محرك الطائرة

الكهرباء

في هذا الإطار، هناك نحو 60 مركبة جوية تعمل بالطاقة الكهربائية، مثل كينيتيك زيفير، تم تصميمها منذ الستينيات من القرن العشرين. تستعمل بعضها في أغراض عسكرية طائرات بلا طيار. وفي فرنسا في أواخر عام 2007، استعملت مركبة جوية تقليدية خفيفة مزودة بمحرك كهربائي قوته 18 كيلووات باستخدام بطاريات ليثيوم بوليمير في الطيران، حيث تغطي ما يزيد عن 50 كيلومتر (31 ميل)، وهي أول طائرة كهربائية تحصل على شهادة صلاحية الطائرات للطيران.

إضافةً إلى ذلك، وقد أجريت عدة تجارب محدودة مع دفع الخلية الشمسية، خصوصًا الطائرة بطيار سولار تشالنجر وسولار امبلس وطائرة ناسا باثفايندر بلا طيار.

ترقيم مواقع المحركات

من جانب آخر، في الطائرات متعددة المحركات، يتم ترقيم مواقع المحركات من اليسار إلى اليمين من منظور الطيار عند النظر إلى الأمام، فمثلاً في طائرة ذات أربعة محركات مثل بوينغ 747، يكون المحرك رقم 1 على الجانب الأيسر، الأبعد عن جسم الطائرة، بينما يكون المحرك رقم 3 على الجانب الأيمن الأقرب إلى جسم الطائرة.

وفي هذا السياق، أما في حالة الطائرة ذات المحركين الإنجليزية الكهربائية لايتنينغ، التي تحتوي على محركي نفاثة مركّبين على جسم الطائرة أحدهما فوق الآخر، يكون المحرك رقم 1 أسفل وأمام المحرك رقم 2، بينما يكون المحرك رقم 2 أعلى وخلف المحرك رقم 1.

نبذة تاريخية عن محركات الطائرات

من جانب آخر، 2004: ظهرت هايبر أكس (Hyper-X) وهي أول نفاثة صدمية للحفاظ على الارتفاع.

وفي السياق ذاته، 1903: صمم تشارلي تايلور (Charlie Taylor) محرك هوائي طولي للطائرات من نوع رايت فلاير (بقوة 12 حصانًا)

من جهة ثانية، 1950: ظهر محركرولز لويس كونواي (Rolls-Royce Conway)، وهو أول محرك عنفي مروحي تم إنتاجه وعرضه في الأسواق.

من جانب آخر، 1848: صمم جون سترينج فيلو (John Stringfellow) محركًا بخاريًا له القدرة على تزويد أي طراز بالطاقة، على الرغم من حمولته الضئيلة.

ومن ناحية أخرى، 1906: أنتج ليون لفافيسور (Léon Levavasseur) محرك في 8 المبرد بالهواء الذي حقق نجاحًا كبيرًا لاستخدامه في الطائرات.

من جهة ثانية، 1940: أُجريت أول تجربة في العالم لتشغيل محرك المروحة العنفية من تصميم جيندراسيك سي إس.

إضافةً إلى ذلك، 1944: ظهر الصاروخ ميسر شميت مي 163 كوميت، وهو أول صاروخ في العالم يقوم بمهام المركبة الجوية المقاتلة.

من جانب آخر، 1948: استُخدم أول محرك عمود دوران توربيني بقوة 100 حصان 782، لتطوير محرك تربوميكا أرتويست (Turbomeca Artouste) الأضخم المقدر بـ 280 shp (210 kW).

علاوةً على ذلك، 1910: تم عرض كواندا 1910، وهي طائرة تعمل بطاقة المروحة الأنبوبية، حيث أثبتت فشلها في معرض باريس للطيران.

وفي السياق ذاته، 2002: ظهرت النفاثة الصدمية التابعة لـ مشروع هاي شوت (HyShot) التي تحدث هبوطًا مفاجئًا.

وفي هذا السياق، 1926: ظهر محرك أرمسترونج سيدلي جاجوار (Armstrong Siddeley Jaguar) الرابع، وهي السلسلة الأولي من المحرك ذي الشحن الزائد المستعمل في الطائرات، وكانت محركات ذي صفين دوارين يتم تدويرهما باستخدام الشاحن الفائق الطارد.

