Роторно поршневой двс: Роторно-поршневой двигатель: разбираемся в принципе работы

Содержание

Роторно-поршневой двигатель: разбираемся в принципе работы

В далеком 1957 году немецкие инженеры Ванкель и Фройде представили миру первый роторный двигатель. Тогда его взяли на вооружение большинство автомобильных компаний. Mercedes, Citroen и даже ВАЗ — все они ставили роторные движки под капот своих автомобилей. А японские Mazda и по сей день пользуются ротором – правда, уже в современной, усовершенствованной модификации. В чем же успешность роторного двигателя Ванкеля?

  • Принцип работы роторно-поршневого двигателя
  • Недостатки и преимущества роторного двигателя
  • Применение роторных двигателей: от изобретения до наших дней

Принцип работы роторно-поршневого двигателя

Роторный ДВС совершает те же четыре такта, что и его поршневой собрат: впуск, сжатие, рабочий такт, выпуск. Но работает ротор по-другому. Поршневой двигатель выполняет четыре такта в одном цилиндре. А роторный хоть и выполняет их в одной камере, но каждый из тактов проходит в её отдельной части. То есть, цикл будто выполняется в отдельном цилиндре, а поршень «бегает» от одного цилиндра к другому. При этом, в роторном моторе нет механизма газораспределения. В отличие от поршневого двигателя, всю работу выполняют впускные и выпускные окна, размещенные в боковых корпусах. Ротор вращается и регулирует работу окон: открывает и закрывает их.

Кстати, о роторе. Не нужно и говорить, что он является основным элементом мотора, именно ротор дал название самому двигателю. Что же это за деталь? Ротор имеет треугольную форму, он недвижимо скреплен с эксцентриковым валом и насажен на него не по центру. При вращении элемент описывает капсуловидную форму, а не круг, благодаря его расположению. Ротор передает мощность от мотора к коробке передач и сцеплению, проще говоря, выталкивает сгоревшее топливо и передает вращение на трансмиссию к колесам. Полость, в которой вращается ротор, сделана в форме капсулы.

Принцип работы роторно-поршневого двигателя состоит в следующем.

При вращении ротор создает вокруг себя три, изолированные друг от друга, полости. Происходит это благодаря капсульной форме полости вокруг ротора и треугольной форме самого ротора. Первая полость – полость всасывания, в ней смешивается топливо с кислородом. Далее смесь перегоняется во вторую камеру движением ротора и там же сжимается. Здесь её воспламеняют две свечи, она расширяется и толкает поршень. Поступательным движением ротор прокручивается, открывается следующая полость, где выходят отработавшие газы и остатки топлива.

Недостатки и преимущества роторного двигателя

Как и любой другой ДВС, роторный движок имеет как плюсы, так и минусы. Сначала рассмотрим его преимущества перед другими движками.

1. Производительность роторного двигателя в несколько раз выше остальных. Пока в обычных ДВС за один оборот проходит один такт, то в роторном моторе – три

(всасывание, сжатие, воспламенение). Причем, современные движки оборудованы сразу двумя или тремя роторами, поэтому 2-х роторный движок можно сравнить с 6-ти цилиндровым обычным ДВС, а 3-х роторный – с 12-тью цилиндрами.

2. Малое количество деталей. Простота конструкции мотора (ротор и статор) позволяют использовать меньшее количество деталей. Статистика гласит, что в ДВС на 1000 деталей больше, чем в роторном моторе.

3. Низкий уровень вибрации. Ротор вращается по кругу, не совершая возвратно-поступательных движений. Соответственно, вибрация практически не ощутима. Кроме того, роторных двигателей обычно два, поэтому они уравновешивают работу друг друга.

4. Высокие динамические характеристики. За один оборот двигатель совершает три такта. Поэтому даже на малых оборотах двигатель развивает высокую скорость.

5. Компактность и маленький вес. Из-за простоты конструкции и маленького количества деталей мотор обладает маленьким весом и размером.

Несмотря на множество плюсов, мотор имеет и несколько минусов, не позволяющих автокомпаниям массово использовать его на своих авто.

1. Склонность к перегреву. Во время горения рабочей смеси вырабатывается лучистая энергия, которая бесцельно покидает камеру сгорания и нагревает мотор. Это происходит из-за формы камеры, которая напоминает капсулу или линзу, то есть, имея маленький объем, она обладает большой рабочей поверхностью. Чтобы энергия не выходила, камера должна была иметь сферическую форму.

