Двигатель внутреннего сгорания без преувеличения раскрутил мотор научно-технического прогресса. Автомобильный транспорт является важнейшим средством перевозки пассажиров и грузов. В США сегодня на 1000 человек приходится почти 800 автомобилей, а к 2020 году в России этот показатель составит около 350 машин на тысячу населения.
Подавляющее большинство из более миллиарда автомобилей на планете все еще используют двигатель внутреннего сгорания (ДВС), изобретенный в XIX веке. Несмотря на все технологические ухищрения и «умную» электронику, коэффициент полезного действия современных бензиновых двигателей все еще «топчется» вокруг отметки в 30%. Самые экономичные дизельные ДВС имеют КПД в 50%, то есть даже они половину топлива выбрасывают в виде вредных веществ в атмосферу.
Естественно, говорить об экономичности ДВС не приходится, особенно если учесть, что современные автомобили сжигают по 10-20 литров горючего на 100 км пути. Не удивительно, что ученые по всему миру пытаются создать доступные электрические и водородные авто. Однако и концепция двигателя внутреннего сгорания не исчерпала потенциал модернизации. Благодаря последним достижениям в области электроники и материалов, появилась возможность создать по-настоящему эффективный ДВС.
Инженеры компании EcoMotors International творчески переработали конструкцию традиционного ДВС. Он сохранил поршни, шатуны, коленвал и маховик, однако новый двигатель на 15-20% эффективнее, кроме того намного легче и дешевле в производстве. При этом двигатель может работать на нескольких видах топлива, включая бензин, соляр и этанол.
В целом двигатель EcoMotors имеет элегантную простую конструкцию, в которой на 50% меньше деталей, чем в обычном моторе
Добиться этого удалось с помощью использования оппозитной конструкции двигателя, в которой камеру сгорания образуют два поршня, двигающихся навстречу друг другу. При этом двигатель двухтактный и состоит из двух модулей по 4 поршня в каждом, соединенных специальной муфтой с электронным управлением. Двигателем полностью управляет электроника, благодаря чему удалось добиться высокого КПД и минимального расхода топлива. Например, в пробке и других случаях, когда полная мощность двигателя не нужна, работает только один модуль из двух, что уменьшает расход топлива и шум.
Также мотор оснащен управляемым электроникой турбокомпрессором, который утилизирует энергию выхлопных газов и вырабатывает электроэнергию. В целом двигатель EcoMotors имеет элегантную простую конструкцию, в которой на 50% меньше деталей, чем в обычном моторе. У него нет блока головки цилиндров, он сделан из обычных материалов и издает меньше шума и вибраций. При этом двигатель получился очень легким: на 1 кг веса он выдает мощность больше 1 л.с (на практике он приблизительно в 2 раза легче традиционного двигателя такой же мощности). Более того, изделие EcoMotors легко масштабируется: достаточно добавить несколько модулей и двигатель малолитражки превращается в мотор мощного грузовика.
Опытный двигатель EcoMotors EM100 при размерах 57.9х 104.9х47 см весит 134 кг и выдает мощность 325 л.с. при 3,500 оборотах в минуту (на дизтопливе), диаметр цилиндров — 100 мм. Расход топлива у пятиместного автомобиля с мотором EcoMotors планируется чрезвычайно низкий — на уровне 3-4 л на 100 км.
Компания Achates Power поставила себе цель разработать ДВС с расходом топлива 3-4.5 л на 100 км для автомобиля размером с Ford Fiesta. Пока их экспериментальный дизельный двигатель демонстрирует гораздо больший аппетит, но разработчики надеются уменьшить расход. Однако главное в данном моторе — исключительно простая конструкция и низкая себестоимость. Согласимся, что экономия на топливе мало чего стоит, если она обошлась ценой многократного удорожания мотора.
Двигатель Achates Power имеет предельно простую конструкцию. Это двухтактный оппозитный дизельный мотор, в котором два поршня движутся навстречу друг другу, образуя камеру сгорания. Таким образом отпадает необходимость в головке блока цилиндров и сложном газораспределительном механизме. Большинство деталей мотора изготавливаются с помощью несложных производственных процессов и не требуют дорогих материалов. В целом, двигатель содержит намного меньше деталей и металла, чем обычный.
В настоящее время на испытаниях мотор Achates Power демонстрирует экономичность на 21% большую, чем лучшие «традиционные» дизельные двигатели. Более того, он имеет модульную конструкцию, большую удельную мощность (соотношение вес/л.с.). Также благодаря особой форме верхней части поршня создается вихревой поток особой формы, обеспечивающий отличное перемешивание топливовоздушной смеси, эффективный теплоотвод и уменьшающий время сгорания. В результате двигатель не только соответствует военным спецификациям армии США, но и превосходит по характеристикам двигатели, которые сегодня устанавливаются на боевую технику.