وعلى صعيد آخر، 1903: وضع محرك مانلي بالزر (Manly-Balzer) المعايير الخاصة بـ المحركات نصف القطرية الحديثة.

وفي هذا السياق، 1914: اقترح أوجست راتيو (Auguste Rateau) استخدام الضاغط المُشُّغل بدفع العادم أو ما يعرف بـ الشاحن التوربيني لتحسين الأداء عند الطيران لارتفاعات عالية; ولم يتم اعتماده بعد خضوعه للاختبارات

علاوةً على ذلك، الستينيات من القرن العشرين : ظهر المحرك العنفي المروحي من نوع جنرال اليكتريك تي إف 39 حيث تميز بقوة دفع أكبر وكفاءة أفضل بكثير مما قبله.

كذلك، 1918: لجأ سانفورد ألكسندر موس (Sanford Alexander Moss) إلى فكرة راتيو وصمم أول شاحن توربيني بنجاح

وفي السياق ذاته، 1947: ظهر صاروخ بيل أكس ون الذي يقوم بمهام المركبة الجوية المقاتلة ويتجاوز سرعة الصوت.

من جانب آخر، 1908: سجل رينيه لورين (René Lorin) براءة اختراع حول تصميم المحرك النفاث.

ومن جهة أخرى، 1908: صمم جنوم أوميجا (Gnome Omega) أول محرك دوار في العالم، وتم إنتاج كميات منه: وفي عام 1909، تم تركيبه على طائرة من نوع فارمان 3 (Farman III)، وحصل على جائزة المحرك الذي قطع أطول مسافة جوية دون توقف في مسابقة الطيران الكبرى في مدينة رييمز، وحطم الرقم القياسي العالمي لتحمل 180 كيلومتر (110 ميل).

وعلى صعيد آخر، 1949: ظهرت ليدوك 010 وهي أول طائرة ركاب تعمل بـ المحرك النفاث.

وعلى صعيد آخر، 1939: استُخدم المحرك النفاث التوربوهينكل إتش إيه إس 3 في تشغيل المركبة الجوية الألمانية إتش إيه 178.

من جهة ثانية، 1930: قدم فرانك ويتل (Frank Whittle) براءة الاختراع الأولى لـ المحرك النفاث التوربو.

محركات التدوير

المحرك الطولي

وعلى صعيد آخر، يحتوي هذا النوع من المحركات على أسطوانات مصطفة في صف واحد. على الرغم من أنها تحتوي على عدد زوجي من الأسطوانات المثبتة بطريقة نموذجية، إلا أنه يوجد بعض أنواع من هذه المحركات تحتوي على خمس أو ست أسطوانات. يتميز المحرك المستقيم بميزة كبيرة، ألا وهي تسهيل تصميم المنطقة الأمامية الضيقة المنخفضة المقاومة في الطائرة. إذا ثُبت العمود المرفقي للمحرك فوق الأسطوانة، فمن ثم تعرف هذه الطريقة بالمحرك المستقيم المعكوس، حيث يساعد في تركيب المروحة الدافعة في مسافة بعيدة عن الأرض حتى في وجود عجلات الهبوط القصيرة. من ضمن عيوب المحرك المستقيم ضعف نسبة القدرة على الوزن، لأن علبة المرفق والعمود المرفقي بتصميم طويل وثقيل. يعمل المحرك المستقيم بمبرد بالهواء أو مبرد بسائل، ولكن المبرد بالسائل هو الأكثر استخدامًا، بسبب صعوبة الحصول على القدر الكافي من تدفق الهواء مباشرة لتبريد الأسطوانة المثبتة في الخلف. كانت تستعمل المركبات الجوية البدائية المحركات الطولية، بما في ذلك المركبة الجوية رايت فلاير، وهي أول مركبة جوية تقوم برحلة طيران عن طريق التحكم في طاقتها. إضافة إلى ذلك، لم تلبث عيوب التصميم المتأصلة إلا واتضحت، مما أدى إلى عدم استخدام المحرك الطولي، حيث أصبح استخدامه في الطيران الحديث شيءًا نادرًا.

