Plusieurs problèmes:

Comme vous l'avez mentionné, consommation de carburant spécifique élevée. À peu près à celui des turbopropulseurs, mais sans la fiabilité. Si vous voulez vivre avec ce SFC, vous pourriez aussi bien opter pour des turbines.

Faible fiabilité. Ils sont très sensibles au réglage et au timing. Un moteur d'avion à pistons 4 temps fonctionnera avec toutes sortes de problèmes. Lobes de came usés jusqu'à presque des bosses. Guides de soupape desserrés. Compression horrible. Ils peuvent avoir des lectures de compression qui obligeront la plupart des mécaniciens à les mettre à la terre, mais ils produiront toujours une puissance nominale (Continental a fait des tests pour le trouver). Ils sont très "sous-réglés", comme un tracteur ou un moteur industriel. Vous voulez cela dans l'aviation. À peu près la seule chose qui fera exploser un moteur d'avion à 4 temps dans votre visage est quelque chose comme une tige lancée par un roulement tourné ou un cylindre qui se fissure, et qui nécessite un mauvais entretien ou une négligence criminelle dans la grande majorité des cas. Les 2 temps, dans le monde des ultra-légers où ils sont largement utilisés, ont la réputation de lâcher prise à tout moment (le seul moteur d'avion 2 temps qui s'approche même de la fiabilité 4 temps est le Rotax 582 - mais seulement proche, et ils sont seulement fiable pendant quelques centaines d'heures).

Les 2 temps nécessitent des manivelles pressées ensemble avec des roulements à billes car ils doivent dépendre de la lubrification à partir d'huile mélangée à la charge de carburant. Vous ne pouvez donc pas avoir une manivelle forgée en une seule pièce (les radiaux s'en tirent avec des roulements à billes, mais il n'y a qu'un ou deux lancers de manivelle et ils ont toujours une lubrification à l'huile dédiée). Avec la seule huile provenant de ce qui est dilué dans le carburant dans un 2 temps, la lubrification des segments de piston est marginale et la durée de vie des segments est médiocre.

Ce qui nous amène à la longévité. Bien qu'il ait un TBO officiel de 2000 heures, si vous en prenez bien soin, un Lycoming O-320 fonctionnera 3-4000 heures. Les paliers lisses en 4 temps ne voient l'usure qu'au démarrage; il n'y a aucune usure une fois qu'ils sont sous pression car il n'y a pas de contact métal sur métal, et si vous ne l'éteignez jamais et ne changez jamais l'huile en cours de route, les roulements dureraient théoriquement pour toujours. Les roulements à billes lubrifiés avec de l'huile diluée ont une durée de vie limitée, et cela et les bagues à peine lubrifiées limitent la longévité. Vous ne rêveriez jamais d'un 2 temps d'une durée aussi longue dans aucune galaxie de cet univers.

Les 2 temps sont presque totalement populaires dans le monde de l'ultra-léger parce qu'ils sont bon marché et ont un rapport puissance / poids supérieur. Vous obtenez presque la puissance d'une turbine au poids et à un coût minime, et cela vaut la peine d'être vécu avec une fiabilité de merde. Les ultralégers s'en tirent parce qu'ils plantent à 30 mph et non à 70.

Le problème est que beaucoup de problèmes sont intégrés à la configuration et ne peuvent pas être résolus. Combinez avec une entreprise conservatrice par nécessité, car votre vie dépend du conservatisme, et ce n'est pas une surprise.

La raison principale pour laquelle il y a peu de moteurs d'avion 2 temps est probablement la raison pour laquelle il y a peu de moteurs 2 temps à essence au-dessus de 125 cm3 en général: ils ont un faible rendement énergétique et de faibles émissions. Vous notez que les moteurs d'avions utilisent encore du carburant au plomb et suggérez que c'est une plus grande préoccupation, mais les préoccupations mentionnées ci-dessus aggravent la pollution au plomb, en raison des besoins en carburant plus importants et des émissions de carburant non brûlé. Vous dites que cela peut être résolu avec une bonne conception, mais cela entraîne des coûts et de la complexité. Après un certain temps à essayer de concevoir un cylindre à 2 temps qui ne contournera pas le mélange carburant / air de l'orifice d'entrée à l'orifice d'échappement, vous abandonnez et concevez un 4 temps à la place. Il pèsera plus mais la consommation réduite de carburant compense la pénalité de poids pour tout ce qui parcourt une plus grande distance qu'un ultra-léger.

