Роторно поршневой двигатель: По стопам Ванкеля: взлёт и падение роторных моторов ВАЗ

Содержание

По стопам Ванкеля: взлёт и падение роторных моторов ВАЗ

Главная
Статьи
По стопам Ванкеля: взлёт и падение роторных моторов ВАЗ

Автор: Олег Полажинец

На массовых советских легковушках не было особых технических инноваций — ни дизеля, ни автоматической трансмиссии, ни гидропневматической подвески, ни турбонаддува. В огромной стране были востребованы любые автомобили — и, по разным причинам, серийно выпускались достаточно простые и ремонтопригодные конструкции.

Тем удивительнее, что «у советских была собственная гордость», да еще какая – спроектированный для легковых машин роторно-поршневой двигатель! Причем «роторная тема» обросла слухами домыслами и легендами еще в начале восьмидесятых годов, и даже появление автомобилей ВАЗ с РПД в свободной продаже в шальные девяностые не расставило все точки над i.

Предтечи: Феликс Генрих Ванкель

Немецкий инженер-самоучка Феликс Ванкель занялся разработкой роторно-поршневого двигателя еще в двадцатые годы, но в предвоенный период ему так и не удалось довести до ума опытные образцы авиадвигателей, несмотря на поддержку компании BMW и министерства авиации. После Второй мировой войны оборудование Ванкеля было демонтировано и вывезено во Францию. Несмотря на это, инженер-конструктор не прекращал работу над собственным РПД — теперь уже при поддержке компании NSU. К середине пятидесятых Ванкель закончил теоретическую часть и в 1957 году изготовил опытный образец, по итогам испытаний которого в конструкцию были внесены необходимые изменения.

Отец ротора – Феликс Ванкель

Работа Ванкеля отнюдь не носила «академический» характер: в 1963 году началось производство первой серийной модели NSU — Prince Spyder, а впоследствии инновационным мотором оснащался и седан бизнес-класса NSU Ro 80.

Когда компании Audi «по наследству» досталась марка NSU и её наработки, она даже выпустила прототип Audi KKM на базе «сотки» второго поколения. В дальнейшем тему моторов Ванкеля в Audi не продолжали.

Однако достаточно быстро особенности РПД помешали ему одержать рыночную победу над традиционными поршневыми ДВС с кривошипно-шатунным механизмом. Тем не менее, в годы серийного производства моторов Ванкеля патент на право производства таких агрегатов приобрели многие крупные автопроизводители, некоторые из которых занялись разработкой «роторной темы» всерьез и надолго. Пожалуй, наиболее известным производителем РПД является японская компания Mazda, создавшая двигатель Renesis.

Сделано в СССР

Как же идея заняться выпуском роторно-поршневых двигателей могла возникнуть на ВАЗе? Над различными альтернативными конструкциями поршневых двигателей в СССР работали еще в середине ХХ века — разумеется, не для автомобилестроения, а для авиации. Потенциально такие моторы могли обеспечить более высокую отдачу, что было особенно ценно в самолётостроении.

Непосредственно к теме РПД в Советском Союзе приступили еще в «довазовский» период – по указанию Минавтопрома и Минсельхозмаша три научно-исследовательские институты (НАМИ, НАТИ и ВНИИмотопрома) занялись исследовательскими работами по созданию РПД.

Поэтому разработка Ванкеля и её практическое воплощение на серийных автомобилях в Советском Союзе не осталось незамеченным. Более того, лёгкий и мощный мотор мог стать востребованным для некоторых автомобилей специального назначения — например, так называемых «догонялок» или спортивных автомобилей.

Традиционно для автопрома СССР волевое решение могло быть принято лишь «на самом вверху» — то есть, на уровне министерства.

Однако ротором на ВАЗе занялись по распоряжению Генерального директора Волжского автозавода в 1973 году – казалось бы, по собственному усмотрению. Но не все так просто: до того, как перейти на новый проект – строительство Волжского автогиганта, еще в 1965-м Виктор Николаевич Поляков занимал пост заместителя министра автомобильной промышленности СССР, а в 1975-м он и вовсе вернулся в министерское кресло, возглавив Минавтопром СССР. Таким образом, можно утверждать, что работы по ротору были утверждены «без двух минут» министром автопрома и его же бывшим заместителем в одном лице.