محرك عمود الدوران التوربيني

في هذا الإطار، تتركز استخدامات محركات أعمدة الدوران التوربيني في المروحيات ووحدات الطاقة المساعدة. ويتشابه محرك عمود الدوران التوربيني إلى حد بعيد مع محرك المروحة العنفية بفارق جوهري ألا وهو: في محرك المروحة العنفية تكون المروحة الدافعة مدعومة بالمحرك والمحرك مربوط بـهيكل الطائرة. أما في محرك عمود الدوران التوربيني، لا يقدم المحرك أي دعم مادي مباشر لدوار المروحية. ويكون الدوار متصلاً بجهاز نقل الحركة الذي يكون مربوطًا بهيكل الطائرة، وينقل المحرك الإرسال بسهولة عبر عمود دوّار. ويرى البعض أنه ليس ثمة فرق يذكر بينهما حيث تصنع بعض شركات الطيران المحركين بناءً على التصميم ذاته.

محرك المروحة العنفية

وفي هذا الصدد، على الرغم من أن المقاتلات العسكرية تحتاج إلى سرعة عالية، فقد لا يستلزم ذلك في المركبات الجوية المدنية. فيرغب مصممي المركبات الجوية المدنية في الاستفادة من القوة العالية وقلة الأعطال من خلال استخدامهم لالعنفية الغازية. وقد ولد ذلك فكرة تركيب المحرك العنفي بجانب المروحة الدافعة التقليدية. نتيجة للسرعة العالية المثالية للتوربينات الغازية، فقد تم إضفاء ميزة على محرك المروحة العنفية، ألا وهي صندوق التروس لتخفيض سرعة عمود الدفع وبذلك لا توجد إمكانية لإعاقة ضربات المروحة الدافعة لهذه السرعات الأسرع من الصوت. وفي كثير من الأحيان، تنفصل التوربينات الموجهة للمروحة الدافعة عن باقي العناصر الدوارة وبذلك يمكنها الدوران بحرية وبسرعتها الطبيعية المثالية (المشار إليه بالمحرك التوربيني الحر). تعمل محركات المروحة العنفية بكفاءة عالية عند تشغيلها في مجال سرعات الطيران المصممة من أجلها، حيث إن سرعتها في الغالب تتراوح من 200 إلى 400 ميل في الساعة (من 320 إلى 640 كم في الساعة).

المحرك الدوار

من جهة ثانية، أثناء الحرب العالمية الأولي، منذ القدم عندما استُخدمت الطائرات لأول مرة في العمليات العسكرية، كانت المحركات المستقيمة الموجودة حينئذ ثقيلة جدًا مقارنة بحجم الطاقة اللازمة. وقد بحث مصممو المركبات الجوية عن محرك خفيف الوزن وذو قوة عالية ورخيص الثمن وسهل التصنيع لإنتاج كميات كبيرة منه. وقد لبى المحرك الدوار هذه المطالب. تحتوي المحركات الدوارة على أسطوانات دائرية الشكل مثبتة حول علبة المرفق كما هو الحال في المحرك الدائري الأسطوانات (انظر أدناه)، ولكن الاختلاف الوحيد بينهم هو أن العمود المرفقي مثبت في هيكل المركبة الجوية، والمروحة الدافعة مثبتة في صندوق المحرك. يدور المحرك بأكمله مع المروحة الدافعة، مما يبث تدفق الكثير من الهواء للقيام بعملية التبريد باستثناء سرعة المركبة الجوية الأمامية. كانت تُصمم بعض هذه المحركات على نظام محرك ذي شوطين، مما يولد قدرة نوعية ونسبة قدرة على الوزن بدرجة كبيرة. لسوء الحظ، حدت تأثيرات الجيروسكوب الشديدة النابعة من المحرك الدوار الثقيل من قدرة المركبة الجوية على الطيران. واستهلكت كذلك المحركات كميات كبيرة من زيت الخروع، حيث كان يُرش الزيت حول هيكل المركبة الجوية مما يتسبب في خروج دخان يصيب الطيارين بالغثيان.

وعلى صعيد آخر، كان مصممو المحرك دائمًا على دراية بالعديد من مشكلات المحرك الدوار. وقد بدأ العدد التنازلي لنهاية المحرك الدوار، عندما اكتسبت المحركات ذات التصميم الثابت ثقة الجميع، نظرًا لوزنها الخاص واستهلاكها للوقود بطريقة أفضل.

