Почему РПД так и не взлетели? /Фото: autos.yahoo.co.
Во второй половине 1950-х годов немецкие конструкторы совершили прорыв в области ДВС. В 1957 году свет увидел первый роторно-поршневой двигатель. В момент времени казалось, что эти установки смогут заменить привычные поршневые двигатели. Однако, по ряду причин этого так и не произошло. Что же в истории мощных и компотных РПД пошло не так?
1. Под не своим именем
Немецкий инженер Феликс Ванкель. /Фото: pikabu.ru.
Создание роторного двигателя неразрывно связано с личностью немецкого инженера Феликса Генриха Ванкеля. И справедливости ради именно Ванкель внёс решающий вклад в разработку конструкции инновационного ДВС. Однако, трудился над РПД не он один. Более того, самая идея такого рода конструкции, судя по всему, принадлежит не Ванкелю, а его коллеге по цеху и проекту – немецкому инженеру Вальтеру Фройде. Собственно, именно с ним Ванкель в итоге и трудился над созданием конструкции первого роторного двигателя.
Общий принцип действия РПД. /Фото: speed.academy.
Первый вариант которого увидел свет в стенах в стенах лаборатории NSU Motorenwerke AG в далёком 1957 году. По итогу немецкие умельцы предложили настолько любопытную конструкцию, что за идею роторно-поршневого двигателя стали хвататься конструкторы по обе стороны Атлантики, Ла-Манша и «железного занавеса». А больше всех на ниве РПД в итоге и вовсе преуспели японцы.
2. «Это прорыв, но это не точно»
Треугольник Рёло. /Фото: bolshoyvopros.ru.
Главная особенность роторно-поршневого ДВС как не странно в использовании ротора… Который в действительности является лишь трёхгранным поршнем, выполненным в форме треугольника Рёло и заключённым внутрь цилиндра специфического профиля. А именно такого цилиндра, чья поверхность выполнена по эпитрохоиде – плоской кривой, что образуется в результате движения точки, жестко связанной с окружностью, катающейся вокруг другой окружности. При этом ротор, зафиксированный на валу, внутри имеет жёсткое соединение с зубчатым колесом, которое в свою очередь зацепляется с неподвижной шестернёй. Как результат, в процессе работы каждая вершина трёхгранника совершает движение по поверхности цилиндра, осуществляя тем самым попеременное отсекание отдельных объемов камеры.
Пример укороченной эпитрохоиды (красная линия). /Фото: ru.wikipedia.org.
Вся эта весьма замысловатая конструкция позволяет воплотить любой термодинамический цикл (Дизеля, Отто или Стирлинга) без использования в конструкции системы механизма распределения газов. При кажущейся сложности РПД в действительности такой подход позволяет значительно упростить конструкцию двигателя внутреннего сгорания за счёт отказа от целого букета «обременяющих» элементов конструкции. При этом благодаря описанной конструкции РПД неожиданное приобретает высокую удельную мощность при феноменальной компактности, относительно плюс-минус сопоставимых «классических» поршневых установок. При этом концептуально процессы образования смеси, зажигания, охлаждения, смазки абсолютно такие же, как и у двигателей традиционной конструкции.
Идея была отличной, но выяснился ряд нюансов. /Фото: kolesa.ru.
Стоит отдельно ещё раз подчеркнуть достоинства РПД. Помимо уже упомянутых высокой мощности, установки такого рода обладают высокими динамическими характеристиками и продуцируют крайне низкий уровень вибраций. Отдельно стоит пояснить насчёт простоты и компактности РПД. В сравнении с поршневыми ДВС количество деталей в таких установках исчисляется десятками против сотен. Наконец, габариты РПД традиционно до 2.5 раз меньше габаритов аналогичных поршневых двигателей. Среди прочего в теории такие двигатели способны выдерживать куда более высокие обороты, а также дают другие преимущества для инженеров, вроде возможности более оптимального расположения пары двигатель-трансмиссия в конструкции автомобиля.
3. Почему РПД не смог вытеснить поршневую «классику»?
В СССР с роторными двигателями были спортивные и некоторые милицейские авто. /Фото: drive2.ru.
Учитывая всё перечисленное выше, пускай, и по верхам, нужно ли удивляться тому, что вслед за немцами за идею РПД ухватились в самых разных странах? Но почему же столь чудесная без тени иронии прорывная установка так и не смогла заменить ДВС «классической» поршневой конструкции? Ответ на этот вопрос на самом деле достаточно прост, ибо следом за неоспоримыми и весьма существенными достоинствами новой конструкции шли не менее весовым недостатки. Причём последние носят как чисто конструктивный характер, так и экономический.
Больших успехов с роторами добились специалисты Mazda. /Фото: centr-to.ru.
Итак, главная проблема РПД с точки зрения автомобильного рынка – прожорливость. Причём зачастую касается это как горючего, так и масла. Вслед за этим роторно-поршневые двигатели традиционно получаются ещё и достаточно «грязными», из-за чего уже на излёте 1980-х они не подпадали под современные экологические нормы типа «Евро». Помимо сугубо денежного вопроса, на РПД довлеют проблемы конструкции: относительно меньший ресурс в сравнении с поршневыми ДВС, в целом меньшая надёжность, постоянные проблемы с уплотнителями, высокая скорость к перегреву, продиктованная линзовидной формой камеры сгорания. Есть и производственные недостатки: двигатель с простой конструкцией по иронии судьбы весьма сложен в производстве, требуя для себя крайне точного оборудования и высококвалифицированных специалистов.
4. Не спешите хоронить
РПД нашли себя в авиации. /Фото: ru.wikipedia.org.
В заключение хочется отметить, что хоронить РПД, конечно же, не стоит. Хотя бум популярности на роторы прошёл ещё в 1980-е, сея конструкция по сей день вызывает неподдельный интерес со стороны автопроизводителей. Особенно когда речь заходит о авто спортивного класса. Помимо этого, РПД нашли себе применение в других областях, например в авиации, в частности дроностроении. Например, РПД применяются в британских AR731, китайских MDR-208, иранских «Shahed» и российских «Герань».
А вот интересное видео с нашего канала - Какие страны из числа крупных поставщиков могут добывать «черное золото» еще 200 лет:
В продолжение оружейной темы читайте про 8 советских танков, «опоздавших» на Вторую мировую.