Итак, после выхода соответствующего приказа Генерального директора было создано специальное конструкторское бюро, в задачу которого входила не только разработка моторов собственной конструкции, но и устранение «родовых недостатков» мотора Ванкеля, о которых советские конструкторы уже были осведомлены.

В отличие от западных коллег, под «собственной конструкцией» в СССР подразумевалась действительно разработка своего варианта, а не покупка патента или готовой лицензии. Как и в случае с автоматической трансмиссией для ГАЗ-13 Чайка, советские инженеры за неимением вариантов были вынуждены изготовить свой вариант односекционного мотора Ванкеля, разобрав для этого один японский РПД. Однако предварительно для «натурных испытаний» двигатель, снятый со специально приобретённой для работы над ротором Mazda RX-2, был установлен на Жигули третьей модели.

Мотор в Тольятти конструировали, тщательно изучив изнутри японский агрегат. Получилось, но не сразу.

Уже на ранних этапах на ВАЗе столкнулись с тем, что при компактности и высокой энерговооруженности легкий и мощный РПД был не слишком экономичным и экологичным, а также отличался частым выходом из строя уплотнений. По сути, с этой проблемой десятилетиями боролись все, кто брался за двигатели конструкции Ванкеля, начиная с самого немецкого инженера – носителя этой фамилии. И, к слову, именно низкая надежность уплотнений и послужила причина быстрого выхода из строя моторов на NSU Ro-80, что вынудило производителя вскоре прекратить выпуск этого автомобиля и «закрыть роторную тему».

Первый опытный образец СКБ РПД под обозначением ВАЗ-301 был готов уже в 1976 году, но о любом запуске в серию ротора в Тольятти было говорить еще рано — конструкция получилась явно «сырой».

Вазовский вариант роторно-поршневого двигателя оценил даже… сам Феликс Ванкель, который специально для этого посетил Волжский автозавод. «Отец ротора» одобрил общую компоновку тольяттинского РПД.

Уже в 1982-м был продемонстрирован ВАЗ-21018 — обычный ВАЗ-21011 с мотором ВАЗ-311 мощностью 70 л.с.

Двигатель ВАЗ-311 в разобранном состоянииЗаказчики настояли, чтобы роторные Жигули внешне ничем не отличались от обычной «копейки» модификации ВАЗ-21011

Для того, чтобы выявить недостатки конструкции в условиях реальной эксплуатации, была выпущена партия из 50 двигателей, которые установили на пять десятков Жигулей, но всего через полгода все моторы, кроме одного (!), пришлось заменить на традиционные. Уплотнения и подшипники быстро выходили из строя, а кроме того, мотор оказался плохо сбалансированным и достаточно прожорливым.

На земле и на небе

После первой серьезной неудачи и последовавшим за этим дисциплинарными наказаниями на ВАЗе не прекратили заниматься роторами, но решили окончательно перейти от односекционной конструкции к двухсекционной. Такой мотор потенциально был не только мощнее, но и надежнее.

К тому времени у советского ротора потенциально уже была вполне осязаемая сфера применения — например, для установки на служебные автомобили спецподразделений ГАИ, МВД и КГБ. На ведомственных автомобилях недостатки вроде не лучшей топливной экономичности отходили на второй план, а высокие динамические характеристики имели решающее значение. Очень важно, что при эксплуатации на служебных автомобилях вазовские специалисты могли в виде стандартизованных отчетов получить подробную информацию о недостатках и дефектах, выявленных на практике, но в более-менее одинаковых условиях, что обеспечивало определённую объективность оценки.

Время от времени советская пресса скудно сообщала о моторе необычной конструкции

К 1983 году были разработаны два новых двухсекционных РПД — ВАЗ-411 мощностью 110-120 лошадиных сил и 140-сильный ВАЗ-413. Предполагалось, что роторы будут ставить не только на «родные» для завода Жигули различных моделей, но и на другой автотранспорт силовых структур — в частности, Волги.

Разумеется, установка такого силового агрегата на седан горьковского автозавода потребовала соответствующей доработки крепления и некоторых узлов трансмиссии.

В это же время на практически готовые к использованию РПД обратили внимание и авиаторы, которые заказали тольяттинскому бюро разработку варианта для применения на вертолётах и легких самолётах.