المحركات النفاثة المبردة مسبقًا

من جانب آخر، أما سرعات الطيران الأسرع من الصوت بدرجة كبيرة جدًا/الفرط الصوتي المنخفض التي تحتاج إلى نظام تبريد الهواء في أنبوب هيدروجين المحرك النفاث، فتسمح بزيادة حقن الوقود بسرعة عالية وتجنب الحاجة إلى أنبوب مصنوع من مواد مقاومة للحرارة أو المبرد الفعال. فهذا من شأنه تحسين معدل دفع/وزن المحرك كثيرًا وبسرعة عالية.

علاوةً على ذلك، ويُعتقد أن هذا التصميم قد يسمح للمحرك الطيران المعاكس عند ماخ 5 أو حتى المرحلة الفردية لدوران السيارة أن تكون عملية.

المحركات العنفية المروحية

ومن جهة أخرى، تتشابه المحركات العنفية المروحية إلى حد بعيد مع المحركات النفاثة التوربينية، ولكنها تتميز بمروحة ضخمة في المقدمة تزود الطائرة بقوة دفع قريبة الشبه بقوة المروحة الدافعة الأنبوبية، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة الوقود. ورغم أن المروحة تشبه المروحة الدافعة في قوة الدفع الناتجة، يحررها الأنبوب المحيط من الكثير من التقييدات التي تقلل من أداء المحركات الدافعة. وهذه العملية أثبتت كفاءتها في توليد قوة الدفع ولها ما يميزها عن مجرد استخدام فوهة النفّاثة وحدها، وأثبتت المحركات العنفية المروحية كفاءتها عن المراوح الدافعة في مجموعة سرعات المركبات الجوية القريبة من سرعة الصوت، ويمكن تشغيلها في المركبات الجوية الأسرع من الصوت. ودائمًا ما تزود المحركات العنفية المروحية بطبقات عنف إضافية تساعد في دوران المروحة. وكانت المحركات العنفية المروحية من أوائل المحركات التي يستعمل فيها لفيفات متعددة؛ أعمدة دوران متراكزة حرة الدوران بسرعتها لتسمح للمحرك بالاستجابة أسرع وأسرع لمتطلبات الطاقة المتغيرة. وتنقسم المحركات العنفية المروحية على وجه التقريب إلى محركات منخفضة الدوران ومحركات عالية الدوران. ويندفع الهواء الجانبي خلال المروحة، ولكنه يدور حول قلب النفاثة دون أن يختلط بالوقود والاحتراق. ونسبة هذا الهواء إلى كمية الهواء المتدفق خلال قلب المحرك هي ما يسمى بنسبة التجاوز. وتفضل المحركات المنخفضة الدوران في التطبيقات العسكرية مثل الطائرات المقاتلة، وسبب ذلك زيادة نسبة الدفع إلى الوزن، بينما تفضل المحركات المرتفعة الدوران في الاستخدامات المدنية لكفاءتها الجيدة للوقود وانخفاض الضوضاء فيها. ومعروف أن المحركات العنفية المروحية المرتفعة الدوران تزداد كفاءتها عندما تسافر المركبة الجوية بسرعة 500 إلى 550 ميلاً في الساعة (800 إلى 885 كم/س) وهي سرعة التطواف لأغلب الطائرات النظامية الكبيرة. وقد تصير سرعة المحركات العنفية المروحية المنخفضة الدوران أسرع من الصوت رغم أنه عادة ما تصل إليها عندما تضاف حراقات لاحقة.