Американская компания Transonic Combustion решила не создавать новый двигатель, а добиться внушительной (25-30%) экономии топлива с помощью новой системы впрыска.
Высокотехнологичная система впрыска TSCiTM не требует радикальных переделок двигатели и, по сути, представляет собой набор инжекторов и специальный топливный насос.
Процесс сгорания TSCiTM использует непосредственный впрыск бензина в виде сверхкритической жидкости и специальную систему зажигания
Процесс сгорания TSCiTM использует непосредственный впрыск бензина в виде сверхкритической жидкости и специальную систему зажигания.
Сверхкритическая жидкость — это состояние вещества при определенной температуре и давлении, когда оно не является ни твердым телом, ни жидкостью, ни газом. В таком состоянии вещество приобретает интересные свойства, например, не имеет поверхностного натяжения, и образует мелкодисперсные частицы в процессе фазового перехода. Кроме того сверхкритическая жидкость обладает способностью быстрого переноса массы. Все эти свойства крайне полезны в двигателе внутреннего сгорания, в частности, сверхкритическое топливо быстро смешивается, не имеет крупных капель, быстро сгорает с оптимальным тепловыделением и высокой эффективностью цикла.
Компания Grail Engine Technologies разработала уникальный двухтактный двигатель с очень заманчивыми характеристиками. Так, при потреблении 3-4 литров на «сотню», двигатель выдает 200 л.с. Мотор с мощностью 100 л.с. весит менее 20 кг, а мощностью 5 л.с. — всего 11 кг! При этом Grail Engine, в отличие от обычных двухтактных моторов, не загрязняет топливо маслом из картера, а значит, соответствует самым жестким экологическим стандартам.
Сам двигатель состоит из простых деталей, в основном изготавливаемых способом отливки. Секрет выдающихся характеристик кроется в схеме работы Grail Engine. Во время движения поршня вверх, внизу создается отрицательное давления воздуха и через специальный углепластиковый клапан воздух проникает в камеру сгорания. В определенной точке движения поршня начинает подаваться топливо, затем в верхней мертвой точке с помощью трех обычных электросвечей происходит зажигание топливно-воздушной смеси, клапан в поршне закрывается. Поршень идет вниз, цилиндр заполняется выхлопными газами. По достижении нижней мертвой точки поршень опять начинает движение вверх, поток воздуха вентилирует камеру сгорания, выталкивая выхлопные газы, цикл работы повторяется.
Компактный и мощный Grail Engine идеально подходит для гибридных автомобилей, где бензиновый мотор вырабатывает электроэнергию, а электромоторы крутят колеса. В такой машине Grail Engine будет работать в оптимальном режиме без резких скачков мощности, что существенно повысит его долговечность, снизит шум и расход топлива. При этом модульная конструкция позволяет присоединять к общему коленвалу два и более одноцилиндровых Grail Engine, что дает возможность создания рядных двигателей различной мощности.
Новые модели авто появляются каждый год — но по каким-то причинам на них не стоят вышеописанные экономичные и простые двигатели. Действительно, двигателями новой конструкции интересуются все: от вездесущего инвестора Билла Гейтса до Пентагона. Однако автопроизводители не спешат устанавливать новинки на свои машины. Видимо, все дело в том, что крупные автоконцерны сами производят двигатели и, естественно, не желают делиться прибылью со сторонними разработчиками. Но в любом случае жесткие экологические стандарты и электромобили заставят автопроизводителей внедрять новые технологии, гораздо более важные для здоровья людей и всей планеты, чем мультимедийные системы и дизайнерские изыски.
steissd.livejournal.com
Первый вылет продолжался всего 17 минут – это действительно, что называется, первый, предварительный этап после наземных испытаний, когда определяются основные характеристики проверяемой машины или детали на соответствие их нормам годности и техническому заданию.
За штурвалом самолёта сидел опытнейший, испытавший более 50 машин разных видов лётчик-испытатель, начальник лётной службы компании "Сухой", Герой России Сергей Богдан.
Всё прошло в штатном режиме.
Что за двигатель?
До сих пор изготовленные машины пятого поколения летали на двигателе АЛ41-Ф1 (изделие 117). Это хороший двигатель, дающий тягу в 9500 килограмм силы (кгс) и 15 000 кгс на форсаже, с всеракурсным управлением вектора тяги (т.е. отклонением сопел) и плазменной системой зажигания, обеспечивающей бескислородный запуск.
Но примерно 40 испытательных полётов, проведённые на Су-57, вооружённом этим двигателем, показали, что он слабоват для тех задач, ради которых создавался самолёт. Грубо говоря, американский конкурент F-35 (Lockheed Martin F-35 Lightning II) с его 13 000 кгс мог "сделать" нашу "сушку" и штатно, и на форсаже, где он развивает 19 500 кгс.
Тогда "изделие 117" назвали промежуточным, и споро стали создавать "изделие 30", как нарекли новый двигатель. И вот теперь он, можно сказать, готов, раз выведен на стадию лётных испытаний.