Впрочем, роторно-поршневым типом двигателя заинтересовались и многие другие предприятия, которые заказали тольяттинцам разработку агрегатов для лодок, амбифий и даже мотоциклов! Эти услуги завод предоставлял по договорам на условиях широко вошедшего в то время в обиход хозрасчета, поэтому деятельность СКБ не была для ВАЗа убыточной. Также опытные образцы авиационных двигателей ВАЗ-416 и ВАЗ-426 были разработаны уже в эпоху функционирования НТЦ ВАЗа в середине девяностых годов.

Различные типы применения РПД дали возможность конструкторам понять, что конструктивные решения автомобильных и авиационных двигателей не могут быть полностью идентичными вследствие существенной разницы в режимах работы моторов на воздушном и автомобильном транспорте.

Поэтому одновременная разработка «единого» ротором лишена практического смысла — скорее, работы можно объединять по технологической и производственной базе, а не по конкретным решениям.

РПД и передний привод

Возникает вопрос: а как же переднеприводные автомобили? Неужто ВАЗ не обратил внимание на собственную «восьмерку»?

Разумеется, обратил: работа над РПД для принципиально нового семейства началась, когда ВАЗ-2108 только готовили к производству – в 1979 году, однако более предметно к теме «переднеприводного ротора» в вернулись в начале перестройки, заключив договор с Запорожским автозаводом. И уже к 1987-му году были разработаны опытные образцы ВАЗ-414 для переднеприводных автомобилей ВАЗ и ЗАЗ, а еще в Тольятти создали вариант своего 40-сильного РПД под индексом 1185 даже для… Оки! Но в дальнейшем руководство отдало предпочтение авиационному направлению, а работы по автомобильным РПД были приостановлены.

Мелкосерийное производство необычной модификации Жигулей на базе «пятерки» продолжалось вплоть до распада СССР, хотя государственные закупки подобных машин силовыми ведомствами были совсем невелики, а «на сторону» автомобили с роторами под капотом не продавались.

Но вскоре заводу стало совсем не до собственных новых разработок — в конце восьмидесятых государственная поддержка автозаводов была свернута, а заводчанам было и без того чем заняться — например, созданием перспективной «десятки» или улучшением Нивы.

Последний автомобильный РПД ВАЗа

К теме роторных автомобильных двигателей на ВАЗе вернулись уже лишь в российский период деятельности завода, найдя возможность даже в непростые девяностые годы «достать из-под сукна» интересную разработку. Ведь в мире в то время давно существовали «подогретые» модификации обычных городских хэтчбеков, с которыми вазовский РПД был вполне сравним по развиваемой мощности.

Наличие такого мотора на автомобилях семейства 2108 могло «взбодрить» покупательский интерес — по крайней мере, в Тольятти на это рассчитывали.

Даже в непростых условиях новый РПД для Самары удалось освоить довольно быстро — благо, двигатель ВАЗ-415 не требовалось разрабатывать с нуля. Некоторые источники утверждают, что доводочные работы при его трансформации в серийное изделие велись достаточно поспешно или не слишком успешно, вследствие чего мотор все равно сохранил ряд недостатков, присущих остальным вазовским РПД. Впрочем, существует и другое мнение, что этот мотор, напротив, вобрал в себя все преимущества былых разработок — как достаточный ресурс, известный еще по 413-му мотору, так и «плотную» компоновку, доставшуюся ему по наследству от ВАЗ-414.

На фото: ВАЗ-415

Практически одновременно обновили и классику: в 1992 году на базе «семёрки» начался выпуск модификации Жигулей ВАЗ-21079 со 140-сильным мотором ВАЗ-4132.

Тем не менее, в 1997 году ВАЗ-415 наконец-то получил сертификат, позволявший его установку на обычные товарные авто, которые вскоре появились в автосалонах.

«На гражданке»: став доступным простым смертным, РПД тут же появился на страницах российских автоизданий

Конечно, цена машины увеличивалась на вполне ощутимые по тем временам 2,2-2,5 тысячи долларов, но зато динамика «восьмерки» улучшалась на порядок. Ведь 120-140 «роторных» лошадиных сил позволяли набирать сотню с места за 8-9 секунд, а реальная максимальная скорость вплотную подобралась к заветным 200 км/ч. Расход топлива, конечно, при этом колебался от 8 до 14 литров. Зато компактный роторный моторчик крутился до умопомрачительных 8 тысяч оборотов, обеспечивая «пилоту» ощущения, несравнимые с разгоном обычного «зубила».