المحركات النفّاثة التوربينية

في هذا الإطار، والمحركات النفاثة التوربينية هي نوع من المحركات التوربينية الغازية الذي طُوّر أساسًا ليلائم الطائرات المقاتلة أثناء الحرب العالمية الثانية. والمحرك النفاث التوربيني هو أبسط أنواع التوربينات الغازية في الطائرات. ويشتمل على ضاغط يجذب الهواء إلى الداخل ويضغطه، وجزء الاحتراق الذي يمد بالوقود ويحرقه، وواحدة أو أكثر من العنفيات التي تستخلص الطاقة من غازات العادم المتضخمة فيدور الضاغط، وفوهة عادم تسرّع من خروج الانبعاثات من الجزء الخلفي من المحرك فتنتج قوة دفع. وفي بداية ظهور المحركات النفاثة التوربينية كانت السرعة القصوى للطائرات المقاتلة المزودة بهذه المحركات لاتقل عن 100 ميل في الساعة أي أسرع من الطائرات ذات المحرك المكبسي المنافسة لها. البساطة النسبية لتصميمات المحركات النفاثة جعلتها في صدارة الإنتاج في زمن الحرب. وفي سنوات ما بعد الحرب ظهرت عيوبها تدريجيًا حتى صارت جليّة. والسرعات الأقل من 2 ماخ للمحركات النفاثة التوربينية يعيبها عدم كفاءة الوقود والكم الهائل من الضجيج الناتج عنها. والتصميمات الحديثة تستجيب هي الأخرى ببطء شديد للتغيرات في الطاقة، وهذه الحقيقة هي التي صدمت كثير من الطيارين المحنكين حينما حاولوا الانتقال إلى الطائرات النّفّاثة. وفي نهاية الأمر أدت هذه العوائق إلى سقوط المحركات النفاثة التوربينية الخالصة، ولا تزال تنتج منها أنواع تُعدّ على أصابع اليد. وكانت الطائرة كونكورد آخر الطيارات النظامية استخدامًا للمحركات النفاثة التوربينية؛ حيث ساهمت سرعتها الجوية ماخ 2 في رفع كفاءة محركها.

الوقود

وعلى صعيد آخر، أما النماذج المصغرة للطائرات فعادةً ما تستعمل محركات تعمل بالنيترو (المعروفة كذلك باسم "محركات الوهج" بسبب استخدام شمعة الوهج)، ويتم تشغيلها بوقود الوهج، وهو مزيج من الميثانول والنترو ميثان وزيوت التزييت. كما تتوفر تجاريًا طائرات وهليكوبترات نموذجية تعمل بالطاقة الكهربائية. أما المركبات الجوية غير المأهولة متعددة المراوح صغيرة الحجم فغالبًا ما تعمل بالطاقة الكهربائية، في حين يجري تطوير نماذج أكبر تعمل بالبنزين.

• انظر كذلك
• السلامة الجوية
• قائمة محركات الطائرات
• محرك شعاعي
• ثلاثية المحرك
• ملاحظات

ومن جهة أخرى، تقوم المصافي بمزج وقود الطيران المخصص للمحركات المكبسية (أفغاس) مع مادة رباعي إيثيل الرصاص للوصول إلى هذه التصنيفات العالية من رقم الأوكتان، وهي ممارسة لم تعد الحكومات تسمح بها بالنسبة للبنزين المخصّص للمركبات على الطرق. إن تقلص إمدادات رباعي إيثيل الرصاص وإمكانية صدور تشريعات بيئية تحظر استخدامه جعلا البحث عن بدائل وقود للطائرات الخفيفة ذات أولوية لدى منظمات الطيارين.

المحركات الصاروخية

كذلك، والمحركات الصاروخية تمتاز بكفاءة عالية في السرعات الفائقة فقط، ولكن يُستفاد منها في إنتاج كميات هائلة من الدفع بجانب وزنها الخفيف.

في هذا الإطار، ويرجع عدم استخدام المحركات الصاروخية في أغلب المركبات الجوية إلى ضعف كفاءة الطاقة والدفع لها إلا في السرعات العالية، ولكن هذه المحركات وُظفت ليستعان بها في الاندفاعات القصيرة للسرعة وعند الإقلاع.

في هذا الإطار، هناك عدد قليل من الطائرات التي تستعمل المحركات الصاروخية كمصدر رئيسي للدفع أو للتحكم في الوضع، ولا سيما طائرة بيل X-1 وطائرة نورث أمريكان X-15.

أحدث أنواع المحركات

محرك الديزل

من جهة ثانية، تتنافس محركات الديزل الحديثة على تحسين كفاءة الوقود وتقليل الانبعاثات الضارة، ما يمثل تغييرًا كبيرًا في مجال محركات الطائرات الخفيفة خلال العقود الماضية. قامت شركة Wilksch Automotive بتصنيع محركات ديزل ثنائية الأشواط للطائرات التجريبية، منها: WAM 100 (100 حصان)، WAM 120 (120 حصان)، وWAM 160 (160 حصان)، مع الحفاظ على نسبة القوة إلى الوزن مشابهة لمحركات البنزين التقليدية.