2. Регулярная замена масла. Ротор соединен с выходным валом эксцентриковым механизмом. Этот способ соединения вызывает дополнительное давление, что вкупе с высокой температурой нагревает двигатель. Именно поэтому нужно периодически отдавать машину на капремонт и заменять масло. Без замены масла двигатель выходит из строя.

3. Регулярная замена уплотнителей. На маленькой площади контакта ротора с валом образуется повышенное давление. Уплотнители изнашиваются, в камерах образуются утечки. Вследствие этого увеличивается токсичность выхлопа и падение КПД. Кстати, на новых моделях эту проблему решили, используя высоколегированную сталь.

4. Высокая цена. Для роторных двигателей детали должны производиться с высокой геометрической точностью. Поэтому в производстве роторных двигателей используют дорогостоящее оборудование и дорогие материалы. Вследствие этого цена на роторный мотор высокая при кажущейся простоте конструкции.

Применение роторных двигателей: от изобретения до наших дней

Разработкой роторного двигателя инженеры зан0имаются очень давно.

Изобретатель паровой машины Джеймс Ватт положил начало мечте о двигателе роторного типа. В 1846 году инженеры уже определили форму камеры сгорания и основы работы роторного ДВС. Но двигатель так и оставался мечтой. Но в 1924 году молодой и талантливый Феликс Ванкель начал основательную практическую работу по созданию роторного двигателя. Двадцатидвухлетний инженер как раз окончил высшую школу и поступил в издательство технической литературы. Именно тогда Ванкель начал чертить проект собственного двигателя, опираясь на обширные теоретические знания из литературы. Создав собственную лабораторию, инженер начал получать патенты на изделия. В 1934 году Ванкель подал заявку на первый роторный двигатель.

Но судьба распорядилась иначе. Талантливого инженера отметила власть, и он начал работу на крупнейших автомобильных концернах фашистской Германии. Свои проекты ему пришлось отложить. После войны

инженер сидел в тюрьме, как пособник нацистского режима, а его лабораторию вывезли французы. И только в 1951 году ученый восстановил имя, начав работать на фирму мотоциклов NSU. Там он восстановил свою лабораторию и привлек к проекту роторного двигателя ещё одного ученого по имени Вальтер Фройде. Вместе они выпустили первый роторный мотор 1 февраля 1957 году. Изначально он работал на метаноле, но к июлю мотор перевели на бензин. В 50-е Германию начала оправляться от последствий войны, соответственно, богатели и автомобильные компании.

Компания NSU, в которой работали Ванкель и Фройде, готовилась массово выпускать автомобили на роторном двигателе. В 1960 году в Мюнхене показали NSU Spider с двигателем Ванкеля под капотом. А в 1968 году вышел NSU Ro-80, который повлиял на дальнейшее автомобилестроение. Автомобиль разгонялся до 180 км/ч,

с места машина разгонялась до 100 км/ч за 12,8 с. Ro-80 стал автомобилем года, и многие концерны выкупали права на двигатель Ванкеля. Но из-за недостатков в конструкции двигателя и дороговизны производства, компании отказывались массово делать машины с роторным мотором. Но опытные образцы были.

Например, Mercedes-Benz, выпустивший в 1970 году автомобиль С111. Стильный оранжевый автомобиль с обтекаемым надежным кузовом разгонялся до 100 км/ч за 4,8 с. Но прожорливость автомобиля не дала компании массово производить С111.

Заинтересовались ротором и Chevrolet. Уже в 1972 году публике представили первый «Корвет» с двухсекционным роторным мотором. В 1973 появились Корветы с четырьмя секциями, но в 1974 году, из-за нехватки денег, Chevrolet отложили работу над роторными двигателями.

Соседняя Франция тоже взяла на вооружение двигатели Ванкеля. В 1974 году компания Citroen выпустила на рынок Citroen GS Birotor. Под капотом был двухсекционный двигатель Ванкеля. Но машина не пользовалась популярностью. За два года французская компания продала всего 874 машины. В 1977 году Ситроен отозвал роторные авто с целью их ликвидации, но вполне вероятно, что 200 из них смогли уцелеть.

В СССР тоже пробовали применять двигатель Ванкеля. Лицензию на заводах ВАЗ купить не могли, поэтому скопировали односекционный роторный мотор с NSU Ro-80. На его основе в 1976 году собрали двигатель ВАЗ-311. Доработка длилась 6 лет. Первым серийным ВАЗом с ротором под капотом был 21018. Но модель с треском провалилась. Все 50 опытных образцов сломались. В 1983 году в СССР появились двухсекционные роторные модели. Оснащенные таким мотором «Жигули» и «Волги» с легкостью догоняли иномарки. Но потом конструкторское бюро отвлеклось от автомобилестроения и безрезультатно пыталось применить роторный движок в авиации.

