Alai

Wankel-pyörivä moottori on ollut ihanteellinen valinta monille pienten potkurikäyttöisten lentokoneiden omistajille ja käyttäjille. Perinteisiin mäntämoottoreihin verrattuna Wankel-rotaattorimoottorit ovat pieniä, kevyitä ja niillä on korkea teho-painosuhde. Ne ovat lähes tärinättömiä, ne eivät voi takertua tai kolhiintua, ja niissä on vähemmän liikkuvia (rikkoutuvia) osia. Tässä vaiheessa Wankel-mallia on vaikea parantaa; ellei sitten harkita roottorin muodon muuttamista… muuttuvaan muotoon.
Melbournessa toimiva Rotary Engine Development Agency (REDA) on kehittänyt uudenlaisen pyörivän moottorin kokoonpanon – Szorenyi-pyörivän moottorin. Vaikka Szorenyi-moottorin staattori eli kiinteä osa on samanlainen kuin Wankel-moottorissa, moottorin roottorin geometrinen muoto on rombi, joka muuttuu pyöriessään staattorin ääriviivojen sisällä.

Szorenyi-pyörivän moottorin sykli

Tämä geometria tarkoittaa pyörivää moottoria, jossa on neljä palokammiota perinteisen Wankel-pyörivän kolmeen sijaan. Jokainen kampiakselin kierros tuottaa yhden roottorin kierroksen ja täydellisen moottorikierroksen jokaisessa neljässä kammiossa: eli neljä käyntikertaa. Sitä vastoin Wankel-moottori tuottaa yhden tehoiskun kutakin kampiakselin kierrosta kohden.

Wankel-roottorimoottorin sykli

Tyypillisessä Wankel-roottorimoottorissa käytetään kolmipuolista roottoria, joka luo staattoriin onteloita saumatonta imu-, puristus-, sytytys- ja pakokaasukiertoa varten. Piste A merkitsee yhtä roottorin kolmesta kärjestä, piste B merkitsee eksentristä akselia, ja valkoinen osa on eksentrisen akselin nokka. (Kuvalähde: Y tambe)
REDA:n mukaan kukin nelitahtinen Szorenyin rotaatiomoduuli vastaa kahdeksansylinteristä iskumäntä- tai vastakkaismäntämoottoria.
Szorenyin moottori on myös optimaalisempi moniroottorikokoonpanoon kuin Wankelin rotaatiomoduuli, koska siinä käytetään perifeerisiä aukkoja verrattuna Wankelin monimutkaisiin sivuaukkoihin, joita Wankel-moottori käyttää. Moniroottoristen nelitahtimoottoreiden helppo konfiguroitavuus voisi johtaa pyöriviin voimalaitteisiin, jotka tuottavat 8-, 16- tai 24-sylinterisiä iskumoottoreita vastaavan tehon. Lisäksi standardoitujen moduulien kehittäminen voisi vähentää valmistus- ja elinkaaren aikaisia ylläpitokustannuksia.

Vapaana nopeuteen

Tyypillisesti Wankel-moottoreiden roottorin nopeus on rajoitettu 3 000 kierrokseen minuutissa (rpm) eksentrisen roottorin keskipakovoimien aiheuttaman liiallisen kampiakselin taipumisen vuoksi. Szorenyi-moottori ei ole tältä osin kierroslukurajoitettu, koska siinä käytetään tasapainotettua roottoria.

Korkeammat potentiaaliset kierroslukurajat merkitsevät, että Szorenyi-moottorin tehotiheys on suurempi kuin Wankel-moottorin, mikä voi johtaa lentokoneen suurempaan kantamaan, kestävyyteen ja hyötykuormituskapasiteettiin. Lisäksi Szorenyi-moottorissa on enemmän tilaa roottorin sisäiselle jäähdytykselle eikä alennusvaihteita tarvita suurilla potkureilla varustetuissa lentokoneissa ja miehittämättömissä ilma-aluksissa (UAV).
Paperin mukaan Szorenyi-moottori voitaisiin saada toimimaan bensiinillä, ilmailubensiinillä (avgas), butaanilla tai vedyllä (koska sisäänmeno- ja pakokaasun sisäänmeno- ja ulostuloaukot erotetaan toisistaan hyvin toisistaan).
REDA huomautti myös, että jos moottoriin otetaan käyttöön esipuristusvaihe, moottori voisi toimia myös dieselpolttoaineella – mikä olisi linjassa Yhdysvaltojen kanssa – ja näin ollen se voisi käyttää dieselöljyä. REDA:n uuden moottorin suunnittelua ja testausta koskevat täydelliset yksityiskohdat ovat saatavilla
SAE Internationalin teknisessä julkaisussa The Development of the Szorenyi Four-Chamber Rotary Engine.
Lyhennetty versio The Development of the Szorenyi Four-Chamber Rotary Engine -julkaisusta ja muista pienlentokoneiden ja UAV:iden moottoreita käsittelevistä SAE:n teknisistä julkaisuista on saatavana uusimmassa kirjassa SAE Internationalin So You Want to Design -sarjassa, So You Want to Design Engines: UAV Propulsion Systems.
Kirjassa käsitellään useita UAV:n käyttövoimatekniikoita, kuten perinteisiä raskaita polttoaineita käyttäviä moottoreita, hybridi-sähköisiä arkkitehtuureja, hajautettuja vetyä käyttäviä puhaltimia, edellä mainittua Szorenyin pyörivää moottoria ja kokeellista plasma- eli dielektristä sulkupurkausta.

• Pratt & Whitney saa 437 miljoonaa dollaria adaptiivisen moottorin kehitystyön jatkamiseen

• Kolmivirtamoottoriarkkitehtuuria silmälläpitäen seuraavaan-gen military aircraft

• Lockheed Martin ja Arconic Collaborate on 3D printing and advanced aerospace materials

William Kucinski on SAE Internationalin sisällöntoimittaja, Aerospace Products Group Warrendalessa, PA:ssa. Aiemmin hän työskenteli kirjoittajana NASA:n turvallisuuskeskuksessa Clevelandissa, OH:ssa, ja oli vastuussa viraston järjestelmävika-tapaustutkimusten kirjoittamisesta. Hänen kiinnostuksen kohteisiinsa kuuluu kirjaimellisesti kaikki, mikä liittyy avaruuteen, menneisiin ja nykyisiin sotilaslentokoneisiin sekä työntövoimatekniikkaan.
Ota häneen yhteyttä mahdollisista artikkeli- tai yhteistyöideoista sähköpostitse osoitteeseen [email protected].
Continue reading ”