ومن ناحية أخرى، قامت شركة ثيليرت باستبدال محركات البنزين في طائراتها بمحركات ديزل أوتوماتيكية، لتصبح الشركة المصنعة لمحركات Diamond Aircraft مزدوجة السكون. وعندما واجهت شركة Thielert صعوبات مالية، انضمت إلى شركة Diamond Aircraft والشركة النمساوية للمحركات، والتي طورت محرك AE 300 ديزل توربو الجديد، المستند إلى محرك مرسيدس.

إضافةً إلى ذلك، شهدت التحسينات في تكنولوجيا محركات الديزل للسيارات زيادة كبيرة في نسبة القوة إلى الوزن، كما أصبح الديزل أكثر كفاءة مقارنة بوقود البنزين، خصوصًا عند مقارنته بمحركات البنزين القديمة المستعملة في الوقت الحالي في الطائرات الخفيفة. كما ساعدت الضرائب المرتفعة نسبيًا على وقود البنزين للطائرات مقارنة بالطائرات النفاثة في أوروبا على تعزيز هذا التوجه.

في هذا الإطار، محرك الديزل يمثل تصميمًا آخر للمحركات التي تم اختبارها للاستخدام في الطيران. بصفة عامة، يمكن لمحركات الديزل العمل لمسافات طويلة بثبات وكفاءة أعلى في إعدادات الطاقة المتوسطة، وهو السبب في استخدامها على نطاق واسع في الشاحنات.

من جانب آخر، شهدت ثلاثينيات القرن العشرين عدة محاولات لإنتاج محركات ديزل للطائرات، لكن هذه المحركات لم تكن قادرة على التعامل مع معدلات الضغط العالية المستعملة في التصميمات الحديثة. بصفة عامة، تمتلك محركات الديزل نسبة قوة إلى الوزن منخفضة، لذلك فهي نادرة الاستخدام في الطيران. ومع ذلك، مثلًا، فإن محرك الديزل الشعاعي Clerget 14F Diesel (1939) كان يتمتع بنسبة قوة إلى الوزن مماثلة لمحركات البنزين الشعاعية في تلك الفترة.

المصنعون

ومن جهة أخرى، تتمتع السوق الخاصة بمحركات الطائرات، وخاصة المحركات النفاثة، بحواجز دخول عالية جدًا. تستعمل محركات الطائرات تقنيات ومواد متقدمة للغاية، وتستغرق قرابة ثماني سنوات وتتطلب مليارات الدولارات أو اليورو لتطويرها، كما يجب أن تجتاز اختبارات واعتمادات سلامة صارمة من قبل سلطات سلامة الطيران.

إضافةً إلى ذلك، ونتيجة لذلك، فإن دخول سوق المحركات يُعد مكثفًا للغاية من حيث رأس المال والوقت، وهو ما يساعد في حماية الشركات المصنّعة القائمة من المنافسة. وكانت آخر عملية دخول ناجحة إلى السوق العالمية للمحركات النفاثة هي شركة جنرال إلكتريك في سبعينيات القرن العشرين. غير أن هذه الحواجز المرتفعة للدخول تجعل السوق مربحة للغاية بالنسبة للمصنّعين الحاليين. فاعتبارًا من عام 2025، سجّل كبار مصنّعي المحركات النفاثة عوائد للمساهمين تتراوح بين 100 و1,000 في المئة خلال السنوات الخمس الماضية، مقارنة بعوائد منخفضة أو سلبية لعملائهم الرئيسيين، إيرباص وبوينغ.

وفي هذا الصدد، اعتبارًا من عام 2025، يهيمن أربعة مصنّعين أوروبيين وأمريكيين على السوق العالمية لمحركات الطائرات:

من جانب آخر، يتم عادةً بيع المحركات نفسها بخسارة، لكن الشركات المصنّعة تحقق أرباحها من بيع خدمات الصيانة وقطع الغيار طوال العمر التشغيلي للمحرّك، والذي يبلغ نحو ثلاثين عامًا، وذلك وفق نموذج عمل يشبه نموذج شفرة الحلاقة والشفرات. ويؤدي ذلك إلى خلق حافز معاكس يجعل الشركات المصنّعة تبطئ إنتاج المحركات الجديدة أو تؤخر تسليمها، لأنها تجني أعلى الأرباح من المحركات القديمة التي تتطلب صيانة وقطع غيار أكثر من المحركات الجديدة. وقد ساهم هذا الأمر في نقص توفر المحركات الجديدة، مما خلق عنق زجاجة أمام محاولات شركتي إيرباص وبوينغ زيادة إنتاج الطائرات خلال فترة الانتعاش التي شهدها قطاع الطيران بعد جائحة كوفيد في عام 2023.

