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El motor rotativo Wankel ha sido una opción ideal para muchos propietarios y operadores de pequeñas aeronaves de hélice. En comparación con los motores de pistón convencionales, los rotativos Wankel son pequeños, ligeros y tienen una elevada relación potencia-peso. Casi no tienen vibraciones, no se agarrotan ni golpean y tienen menos piezas móviles (que se puedan romper). En este momento, es difícil mejorar el diseño Wankel; es decir, a menos que se piense en cambiar la forma del rotor… en una forma cambiante.
La Agencia de Desarrollo de Motores Rotativos (REDA), con sede en Melbourne, ha desarrollado una nueva configuración de un motor rotativo, el motor rotativo Szorenyi. Mientras que el estator, o parte estacionaria del motor Szorenyi, es similar al de un motor Wankel, la forma geométrica del rotor del motor es un rombo, que se deforma al girar dentro del contorno del estator.

Ciclo del motor rotativo Szorenyi

Esta geometría se traduce en un motor rotativo con cuatro cámaras de combustión frente a las tres de un rotativo Wankel tradicional. Cada revolución del cigüeñal produce una revolución del rotor y un ciclo completo del motor en cada una de las cuatro cámaras: o sea, cuatro carreras de potencia. En cambio, el motor Wankel produce una carrera de potencia por cada revolución del cigüeñal.

Ciclo del motor rotativo Wankel

Un típico motor rotativo Wankel utiliza un rotor de tres lados para crear cavidades dentro del estator para un ciclo de admisión, compresión, encendido y escape sin interrupciones. El punto A marca uno de los tres ápices del rotor, el punto B marca el eje excéntrico y la parte blanca es el lóbulo del eje excéntrico. (Fuente de la imagen: Y tambe)
Según REDA, cada módulo rotativo Szorenyi de cuatro tiempos equivale a un motor de pistones alternativos u opuestos de ocho cilindros.
El motor Szorenyi también está más optimizado para la configuración multirrotor que un rotativo Wankel debido al uso de puertos periféricos en comparación con el uso de puertos laterales complejos del motor Wankel. La posibilidad de configurar fácilmente los motores multirrotor de cuatro tiempos podría dar lugar a centrales eléctricas rotativas que generen una potencia equivalente a la de los motores alternativos de 8, 16 o 24 cilindros. Además, el desarrollo de módulos estandarizados podría reducir los costes de fabricación y de mantenimiento del ciclo de vida.

Libertad de velocidad

Típicamente, los motores Wankel están limitados a una velocidad del rotor de 3.000 revoluciones por minuto (rpm) debido a la excesiva flexión del cigüeñal causada por las fuerzas centrífugas del rotor excéntrico. El motor Szorenyi no está limitado en este sentido, ya que utiliza un rotor equilibrado.

Los mayores límites potenciales de rpm significan que el motor Szorenyi tiene una mayor densidad de potencia que el motor Wankel, lo que podría traducirse en una mayor autonomía, resistencia y capacidad de carga útil del avión. Además, el motor Szorenyi tiene más espacio para la refrigeración interna del rotor y no necesita un engranaje reductor en las aeronaves y los vehículos aéreos no tripulados (UAV) con hélices de gran tamaño.
Según el documento, el motor Szorenyi podría funcionar con gasolina, gasolina de aviación (avgas), butano o hidrógeno (ya que los puertos de entrada y escape están bien separados).
REDA también señaló que si se introdujera una fase de precompresión, el motor podría utilizar combustible diésel, alineándose con el concepto militar estadounidense de «un solo combustible» y haciendo que el motor sea más eficiente. Los detalles completos sobre el diseño y las pruebas del nuevo motor de REDA están disponibles en el documento técnico de SAE International, The Development of the Szorenyi Four-Chamber Rotary Engine.
Una versión abreviada de The Development of the Szorenyi Four-Chamber Rotary Engine y otros documentos técnicos de SAE sobre motores de aeronaves pequeñas y vehículos aéreos no tripulados están disponibles en el último libro de la serie So You Want to Design, So You Want to Design Engines: UAV Propulsion Systems.
El libro cubre varias tecnologías de propulsión de vehículos aéreos no tripulados, como los motores tradicionales de combustible pesado, las arquitecturas híbridas-eléctricas, los ventiladores distribuidos alimentados por hidrógeno, el ya mencionado motor rotativo Szorenyi y la propulsión experimental por plasma – o descarga de barrera dieléctrica.

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William Kucinski es editor de contenidos en SAE International, Aerospace Products Group en Warrendale, PA. Anteriormente, trabajó como redactor en el Centro de Seguridad de la NASA en Cleveland, OH, y fue responsable de la redacción de los estudios de casos de fallos del sistema de la agencia. Sus intereses incluyen literalmente cualquier cosa que tenga que ver con el espacio, las aeronaves militares pasadas y presentes, y la tecnología de propulsión.
Contacte con él en relación con cualquier artículo o ideas de colaboración por correo electrónico en [email protected].
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