Les moteurs diesel 2 temps ont généralement un rapport puissance / poids trop faible pour l'aviation, mais très performant dans d'autres domaines. Le carburant est injecté uniquement lorsque le piston est en position relevée, de sorte que le moteur n'ingère que de l'air frais dans son collecteur d'admission, et si certains contournent vers l'échappement, il ne gaspille pas de carburant.

https://en.wikipedia.org/wiki/Category:Aircraft_piston_engines répertorie 79 moteurs à deux temps, soit plus de la moitié du nombre de moteurs radiaux à 146, donc évidemment significatif, et pour une raison quelconque, les moteurs Junkers que vous mentionnez sont répertoriés comme diesel mais pas 2 temps.

Les problèmes mentionnés par l'OP et les autres répondeurs sont propres à quelques moteurs spécifiques qui ne sont pas comparables entre eux et qui ne concernent généralement pas les applications de propulsion. Personne ne concevrait un remplacement 2 temps d'un Lycoming comme décrit. Il aurait un aspect très similaire et serait configuré très similaire au 4 temps. Le problème est la puissance spécifique et la consommation de carburant spécifique d'une propulsion pour une dépense en capital et une dépense d'exploitation données. La densité de puissance n'est pas vraiment un facteur déterminant et peut être bien inférieure à celle souhaitée dans le secteur automobile, par exemple.

Un 2 temps serait un peu plus compliqué, en ce sens qu'il aurait besoin d'un ventilateur pour gérer la charge d'air. Il aurait essentiellement le même système d'huile et le même système de carburant que le 4 temps. Il peut utiliser des soupapes à champignon dans la tête pour l'admission et l'échappement, ou il peut utiliser des ports. Il existe au moins 10 variantes de base sur la façon d'introduire de l'air, de l'allumer et de sortir l'échappement d'un 2 temps. Mais seulement trois ou quatre méritent d'être sérieusement étudiés ici. Et il n'y a probablement pas assez de différence parmi ceux dont il faut s'inquiéter en ce qui concerne cette question, alors supposons simplement qu'un ventilateur de racines alimente en air de suralimentation un moteur à soupape à clapet. Peut-être est-ce une injection directe ou peut-être une injection indirecte.

La consommation spécifique de carburant favorise le 2 temps sur une large gamme de tailles et de vitesses, mais probablement pas à cette petite échelle. C'est probablement un lavage de la taille d'un Lycoming. Les économies de frottement interne dépassent les pertes du ventilateur pour des cylindres de plus grande taille. Mais pour un avion léger, le souffleur ne serait pas vraiment génial. Les groupes électrogènes fonctionnant à des régimes comparables favorisent toujours les 4 temps.

L'un des principaux facteurs affectant le poids est le taux de compression. Puisque nous pouvons échanger la densité de puissance contre une puissance spécifique, nous optons pour un CR grand et faible et à parois minces. Cela réduit le poids, surtout lorsque vous ne pouvez pas exécuter des régimes élevés pour commencer. C'est peut-être là que le 2 temps perd son avantage. C'est bien quand vous avez besoin de puissant, léger et petit, mais si vous n'avez pas besoin de la petite pièce, il n'y a pas beaucoup d'avantage. Il sera un peu plus petit, mais pas nécessairement plus léger lorsqu'il est conçu pour conduire le même accessoire.

Le type de conception de cylindre et d'architecture de moteur que vous souhaitez est presque entièrement déterminé par l'application, pas par le fait que vous exécutent un 2 temps ou 4 temps. Pour la plupart, vous pouvez prendre n'importe quel 4 temps et le convertir en 2 temps sans trop de problèmes. Un de mes copains a commencé à convertir des moteurs Cadillac 500 cid usagés en 2 temps à l'âge de 14 ans. Il a acheté une maison et construit un atelier d'usinage quand il avait 16 ans.

Je dirais donc qu'il n'y a pas de vraie raison de ne pas développer un 2 temps pour les petits avions, mais qu'aucun de vos préconçus les notions sur les différences entre les deux types concernent cette application. Je pense que la dynamique de l'air d'admission pourrait être plus difficile à gérer (lire plus cher et plus d'entretien) dans le 2 temps par rapport au 4 temps. L'exigence d'une puissance raisonnablement fixe à un régime raisonnablement constant étant donné des conditions de charge très variables est un problème très différent de celui auquel est confronté le secteur automobile, qui a des conditions de charge stables et des exigences de puissance et de régime très variables.