محرك متقابل الأسطوانات

من جهة ثانية، يسمى كذلك المحرك المتقابل الأسطوانات بالمحرك ذي الكباسات الأفقية أو المحرك المسطح، حيث يحتوي على صفين من الأسطوانات على الجوانب المعاكسة لعلبة المرفق المثبتة في الوسط. يعمل المحرك بمبرد بالهواء أو مبرد بسائل، ولكن المبرد بالهواء هي الأكثر استخدامًا. تُثبت المحركات المتقابلة الأسطوانات مع العمود المرفقي أفقيًا في المركبات الجوية، وقد تُثبت مع العمود المرفقي رأسيًا في المروحيات. هناك احتمالية في توقف القوى الترددية، نتيجة لتصميم الأسطوانة، مما ينتج عن سهولة في تشغيل المحرك. على خلاف المحرك نصف القطري، لا تعوق المحركات المتقابلة الأسطوانات أي مشاكل حول القفل الهيدروستاتيكي.

وفي السياق ذاته، على النقيض من ذلك، حتى هذا الوقت، تعتبر المحركات المكبسية بالمبرد بالهواء ذات الأربع والست أسطوانات هي أكثر أنواع المحركات استخدامًا في مركبات الطيران العام الجوية حيث يتطلب 400 horsepower (300 kW) لكل محرك. في أغلب الأحيان تُشغل المركبة الجوية التي تتطلب ما يزيد عن 400 horsepower (300 kW) لكل محرك بواسطة المحركات التوربينية.

المحركات النفاثة

إضافةً إلى ذلك، الجزء الرئيس في المحرك النفاث هو فوهة الانفلات. وهو ذلك الجزء الذي ينتج القوة الدافعة في الطائرة؛ حيث تتسارع تيارات الهواء الساخن من المحرك عند خروجها من الفوهة منتجة قوة دفع إضافة إلى الضغط المتولد داخل المحرك حيث يزداد بسبب ضيق الفوهة فيندفع الهواء خارج الطائرة.

في هذا الإطار، وأكثر أنواع محركات الدفع شيوعًا المحركات النفاثة التوربينية والمحركات العنفية المروحية والمحركات الصاروخية. وتستعمل أنواع أخرى مثل المحركات النفاثة النبضية والمحركات النفاثة الصدمية والمحركات النفاثة الحفص صدمية والمحركات ذات الانفجار النبضي.

محرك وانكل

علاوةً على ذلك، وأصبحت محركات فانكل ذات شهرة متزايدة في الطائرات التجريبية التي يصنعها الهواة بسبب عدد من العوامل. وفي الغالب تكون محركات لسيارات مازدا 12A أو 13B فتنزع منها وتتحول لاستخدامها في أغراض الطيران. ويوفر هذا بديلاً لمحركات المركبات الجوية الموثقة دون أدنى تكلفة وبطاقة تتراوح ما بين 100 إلى 300 horsepower (220 kW) بتكلفة لا تذكر إذا ما قورنت بالمحركات التقليدية. وجرت هذه التحويلات في أوائل سبعينيات القرن العشرين، فركبت هذه المحركات على مئات بل آلاف الطائرات، وبتاريخ 10 ديسمبر عام 2006، كان لدى المجلس الوطني لسلامة النقل سبعة تقارير بحوادث لطائرات تعمل بمحركات مازدا، ولم يثبت أن العطل في أي من هذه الحوادث نتج عن خلل في التصميم أو التصنيع. وفي الحيز الزمني نفسه، وصلهم تقارير بعشرات الآلاف من حالات انكسار العمود المرفقي أو ذراع التوصيل أو ارتخاء الكباسات وغيرها من الحوادث التي تنجم عن مكونات أخرى لا توجد في محركات فانكل. ويُطلق المتحمسون للمحركات الدوارة على الطائرات ذات المحرك المكبسي اسم "المحركات الترددية العتيقة Reciprosaurs"، ويوضحون أن تصميماتهم لم يجر تعديلها منذ ثلاثينيات القرن العشرين، ومع ذلك لا تجد بينهما فارقًا إلا فروقات ضئيلة في عمليات التصنيع وتغير في إزاحة المحرك.