РПД-415 под капотом ВАЗ-2108 выглядит вполне органично. Но при этом мотор заметно компактнее родного. Фото: Подзолков Александр

РПД всегда славился своим «горячим характером», поэтому масляный радиатор ему был необходим, как воздух. Или вода. В общем, для охлаждения. Фото: Подзолков Александр

Вид снизу намекает, что это какая-то очень непростая «восьмерка». Фото: Подзолков Александр

Микропроцессорное зажигание можно было встретить и на ВАЗ-2108 с обычным ДВС. Но очень нечасто. Фото: Подзолков Александр

Увы, при этом малопонятный большинству ротор оставался «вещью в себе» — обычным мотористам не была известна технология его ремонта, да и запасные части в любом магазине за углом не продавались.

Вдобавок на обычных вазовских моторах к тому времени уже набирал обороты распределённый впрыск, а на РПД питанием по-прежнему заведовал архаичный карбюратор Солекс.

Смесь РПД готовил привычный «Солекс», но со своими регулировками. «Сектор газа» имел дополнительный рычаг для привода дозирующего масляного насоса — лубрикатора. Фото: Подзолков Александр

Вид сверху на ВАЗ-415 с демонтированным карбюратором. Фото: Подзолков Александр

И, несмотря на наличие микропроцессорной системы зажигания (МПСЗ), ротор не мог похвастать покладистостью и (главное!) долговечностью обычного поршневого ДВС. Ведь при заявленном ресурсе в 125 000 км многие моторы начинали быстро «умирать» уже после 50 000 км, чему способствовало применение «неправильного» масла. Как и у японских автомобилей Mazda с РПД, при этом резко ухудшался пуск двигателя и увеличивался расход масла на угар, а в дальнейшем мотор мог и вовсе выйти из строя.

Герметичность уплотнений – больное место любого РПД, не только ВАЗ-415. Фото: Подзолков Александр

Многочисленные тюнинговые фирмы, появившиеся в Тольятти и около него словно грибы после дождя, в тот период предлагали различные по бюджету и степени вмешательства программы тюнинга обычных моторов которые позволяли без заметной потери ресурса снимать практически ту же мощность, что и у ротора. А ведь РПД при традиционной системе питания было невозможно втиснуть в грядущие экологические нормы Евро 2, которым без проблем соответствовал только что освоенный вазовский же впрыск.

В силу немассовости производства в дальнейшем ни работы, ни само производство РПД ВАЗу были не очень-то интересны, поскольку они, как и в истории Mazda, могли быть продиктованы разве что имиджевыми соображениями. Что в случае с тольяттинским автозаводом было недостаточно веским аргументом…

По ряду перечисленных причин уже в начале двухтысячных годов вазовский ротор стал резко терять обороты. Да, ВАЗ-415 успели примерить даже «десятка» и «пятнашка» в модификациях 2110-91 и 2115-91 соответственно, однако вскоре производство роторных двигателей на ВАЗе было прекращено, а само СКБ РПД, разработавшее свой последний продукт в 2001 году, было перерегистрировано.

Почти четыре десятка разработок за 26 лет – конструкторы СКБ РПД немало поработали над роторной темой

После 2004 года деятельность КБ в рамках работы над двигателями РПД была окончательно прекращена, а примерно в 2007-м оборудование частично вывезено и утилизировано. Похоже, на этом в истории советско-российского ротора была поставлена окончательная точка.

Опрос

Жалеете ли вы о том, что роторные ВАЗы так и не получились?

Ваш голос

Всего голосов:

история технологии Lada

Новые статьи

Статьи / Обзор Туда, где нет дорог, но есть электричество: обзор Jetour T3 Часто возникает вопрос: зачем китайцы так усиленно плодят новые бренды? Зачем компании Chery столько суббрендов: Omoda, Exeed, а теперь ещё и Jetour? Оказывается, всё дело в непростой китайс. .. 365 1 0 21.04.2023

Статьи / Обзор Поперёд батьки: обзор нового Lexus LM С первым поколением своего люксового минивэна Lexus изрядно опоздал. Японцы долго думали, глядя на то, как Buick завоевывает сегмент комфортабельных шаттлов на гигантском китайском рынке, а… 414 1 2 21.04.2023