Il n'y a rien de fondamentalement inférieur dans les moteurs à deux temps qui les empêcherait d'être utilisés dans les voitures ou les avions.

Comme indiqué par OP, les 2 temps ont de nombreuses propriétés qui devraient être utiles dans les avions , en particulier le rapport puissance / poids plus élevé pour générer une course de puissance à chaque tour. Ils peuvent également être conçus pour la simplicité et le faible nombre de pièces mobiles, comme une tondeuse à gazon: pas de soupapes mais des orifices, pré-mélanger le carburant et l'huile sans pompe à huile séparée, et résultant en un moteur avec une faible spécificité consommation de carburant et taux de pollution élevé. Mais bien sûr, pour les voitures et les avions modernes, ce design ne sera pas utilisé. Par exemple à partir de cet article (2ème réponse):

En deux temps, les ports de transfert et les ports d'échappement sont ouverts en même temps. À certains régimes moteur, des portions du mélange de carburant vont directement des orifices de transfert à l'échappement sans être brûlées. Cela conduit à une consommation de carburant élevée et à l'éjection d'hydrocarbures imbrûlés. Une solution consiste à utiliser l'injection directe dans laquelle le carburant est injecté dans le cylindre uniquement après la fermeture des orifices. Cela réduit considérablement les deux problèmes.

L'autre source de pollution provient de la lubrification à perte totale dans laquelle l'huile à deux temps non brûlée passe directement par les orifices d'échappement. Une solution consiste à remplacer le système de perte d'huile totale par une lubrification complète du carter, comme dans les moteurs à quatre temps. Pour ce faire, le carter ne peut plus être utilisé pour le balayage, donc un compresseur doit être utilisé pour fournir l'air de balayage.

Donc, un moteur à deux temps pas conçu pour la simplicité et à faible coût, n'aura pas de carburant imbrûlé et pas d'échappement d'huile à perte totale. Il aura toujours le double des courses motrices d'un quatre temps comparable. Et il aura toujours un nombre de pièces plus petit qu'un quatre temps avec un carter d'huile et un compresseur. Quelques exemples:

1. L'image ci-dessus est extraite d'un article du NYTimes, sur la conception moderne d'un moteur automobile 2 temps. Avec des vannes au lieu de ports. Avec un taux de compression variable: compression plus faible pour l'essence grâce à la prévention des cognes, compression élevée pour le diesel pour une efficacité du cycle Carnot plus élevée.
2. Le Junkers Jumo 205 mentionné dans OP était un diesel 2 temps avec admission et les orifices d'échappement, avec un agencement intelligent permettant une meilleure synchronisation du cycle carburant / échappement. Conçu et fabriqué dans les années 1930 (!). Puis abandonné, selon cet article à cause des deux vilebrequins reliés à une hélice créant de la complexité, et il a dû être installé verticalement pour accueillir le système de récupération d'huile.
3. Marine 2- moteurs diesel à course, avec injecteurs, soupapes et disposition à deux pistons, utilisés et utilisés depuis des décennies.

Alors, pourquoi les deux temps ne sont-ils plus utilisés pour la propulsion des avions?

• L'industrie aéronautique est extrêmement conservatrice et les nouveaux développements demandent beaucoup de temps et d'investissement pour être acceptés dans le courant dominant. Comme l'illustre l ' insolvabilité de Thielert - si l'application d'une technologie de moteur diesel mature aux avions GA aboutit à la faillite, où cela conduirait-il les entreprises à développer une nouvelle technologie à 2 temps ?. Un moteur à pistons 2 temps nouvellement développé serait utilisé pour les petits avions, qui ne peuvent tout simplement pas générer des revenus et des chiffres pour un retour sur investissement significatif. Le développement des moteurs essence 2 temps de la taille d'une voiture / GA a tout simplement été arrêté il y a plusieurs décennies, tandis que le 4 temps continuait d'être perfectionné.
• Il y a une limitation inhérente à la technologie deux temps: il y a beaucoup moins de temps pour expulser les gaz d'échappement et aspirer du carburant, car chaque course est une course motrice. Cela limite soit le volume du cylindre, soit le volume max. RPM. Pas de problème pour les diesels, les diesels pour navires tournent à 150 tr / min très tranquillement. L'essence quatre temps n'a pas cette limitation. Le diesel peut fonctionner à des taux de compression très élevés générant une énorme quantité de couple par course, contrairement à l'essence. Ainsi, les moteurs essence 2 temps entraînent une limitation de puissance par cylindre. Ce qui peut également être résolu avec la nouvelle technologie - une autre saga Thielert?