Привело это к тому, что развивающаяся отрасль остановилась на модели ВАЗ-415 в 1995 году.

До 2012 года серийно выпускалась модель Mazda RX-8, с усовершенствованным двигателем Ванкеля. Вообще, японцы единственные, кто серийно производил роторные машины с 1967 года. В 70-х годах Mazda представила бренд RX, который обозначает использование роторных моторов. Японцы ставили ротор на любое авто, включая пикапы и автобусы. Может быть, поэтому RX-8 имеет отличные технические и экологические характеристики, что было так несвойственно первым автомобилям с двигателем Ванкеля.

Проходной роторно-поршневой двигатель — Энергетика и промышленность России — № 08 (124) апрель 2009 года — WWW.EPRUSSIA.RU

http://www.eprussia.ru/epr/124/9615.htm

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 08 (124) апрель 2009 года

Двигатели внутреннего сгорания по праву занимают в современной технике доминирующее положение: они обеспечивают энергией легковые автомобили, катера и значительную часть грузового парка.

Однако бурный рост потребления таких мощностей требует высокого качества преобразователей энергии, поскольку их работа связана с нагрузкой на окружающую среду.

Поршневые ДВС сейчас уже не справляются с требованиями, которые предъявляются к тепловым преобразователям индивидуального пользования. В поисках подходящей им замены изобретатели все чаще обращаются к роторным машинам. Но пока из всех автомобильных фирм только «Мазда» решилась поставить на поток роторный двигатель Ванкеля.

По массогабаритным показателям такой двигатель значительно превосходит поршневые двигатели, имеет меньше деталей. Однако его широкое использование сдерживается рядом существенных причин. К главным из них можно отнести малый ресурс работы двигателя, которого хватает от силы на 100 000 километров пробега.

В то же время основные технические характеристики роторного варианта теплового преобразователя близки к характеристикам газотурбинной техники и при этом обладают экономичностью поршневого двигателя.

Это заставляет изобретателей искать варианты, в которых будут совмещены преимущества различных систем.

Как известно, роторно-порш­невой двигатель Ванкеля состоит из корпуса, в котором вершины треугольного ротора совершают эпитрохоидную траекторию, обеспечивая необходимые замкнутые полости переменного объема для сжатия рабочего тела, системы подвода тепловой энергии и механизма преобразования последней в энергию вращающегося вала.

Анализируя работу двигателя Ванкеля, можно заметить, что вершины треугольного ротора совершают свою траекторию под воздействием линии эпитрохоиды корпуса – в отличие от ДВС, где смену направления движения поршня определяет коленчатый вал.

Массивный же ротор, имея большую скорость, оказывает значительное сопротивление на сложных поворотах линии эпитрохоиды и, несмотря на обильную смазку, быстро изнашивает трущиеся детали двигателя. Помимо этого, вершины ротора, имеющие малую контактную поверхность, скользят под разными углами по трущейся поверхности корпуса, что ведет к еще большей скорости разрушения уплотнений.

Однако, к сожалению, линия эпитрохоиды совместно с эксцентриковым механизмом является конструктивной особенностью роторного поршневого двигателя Ванкеля, и на сегодняшний день схема Ванкеля лучшее решение для роторно-поршневого двигателя, несмотря на невысокий ресурс. Приходится признать, что дальнейшее улучшение характеристик двигателя Ванкеля может быть осуществлено лишь с помощью применения еще более дорогостоящих материалов – при незначительной эффективности самого двигателя.

Но есть и другое решение проблемы создания замкнутых полостей переменного объема, в полной мере использующее все преимущества роторно-поршневого механизма.

Оно осуществляется путем установки плотной разделительной стенки в радиальной плоскости цилиндрического корпуса. Стенка откроется в нужный момент и пропустит рабочую часть ротора в точку начала оборота.

В этом случае ротор жестко связан с выходным валом, определяющим траекторию движения ротора без возвратно поступательной составляющей. Трение вращающегося ротора по цилиндрическому корпусу позволит создать большую площадь контакта трущихся поверхностей с неизменным углом касания. В итоге трущиеся поверхности не испытывают паразитного давления; параллельно с этим значительно улучшается уплотнение за счет увеличения поверхности контакта и снижается вибрация двигателя.