Статьи / Обзор Последний бензиновый Porsche Cayenne – прощай, аналоговый тахометр и привет, рекордная мощность Китай – крупнейший рынок не только для собственного автопрома, но и для европейского «премиума». В первом квартале 2023-го Porsche поставил в Китай 21 365 автомобилей – на 21% больше, чем за. .. 1329 4 2 20.04.2023

Энергетическое образование

5. Роторно-поршневые двигатели

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания (РПД, двигатель Ванкеля), конструкция которого разработана в 1957 году инженером компании NSU Вальтером Фройде, ему же принадлежала идея этой конструкции. Двигатель разрабатывался в соавторстве с Феликсом Ванкелем, работавшим над другой конструкцией роторно-поршневого двигателя. Установленный на валу ротор жёстко соединён с зубчатым колесом, которое входит в зацепление с неподвижной шестернёй — статором. Диаметр ротора намного превышает диаметр статора, несмотря на это ротор с зубчатым колесом обкатывается вокруг шестерни. Каждая из вершин трёхгранного ротора совершает движение по эпитрохоидальной поверхности цилиндра и отсекают переменные объёмы камер в цилиндре с помощью трёх клапанов. Такая конструкция позволяет осуществить любой 4-тактный цикл Дизеля, Стирлинга или Отто без применения специального механизма газораспределения. Герметизация камер обеспечивается радиальными и торцевыми уплотнительными пластинами, прижимаемыми к цилиндру центробежными силами, давлением газа и ленточными пружинами. Отсутствие механизма газораспределения делает двигатель значительно проще четырехтактного поршневого (экономия составляет около тысячи деталей), а отсутствие сопряжения (картерное пространство, коленвал и шатуны) между отдельными рабочими камерами обеспечивают необычайную компактность и высокую удельную мощность. За один оборот ванкель выполняет три полных рабочих цикла, что эквивалентно работе шестицилиндрового поршневого двигателя. Смесеобразование, зажигание, смазка, охлаждение, запуск принципиально такие же, как и у обычного поршневого двигателя внутреннего сгорания. Практическое применение получили двигатели с трёхгранными роторами, с отношением радиусов шестерни и зубчатого колеса: R:r = 2:3, которые устанавливают на автомобилях, лодках и т.п. Особенность двигателя — применение трёхгранного ротора (поршня), имеющего вид треугольника Рело, вращающегося внутри цилиндра специального профиля, поверхность которого выполнена по эпитрохоиде.

Цикл двигателя Ванкеля: впуск (голубой), сжатие (зелёный), рабочий ход (красный), выпуск (жёлтый).
Инженерам фирмы Mazda удалось решить все основные проблемы РПД — токсичность выхлопа и неэкономичность. По сравнению с двигателями-предшественниками «Renesis», удалось сократить потребление масла на 50 %, бензина на 40 % и довести выброс вредных окисей до норм, соответствующих Euro IV. Двухкамерный двигатель «Renesis» объёмом всего 1,3 л выдаёт мощность в 250 л. с. и занимает гораздо меньше места в моторном отсеке. Следующая модель двигателя Renesis 2 16X имеет объём 1.6 литра, и большую мощность, меньше нагревается.
Двигатель Mazda.
Автомобили марки Mazda с буквами RE в наименовании могут использовать в качестве топлива как бензин, так и водород. Это явилось вторым витком роста внимания к РПД со стороны разработчиков. Двигатель успешно может использовать водород, так как менее чувствителен к детонации, чем обычный двигатель, использующий возвратно-поступательное движение поршня. Автомобили с РПД потребляют от 7 до 20 литров топлива на 100 км, в зависимости от режима движения, и масла от 0,4 л до 1 л на 1000 км (для двигателей Mazda 0,4 — 0,6 л.). В настоящее время исследование этого типа двигателя активно ведёт японский автоконцерн Mazda, оснащая доработанными моделями роторных двигателей автомобили серии RX.
Двигатель Mazda.
Новый четырехкамерный роторный двигатель может заменить двигатели Ванкеля и поршневые двигатели для БПЛА
Агентство по разработке роторных двигателей (REDA) из Мельбурна разработало новый тип противовесов, четырехтактный роторный двигатель, который может работать на различных видах топлива. (Источник изображения: REDA)

