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O motor rotativo Wankel tem sido a escolha ideal para muitos proprietários e operadores de pequenas aeronaves a hélice. Em comparação com os motores de pistão convencionais, os rotaries Wankel são pequenos, leves e têm uma alta relação potência/peso. São quase sem vibrações, não podem agarrar ou bater e têm menos peças móveis (para quebrar). Neste ponto, é difícil melhorar o design do Wankel; ou seja, a menos que você esteja considerando mudar o formato do rotor… para um formato variável.
Uma nova configuração de um motor rotativo – o motor rotativo Szorenyi – foi desenvolvida pela Agência de Desenvolvimento de Motores Rotativos (REDA), sediada em Melbourne. Enquanto o estator, ou parte estacionária do motor Szorenyi é semelhante ao de um motor Wankel, a forma geométrica do rotor do motor é um losango, que se deforma ao girar dentro do contorno do estator.

Ciclo do motor rotativo Szorenyi

Esta geometria se traduz em um motor rotativo com quatro câmaras de combustão, ao contrário das três tradicionais giratórias Wankel. Cada rotação do virabrequim produz uma rotação do rotor e um ciclo completo do motor em cada uma das quatro câmaras: ou quatro cursos de potência. Em contraste, o motor Wankel produz um curso de potência por rotação do virabrequim.

Ciclo do motor rotativo Wankel

Um motor rotativo Wankel típico usa um rotor de três lados para criar cavidades dentro do estator para um ciclo de admissão, compressão, ignição e exaustão sem costura. O ponto A marca um dos três apices do rotor, o ponto B marca o eixo excêntrico, e a parte branca é o lóbulo do eixo excêntrico. (Fonte da imagem: Y tambe)
De acordo com REDA, cada módulo rotativo Szorenyi de quatro tempos é equivalente a um motor de pistão alternativo ou oposto de oito cilindros.
O motor Szorenyi também é mais otimizado para configuração multi-rotores do que um Wankel rotativo devido ao uso de portas periféricas quando comparado ao uso de portas laterais complexas pelo motor Wankel. A capacidade de configurar facilmente motores multirotor, de quatro tempos, pode resultar em centrais eléctricas rotativas que geram potência equivalente a motores alternativos de 8, 16 ou 24 cilindros. Além disso, o desenvolvimento de módulos padronizados poderia reduzir os custos de fabricação e manutenção do ciclo de vida.

Livre à velocidade

Tipicamente, os motores Wankel estão limitados a uma velocidade de rotor de 3.000 rotações por minuto (rpm) devido à flexão excessiva do virabrequim causada pelas forças centrífugas do rotor excêntrico. O motor Szorenyi não é limitado em termos de rotação, pois utilizava um rotor balanceado.
Limites de rotação mais elevados significam que o motor Szorenyi tem uma densidade de potência mais elevada do que o motor Wankel, o que se poderia traduzir numa maior autonomia, resistência e capacidade de carga útil da aeronave. Além disso, o motor Szorenyi tem mais espaço para o resfriamento interno do rotor e não precisa de uma engrenagem de redução em aeronaves e veículos aéreos não tripulados (UAVs) com hélices grandes.
De acordo com o artigo, o motor Szorenyi poderia ser feito para funcionar com gasolina, gasolina de aviação (avgas), butano ou hidrogênio (já que as portas de entrada e escape estão bem separadas).
REDA também observou que se uma fase de pré-compressão fosse introduzida, o motor poderia usar combustível diesel – alinhado com os EUA. O conceito militar de “um combustível” e tornando o motor uma consideração potencial para aplicações militares.
Detalhes completos sobre o design e testes do novo motor REDA, estão disponíveis no documento técnico da SAE International, The Development of the Szorenyi Four-Chamber Rotary Engine.
Uma versão resumida de The Development of the Szorenyi Four-Chamber Rotary Engine e outros documentos técnicos da SAE sobre motores de pequenas aeronaves e UAV estão disponíveis no último livro da série So You Want to Design da SAE International, So You Want to Design Engines: UAV Propulsion Systems.
O livro cobre várias tecnologias de propulsão de UAV, como os tradicionais motores de combustível pesado, arquiteturas híbridoelétricas, ventiladores alimentados a hidrogênio distribuídos, o já mencionado motor rotativo Szorenyi, e propulsão experimental de plasma – ou descarga de barreira dielétrica.

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William Kucinski é editor de conteúdo na SAE International, Grupo de Produtos Aeroespaciais em Warrendale, PA. Anteriormente, trabalhou como escritor no Centro de Segurança da NASA em Cleveland, OH, e foi responsável por escrever os Estudos de Caso de Falha do Sistema da agência. Seus interesses incluem literalmente qualquer coisa que tenha a ver com espaço, aviões militares passados e presentes, e tecnologia de propulsão.
Contacte-o sobre qualquer artigo ou ideias de colaboração por e-mail para [email protected].
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