من جانب آخر، ومحرك فانكل الدوار هو الآخر من التصميمات الواعدة في مجال المركبات الجوية. ويبلغ محرك فانكل نصف وزن وحجم المحرك المتردد الرباعي الأشواط الذي يساويه في القدرة الناتجة ويقل عنه كثيرًا في التعقيد. وتحوز نسبة الطاقة إلى الوزن أهمية بالغة في استعمالات المركبات الجوية، وهذا بدوره يجعل من محرك فانكل خيارًا جيدًا. ويصنّع المحرك دائمًا بإطار من الألومنيوم ودوّار من الفولاذ؛ حيث يتمدد الألومنيوم أسرع من الفولاذ عند التسخين فلا يلتصق المحرك عند زيادة التسخين بخلاف المحرك المتردد. وهذا الأمر من عوامل الأمان المهمة عند الطيران. وأصبح تطور هذه التصميمات ملحوظًا بعد الحرب العالمية الثانية، في حين توجهت صناعة الطائرات إلى المحركات العنفية. وُيعتقد أن المحرك النفاث التوربيني أو محرك المروحة العنفية قد يشغل كل المركبات الجوية بجميع تصميماتها من أكبرها إلى أصغرها. ولم يجد محرك فانكل تطبيقات كثيرة له في المركبات الجوية، ولكنه وجد رواجًا في شركة مازدا في خطوط تصنيع السيارات الرياضية المشهورة. ومؤخرًا أدخلت تحسينات على هذا المحرك ليستعمل في الطائرات الشراعية حيث إنها تحتاج إلى معايير خاصة من صغر الحجم وخفة الوزن وانخفاض الاهتزازت.

المحرك من نوع في V

في هذا الإطار، تُنظَّم أسطوانات هذا المحرك على هيئة صفوف مستقيمة، وتبعد كل أسطوانة عن الأخرى مسافة 30-60 درجة. تحتوي أغلب أنواع المحركات على مبرد المياه. يوفر المحرك المُصمم على نوع في نسبة القدرة على الوزن بدرجة أكبر من المحرك المستقيم، إضافة إلى خاصية تصميم المنطقة الأمامية الصغيرة. على الرغم من أن أشهر أنواع المحركات لهذا التصميم هو المحرك رولز رويس ميرلين، ذو القدرة على استيعاب 27 لترًا (1649 في3) محرك في 12 ذي 60 درجة، إلا أن هناك محرك سبتفايرز الذي كان له دور بارز في معركة بريطانيا.

المحرك نصف القطري

في هذا الإطار، قد يتراكم الزيت على الأسطوانات السفلى المثبتة تحت علبة المرفق، عند توقف المحرك لفترة طويلة. قد يتعرض المحرك لأضرار خطيرة يتسبب فيها القفل الهيدروستاتيكي، في حالة عدم تنظيف الأسطوانات من الزيوت المتراكمة حولها قبل بدء تشغيله.

وعلى صعيد آخر، في تصميمات الطائرات العسكرية، يستغل الطيار المنطقة الأمامية الكبيرة للمحرك كذراع إضافي. وتُظهر المنطقة الأمامية الكبيرة في الطائرة في شكل صورة بيانية ممسوحة وديناميكا هوائية غير فعالة.

كذلك، يحتوي هذا المحرك على صفين أو أكثر من الأسطوانات منظمة في شكل دائري حول علبة المرفق المثبتة في الوسط. يجب أن يحتوي كل صف على عدد فردي من الأسطوانات لضمان العمل بكفاءة. لا يحتوي المحرك الدائري الأسطوانات إلا على عمود إدارة واحد في كل صف وعلى علبة مرفق صغيرة نسبيًا، مما يتسبب في الوصول إلى نسبة القدرة على الوزن المرغوب فيها. بسبب كشف ترتيب الأسطوانات لكمية الحرارة الكبيرة التي يضخها المحرك على الأسطح المتسببة في الهواء والرغبة في إلغاء القوى الترددية، فإن المحركات نصف القطرية تقوم بالتبريد بانتظام والعمل بسلاسة.