Austro AE300-lentomoottori – Maantieltä taivaalle 1.06.2022 Juha Kiiskinen

Henkilöautoa varten kehitetyn dieselvoimalaitteen modifioiminen lentomoottoriksi ei ole kovin yleistä, mutta sellaisiakin on tehty. Tästä esimerkin tarjoaa Austro AE300, jota käytetään Diamond Aircraftin valmistamissa yksi- ja kaksimoottorissa lentokoneissa.

Perustana OM 640

Austro AE300-lentomoottorin perusta on Mercedes-Benzin OM 640-dieselmoottori, jota käytettiin Mercedeksen A- ja B-sarjan (mallikoodilla W169 ja W245) autoissa vuosina 2004-2012.

OM 640 on nelisylinterinen ja sen sylinterikannessa on kaksi nokka-akselia ja 16 venttiiliä.

Iskutilavuudeksi ilmoitetaan 1991 kuutiosenttimetriä, joka muodostuu 83 mm porauksesta ja 92 mm iskusta. Voimalaitteen sylinterilohko on valmistettu valuraudasta sylinterikannen ollessa kevytmetallia. Polttoaineensyötöstä vastaa Commonrail-yhteispaineruiskutus 1600 bar enimmäispaineella.

Eteenpäin kallistettu

Riittävän suorituskyvyn ja tavoitellun taloudellisuuden varmistamiseksi Mercedes-Benz OM 640-moottorissa on pakokaasu- eli turboahdin. Moottoria on valmistettu kolmena eri tehoversiona; 60 kW/180 Nm, 80 kW/250 Nm ja 103 kW/300 Nm. Jälkimmäinen on varustettu VTG-turboahtimella, kahdessa vähäväkisemmässä käytetään hukkaporttiahdinta. Lisäksi ahtojärjestelmään kuuluu ilmasta/ilmaan-tyyppinen välijäähdytin.

Moottorin jakopäässä on ketjukäyttö, joka pyörittää sylinterikannen imunokka-akselia. Nokka-akseleiden välillä on hammaspyöräpari, joka käyttää pakonokka-akselia.    

Koska OM 640-moottori on voimakkaasti kallistettu eteenpäin, eikä sitä ollut tarkoitettu käytettäväksi muissa kuin edellä mainituissa, etuvetoisissa, sandwich-lattiarakenteen omaavissa Mercedes-malleissa.

Muutoksia lentomoottoriin

Ilmeisen toimivasta perusrakenteesta huolimatta moottoriin tehtiin joukko muutoksia, jotta voimalaite oli hyväksyttävissä ilmailukäyttöön. Tehojen häviäminen tai voimalaitteen rikkoontuminen kesken lennon tietäisi vakavia ongelmia. Kun nostovoima katoaa, painovoima vetää kohti maan kamaraa.

Esimerkiksi turboahtimeen liittyvät aspektit otettiin tarkan syynäyksen alle. Niinpä ahdin ja sen öljykierto laitettiin uusiksi.

Nouseminen 5 kilometrin korkeuteen puolittaa ilmanpaineen verrattuna merenpinnalla vallitsevaan tasoon. Ahtimen tulee kyetä kehittämään riittävästi ahtopainetta, vaikka ympäröivä ilma on ohutta.

AE300-moottorin suurin sallittu imusarjapaine on 2,66 bar, joka takaa riittävän vääntömomentin kehittymisen lakikorkeudessakin. Ahtopainetta rajoittava hukkaportti on kiinnitetty suoraan ahtimeen.

Lentomoottorin puristussuhde on puoli yksikköä (18,0 -> 17,5) matalampi verrattuna lähtökohtaan.

Moottorilla on Euroopan unionin lentoturvallisuusviraston (EASA) hyväksyntä.

Alennusvaihde akseleiden välissä

Lentomoottorin voimansiirto poikkeaa ajoneuvon vastaavasta järjestelystä. Kytkimen ja vaihteiston välityksellä tapahtuvaa mekaanista yhteyttä vetopyörille ei sattuneesta syystä ole, mutta sen sijaan käytössä on moottorin tehon ilmaan välittävä komponentti alias potkuri.

Moottorin kampiakselin ja potkuriakselin vaihdelaatikon välissä on kaksimassavauhtipyörä hoitamassa värinänvaimentimen tehtävää.

Potkuriakselin vaihdelaatikko on hammaspyörävaihteisto. Tämän alennusvaihteen välityssuhde on 1,69. Tällä tavoin varmistetaan, ettei potkurin lapakärkien nopeus ylitä kriittistä äänennopeutta. Kampiakselin pyöriessä 3880 rpm potkuriakselin pyörintänopeus on 2300 rpm. Potkuri on 3-lapainen ja varustettu lapakulmien säädöllä.

Vaihdelaatikon voitelun varmistamiseksi siinä on oma öljypumppu, öljynjäähdytin ja öljynsuodatin.

Tehonsäätö lapakulmien asetuksilla

Tehonsäätökin poikkeaa maan pinnalla kulkevien ajoneuvojen järjestelyistä. Polttoaineenkulutuksen ja suorituskyvyn optimoimiseksi moottori aggregaatin tavoin pyörii ikään kuin vakiokierrosluvulla. Näin voimalaitteen rasitusasteen eli ottotehon säätäminen tapahtuu lapakulmien asetuksilla; potkuri tavallaan haukkaa joko niukemmin tai reilummin ilmaa, aivan kuten lentäjä toimillaan määrittelee.

