Роторный двигатель на ударной волне

Вы поворачиваете ключ зажигания — и тут двигатель Вашего автомобиля разрывает ударная волна. Быть может, это звучит катастрофой, но двигатель на ударной волне, которая сжимает смесь горячего воздуха и топлива, может сделать гибридные автомобили гораздо более эффективными. Так говорит Норберт Мюллер (Norbert Müller) в Университете Штата Мичиган в Ист-Лансинге. Он разработал опытный образец такого двигателя, который недавно был представлен на встрече, организованной Управлением перспективных исследований Министерства энергетики США.

В его основе лежит ротор, содержащий ряд лучеобразных лопастей (см. схему). Схематично это можно представить в виде лежащего горизонтально настольного вентилятора, крыльчатка которого (ротор) имеет большое число изогнутых лопастей и окружена кожухом. В то время как вращается ротор, топливовоздушная смесь, поступает в межлопастные промежутки через впускные отверстия, расположенные в ступице, но за время впуска ротор успевает повернуться в положение, при котором межлопастные промежутки замкнуты стенкой корпуса. В результате столкновения топливовоздушной смеси со стенкой корпуса образуется ударная волна, которая, распространяясь в ограниченном пространстве, сжимает рабочую смесь. Сжатая смесь воспламеняется. За время горения межлопастные промежутки ротора вновь поворачиваются на выпускные каналы, — газовая смесь на высокой скорости покидает межлопастные промежутки и давит на лопасти ротора, вызывая его вращение. Вращение ротора передаётся выходному валу.

Данная конструкция устранит многие из компонентов обычного двигателя, включая поршни, распределительный вал и клапаны. Это сделает её гораздо более компактной и легкой в сравнении с обычным двигателем. “Автомобиль, оснащённый новым мотором, может стать в целом на 20 % легче”, — утверждает Норберт Мюллер. Он говорит, что, устраняя потери, связанные с механическими компонентами, она также сделает автомобили более экономичными. Мюллер сообщает, что двигатель может быть адаптирован для работы на различных видах топлива, в том числе водородном. Собрав небольшой опытный образец, он надеется, что 25-киловаттная версия будет готова к концу этого года.

Руй Чен (Rui Chen), который изучает системы сгорания в университете Лафборо в Великобритании заявляет, что эта конструкция может существенно уменьшить вес трансмиссии автомобиля. “В топливном отношении этот двигатель гораздо податливее, чем обычный поршневой”, — добавляет он. Норберт Мюллер соглашается с Ченом. По словам Мюллера поршни, шатуны и блок цилиндров двигателю с волновым диском не нужны. Кроме того, меньшая масса и более высокая топливная экономичность двигателя «могут позволить гибридному автомобилю с подзарядкой от сети и рекуперативным торможением пробегать впятеро большее расстояние на литре бензина.

Что же, все это звучит весьма красочно. Однако не будем забывать, что машины такого типа инженеры начали изучать еще в 1906 г., но трудно понять, как управлять этими нестационарными газовыми потоками. Даже Норберт Мюллер признает, что предсказание очень сложного нелинейного поведения таких потоков требует детальных численных расчетов, которые слишком трудоёмки или неточны.

Другой учёный — Дэниел Паксон (Daniel E. Paxson), занимающийся моделированием течений в Научно-исследовательском центре им. Гленна NASA в Кливленде, скептически замечает, что Мичиганский проект, несомненно, расширяет горизонты. “Каковы бы ни были конечные результаты, я не сомневаюсь, что они узнают много нового”. С последним замечанием трудно не согласиться. Тем не менее, исследования ведутся и для создания двигателей применяются компьютерные модели. А значит, основания для оптимизма есть.

Роторный двигатель на ударной волне

Читайте также

Комментарии