Новый четырехкамерный роторный двигатель может заменить двигатели Ванкеля и поршневые двигатели для БПЛА
2018-09-24 Уильям Кучински
В прототипе роторного двигателя Сореньи используется шарнирный ромбовидный ротор вместо трехстороннего ротора, используемого в традиционных роторных двигателях Ванкеля.
Роторный двигатель Ванкеля стал идеальным выбором для многих владельцев и операторов небольших винтовых самолетов. По сравнению с обычными поршневыми двигателями роторные двигатели Ванкеля малы, легки и имеют высокое отношение мощности к весу. Они почти не вибрируют, не могут заедать или стучать, и в них меньше движущихся частей (которые могут сломаться). На данный момент сложно улучшить конструкцию Ванкеля; то есть, если вы не рассматриваете возможность изменения формы ротора… на изменяющуюся форму.
Агентство по развитию роторных двигателей (REDA) из Мельбурна разработало новую конфигурацию роторного двигателя — роторный двигатель Сореньи. В то время как статор или неподвижная часть двигателя Сореньи аналогичны двигателю Ванкеля, геометрическая форма ротора двигателя представляет собой ромб, который деформируется при вращении внутри контура статора.
Цикл роторного двигателя Сореньи

Эта геометрия соответствует роторному двигателю с четырьмя камерами сгорания, а не с тремя в традиционном роторном двигателе Ванкеля. Каждый оборот коленчатого вала производит один оборот ротора и полный цикл двигателя в каждой из четырех камер: или четыре рабочих такта. Напротив, двигатель Ванкеля производит один рабочий ход за один оборот коленчатого вала.
Цикл роторного двигателя Ванкеля

Типичный роторный двигатель Ванкеля использует трехсторонний ротор для создания полостей в статоре для бесшовного цикла впуска, сжатия, воспламенения и выпуска. Точка A отмечает одну из трех вершин ротора, точка B отмечает эксцентриковый вал, а белая часть — выступ эксцентрикового вала. (Источник изображения: Y tambe)

Согласно REDA, каждый четырехтактный роторный модуль Сореньи эквивалентен восьмицилиндровому поршневому или оппозитному двигателю.
Двигатель Сореньи также более оптимизирован для многороторной конфигурации, чем роторный двигатель Ванкеля, благодаря использованию периферийных портов по сравнению с двигателем Ванкеля, использующим сложные боковые порты. Возможность простой настройки многороторных четырехтактных двигателей может привести к созданию роторных силовых установок, генерирующих мощность, эквивалентную 8-, 16- или 24-цилиндровым поршневым двигателям. Кроме того, разработка стандартизированных модулей может снизить затраты на производство и техническое обслуживание в течение всего жизненного цикла.
Бесплатная скорость
Как правило, двигатели Ванкеля ограничены скоростью ротора 3000 оборотов в минуту (об/мин) из-за чрезмерного изгиба коленчатого вала, вызванного центробежными силами эксцентрикового ротора. В этом отношении двигатель Сореньи не ограничен по частоте вращения, поскольку в нем используется сбалансированный ротор.
Более высокие предельные значения оборотов означают, что двигатель Сореньи имеет более высокую удельную мощность, чем двигатель Ванкеля, что может привести к увеличению дальности полета, выносливости и грузоподъемности самолета. Кроме того, двигатель Сореньи имеет больше места для внутреннего охлаждения ротора и не требует редуктора в самолетах и беспилотных летательных аппаратах (БПЛА) с большими винтами.
Согласно документу, двигатель Сореньи может работать на бензине, авиационном бензине (авиационный газ), бутане или водороде (поскольку впускные и выпускные отверстия хорошо разделены).
REDA также отметила, что, если будет введена фаза предварительного сжатия, двигатель сможет использовать дизельное топливо, что соответствует военной концепции США «одно топливо» и делает двигатель потенциальным объектом военного применения.