Из той информации, что обнародована, неясно пока, выведен ли новый (а он действительно полностью новый, не модернизация) двигатель на запланированную тягу в 17 500 – 19 500 кгс. Но в целом эксперты указывают, что тяговооружённость на самом деле значительно повышена по сравнению с "промежуточным вариантом", а это, среди прочего, даёт не только повышенные скоростные возможности, но и лучшую динамику маневрирования, причём с большей нагрузкой – и при этом с понижением расхода топлива. "На этом двигателе можно лететь на форсаже гораздо больше времени, чем на сегодняшнем двигателе, на том, который стоит, - указал в разговоре с Царьградом на ещё одно преимущество один из ведущих военных экспертов России Виктор Литовкин. - То есть он даёт более высокую скорость на более длительное время. То есть не только более мощный, но и более выносливый".
"Самолёт 5-го поколения получил двигатель 5-го поколения", - резюмировал специалист.
Почему мы умеем делать хорошие военные двигатели, и не умеем – хорошие гражданские?
"Ну это не совсем верно, - опроверг такую точку зрения Виктор Литовкин. - Есть теперь у нас и хорошие гражданские двигатели. Но тут надо понимать одну вещь: долгое время считалось, что нам не надо делать гражданские самолёты и двигатели, потому что мы участвуем в международном разделении труда. Всегда, мол, закупим "Боинги", аэробусы, двигатели к ним и будем летать на них. Зачем нам нужно свое производство? Такая у нас была идея в правительстве, которую активно продвигали наши либералы. Но как оказалось, в любой момент этот "краник" может быть нашими западными "партнёрами" закрыт, - и мы остаёмся у разбитого корыта".
Фото: Alexander Freydin / Shutterstock.com
Да, но ведь военное-то двигателестроение в авиации не прерывало своего развития. Можем ли мы, скажем, тот же уже не актуальный "промежуточный" АЛ41-Ф1 передать в гражданское авиационное производство, пусть в какой-то облегченной, "гражданской" версии? А за счёт унификации можно будет хоть как-то "отбить" расходы на создание Су-57, которые, по некоторым данным, достигнут в общем 60 млрд рублей? Или даже больше, как почти всегда и бывает?
Нет, сожалеет Виктор Литовкин, в гражданскую сферу такой двигатель не перейдёт. "Военные двигатели от гражданских отличаются тем, что они очень шумные и потребляют много топлива. Все ресурсы направлены на то, чтобы больше мощности создать. А на мировом рынке гражданской авиации востребованы экологичные и экономные двигатели, а по этим параметрам мы действительно всегда отставали. Вот и Ил-86 прекрасный самолет, который ничем не уступает "Боингу", пришлось поставить на прикол, потому что двигатель у него был очень шумный, и многие страны перестали принимать этот самолёт".
Экономика протестует
Что же до экономических соображений, то тут специалисты в области оборонно-промышленного комплекса, с которыми удалось поговорить Царьграду, демонстрируют практически полное единство взглядов: тоже нет. То есть: нет, никогда не удастся военное производство сделать дешевле гражданского. И военный двигатель, вообще военное изделие никогда не удастся, даже упростив, сделать дешевле гражданского. Лучше и не начинать.
Почему? А изначально так, начинают загибать пальцы эксперты.
Первое: военные производства сегодня в России очень раздуты, особенно в сравнении с компактными оптимизированными гражданскими производствами. Потому что именно в прошедшие годы спасали много запущенных или полумёртвых производств за счёт подключения к выполнению гособоронзаказа, даже если можно было обойтись без них. Но в условиях, когда либералы и так всю Россию чуть не до смерти "оптимизировали", такое поведение оборонки было и естественным, и спасительным.
Второе: оборонка - это не только производство, но и специфическое и практически всегда очень закрытое проектирование. И мощности военного проектирования элементарно избыточны для проектирования гражданского. Отчего в нашем же авиационном производстве, где в послевоенные годы с пафосом создавали пассажирские самолёты на базе военных.
Первый в мире реактивный пассажирский самолёт Ту-104 переделали из бомбардировщика Ту-16. Фото: Karasev Victor / Shutterstock.com
Например, первый в мире реактивный пассажирский самолёт Ту-104 переделали из бомбардировщика Ту-16. Это, конечно, сильно сокращало время разработки, но одновременно "сокращало" и качество, и комфортность, и даже во многих случаях надёжность машины. Как пояснил это на другом примере один из экспертов, те, кто придумывает новые виды модели вооружений, мыслят прежде всего боевыми категориями и уже в них вписывают человека-оператора, а для гражданской техники идеология прямо противоположная - не человека надо вписать в машину, а машину обрисовать вокруг человека...
