星型空冷エンジン
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5気筒星型エンジンの動作 航空機の機首に装備された星型エンジン

星型エンジン(ほしがたエンジン)とは、シリンダーを放射状に配列したレシプロエンジン20世紀半ばまで航空発動機ガソリンエンジンが中心で、その中で空冷星型の気筒配列が最も多く採用された。
目次

1 構造

2 特徴

3 具体例

4 歴史

5 脚注

6 参考文献

7 関連項目

構造

クランクシャフトを中心にしてシリンダーが放射状に並べられる。英語では文字通り「Radial engine」(放射状エンジン) と呼ばれる。他の言語では、ドイツ語のSternmotor(Stern=星)やフランス語のMoteur en etoile(Etoile=星)などは、日本語と同じように星になぞらえている。ひとつひとつのシリンダーは独立している。コネクティングロッドはマスターロッドとサブロッドを用いる方式を使う。ひとつのピストンがマスターロッドを介してクランクピンに繋げられ、他のシリンダーはサブロッドでマスターロッドを介して繋げられる。回転に伴いマスターロッドのサブロッド取り付け部が偏心運動する事でサブロッドはクランクピンを通る角度からずれるのでピストン位置がずれる。そのずれを補正するためにサブロッドのシリンダーは点火時期(点火位置)をずらすことが一般的である。マスターロッドのピストンには、そのようなずれは生じない[1]。列あたりのシリンダーの数は4ストロークエンジンの場合、点火順序をひとつおきとすると爆発(燃焼)間隔が等間隔となるため、奇数気筒が基本である。気筒数が偶数であるものは奇数気筒の列を偶数列重ね合わせた(二重または四重)エンジンである。ただし、偶数気筒の列を持つ星型エンジンも試作されたことがある(ブリストル飛行機、ブリストル・ヒドラ(英語版))。ポペットバルブの駆動方式はほとんどがOHV方式であり、OHCのものも開発されたが主流にはならなかった。

エンジンの中心部に部品が集中している構造上モーターカノンは搭載できないため、単発機の機銃は機軸から離れた位置に設置する必要がある。
特徴 5気筒星型エンジンの給排気弁とそれを作動させる機構の構造図 エンジンカウルに防寒シャッターが取り付けられたポリカールポフ・I-15。極寒のシベリアにおける、星型エンジンのオーバークールを予防するための装備である。
短いクランクシャフト
一重の星型エンジンではクランクシャフトが単気筒エンジンと同じ長さになり、エンジン製造技術の低い20世紀初頭では、クランクシャフトが長大になり剛性の確保が難しい直列エンジンV型エンジンよりも製造が容易であった。また、全体的に見ても軽くて頑丈に仕上がる。
冷却方式
各シリンダーが前面にさらされるために冷却風が当たりやすく、ほとんどが空冷で済ますことができた。例外的に水冷のものも存在した。反面、断面積が大きいため、速度が増せば増すほどプロペラ後流が冷却に浪費されると言う欠点が有った(この欠点はカウルにより軽減することができる)[2]。また、推進用のプロペラとは別に、小型の強制冷却ファンを用いる方法もある。しかし、冷却効率が良い事は、寒冷地に於ける冷間始動に際してエンジンオイルオーバークールを含む、始動性の問題を抱えやすいことも意味していた。戦前のカナダ北部では、整備士たちは毎日日没が近づくと航空機の星型エンジンからエンジンオイルを抜き、シリンダーには分厚い毛布を巻きつけてシリンダーブロックの温度低下を防ぐ措置を行う必要があり、翌朝の始動に際しては前日に抜いていたエンジンオイルをブローポットと呼ばれる灯油ストーブ付きの鍋で加熱してからエンジンに再度入れて冷間始動を行うという、大変な重労働を強いられていた[3]。こうした状況は当時の寒冷地を抱える列強国の多くで共通した問題であり、1937年にはアメリカ空軍軍属のウェルドン・ワースにより「エンジンオイルに航空燃料を意図的に添加する事で粘度を低下させる」というアイデアが考案され[4]、ほどなく冷間始動時のみに自動的にエンジンオイルに航空燃料を混和させる滑油希釈装置(: oil-dilution system)が特許取得されるに至る[5]。滑油希釈装置で混和された燃料は、エンジンが始動してエンジンオイルが加熱されるとオイルより先に蒸散する為、暖気完了後はエンジンオイルの粘度が元通りになるという仕組みであり[6]、星型エンジンのみならず、連合軍水冷V型12気筒を用いる航空機の多くに普及したが、同時期のナチス・ドイツではこの概念が広く理解されることが無いまま独ソ戦に突入し、厳冬期の東部戦線ではエンジンオイルの凍結に苦しめられる事になった。皮肉にも、この問題の解決策はソビエト連邦軍の捕虜たちから伝達される事になった。


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出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)
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