Полная информация о конструкции и испытаниях нового двигателя REDA доступна в
Международный технический документ SAE, Разработка четырехкамерного роторного двигателя Сореньи.
Сокращенная версия книги «Разработка четырехкамерного роторного двигателя Сореньи» и других технических документов SAE, касающихся двигателей для малых самолетов и БПЛА, доступна в последней книге SAE International So You Want to Design , So You Want to Дизайн Двигатели: Силовые установки БПЛА .
Книга охватывает несколько технологий движения БПЛА, таких как традиционные двигатели на тяжелом топливе, гибридно-электрические архитектуры, распределенные вентиляторы на водородном топливе, вышеупомянутый роторный двигатель Сореньи и экспериментальный плазменный двигатель или разряд диэлектрического барьера.
Pratt & Whitney получает 437 миллионов долларов на продолжение разработки адаптивного двигателя
Трехпоточная архитектура двигателя предназначена для военных самолетов следующего поколения
Lockheed Martin и Arconic сотрудничают в области 3D-печати и передовых аэрокосмических материалов
Уильям Кучински — редактор контента в SAE International, Aerospace Products Group в Уоррендейле, штат Пенсильвания. Ранее он работал писателем в Центре безопасности НАСА в Кливленде, штат Огайо, и отвечал за написание тематических исследований системных сбоев. Его интересы включают буквально все, что связано с космосом, прошлыми и настоящими военными самолетами и двигательными технологиями.
Свяжитесь с ним по электронной почте [email protected] по поводу любой статьи или идеи сотрудничества.
Продолжить чтение »
Описание роторных двигателей | Capital One Auto Navigator
Инновационный и компактный роторный двигатель когда-то считался многообещающим прорывом в автомобильной технике.
Автор Ронан Глон 1 ноября 2022 г.
Shutterstock
Статья QuickTakes:
В 1960-х и 70-х годах многие автопроизводители считали, что роторный двигатель станет следующим шагом в эволюции двигателя внутреннего сгорания. Роторный двигатель, который иногда называют двигателем Ванкеля в честь его изобретателя Феликса Ванкеля, легче и в целом проще, чем сопоставимый поршневой двигатель. Однако недостатки, связанные с эффективностью и надежностью, не позволили роторному двигателю стать жизнеспособной заменой поршневого двигателя, и большинство компаний, но не все, отказались от этой технологии в XIX веке.70-е годы.
Базовая компоновка роторного двигателя
Как и большинство поршневых двигателей, роторный двигатель работает на смеси топлива и воздуха. В поршневых двигателях топливно-воздушная смесь воспламеняется в цилиндре и толкает поршень вниз, создавая вращающую силу на коленчатом валу. В роторном двигателе топливно-воздушная смесь перемещается по овальной камере ротором треугольной формы. В роторном двигателе нет клапанов, что является основной причиной того, что в роторном двигателе примерно на 75% меньше движущихся частей, чем в поршневом двигателе. Отсутствие клапанного механизма и меньшая вращающаяся масса позволяют Ванкелю вращаться более свободно и на более высоких скоростях, а некоторые из них могут достигать 10 000 об / мин.
Топливно-воздушная смесь поступает в корпус ротора через впускное отверстие. Когда ротор вращается, он сжимает смесь и перемещает ее в сторону части корпуса, где расположены свечи зажигания. Смесь воспламеняется, создавая силу, поддерживающую движение ротора, который, в свою очередь, вращает вал, передающий мощность на трансмиссию. Последняя часть вращения ротора перемещает выхлопные газы к выпускному отверстию и обратно. Благодаря такой компоновке роторный двигатель имеет тенденцию работать более плавно, чем сопоставимый поршневой двигатель, и может развивать большую мощность при меньшем рабочем объеме.
Многие роторные двигатели, которые исторически устанавливались на серийные автомобили, были двухроторными. Mercedes-Benz экспериментировал с трех- и четырехроторными двигателями для экспериментального C111, а Mazda выиграла гонку «24 часа Ле-Мана» 1991 года с четырехроторным 787B.
Известные и печально известные автомобили с роторным двигателем
General Motors потратила много времени и ресурсов, пытаясь усовершенствовать роторный двигатель, и руководители планировали начать его производство в ограниченном количестве в начале 19 века.70-е годы. GM лицензировала патенты на двигатель за 50 миллионов долларов и надеялась предложить его в качестве опции для Chevrolet Vega после решения проблем с дизайном и производством.