Sadan prosentin tehoasetus tarkoittaa moottorikohtaisena polttoaineenkulutuksena 35 l/h, mutta 72 % tehoasetus enää 21 l/h. Tällöin usein on kyse suositellusta matkalentonopeudesta. 

Kaksi sisäistä ohjainlaitetta  

Moottorin elektroninen ohjausjärjestelmä on sekin laitettu uusiksi. Järjestelmä on varustettu diagnostiikalla ja CAN-tiedonsiirtoväylällä.

Ohjausyksikössä on kaksi sisäänrakennettua ohjainlaitetta, A ja B, joilla on sekä omia että yhteisiä tunnistimia. Toimilaitteiden, kuten ruiskutussuuttimien toiminta ja polttoaineen ruiskutuspaineen säätö sekä ahtopaineen säätö, ohjaus tapahtuu sisäisten ohjainlaitteiden simultaanisen toiminnan tuloksena. Mikäli toinen näistä ohjainlaitteista menee epäkuntoon, pystyy toimiva ohjainlaite hoitamaan tehtävät.

Lentäjän käytössä on kokonaisvaltaisesti toimiva tehonsäätövipu, jonka tunnistimet välittävät tiedon vivun asetuksista kummallekin sisäiselle ohjainlaitteelle. Tämän avulla varmistetaan tulosignaalien uskottavuus.

Moottorissa on moniurahihnan käyttämä, 70 A latausvirran kehittävä generaattori, jonka nimellisjännite on 28 V. Tuttuun tapaan voimalaite käynnistetään starttimoottorilla. Kylmän moottorin käynnistysapuna toimivat hehkutulpat, aivan kuten autossakin.

Säännöllisesti huollettava

Lentomoottori tulee huoltaa säännöllisesti.

Moottoriöljyn, öljynsuodattimen ja polttoaineen suodattimen vaihto tapahtuu 100 tunnin tai 12 kuukauden välein. Vaihdelaatikon öljy tarkastetaan 100 tunnin tai 12 kuukauden välein, mutta vaihdetaan 300 tunnin välein. Latausgeneraattori puolestaan tarkastetaan 300 tunnin välein.

Kaksimassavauhtipyörän kunto tarkastetaan 600 tunnin välein, vaihto tarpeen mukaan. Samassa 600 tunnin huollossa tulee vaihtaa ruiskutusjärjestelmän korkeapainepumppu ja jäähdytysneste. Ohje on käyttää hyväksytyn jäähdytysnesteen ja akkuveden sekoitusta suhteessa 50/50.

Jakoketjun ja siihen liittyvien osien kunto tarkastetaan ensin 1000 tunnin kohdalla, sitten 500 tunnin välein. Vaihto tarpeen mukaisesti.

Valmistaja toimittaa erilaisia huoltosarjoja, esimerkkeinä 100 ja 300 tunnin sarjat, joissa on mukana pienet astiat ulos laskettujen öljyjen näytteenottoa varten. Näytteenottopullot ohjeistetaan toimittamaan huoltosarjassa ilmoitetulle vastaanottajalle. Moottorin peruskorjausväliksi ilmoitetaan 1800 tuntia.

Todettakoon, että moottorin valmistaja ilmoittaa voimalaitteen huoltokulujen olevan sangen edulliset.

Muutama sana polttonesteestä

Dieseltyökierrolla toimivan moottorin polttoaineenkulutus on maltillista, mutta turboahdettuna vääntömomenttia kehittyy riittävästi, AE300-moottorin tapauksessa 512 Nm.

Moottorin tehoksi ilmoitetaan 123,5 kW kampiakselin pyörintänopeudella 3880 rpm.

Polttonesteenä käytetään lentopetrolia, jonka tunnistaa merkinnästä Jet A-1. Yleensä sitä on lentokentillä hyvin saatavilla. Lentopetrolia on myös kutsuttu kerosiiniksi.

Lentopolttoneste Jet A-1 pitkälle muistuttaa dieselöljyä, mutta erojakin löytyy.

Aavistuksen lyhyemmistä hiilivetyketjuista johtuen Jet A-1 on jonkin verran kevyempää kuin dieselöljy ollen kuitenkin painavampaa kuin bensiini.

Jet A-1:n setaaniluku voi olla matalampi, mutta vastaavasti rikkipitoisuus saattaa olla suurempi kuin nykyisessä dieselöljyssä. Tehollisessa lämpöarvossa on vain pieni ero.

Jet A-1 on maaöljyn ja lisäaineiden seos. Lisäaineistusta käytetään polttonesteen voitelevuuden parantamiseksi ja jäätymispisteen alentamiseen sekä staattisen sähkön muodostumisen estämiseksi.

Viime aikoina myös ilmailussa on alettu käyttää uusituvilla ratkaisuilla tuotettua polttonestettä, jota on seoksina lisätty fossiiliseen lentopetroliin. Tarkoituksena on vähentää lentoliikenteen hiilidioksidipäästöjä ja suihkumoottoreiden kehittämiä kosteustiivistymiä.