Третье: то, что на гражданском производстве будет стоить, условно, миллион рублей, на военном будет стоить 3 миллиона. Почему? А за счёт избыточности технологий: если строить, например, гражданский сухогруз на военном заводе, который создаёт подлодки, то огромное количество совершенно неважных для него технологий всё равно будет заложено в себестоимость, потому что затраты на их создание никто не отменяет. Кстати, как и на содержание завода, персонала и так далее.
Четвёртое: военным достаточно функциональности в изделии, а гражданским эксплуатантам предъявляется множество сторонних требований. Скажем, сертификаты, стандарты, соответствия тем-то и тем требованиям, оформление интеллектуальной собственности по достаточно плотно зарегулированным в правовом смысле нормам. Так, тот же развал гражданской авиапромышленности в России, о котором шла речь, начался с сертифицирования двигателей в соответствии с новыми европейскими требованиями по их шумности. И оказалось выгоднее начать закупать иностранные самолеты, нежели разрабатывать новые модели собственных гражданских двигателей.
Вот круг и замкнулся…
Выход из него специалисты видят в объединении военных и гражданских производств в одну корпорацию. С соответствующей кооперацией, стандартизацией и экономией за счёт объединения того, что можно безболезненно объединять. Собственно, движение к этому в российской оборонке мы сегодня наблюдаем. Так что не исключено, что придёт однажды время для таких структур как, например, "Боинг", где неслиянно, но и нераздельно производятся и военные, и гражданские самолёты. Или если говорить о двигателях - Pratt & Whitney America, где создали изделие F135 для того самого Lockheed Martin F-35 Lightning II.
Читайте также:
Американские эксперты посчитали, сколько секунд проживет F-22 в битве с Су-57
Новый "Сухой" как будущий господин над "Молниями"
Новейший истребитель Су-57 "одели" в камуфляж для первого в истории полета
tsargrad.tv
Когда споры о перспективах российской оборонки доходят до танковой отрасли, алармисты, как всегда, используют стандартный набор доводов. В первую очередь, это претензии к «бесконечным» модернизациям «устаревшего» Т-90 и стенания по поводу танка «Черный орел», который, по их мнению, обязательно должен пойти в серию. Иначе – все пропало.
Еще иногда приходится слышать претензии на тему двигателей. Мол, новый дизель для российских танков уже разрабатывается-разрабатывается больше 20 лет, да никак не разработается. И уже на базе этого высказывания возводится целая логическая конструкция на тему… Сами знаете, на какую.
Только этих самых алармистов можно именовать только любителями техники, а непосредственно разработкой занимаются профессионалы. Танковые двигатели в нашей стране конструируют профессионалы из челябинского ГСКБ «Трансдизель». Было бы логично поинтересоваться на тему двигателей будущего у представителей предприятия, а не у разных самодеятельных экспертов.
Этим вопросом и озаботились в журнале «Арсенал. Военно-промышленное обозрение». В пятом номере журнала за текущий год были приведены слова генерального директора «Трансдизеля» В. Мурзина, согласно которым новый двигатель серии 2В, получивший обозначение А-85-3, уже существует и прошел весь ряд испытаний, от ресурсных до ходовых. На момент интервью было изготовлено 16 новых двигателей.
Недавно ГСКБ «Трансдизель» опубликовало характеристики двигателя А-85-3 (иногда обозначается как 2А12-3, 12ЧН15/16 или 12Н360). Это дизельный четырехтактный двигатель жидкостного охлаждения. 12 цилиндров размещены по Х-образной схеме и имеют общий объем почти 35 литров. Имеется газотурбинный турбонаддув. Смесь образуется путем непосредственного впрыска топлива. Степень сжатия в цилиндрах – 11. А-85-3 выдает до 2000 об./мин. и развивает номинальную мощность в 1500 л.с. Если использовать форсирование, то двигатель может дать до 2,2 тыс. л.с. При этом указывается возможность «снятия» форсирования, что снижает мощность до 1200-1300 л.с., но значительно повышает ресурс двигателя.
Скажем прямо, характеристики приличные. Однако возникает вопрос: почему эти двигатели не ставят на, к примеру, новую версию Т-90 с буквами «МС» в названии? По идее, это должно еще более улучшить танк: модернизация любой военной техники сейчас, само собой, по-прежнему требует улучшения не только электронной аппаратуры, но и механических частей машины. Конечно, можно сделать и так. Если бы не одно «но». Двигатель А-85-3 изначально проектировался как абсолютно новая силовая установка для абсолютно новых танков, таких как грядущая «Армата». Можно оснастить им и Т-90, но этот шаг может не оправдать себя. Что-то подобное уже было в середине 80-х. Тогда на опытный танк «Объект 187» пытались установить 16-цилиндровый Х-образный движок. Попытка в конструктивном плане удалась, но в серию так и не пошла. Дело в том, что двигатель 2В-16 потребовал радиаторы больших размеров, что сказалось на размерах всей кормы машины. Может быть, «обновка» в некоторых смыслах того и стоила, но экономически и технологически она оказалась невыгодна. Последующие работы показали, что дизели мощнее 1600-1650 л.с. требуют таких размеров радиатора, что гораздо проще и выгоднее поставить менее привередливый двигатель, пусть даже и ценой снижения мощности. Да и не стоит забывать, что существующие двигатели, например В-92С2 танка Т-90, полностью отвечают текущим требованиям и не имеют серьезных нареканий. По этому поводу можно вспомнить испытания танка Т-90С в Малайзии. Тогда танки гоняли по всем типам дорог, по пересеченной местности, по песку и затопленным рисовым полям, на них форсировали водные преграды глубиной до полутора метров и держали движки на холостом ходу по 8 часов. И все это в тропических условиях: температура около 40° и влажность до 90-95%. После всех этих издевательств двигатели остались в удовлетворительном состоянии, а все неполадки можно было ликвидировать силами экипажа при использовании возимого комплекта запчастей.
Еще один довод против обновления силовой установки «старых» танков. Исследования в области моторостроения для бронетехники показали, что в условиях реальной эксплуатации наиболее эффективным в экономическом и техническом плане является двигатель, который обеспечивает удельную мощность в пределах 20-25 л.с./т. Меньшее количество «лошадок» на тонну веса машины не даст танку нужной подвижности, а большее приведет к перерасходу горючего. Для танка Т-90 с его 46 тоннами боевой массы, таким образом, вполне хватает тысячесильного мотора В-92С2 и удельной мощности около 21-22 л.с./т.
Так что на уже освоенных в производстве танках можно и нужно оставить те движки, которые уже есть или, в перспективе, ставить на них модернизированные варианты «старых» двигателей. А мотор А-85-3, как уже говорилось, будет устанавливаться на перспективные машины.
Но нельзя обойти и ложку дегтя: почему же работа над двигателем заняла два десятилетия? Ответ очевиден: первая половина этого срока пришлась на «развеселые» 90-е с их «любовью» к оборонному комплексу и стабильному и традиционному недофинансированию. Последствия тех времен ощущаются и в моторостроении. Так, например, В. Мурзин еще в 2007 году в корпоративном журнале ГСКБ «Трансдизель» отмечал, что отечественные двигатели отстают от зарубежных в области систем подачи топлива и воздуха. Именно развитие этих частей двигателя и позволяет зарубежным разработчикам улучшать характеристики моторов разработки 70-80-х годов прошлого века до приемлемого сегодня уровня. Кроме того, за рубежом наблюдается явная тенденция по разработке высокооборотистых дизелей с относительно малым объемом. Мурзин полагает, что догнать конкурентов хотя бы по воздушным и топливным системам можно только путем создания отдельных КБ, которые будут заниматься только этой «частью» двигателестроения.
Однако это вопросы, пусть ближайшего, но будущего, а А-85-3 уже готов к серийному производству.
Автор: Вадим Собин
Использованы фотографии: http://gurkhan.blogspot.comtopwar.ru
Шмотин отметил, при создании турбинного двигателя «примерно 15-20 лет уходит на проведение исследований, следующие 5-8 лет тратятся на испытания и сертификацию, а 40-50 лет предназначены для эксплуатации двигателя».
«Безусловно, исследования нужно планировать заранее, необходимо ставить задачи и выстраивать траекторию развития на будущий период в 15-20 лет», — полагает генеральный конструктор.Многокомпонентные композиционные материалы состоят из пластичной основы (матрицы) и армирующих наполнителей, обладающих высокой жесткостью и прочностью. Их сочетание обеспечивает создание новых материалов, а ориентация наполнителя в материале — необходимые прочностные свойства. Внедрение деталей из таких материалов в состав авиадвигателей позволяет улучшить их конструкцию и характеристики, в частности, снизить массу.
Высокотемпературные материалы (на керамической матрице, интерметаллиды никеля и алюминия) влияют на цикл работы двигателя с точки зрения ее интенсификации. «Более электрические» технологии (применение в конструкции двигателя большего количества электрических приводов) предполагают замену с помощью электрических приводов части элементов гидравлической и пневматической механизации, что улучшает характеристики двигателя.
Читайте также
news.rambler.ru
Роторно-лопастной двигатель внутреннего сгорания (РЛ ДВС) – двигатель, в котором давление расширяющихся газов воспринимают вращающиеся на валу лопасти. Заманчивая идея позволяет избавиться от недостатков поршневого двигателя, связанных с преобразованием поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Ротор не победил
Идея не новая – принципиальная схема роторно-лопастного двигателя была предложена сто лет назад, в 1910 году. Чтобы схема заработала, нужен был механизм, синхронизирующий работу лопастей. Реально работающий механизм появился только в середине прошлого века.
Немецкая фирма KHD в начале шестидесятых провела исследования роторно-лопастного двигателя с синхронизатором Коуэрца, но получила отрицательный результат. Главным отрицательным фактором стала неоптимальная работа синхронизатора.
К этому времени многие автостроительные компании начали всерьез заниматься разработкой роторно-поршневых двигателей Ванкеля. По сравнению с поршневыми двигатель Ванкеля обладал теми же преимуществами, что и роторно-лопастной. Ему не нужны были кривошипношатунный механизм и сложный механизм газораспределения.
Пионером в применении двигателя Ванкеля на автомобиле стала немецкая компания NSU. Выпущенный ей автомобиль NSU Spider, оснащенный роторно-поршневым двигателем мощностью 50 л.с., в 1963 году стал сенсацией. Через четыре года появился Ro-80 – переднеприводной автомобиль с двухсекционным роторно-поршневым двигателем мощностью 115 л.с.
Недостаточная долговечность роторного мотора и высокий расход топлива в сочетании с «детскими болезнями» самого автомобиля привели к падению спроса и кризису компании. В 1969 году NSU перестала существовать как самостоятельная компания, войдя в состав Audi. Почти одновременно с NSU разработкой и внедрением роторно-поршневого двигателя занялась японская Mazda. Её первый автомобиль с двигателем Ванкеля появился в 1965 году. Направление посчитали перспективным, объемы производства роторных двигателей постоянно росли, ими оснащались новые модели автомобилей. К 1978 году был выпущен миллион автомобилей с роторными двигателями.
Японские конструкторы смогли существенно улучшить показатели роторного двигателя, но реальным конкурентом поршневому двигателю он так и не стал. Обладая несомненным преимуществом в размерах и мощности, роторный двигатель по-прежнему проигрывает в долговечности и экономичности.
Постепенно его производство начало сокращаться, хотя полностью не прекратилось. Сегодня Mazda использует роторный двигатель только для спортивных моделей, где мощность важнее долговечности и экономичности. Тем временем многочисленные изобретатели продолжали работу над конструкцией роторно-лопастного двигателя.
Четыре такта за оборот
Конструкция роторно-лопастного двигателя на первый взгляд достаточно проста. Внутри кругового цилиндра соосно расположен ротор, состоящий из двух частей, на каждой из которых установлены две лопасти. При вращении лопасти движутся с переменной скоростью друг относительно друга, создавая внутри цилиндра замкнутые объемы переменной величины.
Четыре изолированных объема соответствуют тактам работы четырехтактного двигателя. При вращении ротора первый объем увеличивается, обеспечивая всасывание рабочей смеси через впускное отверстие, – такт впуска. Во втором объеме происходит сжатие рабочей смеси за счет сближения лопастей. Когда объем достигает минимума (в верхней точке), подается искра, воспламеняющая рабочую смесь. Давление газов на лопасть заставляет её перемещаться, увеличивая объем, – рабочий ход. Последний объем при повороте ротора уменьшается, выталкивая отработавшие газы через выпускное отверстие, – такт выпуска.
Таким образом, все четыре такта выполняются за один оборот ротора, что позволяет получить существенно более высокую мощность по сравнению с поршневым двигателем.
Преимущества роторно - лопастного двигателя по сравнению с поршневым очевидны: - простота конструкции. Не нужны кривошипно-шатунный механизм и механизм газораспределения; - небольшие размеры при одинаковых мощностных показателях, существенно меньшее количество деталей; - эффективный КПД по расчетам выше на 10 – 12%; - хорошая уравновешенность, обеспечивающая минимальные вибрации при работе; - существенно меньший расход смазочных материалов. Обладает РЛДВС и определенными преимуществами перед роторно-поршневым двигателем: - оптимальная форма камеры сгорания, которую можно получить, варьируя форму лопастей; - уплотнение лопастей проще и надежнее уплотнения ротора, что положительно скажется на долговечности конструкции. Проблема – в деньгах Ещё в 1971 году Г. Гуськов в книге «Необычные двигатели» (изд. «Знание») писал: «Роторно-лопастные двигатели, пожалуй, самые перспективные из всех, разобранных в данной книге. И хотя в серийном промышленном производстве нет ни одного образца из этого довольно многочисленного семейства, а есть лишь буквально считанные экспериментальные модели, ещё очень далёкие от совершенства, можно ожидать, что этим двигателям внутреннего сгорания суждено большое и блестящее будущее».
С тех пор положение сильно не изменилось. Главная проблема заключается в создании эффективного и надежного механизма синхронизации работы лопастей. Запатентовано несколько различных вариантов конструкции РЛДВС, но реальных воплощений «в металле» немного. Известна только конструкция двигателя Вигриянова, опытный образец которого проработал 30 часов.
Пожалуй, дальше всего продвинулись в Псковском государственном политехническом институте. Но их разработка немного «не в тему» - ученые ППИ работают над созданием роторно-лопастного двигателя внешнего сгорания, предназначенного для «стационарной» работы, а не для применения на автомобиле.
Разработкой конструкции роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания занимается несколько групп энтузиастов-изобретателей в разных городах России и Украины. Новых идей и теоретических обоснований конструкции наработано немало. Дальнейшее развитие идей упирается в необходимость изготовления и испытания опытных образцов.
С одной стороны, не все проблемы, уже известные изобретателям, могут быть решены только теоретически. Работоспособность и долговечность механизма синхронизации и уплотнения лопаток должны определиться при испытаниях образцов. Серьезных испытаний требует вопрос охлаждения ротора и лопастей.
С другой стороны, в процессе испытаний могут выявиться нюансы, появление которых предсказать теоретически невозможно Наконец, теоретически предсказанные преимущества РЛДВС по топливной экономичности и токсичности отработавших газов требуют экспериментального подтверждения. Постройка работоспособных экспериментальных образцов РЛДВС и их полномасштабные испытания требуют серьезных финансовых вложений. До сегодняшнего дня никто из крупных автомобильных компаний не проявлял интереса к оригинальному двигателю, как это произошло с двигателем Ванкеля. Похоже, что сегодня перелом наступил. Группа компаний ОНЭКСИМ представила в Москве свой «Ё-мобиль» и макетный образец роторно-лопастного двигателя. Само по себе представлениеобразца двигателя «в металле» говорит, что разработка конструкции существенно продвинулась. Утверждение разработчиков о реальном использовании нового двигателя в производстве автомобиля подтверждено серьезностью финансовых вложений в разработку конструкции. Возможно, что мы с вами присутствуем ри рождении двигателя будущего. И может быть, через несколько лет начнет сбываться предсказание Г. Гуськова, сделанное им сорок лет назад и обещавшее роторно-лопастному двигателю «большое и блестящее будущее».
www.7verst.ru
1 г. назад
Современные ракетные двигатели неплохо справляются с задачей выведения техники на орбиту, но совершенно...
11 мес. назад
Подпишись http://bit.ly/SUBTOKOSMO ➥Группа VK - https://vk.com/kosmo_official ➥Наш второй канал HUBBLE - https://goo.gl/LPFwRW Сотрудничество/Ре..
9 г. назад
Сюжет в программе "Сегодня" на НТВ о "двигателе внешнего сгорания". 22.01.2009 г.
5 мес. назад
Солнечный Парус. Идея полётов в космос с использованием солнечного паруса возникла достаточно давно. Он...
2 г. назад
http://ntdtv.ru/ Двигатели будущего: из Лондона в Сидней за 4 часа. Сесть в супербыстрый самолёт и облететь полземли...
4 мес. назад
Уважаемые подписчики канала! Теперь вы можете легко и удобно оказывать финансовую поддержку проекту «Гло...
1 г. назад
ПОДПИШИСЬ НА канал ПАРАДОКС https://goo.gl/Xe6PTO 5 САМЫХ СТРАННЫХ и НЕОБЫЧНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Смотрите так же: УДИВИТЕЛЬ...
![ДВИГАТЕЛЬ БУДУЩЕГО [Новости науки и технологий]](/800/600/https/img.youtube.com/vi/26ebV9u7X8A/mqdefault.jpg)
3 мес. назад
ERA-JIDAI, механическая форма жизни: https://goo.gl/QeRmY6 Искусственный интеллект скоро станет членом экипажа Междунар...
1 г. назад
Наконец создан двигатель для межзвездных перелетов, но как он работает никто не поймет из ученых.
3 г. назад
Пока конечно рано говорить о то что Двигатель со свободным поршнем будет будущим, но всё же. В автопром...
1 г. назад
Что такое плазма? Ракеты с плазменным двигателем. Космические путешествия. Космос HD 02.04.2017 Что такое плазма?...
2 г. назад
Технологии будущего.
7 г. назад
Реактивный двигатель -- это не только огромная мощность, но и очень большой размер и вес. Но что если реактив...
5 мес. назад
VP180119 025 В РФ испытали модель детонационного двигатели для ракет будущего.
8 мес. назад
Занятие школьной академии естественных наук "Ноосфера"
4 г. назад
http://znanietesla.ru - Поддержать и инвестировать в Свободную Энергию. Уважаемые зрители видеоканала "Знание Тесла"!...
4 г. назад
Некоторые типы нестандартных двигателей, которые уже введены в массовое производство, либо планируется...
2 г. назад
Специалисты NASA объясняют что такое ядерные двигатели и зачем они нужны. Перевёл и озвучил Саша Нырков ...
video-kroft.ru
July 7, 2010
Мы продоожаем рассказывать про виды двигателей.
Проблема перемещения в космосе стоит перед человечеством с момента начала орбитальных полетов. Ракета взлетая с земли расходует практически все свое топливо, плюс заряды ускорителей и ступеней. И если ракету еще можно оторвать от земли, заправив её огромным количеством топлива, на космодроме, то в открытом космосе заправляться попросту негде и нечем. А ведь после выхода на орбиту нужно двигаться дальше. А топлива нет.
И в этом то и состоит основная проблема современной космонавтики. Выбросить на орбиту корабль с запасом топлива до луны еще можно, под эту теорию строятся планы создать на луне базу дозаправки «дальнобойных» космических кораблей, летящих например на Марс. Но это все слишком сложно.
А решение проблемы было создано очень давно, еще в 1955 году, когда Алексей Иванович Морозов опубликовал статью «Об ускорении плазмы магнитным полем». В ней он описывал концепцию принципиально нового космического двигателя.
Принцип действия плазменного двигателя состоит в том, что рабочим телом выступает не сгорающее топливо, как в реактивных двигателях, а разогнанный магнитным полем до безумных скоростей поток ионов.
Источником ионов служит газ, как правило это аргон или водород, бак с газом стоит в самом начале двигателя, оттуда газ подается в отсек ионизации, получается холодная плазма, которая разогревается в следующем отсеке посредством ионного циклотронного резонансного нагрева. После нагрева, высокоэнергетическая плазма подается в магнитное сопло, где она формируется в поток посредством магнитного поля, разгоняется и выбрасывается в окружающую среду. Таки образом достигается тяга.
С тех пор плазменные двигатели прошли большой путь и разделились на несколько основных типов, это электротермические двигатели, электростатические двигатели, сильноточные или магнитодинамические двигатели и импульсные двигатели.
В свою очередь электростатические двигатели делятся на ионные и плазменные (ускорители частиц на квазинейтральной плазме).
В данной статье мы напишем про современные ионные двигатели и их перспективные разработки, так как на наш взгляд именно за ними будущее космического флота.
Ионный двигатель использует в качестве топлива ксенон или ртуть. Первый ионный двигатель назывался сетчатый электростатический ионный двигатель.
Принцип его действия таков:
В ионизатор подается ксенон, который сам по себе нейтрален, но при бомбардировании высокоэнергетическими электронами ионизируется. Таким образом в камере образуется смесь из положительных ионов и отрицательных электронов. Для «отфильтровывания» электронов в камеру выводится трубка с катодными сетками, которая притягивает к себе электроны.
Положительные же ионы притягиваются к системе извлечения, состоящей из 2 или 3 сеток. Между сетками поддерживается большая разница электростатических потенциалов (+1090 вольт на внутренней против – 225 на внешней). В результате попадания ионов между сетками, они разгоняются и выбрасываются в пространство, ускоряя корабль, согласно третьему закону Ньютона.
Российские ионные двигатели. На всех хорошо видны катодные трубки, направленные в сторону сопла
Электроны, пойманные в катодную трубку выбрасываются из двигателя под небольшим углом к соплу и потоку ионов. Это делается по двум причинам:
Во первых чтобы корпус корабля оставался нейтрально заряженным, а во вторых чтобы ионы «нейтрализованные» таким образом не притягивались обратно к кораблю.
Чтобы ионный двигатель работал нужны всего две вещи – газ и электричество. С первым все просто отлично, двигателю американского межпланетного аппарата Dawn, который стартовал осенью 2007-го, для полета в течении почти 6 лет потребуется всего 425 килограммов ксенона. Для сравнения для корректировки орбиты МКС с помощью обычных ракетных двигателей каждый год затрачивается 7,5 тонн горючего.
Одно плохо – ионные двигатели имеют очень небольшую тягу, порядка 50-100 миллиньютонов, что абсолютно недостаточно при перемещении в атмосфере Земли. Но в космосе, где нет практически никаких сопротивлений, ионный двигатель при длительном разгоне может достигнуть значительных скоростей. Общее приращение скорости за всё время миссии Dawn составит порядка 10 километров в секунду.
Тест ионного двигателя для корабля Deep Space
Недавние испытания проведенные американской компанией Ad Astra Rocket, проведенные в вакуумной камере показали, что их новый Магнитоплазменный двигатель с переменным удельным импульсом” (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket) VASIMR VX-200 может дать тягу уже в 5 ньютонов.
Второй вопрос – электричество. Тот же VX-200 потребляет 201 кВт энергии. Солнечных батарей такому двигателю просто мало. Следовательно необходимо изобретать новые способы получения энергии в космосе. Тут есть два пути – заправляемые батареи например тритиевые, выводимые на орбиту вместе с кораблем, либо автономный атомный реактор, который и будет питать кораблю на протяжении всего полета.
Во втором случае, в условиях космоса и его низких температур более интересно выглядит проект корабля с термоядерным реактором на борту, но пока НАСА разрабатывает только ядерный реактор.
Эти исследования проходят в рамках проекта Prometheus. В планах НАСА запустить в солнечную систему ядерный зонд, оснащенный мощными ионными двигателями, питающимися от бортового ядерного реактора.
Напоследок видео испытаний ионного двигателя VX-200:
lab-37.com
