Jupiter.

Embora outras configurações de pistão e turboélices tenham assumido o controle de aeronaves modernas movidas a hélice , a Rare Bear , que é um Grumman F8F Bearcat equipado com um motor radial Wright R-3350 Duplex-Cyclone , ainda é a aeronave mais veloz .

 

 

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