Alai

Den roterende Wankelmotor har været et ideelt valg for mange ejere og operatører af små, propeldrevne fly. Sammenlignet med konventionelle stempelmotorer er Wankel-rotationsmotorer små og lette og har et højt effekt/vægt-forhold. De er næsten vibrationsfri, de kan ikke gribe til eller banke, og de har færre bevægelige dele (som kan gå i stykker). På nuværende tidspunkt er det vanskeligt at forbedre Wankel-designet; det vil sige, medmindre man overvejer at ændre rotorens form … til en skiftende form.
En ny konfiguration af en roterende motor – Szorenyi-roterende motor – er blevet udviklet af det Melbourne-baserede Rotary Engine Development Agency (REDA). Mens statoren eller den stationære del af Szorenyi-motoren ligner den stationære del af en Wankelmotor, er den geometriske form af motorrotoren en rhombe, som deformeres, når den roterer inden for statorens kontur.

Szorenyi-rotationsmotorens cyklus

Denne geometri giver en roterende motor med fire forbrændingskamre i modsætning til en traditionel Wankel-rotationsmotor med tre. Hver omdrejning af krumtapakslen giver en omdrejning af rotoren og en komplet motorcyklus i hvert af de fire kamre: eller fire slag. I modsætning hertil producerer Wankel-motoren ét kraftslag pr. krumtapakselsomdrejning.

Wankel-rotationsmotorens cyklus

En typisk Wankel-rotationsmotor anvender en tresidet rotor til at skabe hulrum i statoren for at opnå en problemfri indsugnings-, kompressions-, tændings- og udstødningscyklus. Punkt A markerer en af rotorens tre spidser, punkt B markerer den excentriske aksel, og den hvide del er den excentriske aksels lap. (Billedkilde: Y tambe)
I henhold til REDA svarer hvert firetakts Szorenyi-roterende modul til en ottecylindret frem- og tilbagegående eller modsat stempelmotor.
Szorenyimotoren er også mere optimeret til multirotorkonfiguration end en Wankel-roterende motor på grund af brugen af perifere porte sammenlignet med Wankelmotorens brug af komplekse sideporte. Muligheden for let at konfigurere flerrotor-, firetaktsmotorer kan resultere i roterende kraftværker, der genererer en effekt svarende til 8-, 16- eller 24-cylindrede frem- og tilbagegående motorer. Desuden vil udviklingen af standardiserede moduler kunne reducere omkostningerne til fremstilling og vedligeholdelse i hele livscyklussen.

Fri hastighed

Typisk er Wankelmotorer begrænset til en rotorhastighed på 3.000 omdrejninger pr. minut (rpm) på grund af den overdrevne krumtapakselsbøjning forårsaget af centrifugalkræfterne fra den excentriske rotor. Szorenyimotoren er ikke begrænset i denne henseende, da den anvender en afbalanceret rotor.
Højere potentielle omdrejningsgrænser betyder, at Szorenyimotoren har en højere effekttæthed end Wankelmotoren, hvilket kan udmønte sig i større rækkevidde, udholdenhed og nyttelastkapacitet for fly. Desuden har Szorenyi-motoren mere plads til intern køling af rotoren og har ikke behov for et reduktionsgear i fly og ubemandede luftfartøjer (UAV’er) med store propeller.
I henhold til dokumentet kan Szorenyi-motoren drives af benzin, flybenzin (avgas), butan eller brint (da indsugnings- og udstødningsportene er godt adskilt).
REDA bemærkede også, at hvis der blev indført en forkompressionsfase, kunne motoren bruge dieselbrændstof – hvilket er i overensstemmelse med den amerikanske lovgivning. militærets “ét brændstof”-koncept og gør motoren til en potentiel mulighed for militære anvendelser.
Fuldstændige oplysninger om konstruktion og afprøvning af REDA’s nye motor findes i
SAE International Technical Paper, The Development of the Szorenyi Four-Chamber Rotary Engine.
En forkortet udgave af The Development of the Szorenyi Four-Chamber Rotary Engine og andre SAE Technical Papers vedrørende motorer til små fly og UAV’er findes i den seneste bog i SAE Internationals So You Want to Design-serie, So You Want to Design Engines: Bogen dækker flere UAV-propulsionsteknologier, f.eks. traditionelle motorer med tungt brændstof, hybrid-elektriske arkitekturer, distribuerede brintdrevne ventilatorer, den førnævnte Szorenyi-roterende motor og eksperimentel plasmafremdrift – eller dielektrisk barriereudladning.

• Pratt & Whitney modtager 437 mio. dollars til fortsat udvikling af adaptive motorer

• Tre-stream motorarkitektur i sigte for næste-gen militærfly

• Lockheed Martin og Arconic samarbejder om 3D-print og avancerede materialer til luft- og rumfart

William Kucinski er indholdsredaktør hos SAE International, Aerospace Products Group i Warrendale, PA. Tidligere arbejdede han som skribent ved NASA Safety Center i Cleveland, OH, og var ansvarlig for at skrive agenturets System Failure Case Studies. Hans interesser omfatter bogstaveligt talt alt, hvad der har med rummet, tidligere og nuværende militærfly og fremdriftsteknologi at gøre.
Kontakt ham vedrørende eventuelle idéer til artikler eller samarbejde via e-mail på [email protected].
Fortsæt læsning “