Здесь единственным относительно сложным узлом двигателя, который требует технической проработки и испытания, является уплотнительная стенка, пропускающая зуб ротора после завершения цикла.

Реализовать ее можно, установив на пути ротора дополнительный синхронно вращающийся цилиндр, охваченный корпусом. Он работает как вращающаяся часть подшипника скольжения, имеющего паз, который, развернувшись, пропускает зуб ротора словно через турникет.

Работа пропускного цилиндра при совершении рабочего хода заключается только в создании надежных уплотнений между камерами – в двух направлениях цилиндра. Одно проходит по линии скольжения цилиндра в корпусе с характеристиками подшипника скольжения – и здесь уплотнительная способность цилиндра сомнений не вызывает.

На втором направлении уплотнения цилиндр катится по поверхности малого радиуса ротора. Это наиболее сложный участок уплотнения с характеристиками, подобными роликовому или игольчатому подшипнику, который и является основой работы над пропускным РПД.

Автору представляется, что, с технической точки зрения, на пути к созданию перспективного роторного двигателя, свободного от недостатков РПД Ванкеля, стоит лишь вопрос уплотнения между катящимися цилиндрами. Переход же зуба через паз цилиндра происходит в технологическое время при отсутствии давления между камерами. Схема боковых уплотнений успешно решается в РПД Ванкеля, и ее можно позаимствовать.

Вторым отличием проходного РПД является компоновка функциональных узлов по схеме газотурбинного двигателя.

Выделение компрессора камеры сгорания и преобразователя в отдельные конструктивные узлы может значительно улучшить экологические показатели выхлопных газов, поскольку топливо будет сгорать в специально приспособленной камере, где легко можно поддерживать расход температуры и давление рабочего тела. Учитывая разные условия работы компрессора и преобразователя, появится возможность оптимизации узлов под конкретную задачу сжатия воздуха или преобразования энергии полученного горячего газа.

Также читайте в номере № 08 (124) апрель 2009 года:

  • Кризис выставкам не помеха

    Что: XIII Mеждународная специализированная выставка газовой промышленности и технических средств для газового хозяйства «Рос-Газ-Экспо»; VII Международная специализированная выставка по теплоэнергетике «Котлы и горелки»; V специализированн…

  • Перерастет ли кризис в коллапс газовой отрасли?

    Каково состояние газовой отрасли России? Сможет ли Россия вложить значительные средства в развитие новой сырьевой базы добычи? На эти вопросы отвечает эксперт ЭПР Николай Кириллов. …

  • ОГК-3 представила результаты за 2008 год

    ОГК-3 опубликовала финансовые результаты за 2008 год по РСБУ. Выручка компании увеличилась на 19 процентов в годовом исчислении и составила 1,5 миллиарда долларов США.

  • Электромоторы без противо-ЭДС

    На сайте www.skif.biz автор встретил описание опыта, проведенного за рубежом: между двумя вращающимися барабанными магнитами установлены пластинки из магнитомягкого материала. …

  • У «Энергомаша» новый акционер

    Группа «Энергомаш» подписала меморандум о взаимопонимании с ОАО «Атомэнергомаш» (входит в ОАО «Атомэнергопром»). …


Смотрите и читайте нас в

Роторные двигатели

| Capital One Auto Navigator

Инновационный и компактный роторный двигатель когда-то считался многообещающим прорывом в автомобильной технике.

Автор: Ronan Glon 1 ноября 2022 г. двигатель 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 из роторных двигателей, 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 конструкцией 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: компания Mazda, стремясь сохранить двигатель Ванкеля, подтвердила, что в ближайшие годы ее электромобиль MX-30 будет доступен с роторным расширителем диапазона. 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 стороны 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. Для получения конкретных советов о ваших уникальных обстоятельствах вы можете проконсультироваться с квалифицированным специалистом.

Ронан Глон

Ронан Глон — американский журналист и автомобильный историк, проживающий во Франции. Ему нравится возиться со старыми автомобилями и проводить время на свежем воздухе в поисках автомобиля для своего следующего проекта.

Новый четырехкамерный роторный двигатель может заменить двигатели Ванкеля и поршневые двигатели для БПЛА

Мельбурнское агентство по разработке роторных двигателей (REDA) 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 двигателю с возвратно-поступательным или оппозитным движением.

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 малых самолетов и БПЛА, доступна в последней книге SAE International So You Want to Design серии , 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.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *