Двигатель нового поколения: Роторный двигатель нового типа — как он работает — журнал За рулем

Обзор 10 новых двигателей внутреннего сгорания / Хабр

Подписывайтесь на каналы:
@AutomotiveRu — новости автоиндустрии, железо и психология вождения
@TeslaHackers — сообщество российских Tesla-хакеров, прокат и обучение дрифту на Tesla

Шествие двигателей внутреннего сгорания продолжается, при этом в них появляются инновации – от изменяемой степени сжатия до клапанов без кулачков.

Электрические силовые агрегаты в наши дни на пике моды, но эволюция двигателя внутреннего сгорания не замедлилась. На самом деле, новые изменения происходят быстрее, чем когда-либо.

Рассмотрим, например, этот краткий список последних инноваций двигателя: двигатель с турбонаддувом без кулачков; новый дизель с самым низким в мире коэффициентом сжатия; четырехцилиндровый двигатель с переменным коэффициентом сжатия; первый в мире бензиновый двигатель, использующий зажигание при сжатии.

Здесь мы собрали фотографии двигателей, предлагающих некоторые из последних инноваций в области силовых агрегатов. От интеллектуальных двигателей грузовиков до крошечных моделей с турбонаддувом, мы предлагаем вам подборку основных достижений последних лет. Пролистайте следующие слайды, чтобы увидеть лучшие из них.

2,2-литровый двигатель Mazda SkyActiv-D имеет самый низкий в мире коэффициент сжатия (14,1:1) среди всех дизельных двигателей, что, как сообщается, дает потребителям множество преимуществ. Более низкие показатели сжатия идут рука об руку с более низким давлением и пониженной температурой в верхней части поршня, что способствует лучшему смешению воздуха и топлива, а также уменьшает проблемы с оксидами азота и сажей, давно ассоциирующиеся с дизельным двигателем, говорит Mazda. Более того, более низкий коэффициент сжатия SkyActiv-D обеспечивает меньшее трение и меньший вес конструкции. На нью-йоркском автосалоне на прошлой неделе японский автопроизводитель объявил, что собирается изменить антидизельные настроения последнего времени, установив новый 2,2-литровый дизельный двигатель на компактный кроссовер CX-5 2019 года.

Представьте себе полноразмерный пикап, работающий всего на двух цилиндрах. Это то, на что способен Chevrolet Silverado, благодаря добавлению в новый 2,7-литровый турбодвигатель электромеханического регулируемого распределительного вала и функции активного управления подачей топлива (Active Fuel Management). В целом, двигатель предлагает 17 различных схем отключения цилиндров, что позволяет ему справиться практически с любой ситуацией при движении. «Это все равно, что иметь разные двигатели для работы на низких и высоких оборотах», — отметил главный инженер двигателя Том Саттер в пресс-релизе. «Профиль распределительного вала и синхронизация клапанов полностью отличаются на низких и высоких скоростях». Двигатель мощностью 310 л.с. и крутящим моментом 471.8 Нм заменяет 4,3-литровый V-6 на Silverado.

Производитель суперкаров Koenigsegg Automotive AB возлагает большие надежды на технологию бескулачкового двигателя, которую он представил на концептуальном автомобиле в 2016 году. Известная как FreeValve, эта технология использует «пневмо-гидравлические-электронные» приводы для управления процессом сгорания в каждом цилиндре. Koenigsegg говорит, что с помощью этих приводов, вместо кулачковых валов, можно более точно управлять процессом сгорания в каждом цилиндре. FreeValve также позволяет люксовому автопроизводителю отказаться от других дорогостоящих автозапчастей, включая корпус дроссельной заслонки, кулачковый привод, ГРМ, выпускной клапан, предкаталитический преобразователь и систему непосредственного впрыска. По слухам, компания готовит технологию для установки на суперкар стоимостью 1,1 миллиона долларов, который будет выпущен в 2020 году. В интервью Top Gear основатель компании Кристиан фон Кёнигсегг (Christian von Koenigsegg) заявил, что FreeValve позволит ему построить автомобиль с нулевым уровнем выбросов и двигателем внутреннего сгорания. «Идея заключается в том, чтобы доказать миру, что даже двигатель внутреннего сгорания может быть полностью СО2-нейтральным», — сказал он.

Говорят, что двигатель Nissan VC-Turbo является первым в мире готовым к производству двигателем с переменным коэффициентом сжатия. VC-Turbo разрабатывался более 20 лет, и он использует усовершенствованную многозвеньевую систему для изменения коэффициента сжатия. Во время работы угол наклона многозвеньевых рычагов варьируется, что приводит к регулировке верхней мертвой точки поршней. С изменением положения поршня меняется и степень сжатия. Результат — производительность по требованию. Высокий коэффициент сжатия обеспечивает большую эффективность, в то время как низкий коэффициент сжатия увеличивает мощность и крутящий момент. VC-Turbo доступен в Nissan Altima 2019.

3,6-литровый двигатель Pentastar от Fiat Chrysler Automobiles является примером внимательного отношения к деталям и политики постоянного совершенствования. Двигатель использует две ключевые особенности для повышения топливной экономичности и крутящего момента. Первая из них — это регулируемый подъем клапана (VVL). VVL позволяет двигателю оставаться в режиме пониженного подъема до тех пор, пока водитель не потребует больше мощности. Затем он реагирует переключением в режим повышенного подъема для улучшения сгорания топлива. Вторая инновация — это рециркуляция отработавших газов с охлаждением, которая, как говорят, сокращает выбросы вредных веществ, снижает потери при прокачке и позволяет работать без стука при высоких нагрузках двигателя. Эти особенности обеспечивают Pentastar увеличение экономии топлива на 6%, при этом крутящий момент увеличивается на 14,9%. Fiat Chrysler также отмечает, что эти улучшения наблюдаются при оборотах двигателя ниже 3000 об/мин, когда повышенный крутящий момент необходим больше всего.

В наши дни производительность двигателя — это не только крутящий момент и лошадиные силы. Речь идет и об эффективности. Toyota доказала это в 2018 году, представив 2,5-литровый четырехцилиндровый двигатель Dynamic Force, который, по имеющимся данным, обладает тепловым КПД около 40%. Это большой шаг вперед, учитывая, что большинство современных двигателей приближаются к 30%, что, в свою очередь, означает, что 70% энергии сгорания топлива теряется в виде тепла. Toyota добилась этого с помощью ряда современных усовершенствований, включая длинный ход, высокий коэффициент сжатия, форсунки с двойными распылителями, интеллектуальную регулировку синхронизации клапанов и непосредственный впрыск топлива. Результат: Экономия топлива на трассе 2018 Camry составляет 29 и 41 мг, что на 26% выше по сравнению с предыдущей моделью.

1,5-литровый двигатель EcoBoost от Ford заслуживает внимания, потому что это еще один пример «умного» маленького двигателя, способного управлять относительно большим автомобилем с помощью двух цилиндров. Рядный трехцилиндровый EcoBoost выполняет эту задачу при отключении цилиндра, который определяет ситуацию, когда один цилиндр не нужен, и поэтому автоматически отключает его. Система может отключить или активировать цилиндр всего за 14 миллисекунд для поддержания плавного хода. Однако даже на трех цилиндрах она способна выдать 180 л.с. и 240 Нм крутящего момента (при сгорании 93-октанового топлива). Этот двигатель установлен в европейском Ford Fusion и американском внедорожнике Ford Escape, способном буксировать до 900 кг.

В 2018 году компания Cadillac еще больше увлеклась турбокомпрессорами, представив двигатель Twin Turbo V-8. Twin Turbo использует «горячую V-образную конфигурацию» — то есть устанавливает турбокомпрессоры в верхней части двигателя, в ложбине между головками. Таким образом, инженеры Cadillac утверждают, что они уменьшили общий размер конструкции двигателя и практически ликвидировали отставание турбокомпрессоров. Использованный на Cadillac CT6 V-Sport, новый двигатель выдает примерно 550 л.с. и обеспечивает потрясающий крутящий момент в 850.1 Нм.

Для тех, у кого есть страсть к старомодным лошадиным силам и крутящему моменту, у Dodge есть ответ в виде 6,2-литрового высокомощного двигателя HEMI V-8. Двигатель, выдающий 797 л. с. и 958.6 Нм крутящего момента, большую часть своей мощности черпает из 2,7-литрового нагнетателя — самого большого заводского нагнетателя среди всех серийных автомобилей. Наряду с нагнетателем в двигателе используются высокопрочные шатуны и поршни, высокоскоростной клапанный механизм и два двухступенчатых топливных насоса. 6,2-литровый двигатель, используемый в Dodge Challenger Hellcat Redeye, способен принимать огромное количество бензина в высокопроизводительном режиме, опорожняя бак чуть менее чем за 11 минут. Хорошая новость, однако, в том, что при нормальных дорожных условиях Hellcat все еще находится на отметке 10.69 л/100 км. Dodge хвастается тем, что Hellcat является самым быстрым в отрасли маслкаром с разгоном 0-100 км/ч в 3,4 секунды.

Поговорим о другой крупной инновации в двигателе 2018 года: Mazda выпустила двигатель SkyActiv-X, который, как говорят, является первым в мире бензиновым двигателем, использующим воспламенение при сжатии. Соединив две классические технологии, инженеры Mazda утверждают, что они объединили высокую тягу бензинового двигателя с эффективностью, крутящим моментом и реакцией дизеля. Ключом к их реализации является технология, известная под названием Spark Controlled Compression Ignition, которая максимально увеличивает зону, в которой возможно воспламенение от сжатия, и обеспечивает плавный переход между воспламенением от сжатия и воспламенением от искры. При внедрении двигателя прошлой осенью Mazda сообщила удивительные цифры: крутящий момент повысился на 10-30%, а КПД — на 20-30% по сравнению с предшественником. Mazda говорит, что двигатель также предлагает большую свободу в выборе передаточных чисел, что еще больше увеличивает экономию топлива и ходовые качества двигателя.

Подписывайтесь на каналы:
@AutomotiveRu — новости автоиндустрии, железо и психология вождения
@TeslaHackers — сообщество российских Tesla-хакеров, прокат и обучение дрифту на Tesla

О компании ИТЭЛМА

Мы большая компания-разработчик automotive компонентов. В компании трудится около 2500 сотрудников, в том числе 650 инженеров.

Мы, пожалуй, самый сильный в России центр компетенций по разработке автомобильной электроники. Сейчас активно растем и открыли много вакансий (порядка 30, в том числе в регионах), таких как инженер-программист, инженер-конструктор, ведущий инженер-разработчик (DSP-программист) и др.

У нас много интересных задач от автопроизводителей и концернов, двигающих индустрию. Если хотите расти, как специалист, и учиться у лучших, будем рады видеть вас в нашей команде. Также мы готовы делиться экспертизой, самым важным что происходит в automotive. Задавайте нам любые вопросы, ответим, пообсуждаем.

Читать еще полезные статьи:

• [Прогноз] Транспорт будущего (краткосрочный, среднесрочный, долгосрочный горизонты)
• Лучшие материалы по взлому автомобилей с DEF CON 2018-2019 года
• [Прогноз] Motornet — сеть обмена данными для роботизированного транспорта
• Компании потратили 16 миллиардов долларов на беспилотные автомобили, чтобы захватить рынок в 8 триллионов
• Камеры или лазеры
• Автономные автомобили на open source
• McKinsey: переосмысляем софт и архитектуру электроники в automotive
• Очередная война операционок уже идет под капотом автомобилей
• Программный код в автомобиле
• В современном автомобиле строк кода больше чем…

Роторные двигатели взлетят благодаря нано-технологиям

Российские ученые и инженеры продолжают опытно-конструкторские работы по созданию авиационного роторно-поршневого двигателя (РПД) для использования в составе силовых установок существующих и перспективных летательных аппаратов, включая беспилотные. Подтверждение тому пришло 11 октября, когда Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н.Е. Жуковского») выпустил пресс-релиз о расширении списка компаний, привлекаемых к данной теме.

Среди вновь разрабатываемых изделий особое внимание придается «РПД-150Т», который выставлялся на аэрокосмическом салоне «МАКС-2021». ЦИАМ характеризует его как «перспективный российский роторно-поршневой двигатель, который получит наноструктурированное покрытие. Силовой агрегат представляет «двухсекционный роторно-поршневой двигатель блочно-модульной конструкции с системой турбонаддува».

РПД-150Т с воздушным винтом на МАКС-2021

Согласно опубликованному документу, нанесением покрытий на детали макетов и опытных образцов займется АО «Плакарт»: «Применение современных наноструктурированных покрытий, полученных методами газотермического напыления, позволяет снизить стоимость эксплуатации за счет увеличения ресурса и уменьшения удельной массы разрабатываемого двигателя». И это очень важный момент – своеобразная Ахиллесова пята современных роторных двигателей.

РПД-150Т разрабатывается по заказу Минпромторга России на замену импортных поршневых авиационных моторов типа Rotax вариантов «912», «914» и «915» в классе мощности 100-160 л.с. Очевидно, что соответствующее решение идет в русле национальной программы «Импортозамещения». Однако найти достойную альтернативу данным силовым агрегатам будет непросто, поскольку те обладают высокими характеристиками и освоены в массовом производстве.

Вышеупомянутые моторы были разработаны австрийской фирмой BRP-Rotax GmbH & Co KG, находящейся под контролем канадской Bombardier Recreational Products (BRP). «Ротаксы» очень популярны на глобальном рынке, применяются как в авиации, так морской и сухопутной технике, в частности, на амфибиях, снегоходах, «боевых багги» и других автомобилях повышенной проходимости семейства «Can-Am Off-Road vehicles» (типов Maveric, Commander и Defender), BRP c «ротаксами» мощностью 85-120 л. с., закупленных десятками армий мира, включая Великобританию и Казахстан.

Отдельные образцы моторов становились причиной международных скандалов, как, например, в случае со сбитым прошлой осенью над Нагорным Карабахом беспилотным летательным аппаратом BTB2 разработки и производства турецкой фирмы Bayraktar. Среди обломков армянские военные обнаружили остатки Rotax 912 с заводской маркировкой, говорящей о его канадском происхождении. Между тем, условия поставки запрещают Турции ре-экспорт подобной техники без согласия разработчика и производителя, что было нарушено передачей Азербайджану соответствующих БПЛА.

Сразу после обнародования соответствующей информации, Правительство Канады приостановило отправку готовой продукции в адрес фирмы Bayraktar. Однако она как производила, так и продолжает выпуск BTB2, коль скоро «ротаксы» легко купить у посредников на мировых торговых площадках.

Австрийско-канадские силовые агрегаты также ставились на российские ДПЛА типа «Орион», разработанные компанией «Кронштадт». Правда, Rotax 914 использовались только на прототипах, и, по мере расширения производства, уступили место отечественным АПД-120, удивительно похожим на оригинал.

Китайский РПД на Airshow China

Выпуск подобных изделий организован и в других странах, включая Иран, где их также широко используют в качестве силовых агрегатов беспилотной авиационной техники. Например, на ударных ДПЛА типа Shahed-129, которые с успехом применялись в ходе контртеррористической операции на территории Сирийской Арабской Республики. Они показали себя настолько опасными, что Пентагону даже пришлось пару раз отправлять истребители F-15 и F/A-18 на перехват «шахидов», чтобы предотвратить авиаудары по «прикормленным» незаконным вооруженным формированиям в Сирийской пустыне. Слишком высокая активность и боевая эффективность Shahed-129 не нравилась и израильтянам, несколько раз посылавшим свою авиацию для бомбардировки авиабазы Т4, где иранские специалисты хранили и готовили дроны к полетам.

Ободренный успехом «шахидов» в Сирии и других «горячих точках», Иран расширяет спектр национальной программы в области беспилотной авиации, в том числе путем разработки роторных двигателей. Образцы РПД персы показывали на выставках у себя в стране и за рубежом, включая аэрокосмические салоны «МАКС» в подмосковном Жуковском. Кроме того, отдельные элементы подобных силовых агрегатов показывались китайскими специалистами на выставке Airshow China. Специально разработанные для авиационного применения роторно-поршневые двигатели семейства Mistral показывали и австрийцы.

Почему роторное направление привлекает внимание авиационных специалистов в условиях, когда автопроизводители, одно время возлагавшие большие надежды на РПД, прекратили серийный выпуск автомобилей с подобными силовыми агрегатами? Потому, что РПД обладает набором ценных качеств, а именно: сравнительная простота конструкции (малое число компонентов), высокое отношение развиваемой мощности к массе, отличная приемистость и прекрасная работа на высоких оборотах, включая «спортивные режимы».

Недостатков тоже немало, и именно они свели ротор с автомагистралей на обочину. А именно: повышенный расход топлива, неустойчивость на пониженных оборотах, наличие токсичных выбросов в отработанных газах и сравнительно низкий моторесурс. Неоднократные попытки устранить их привели к некоторому улучшению, но кардинальным образом картину не поменяли. Вместе с тем, применительно к беспилотной авиации, РПД и сегодня выглядит привлекательно. Чем, собственно, и объясняется интерес ЦИАМ к работам в данном направлении.

РПД Mistral (Австрия)

Если сторонникам ротора удастся добиться хороших результатов в новых конструкциях, продемонстрировать высокую надежность и ресурс в ходе практической эксплуатации на БПЛА, то мы можем стать свидетелями очередного возвращения РПД на гоночные («для треков»), а потом и серийные автомобили («для улицы»). Подобное развитие событий не исключается фирмой Mazda, дольше всех в мире занимающейся разработкой и производством «двигателей Ванкеля».

Правда, летом 2011 года японцы прекратили серийный выпуск RX-8 – последнего в длинном списке «автомобилей для улицы». Сборка РПД идет лишь на поддержание исправности парка и для специальных проектов для гонок и испытаний. В последние годы Mazda занималась РПД нового поколения, но не для основной, а вспомогательной силовой установки – привода генератора электрического тока для подзарядки аккумуляторных батарей автомобилей с маршевым электрическим мотором.  

Одно время японские автомобили с РПД пользовались высокой популярностью, особенно среди водителей со спортивной и «агрессивной» манерами езды, хорошо продавались в Европе и США. Это подтолкнуло Советский Союз начать собственные проекты в данной области. Центральное конструкторско-экспериментальное бюро мотоциклостроения в Серпухове создало первый рабочий образец РД-250 с чугунным корпусом в 1961 году, затем – более крупный РД-500В.

Они показали себя вполне работоспособными, но от запуска в серию отказались из-за низкого ресурса. С тех пор основные усилия отечественных специалистов направлялись на устранение отмеченного недостатка. На модели РД-501 1973 года нашло применение стойкое к износу и перегреву никель-кремниевое (никасиловое) покрытие алюминиевого корпуса, а ротор двигателя выполнили из спеченного алюминиевого сплава.

Следующим летом на Волжском автомобильном заводе основали Специальное конструкторское бюро по роторно-поршневым двигателям (СКБ РПД) под руководством Б. С. Поспелова. Опытный РПД появился здесь в 1976 году, а еще через пару лет в Тольятти построили малую серию двигателей ВАЗ-311 мощностью 80 л.с. для автомобиля ВАЗ-21018 на платформе серийного ВАЗ 21011.

Параллельно на основе силовых агрегатов СКБ РПД в Серпухове шла работа над вариантами для мотоциклов. При весе 38 кг и объеме 491 см куб. РД-515 развивал мощность 38 л.с. и порой исправно накатывал до 50 тыс. км. Его торцевые уплотнители изготовляли из стали или чугуна, корпус статора делали из алюминия с нанесением никасилового покрытия, представляющего слой никеля со сверхтвердыми частицами карбида кремния.

Основными заказчиками дорожной техники с РПД выступили силовые структуры. МВД и ФСБ эксплуатировали парк «ВАЗов» с РПД-413, РПД-415 и др., что помогло заводу поддерживать данное направление деятельности, накапливать статистику поломок и отказов, выявлять и устранять конструктивные недостатки. На рубеже веков предприятие посчитало возможным реализовать  мало-серийные ВАЗ-2115-91, ВАЗ-2109-91 и ВАЗ 21099-91 с двухсекционными роторными моторами на свободном рынке. При объеме 1,3 литра, ВАЗ-415 развивал мощность 135 л.с. и крутящий момент 18 кг*м.

Согласно данным производителя, при снаряженной массе 1040 кг, ВАЗ-2115-91 развивал максимальную скорость 190 км/ч, разгонялся «до сотни» за 9 секунд, расходуя 12,5 литров АИ-93 в городском цикле. Поскольку разгонный и скоростной потенциал машина могла в полной мере продемонстрировать лишь двигаясь по автотрассе федерального значения, АВТОВАЗ предлагал в качестве опции установку дополнительного бака объемом 39 литров, что вместе с основным обеспечивало запас хода до 800 км. 

Вот что по данному поводу говорится в одном из рекламных буклетов Дирекции по техническому развитию АВТОВАЗа: «С 1997 года в АО «АВТОВАЗ» освоено изготовление автомобилей с РПД малыми партиями. Сохранив внешний облик серийных «Самар», автомобили с РПД по своим скоростным и динамическим показателям не имеют равных среди выпускаемых моделей ВАЗ и не только… Плавная и тихая работа двигателя, простота его технического обслуживания в сочетании с удивительной резвостью на дорогах также выгодно отличают эти автомобили от других. Отсутствие у двигателя газораспределительного механизма, применение бесконтактной электронно-цифровой системы зажигания делает техническое обслуживание автомобиля простым и нетрудоемким».

Завод обещал ресурс РПД на уровне 100-125 тысяч километров. На практике хорошо собранный мотор наезжал не более 30-40 тысяч, после чего уровень компрессии падал до значения, требовавшего капитальный ремонт. Нередко разборка показывала необходимость замены не только уплотнений, но и трущихся деталей ротора, статора и боковых крышек. Причина – высокий износ, появление царапин и деформации (нарушение теплового режима) и так далее.

Декларируемый моторесурс пытались обеспечить внедрением технологий упрочнения рабочих поверхностей лазерным лучом, выжигая сталь по определенному рисунку (в частности, так обрабатывали боковые крышки). Кроме того, предлагались все более высокотехнологичные покрытия уплотнений, — их предполагалось делать из пропитанных медью карбидосталей. По результатам проведенных испытаний, СКБ РПД сделало вывод о целесообразности применения представленных материалов для производства радиальных лопаток, взамен используемого материала марки ТС 270 (ферротик с высоким содержанием карбида титана).

Авиационный РПД ВАЗ-4161

Вместе с тем, недостаточно внимания на производстве уделялось качеству отливок, в результате чего требовалась длительная обработка заготовок на металлорежущих станках. А вот японская Мазда добилась повышения ресурса за счет высочайшей точности изготовления деталей при отлаженной технологии нанесения покрытий. На модели “10A” и “0866” ротора изготавливали отливкой из чугуна, корпус – алюминиевый с хромовым покрытием, при этом алюминий опрыскивался расплавленной углеродистой сталью для увеличения прочности, а уплотнения вершины ротора (апексы) делали из алюминия и углерода.

На модели «12A» 1974 года корпус упрочнялся вставкой листовой стали с хромовым покрытием, от «опрыскивания сталью» отказались. Статор вышел достаточно прочным, и вместо карбоновых уплотнений предпочтения были отданы в пользу обычного чугуна. Словом, перепробовав различные варианты пар трения, «фирмачи» вернулись к чугуну — как к основному материалу для изготовления поверхностей статора и ротора, включая так называемые «апексы» (вершины). А для повышения свойств, при изготовлении крышек роторов выполнялось азотирование.

Вершиной японской линейки роторных «автомобилей для улицы» стала модель RX-8, выпускавшаяся с 2003 по 2011 год. Ее двигатель “13B-MSP-Renesis”, в зависимости от модификации, развивает мощность 192-250 л.с. при выполнении действовавших на тот момент экологических требований к выбросам в атмосферу. В отличие от предыдущей версии  — «13В-REW», турбонаддув не использовался. Ради снижения внутреннего трения, апексы были выполнены уменьшенной высоты и изменена форма боковых уплотнений.   

При всех достоинствах, «Ренесис» все равно обладал всеми характерными недостатками РПД — повышенным расходом топлива и низким ресурсом: пробег до капитального ремонта составлял порядка 60-80 тысяч км, общий – максимум 200 тысяч. Это неплохие показатели для РПД, но существенно хуже, чем у современных поршневых моторов.

Традиционно, РПД требует частую смену свечей зажигания, чувствителен к качеству горюче-смазочных материалов. В процессе эксплуатации на внутренних поверхностях накапливается кокс, что снижает компрессию, а подача масла на трущиеся поверхности ротора и статора затрудняется из-за забивания инжекторов. Уплотнения работают в условиях ограниченной смазки и плохого теплоотвода, для их смазывания приходится дополнительно впрыскивать моторное масло прямо в горячую часть двигателя, что сказывается на экологических показателях.

вертолет «Актай» разработки Казанского Вертолетного Завода с РПД ВАЗ-4265

Итак, Тольятти закрыло работы по РПД на несколько лет раньше Мазды. Дольше всех продержалось авиационное направление. Для сверхлегких летательных аппаратов предлагался односекционный ВАЗ-1187: при массе 47 кг мотор развивал мощность 41 л.с. По сравнению с двухтактными поршневыми двигателями, он обещал снижение расхода ГСМ на четверть. Для пилотируемой авиации изготовили малую партию моторов ВАЗ-426 и ВАЗ-4265 мощностью 270 л.с., при массе 160 кг в редукторном варианте и 145 кг без редуктора. Они были спроектированы в соответствии авиационным правилам АП-33.

Кроме того, на ряд летательных аппаратов, например, летающую лодку Л-6М самарской фирмы «Аэро Волга», ставили два РПД ВАЗ-416, каждый по 180 л.с. Пробовали ставить подобные силовые агрегаты и на продукцию Казанского Вертолетного Завода. Однако ни один из авиационных роторов из Тольятти не нашел широкого распространения.

Одно время казалось, что тема окончательно заброшена. Но в 2019 году ЦИАМ и Фонд перспективных исследований (ФПИ) объединили усилия с целью создать полностью новый РПД на основе материалов следующего поколения — интеркерамоматричных и металлокерамоматричных композитов. Согласно результатам испытаний на опытных образцах, износ элементов, изготовленных из подобных материалов, оказался пренебрежительно мал. Все они сохранили свою работоспособность, подтвердив возможность и перспективность применения композиционных материалов для изготовления наиболее нагруженных и проблемных элементов роторно-поршневого двигателя.

Новое отечественное покрытие, конечно, повысит ресурс двигателя, но как быть с неизбежным образованием и накоплением кокса и повышенным расходом топлива? Очевидно, что создание РПД следующего поколения потребует решения огромной массы накопившихся вопросов по моторам подобного типа. В случае же успеха нас ждет не просто возрождение данного направления двигателестроения, но и вместе с ним — подъем отечественной «малой авиации», включая беспилотную, на новые высоты.

Читайте также материал по теме: Роторные двигатели для авиационных гибридов

Полная или частичная публикация материалов сайта возможна только с письменного разрешения редакции Aviation EXplorer.

двигателей следующего поколения | John Deere US

JD4 — перспективный

Модель JD4 отличается низкой ценой покупки и стоимостью интеграции, а также преимуществами производительности, повышающими общую ценность для клиента.

JD14 — Проверено и готово к работе

Рассчитывайте на экстремальную производительность при работе в тяжелых условиях внедорожной техники, превосходя при этом ожидания отрасли и клиентов.

JD18 — повышенной мощности

Мощность от 522 до 677 кВт (от 700 до 908 л.с.), вы можете оптимизировать мощность своей техники с помощью мощного двигателя JD18.

ВЫБЕРИТЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ

Когда дело доходит до выбора двигателя для вашего оборудования, важны правильная мощность, производительность и цена. Благодаря уровням производительности John Deere вы всегда получите двигатель, который идеально подходит для вашей области применения. Мы упрощаем получение проверенного качества John Deere с особым уровнем эффективности, возможностей и доступности, который соответствует вашим требованиям.

НАДЕЖНАЯ МОЩНОСТЬ

Двигатели серии G экономичны, надежны и мощны. Они предлагают клиентам экономичное решение для питания рыночных приложений, чувствительных к цене, и органично представляют собой проверенное временем надежное наследие John Deere.

УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ

Двигатели серии P предлагают клиентам надежную работу и выдающуюся эффективность для широкого спектра применений. Усовершенствованная калибровка двигателя в сочетании с простым турбонаддувом делают серию P надежным и долговечным энергетическим решением.

ПРЕМИУМ-ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ

Двигатели серии X отличаются высокой производительностью и исключительной эффективностью использования жидкости, помогая клиентам удовлетворять самые высокие требования. Передовые технологии и диагностика обеспечивают большую надежность без ущерба для долговечности или мощности.

Ценности для клиентов

Мы оптимизировали каждый уровень производительности для удовлетворения конкретных потребностей клиентов. Каждый уровень предлагает уникальный набор преимуществ, подходящих для различных типов приложений, и все это с той надежностью, которую вы ожидаете от John Deere.

Серия G: Гарантированная мощность, простая установка, надежность и надежность
Серия P: Превосходная эффективность жидкости, высокая удельная мощность, производительность и соотношение цены и качества
Серия X: Исключительная мощность, максимальная производительность, передовые технологии

Двигатели нового поколения

Производители авиационных двигателей стремятся к усовершенствованиям, которые повысят эффективность двигателя, сожгут меньше топлива, обеспечат защиту окружающей среды и, прежде всего, снизят эксплуатационные расходы

Во время недавнего визита в компанию Honeywell Aerospace в Фениксе, штат Аризона, группа посетивших международные СМИ (этот журналист был единственным представителем из Индии) стала свидетелем новаторской разработки двигателя, над которой работают ученые и инженеры Honeywell. Эти технологии находятся в стадии разработки, но, несомненно, произведут революцию в производстве двигателей в ближайшем будущем.

Компания Honeywell работает над аддитивным производством керамики для изготовления литейных сердечников для лопаток турбин вместо дорогостоящего и сложного инструмента. Компания успешно изготовила монокристаллические отливки качества двигателя для 1-й лопасти TFE731-60, которые значительно повысили эффективность и производительность. Помимо других исследований и разработок, Honeywell разработала улучшенное термобарьерное покрытие для компонентов газотурбинного двигателя со значительно более низкой теплопроводностью, лучшей в своем классе фазовой стабильностью, стойкостью к разрушению и непревзойденным сроком службы. Эта технология значительно повышает мощность двигателя и снижает расход топлива.

Не только Honeywell, но и все производители авиадвигателей заинтересованы в таких усовершенствованиях, которые повысят эффективность двигателя, сожгут меньше топлива, будут безопасны для окружающей среды и, прежде всего, снизят эксплуатационные расходы. Хотя ими движет необходимость быть конкурентоспособными, они также находятся на пути к достижению амбициозных целей в области воздушного движения, установленных различными органами, включая Консультативный совет по авиационным исследованиям и инновациям в Европе (ACARE). Большая часть улучшений выбросов NOx и шума должна исходить от двигателя. Целевые значения сокращения расхода топлива авиационными двигателями и выбросов CO ₂ выбросов – 20% к 2020 году; 30 процентов к 2035 году и более 40 процентов к 2050 году. Это происходит, как видно, как с годами двигатели стали высокоэффективными. В начале 1990-х годов средний расход топлива самолетов составлял около шести литров на 100 пассажиро-километров, а сейчас он составляет 2,9 литра на Airbus A380.

Конструкции нового поколения Rolls-Royce

Компания Rolls-Royce недавно поделилась подробностями своих конструкций двигателей следующего поколения, которые могут быть готовы в течение десяти лет с использованием инновационных технологий, предназначенных для изменения производительности. Компания заняла лидирующие позиции в области технологий благодаря семейству двигателей Trent, последний из которых, Trent XWB, сегодня является самым эффективным двигателем в мире. Двигатели Trent будут продолжать эксплуатироваться в течение десятилетий: 2500 единиц находятся в эксплуатации и более 2500 находятся в заказе.

Компания Rolls-Royce постоянно внедряет инновации и в рамках этого непрерывного процесса стремится закрепить успех семейства двигателей Trent двумя конструкциями двигателей нового поколения. Первая конструкция, Advance, будет предлагать по крайней мере на 20 процентов лучшее потребление топлива и выбросы CO ₂ , чем двигатели Trent первого поколения, и может быть готова к концу этого десятилетия. Второй, UltraFan, редукторная конструкция с системой вентиляторов с переменным шагом, основана на технологии, которая может быть готова к эксплуатации с 2025 года и обеспечит снижение расхода топлива и выбросов не менее чем на 25% по сравнению с тем же базовым уровнем.

Колин Смит, директор Rolls-Royce по проектированию и технологиям, сказал: «Эти новые конструкции являются результатом реализации наших текущих технологических программ. Они предназначены для того, чтобы обеспечить то, что нам говорят наши клиенты и клиенты авиакомпаний, а именно еще лучшую топливную экономичность, надежность и экологические характеристики».

Эрик Шульц, президент Rolls-Royce, подразделение Civil Large Engines, сказал: «Как новаторы, мы никогда не можем стоять на месте, даже когда занимаем лидирующие позиции. Наши горизонты простираются на ближайшие десятилетия, и мы накопили ряд новых технологий для удовлетворения потребностей наших клиентов. Я уверен, что наша стратегия проектирования двигателей обеспечит будущее мировой авиации».

Обе конструкции двигателей являются результатом постоянных инвестиций в исследования и разработки в размере около 1 миллиарда фунтов стерлингов в год, которые Rolls-Royce вкладывает в свой аэрокосмический и неаэрокосмический бизнес. Проекты будут включать архитектурные и технологические улучшения, которые в настоящее время находятся на продвинутой стадии разработки, включая новую архитектуру ядра двигателя для обеспечения максимальной эффективности сжигания топлива и низкого уровня выбросов, систему вентилятора CTi, лопасти вентилятора из углеродного/титанового сплава и композитный корпус, который снижает вес до 1500 фунтов на самолет, что эквивалентно бесплатной перевозке еще семи пассажиров; усовершенствованные композиты с керамической матрицей — термостойкие компоненты, которые более эффективно работают при высоких температурах турбины, и редукторная конструкция, называемая UltraFan, которая обеспечит эффективную мощность для двигателей с большой тягой и высокой степенью двухконтурности в будущем.

В то время как Rolls-Royce в настоящее время сосредоточен на разработке Trent XWB для Airbus A350 и следующей версии Trent 1000TEN для Boeing 786, производитель двигателей обнародовал свою стратегическую дорожную карту для нового поколения турбовентиляторных двигателей, которые будут введены в эксплуатацию с 2020 года. Амбициозный план сосредоточен на двухэтапной эволюции трехвальной архитектуры, которая предназначена для позиционирования Rolls для новых применений на рынке широкофюзеляжных автомобилей. Поскольку технология является масштабируемой, Rolls полагает, что эта стратегия может также предоставить платформу для запуска новых двигателей средней тяги, что, возможно, позволит ей снова выйти на рынок узкофюзеляжных двигателей, уступленных Pratt & Whitney после выхода из International Aero Engines в 2013 году. В дорожной карте Rolls также предусматривает более широкое внедрение композитных материалов в новых областях, таких как лопасти вентиляторов и кожухи, а на втором этапе впервые применяется технология турбовентиляторных двигателей с редукторами. В более долгосрочной перспективе план также оставляет дверь приоткрытой для потенциальных производных двигателей с открытым ротором.

Кроме того, компания Rolls-Royce разработала и испытала технологии, поддерживающие концепцию двигателя с открытым ротором, и готова усовершенствовать их, если на рынке появится явный спрос на такой продукт.

Турбовентиляторный двигатель GEnx

Турбовентиляторный двигатель GEnx нового поколения компании GE станет рабочей лошадкой 21 века для самолетов средней вместимости и дальнемагистральных самолетов. Разработанный с учетом потребностей клиентов, GEnx представляет собой гигантский скачок вперед в технологии двигателей. В двигателе будут использоваться материалы последнего поколения и процессы проектирования для снижения веса, повышения производительности и сокращения затрат на техническое обслуживание. GEnx является частью продуктового портфеля GE «эко-воображение» — бизнес-стратегии GE, направленной на разработку новых экономичных технологий, улучшающих экологические и эксплуатационные характеристики клиентов. GEnx обеспечит снижение удельного расхода топлива на 15 %, что означает сокращение выбросов CO 9 на 15 %.0287 2 , чем двигатели, которые он заменяет, помогая операторам экономить каждый раз, когда они летают. Его инновационная двухкольцевая камера сгорания с предварительным завихрением (TAPS) значительно сократит выбросы NOx на 56 % по сравнению с сегодняшними нормативными ограничениями. Кроме того, выбросы GEnx для других регулируемых газов будут на 94,5% ниже текущих нормативных ограничений, что обеспечит чистое соответствие на долгие годы.

Исходя из соотношения децибел к фунтам тяги, GEnx будет самым тихим и удобным для пассажиров коммерческим двигателем из когда-либо созданных благодаря большим и более эффективным лопастям вентилятора, которые работают с более низкой скоростью вращения, что дает около 30 л/с. более низкий уровень шума. Это будет первый в мире коммерческий реактивный двигатель с корпусом переднего вентилятора и лопастями вентилятора, изготовленными из композитных материалов на основе углеродного волокна, которые отличаются долговечностью и неприхотливостью в обслуживании. Надежность этой технологии подтверждена более чем 15 годами и 22 миллионами летных часов на GE-9.0.

Все эти усовершенствования являются результатом внедрения передовых и проверенных технологий из других семейств двигателей и текущих программ исследований и разработок, таких как легкие, прочные композитные материалы и специальные покрытия, инновационная камера сгорания с чистым горением и модуль вентилятора, практически не требует обслуживания. Это недорогое решение проблем, с которыми клиенты сталкиваются каждый день, с низким уровнем риска. Это GEnx.

Двигатель Pratt & Whitney Higher Thrust PurePower

В мае компания Pratt & Whitney представила новейшее дополнение к семейству двигателей PurePower — двигатель PW1135G-JM с тягой 35 000 фунтов для самолета Airbus A321neo. Более высокая тяга двигателя делает его самым мощным двигателем на A321neo, позволяя операторам A321neo, оснащенным турбовентиляторным двигателем с редуктором, летать по маршрутам на большие расстояния, перевозя больше пассажиров или большую полезную нагрузку при работе за пределами высокогорных аэропортов. «В Pratt & Whitney мы всегда работаем над тем, чтобы быть на шаг впереди с нашими технологиями, обеспечивая при этом ценность для наших клиентов. Двигатель PurePower PW1135G-JM — еще один пример такого подхода», — сказал Дэвид Брантнер, президент Pratt & Whitney Commercial Engines. «С двигателем PW1135G-JM мы предлагаем дополнительную ценность, открывая новые маршруты без ущерба для расхода топлива, выбросов и экологических характеристик».

Более высокая тяга, обеспечиваемая двигателем PW1135G-JM, позволяет оператору A321neo увеличить дальность полета за пределами высотных аэропортов, таких как Мехико и Богота. По сравнению с A320ceo без Sharklets, A320neo с двигателем PW1100G-JM обеспечит клиентам снижение расхода топлива до 15% с соответствующим сокращением выбросов CO ₂ . Двигатель PW1100G-JM также обеспечивает снижение уровня шума A320neo до 75%, что также является экологически безопасным и позволяет увеличить время работы в аэропортах, где действует комендантский час.

На сегодняшний день семейство двигателей PurePower прошло более 9000 часов испытаний, в том числе более 1200 часов летных испытаний. Pratt & Whitney имеет более 5500 заказов на двигатели Pure-Power, включая опционы.

LEAP Forward

LEAP — это двигатель нового поколения, разработанный и разработанный CFM International, совместным предприятием Snecma (Safran) и General Electric, в котором доля участия составляет 50:50, в рамках очень амбициозной программы развития с технологической точки зрения. Новый двигатель LEAP будет включать в себя ряд инновационных технологий, разработанных в рамках исследовательской и технологической программы LEAP. Он в основном предназначен для установки на узкофюзеляжные коммерческие самолеты следующего поколения.

LEAP использует множество передовых технологий, помогающих снизить расход топлива на 15 %, выбросы NOx на 50 % и уровень шума до 15 децибел. Лопастей вентилятора будет меньше (18 против 24-36 в двигателях CFM56), а сами двигатели будут легче, поскольку они изготовлены из композитных материалов с использованием запатентованного процесса 3D Resin Transfer Molding (RTM). Использование новых композитов на лопастях вентилятора и других компонентах позволит снизить вес самолета примерно на 450 кг.

В декабре 2009 г.Китайская корпорация коммерческих самолетов (Comac) выбрала LEAP в качестве единственной западной силовой установки для своего нового узкофюзеляжного коммерческого самолета C-919. Этот двигатель, получивший обозначение LEAP-1C, является первым членом семейства LEAP, сертификация которого запланирована на 2015 год.