Flugmotor
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Bei einem Flugmotor handelt es sich um eine Verbrennungskraftmaschine, am häufigsten in Form eines Kolbenmotors, die speziell für den Einsatz in einem Fluggerät konstruiert wurde. Aufgrund dieses Umstandes werden an einen Flugmotor besondere technische aber auch gesetzliche Anforderungen gestellt. Dieses verhindert, bis auf wenige Ausnahmen, den Einsatz von vergleichsweise preisgünstigen PKW- oder Motorradmotoren.
Flugmotoren werden unter anderem durch die Startleistung charakterisiert, die sie in der Regel nur kurzzeitig abgeben dürfen, um eine Überlastung zu verhindern. Im Reiseflug muss die Leistung reduziert werden, meist auf 75% oder weniger.
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[Bearbeiten] Technische Anforderungen
Aufgrund der Einsatzbedingungen werden von einem Flugmotor höchste Leistungsdichte bei günstigem Leistungsgewicht verlangt. Dabei sollte er einen geringen spezifischen Verbrauch aufweisen und unbedingt zuverlässig sein.
Diese sich widersprechenden Anforderungen, die geringen Stückzahlen, hohen Entwicklungskosten und gesetzlichen Nachweispflichten (Zertifizierung) führen dazu, dass zahlreiche Flugmotoren seit Jahrzehnten praktisch unverändert gebaut werden. Aktuelle leistungsstarke Flugkolbenmotoren, besonders der beiden großen amerikanischen Hersteller Lycoming und Continental entsprechen heute noch größtenteils dem technischen Stand der frühen 1960er Jahre. Mittlerweile werden neben Vergasermotoren auch Einspritzsysteme angeboten. In kleineren Leistungsklassen sind Zweitaktmotoren üblich.
Außerdem ergeben sich aufgrund der Änderungen der Ansaugluftdichte und der Lufttemperatur, je nachdem in welcher Flughöhe sich das Fluggerät gerade befindet, der Zwang nach geeigneten Regelvorrichtungen für die Gemischbildung (Siehe auch Leanen).
Durch Motoraufladung bleiben Flugmotoren auch in großer Höhe leistungsfähig.
Im Zweiten Weltkrieg und bis in die 1950er Jahre wurden Kolbenflugmotoren mit bis zu 2942 kW (4000 PS) Startleistung und mehr als 50 Liter Hubraum produziert, um die Jagdflugzeuge, Bomber und großen Passagiermaschinen zu motorisieren. Herausragend waren die Junkers Gegenkolbenmotoren Jumo 205 und Jumo 207.
[Bearbeiten] Gesetzliche Anforderungen
Aufgrund der öffentlichen Sicherheit werden für Flugmotoren strenge Auflagen erteilt. Der Ausfall eines Flugmotors kann zu einem tödlichen Unfall führen. Deswegen werden vom Gesetzgeber umfangreiche Zuverlässigkeitsnachweise und u. a. ein doppeltes Zündsystem für die Zulassung als Flugmotor gefordert.
[Bearbeiten] Unterschiede zum PKW-Verbrennungsmotor
In seinem Grundprinzip ist ein Flugzeugmotor wie er z.B. in Leichtflugzeugen zum Einsatz kommt mit dem eines PKWs identisch. Jedoch sind einige besondere Konstruktionsmerkmale vorhanden, welche zum Teil gesetzlich vorgeschrieben sind.
Die wesentlichen Unterschiede/Abweichungen:
- Doppelzündung: Es sind zwei voneinander unabhängige Zündanlagen vorgeschrieben, die auch gleichzeitig benutzt werden. Im Falle des Ausfalls einer Anlage darf der Leistungsabfall infolge verschlechterter Zündung 5% nicht überschreiten
- Gemischbeeinflussung: Das Benzin-Luftgemisch muss dem geringeren Luftdruck in der Höhe angepasst werden. Dazu gibt es einen vom Piloten zu bedienenden Hebel, der direkt auf die Gemischbildung einwirkt. Nur in seltenen Fällen werden Einspritzanlagen oder Vergaser mit automatischer Gemischkorrektur eingesetzt.
- Starrer Nockenwellentrieb: Die Nockenwelle darf nur über Zahnräder oder eine so genannte Königswelle angetrieben werden - Zahn- oder Steuerriemen sind nicht gestattet, da diese reißen könnten. Häufig greift man auf eine Fußsteuerung anstatt einer obenliegenden Nockenwelle zurück, bei der die Ventile über Stößel betätigt werden.
- Luftkühlung: Eine Luftkühlung ist leichter als eine Flüssigkeitskühlung und kann nicht ausfallen. Zudem ist der Betriebsbereich relativ konstant und nicht einem häufigen Wechsel wie im PKW unterworfen, was die Einhaltung der idealen Motortemperatur erschwert.
- relativ große Hubräume: Flugzeugmotoren müssen sehr hohe Leistungen bereits bei niedrigen Drehzahlen (bei Leichtflugzeugen rund 2500-2700 rpm) erbringen. Alternativ können Untersetzungsgetriebe verwendet werden.
- geänderte Schmierung: Flugzeugmotoren müssen im Extremfall (Kunstflug) auch über Kopf funktionieren und ausreichend mit Schmiermittel versorgt werden.
[Bearbeiten] Einsatz in Kleinflugzeugen (Sportflugzeugen)
Bei den heute in Kleinflugzeugen (häufig auch Sportflugzeugen genannt) eingesetzten Motoren wird in der Regel Luftkühlung verwendet. Kommt kein Untersetzungsgetriebe zum Einsatz, erfolgt ein Direktantrieb des Propellers, woraus sich eine Maximaldrehzahl von etwa 2700 U/min des Motors ergibt. Die Maximaldrehzahl beschränkt sich dadurch, dass die Propellerspitzen annähernd Schallgeschwindigkeit erreichen.
Generell wird bei direkt angetriebenen Propellern ein großer Hubraum verwendet, typischerweise 360 Kubikzoll, also etwa 5,9 l Hubraum für 132 kW (180 PS) oder 320 Kubikzoll, also 5,25 l Hubraum, für 118 kW (160 PS). Der Stundenbenzinverbrauch eines solchen Flugmotors beträgt etwa 35-40 Liter AVGAS pro Stunde, größere mit 8,9 Liter Hubraum, also etwa 540 Kubikzoll und 265 kW (360 PS) verbrauchen bis zu 100 Liter AVGAS pro Stunde.
Aber auch niedervolumige Flugmotoren mit Wasserkühlung werden aktuell hergestellt, allerdings nur mit geringerer Leistung. Hierbei wären der Thielert-Dieselmotor (Mercedes Benz Dieselmotor des A-Klasse Mercedes mit 1,7 l Hubraum, turbogeladen, 100 kW (135 PS), Verbrauch 12 l/h Kerosin oder Diesel), der Aluminium Diesel EM-100 von Eco-Motors (mit 1,4 l Hubraum, 100PS, ebenfalls turbogeladen, Verbrauch nur 10 l/h Jet-A1) und die Bombardier-Rotax Motoren der 912er / 914er Serie (1,4 l Hubraum, bis 85 kW (115 PS, Verbrauch 18 l/h Superbenzin) zu nennen.
Heute sind kurz bauende Boxermotoren üblich, während früher häufig Sternmotoren verwendet wurden, deren Ölverbrauch systembedingt allerdings stets höher lag als beim Boxermotor.