De nombreux drones utilisent des moteurs à deux temps en raison de leur faible poids et de leur puissance élevée. Les régimes élevés qui en résultent sont associés à des hélices de diamètre relativement petit, ce qui convient aux contraintes de puissance, de vitesse et de taille impliquées. Les exemples incluent le Boeing / Insitu Scan Eagle et le RQ-21A Blackjack / Integrator. Leur consommation de carburant spécifique est de 33% à 50% inférieure à celle d'un moteur automobile à quatre temps bien réglé, mais similaire aux moteurs à quatre temps plus petits qui seraient autrement utilisés.

Parce que les moteurs 1 cylindre ne sont pas assez puissants

Les moteurs 2 temps ont un problème avec le cylindre au point mort bas. Les gaz d'échappement sont expulsés du cylindre par l'air d'admission, qui est activement pompé dans le cylindre . C'est ce qu'on appelle le nettoyage .

Les moteurs 2 temps, tels que vous les imaginez , utilisent le carter pour une pompe à air. Le piston qui descend comprime l'air dans le carter et lorsque l'orifice d'admission est exposé, un balayage se produit.

Devinez combien de cylindres vous pouvez avoir dans un moteur 2 temps. ONE .

Car si vous avez 2 cylindres, alors le volume d'air du carter ne change pas et il n'est pas utilisable comme pompe. (Eh bien, si c'est exactement deux, vous pouvez avoir une manivelle à 180 degrés pour qu'ils arrivent tous les deux à la fois, mais cela bat à peu près tous les avantages de deux cylindres.)

2 + les cylindres nécessitent du soufflage

Avec 2 cylindres ou plus, le carter est inutile comme pompe car le volume du carter ne change pas. (En revanche, vous pouvez utiliser un système de graissage normal, et vous n'avez plus besoin de mélanger de l'huile à 2 temps; bien sûr, maintenant plus de complexité s'est glissée.)

Vous devez utiliser un air pompe d'une sorte quelconque pour accomplir le nettoyage. Alors maintenant, vous avez ajouté un tas de complexité. Et pire, le souffleur fonctionnera assez mal en altitude.

"Oh, nous connaissons la solution! Nous allons simplement utiliser un turbocompresseur". Super gamin, mais comment allez-vous le démarrer? Le moteur doit être soufflé à toutes les vitesses, même pendant le démarrage - un turbo est donc inutile à faible puissance. Vous avez besoin d'un embrayage à roue libre pour que le moteur puisse entraîner mécaniquement le turbocompresseur à bas régime / démarrage. Plus de complexité.

De plus, si l'admission et l'échappement sont tous deux des orifices côté cylindre, cela crée de sérieux problèmes d'usure de la bague et de carbonisation. De plus, la forme amusante du piston (pour faire circuler l'air dans le bon sens) complexifie considérablement la consommation de carburant et limite la compression maximale. Alors très vite, à mesure que votre moteur 2 temps grossit, vous devez déplacer l'admission ou l'échappement vers les soupapes , et à cause des anneaux et de la carbonisation, les soupapes d'échappement ont plus de sens que l'admission. Alors maintenant, vous êtes de retour là où vous avez commencé avec des soupapes dans la culasse.

Cependant, les orifices d'admission ont leurs propres problèmes: le mélange air / carburant viendra en contact direct avec les segments de piston, et le carburant non évaporé aura tendance à laver l'huile dans les segments , augmentant l'usure de la bague et diluant l'huile. Ce n'est pas un problème pour un diesel, puisqu'ils injectent directement dans le cylindre .

Alors félicitations. Vous avez un moteur assez puissant pour sous pour un Continental ou Lycoming, et vous avez

• Une pompe à huile
• Des cames et des soupapes d'échappement
• Un souffleur
• Injection directe pour résoudre le problème du ring-wash

C'est donc un échec de simplicité.