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Le moteur rotatif Wankel a été un choix idéal pour de nombreux propriétaires et exploitants de petits avions à hélice. Par rapport aux moteurs à piston classiques, les rotatifs Wankel sont petits, légers et ont un rapport puissance/poids élevé. Ils sont pratiquement exempts de vibrations, ne peuvent pas se gripper ni se cogner, et ont moins de pièces mobiles (à casser). À ce stade, il est difficile d’améliorer la conception du Wankel ; c’est-à-dire, à moins que vous envisagiez de changer la forme du rotor… en une forme changeante.
Une nouvelle configuration d’un moteur rotatif – le moteur rotatif Szorenyi – a été développée par l’Agence de développement des moteurs rotatifs (REDA) basée à Melbourne. Alors que le stator, ou partie stationnaire du moteur Szorenyi, est similaire à celui d’un moteur Wankel, la forme géométrique du rotor du moteur est un losange, qui se déforme lorsqu’il tourne à l’intérieur du contour du stator.

Cycle du moteur rotatif Szorenyi

Cette géométrie se traduit par un moteur rotatif avec quatre chambres de combustion, par opposition aux trois d’un rotatif Wankel traditionnel. Chaque révolution du vilebrequin produit une révolution du rotor et un cycle moteur complet dans chacune des quatre chambres : ou quatre temps de puissance. En revanche, le moteur Wankel produit un coup de puissance par révolution du vilebrequin.

Cycle du moteur rotatif Wankel

Un moteur rotatif Wankel typique utilise un rotor à trois côtés pour créer des cavités dans le stator pour un cycle d’admission, de compression, d’allumage et d’échappement sans faille. Le point A marque l’un des trois sommets du rotor, le point B marque l’arbre excentrique, et la partie blanche est le lobe de l’arbre excentrique. (Source de l’image : Y tambe)
Selon REDA, chaque module rotatif Szorenyi à quatre temps est équivalent à un moteur à piston alternatif ou opposé de huit cylindres.
Le moteur Szorenyi est également plus optimisé pour une configuration multi-rotor qu’un rotatif Wankel en raison de l’utilisation de ports périphériques par rapport à l’utilisation de ports latéraux complexes du moteur Wankel. La possibilité de configurer facilement des moteurs multi-rotors à quatre temps pourrait aboutir à des centrales rotatives générant une puissance équivalente à celle des moteurs alternatifs à 8, 16 ou 24 cylindres. En outre, le développement de modules standardisés pourrait réduire les coûts de fabrication et d’entretien du cycle de vie.

La liberté de vitesse

Typiquement, les moteurs Wankel sont limités à une vitesse de rotor de 3 000 tours par minute (rpm) en raison de la flexion excessive du vilebrequin causée par les forces centrifuges du rotor excentrique. Le moteur Szorenyi n’est pas limité en régime à cet égard, car il utilise un rotor équilibré.

Des limites de régime potentiel plus élevées signifient que le moteur Szorenyi a une densité de puissance plus élevée que le moteur Wankel, ce qui pourrait se traduire par une plus grande portée, une plus grande endurance et une plus grande capacité de charge utile pour les avions. En outre, le moteur Szorenyi dispose de plus d’espace pour le refroidissement interne du rotor et n’a pas besoin d’un réducteur dans les avions et les véhicules aériens sans pilote (UAV) dotés de grandes hélices.
Selon le document, le moteur Szorenyi pourrait fonctionner à l’essence, à l’essence d’aviation (avgas), au butane ou à l’hydrogène (car les orifices d’admission et d’échappement sont bien séparés).
REDA a également noté que si une phase de pré-compression était introduite, le moteur pourrait utiliser du carburant diesel – s’alignant ainsi sur le concept militaire américain « un seul carburant » et rendant le moteur plus efficace. militaire américaine « un seul carburant » et faisant du moteur une considération potentielle pour les applications militaires.
Les détails complets concernant la conception et les essais du nouveau moteur de REDA, sont disponibles dans le
Document technique de SAE International, Le développement du moteur rotatif Szorenyi à quatre chambres.
Une version abrégée de Le développement du moteur rotatif Szorenyi à quatre chambres et d’autres documents techniques SAE concernant les moteurs de petits avions et de drones sont disponibles dans le dernier livre de la série So You Want to Design de SAE International, So You Want to Design Engines : UAV Propulsion Systems.
Le livre couvre plusieurs technologies de propulsion des drones, telles que les moteurs traditionnels à carburant lourd, les architectures hybrides-électriques, les ventilateurs distribués alimentés à l’hydrogène, le moteur rotatif Szorenyi mentionné plus haut, et la propulsion expérimentale par plasma – ou décharge à barrière diélectrique.

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William Kucinski est rédacteur de contenu à SAE International, Aerospace Products Group à Warrendale, PA. Auparavant, il a travaillé comme rédacteur au centre de sécurité de la NASA à Cleveland, OH, et était responsable de la rédaction des études de cas de défaillance du système de l’agence. Ses intérêts incluent littéralement tout ce qui a trait à l’espace, aux avions militaires passés et présents, et à la technologie de propulsion.
Contactez-le au sujet de toute idée d’article ou de collaboration par e-mail à [email protected].
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