Вега должна была получить двухроторный двигатель мощностью 180 л.с.; General Motors также использовала эту трансмиссию для экспериментального Corvette под названием XP-897 GT, который дебютировал как концепт-кар в 1973 году. Интересно, что двигатель XP-897 GT был установлен посередине из соображений компоновки; в нем использовалась комбинация двигатель-трансмиссия, разработанная для использования в переднеприводных автомобилях, для привода задних колес концепта. Ни Corvette, ни Vega никогда не выпускались с роторным двигателем, а GM прекратила разработку технологии Ванкеля в середине 70-х.
Форд также экспериментировал с роторным двигателем. Он также получил лицензию на разработку и производство собственной версии двигателя, но так и не выпустил автомобиль с двигателем Ванкеля. Chrysler был не так оптимистичен: Алан Луфбурроу, вице-президент по инженерным разработкам, в интервью 1972 года предсказал, что роторный двигатель «окажется одной из самых невероятных фантазий, когда-либо появлявшихся в мировой автомобильной промышленности».
Mazda
Mazda — компания, которая чаще всего ассоциируется с роторным двигателем. В 1919 году компания выпустила свой первый автомобиль с двигателем Ванкеля Cosmo Sport.67 после того, как его инженеры устранили некоторые из основных недостатков двигателя, в том числе чрезмерное потребление масла и проблемы, связанные с надежностью. В то время как Cosmo Sport (на некоторых рынках называемый 110S) был спортивным автомобилем, позже роторный двигатель перекочевал в более доступные модели. В 1972 году Mazda продала в США около 100 000 автомобилей с двигателем Ванкеля, включая небольшой пикап, который компания описывает как единственный в мире грузовик с роторным двигателем.
Роторный двигатель стал частью фирменного стиля Mazda и приводил в действие целую линейку купе под маркой RX. Первый RX-7 дебютировал в 1978, и заводская табличка появлялась в общей сложности на трех поколениях, прежде чем он передал эстафету Ванкеля RX-8 в 2003 году. Производство этой модели закончилось в 2012 году, и с тех пор Mazda не запускала серийно выпускаемый автомобиль с роторным двигателем. хотя разработка продолжается.
Citroën и NSU были самыми активными сторонниками роторных двигателей на европейском рынке. Основанные во Франции и Западной Германии соответственно, они создали совместное предприятие под названием Comotor для разработки и производства роторных двигателей. Citroën выпустил две модели под названием M35 и GS Birotor, которые были построены в небольшом количестве. Citroën даже построил прототип роторного вертолета в 1919 году.73. NSU был более успешным: он строил свой футуристический Ro80 с 1967 по 1977 год.
Mazda
Ограниченный успех — но еще не умер сложно и дорого решить. Он сжигает масло и возвращает относительно низкий расход бензина, что, в свою очередь, создает проблемы с выбросами. Вот почему GM, NSU и многие другие производители прекратили разработку технологии после нефтяных эмбарго, потрясших 19-й век.70-е годы. Эти проблемы еще больше обострились в наши дни, поскольку во всем мире ужесточаются стандарты экономии топлива.
Надежность остается одним из слабых мест роторного двигателя. Уплотнения Apex, которые прижимают кончики ротора к стенке камеры, имеют тенденцию изнашиваться, и роторные двигатели часто нуждаются в ремонте между 80 000 и 100 000 миль. Для сравнения, средний поршневой двигатель должен проехать 200 000 миль только при обычном обслуживании.
Mazda
Это объясняет, почему в настоящее время нет новых серийных автомобилей, оснащенных роторным двигателем. Однако на этом сага не заканчивается: стремясь сохранить двигатель Ванкеля, Mazda подтвердила, что ее электромобиль MX-30 будет доступен с роторным расширителем диапазона в ближайшие годы. Двигатель не будет напрямую вращать колеса; вместо этого он будет генерировать электричество, как только заряд батареи будет исчерпан.
TAGSauto basics
Этот сайт предназначен только для образовательных целей. Перечисленные третьи лица не связаны с Capital One и несут единоличную ответственность за свое мнение, продукты и услуги. Capital One не предоставляет, не поддерживает и не гарантирует какие-либо сторонние продукты, услуги, информацию или рекомендации, перечисленные выше. Информация, представленная в этой статье, считается точной на момент публикации, но может быть изменена. Показанные изображения предназначены только для иллюстрации и могут не соответствовать продукту. Материалы, представленные на этом сайте, не предназначены для предоставления юридических, инвестиционных или финансовых рекомендаций или указания на доступность или пригодность какого-либо продукта или услуги Capital One для ваших уникальных обстоятельств.