Роторный двигатель - Rotary engine

Эта статья про устаревший тип поршневого двигателя с вращающимся картером. Для бесшумного двигателя Ванкеля см. Двигатель Ванкеля. Для других двигателей, описываемых как «роторные», см. роторный двигатель (значения).
Номинальная мощность 80 лошадиных сил (60 кВт). Le Rhône 9C, типичный роторный двигатель Первой мировой войны. По медным трубам топливно-воздушная смесь от картера к головкам цилиндров действует вместе как впускной коллектор.
Этот Le Rhône 9C установлен на Сопвит щенок истребитель на Музей авиации флота.
Обратите внимание на узость монтажного пьедестала к неподвижному коленчатого вала (2013 г.), и размер двигателя
Мегола мотоцикл с роторным двигателем, установленным на переднем колесе

В роторный двигатель был ранним типом двигатель внутреннего сгорания, обычно проектируются с нечетным количеством цилиндров в ряду в радиальная конфигурация, в которой коленчатый вал оставались в эксплуатации, при этом весь картер и прикрепленные к нему цилиндры, вращающиеся вокруг него как единое целое. Его основное применение было в авиации, хотя оно также использовалось до того, как стало выполнять свою основную роль в авиации, в несколько ранних мотоциклы и автомобили.

Этот тип двигателя широко использовался как альтернатива обычным рядные двигатели (прямой или же V ) в течение Первая Мировая Война и годы, непосредственно предшествующие этому конфликту. Его описывают как «очень эффективное решение проблем выходной мощности, веса и надежности».[1]

К началу 1920-х годов присущие этому типу двигателя ограничения сделали его устаревшим.

Описание

Различие между "роторными" и "радиальными" двигателями

Роторный двигатель по сути является стандартным Цикл Отто двигатель, с цилиндрами, расположенными радиально вокруг центрального коленчатого вала, как у обычного радиальный двигатель, но вместо фиксированного цилиндрический блок с вращением коленчатый вал коленчатый вал остается неподвижным, и весь блок цилиндров вращается вокруг него. В наиболее распространенном виде коленчатый вал крепился к планеру жестко, а пропеллер был просто прикручен к передней части картер.

Анимация семицилиндрового роторного двигателя с порядком включения каждого второго поршня.

Эта разница также сильно влияет на конструкцию (смазка, зажигание, подача топлива, охлаждение и т. Д.) И функционирование (см. Ниже).

В Musée de l'Air et de l'Espace в Париже выставлена ​​специальная "секционная" рабочая модель двигателя с семью радиально расположенными цилиндрами. Он чередует вращательный и радиальный режимы, чтобы продемонстрировать разницу между внутренними движениями двух типов двигателей.[2]

Расположение

Подобно «неподвижным» радиальным двигателям, роторные двигатели обычно строились с нечетным числом цилиндров (обычно 5, 7 или 9), чтобы можно было поддерживать постоянный порядок срабатывания каждого второго поршня, чтобы обеспечить плавный ход. Роторные двигатели с четным числом цилиндров были в основном двухрядными.

Большинство роторных двигателей были расположены с цилиндрами, направленными наружу от одного коленчатого вала, в той же общей форме, что и радиальные, но были также роторные. оппозитные двигатели[3] и даже одноцилиндровый роторы.

Достоинства и недостатки

Три ключевых фактора способствовали успеху роторного двигателя в то время:[4]

  • Плавный ход: роторы передают мощность очень плавно, потому что (относительно точки крепления двигателя) отсутствуют возвратно-поступательные части, а относительно большая вращающаяся масса картера / цилиндров (как блока) действовала как маховик.
  • Улучшенное охлаждение: во время работы двигателя вращающийся блок картер / цилиндр создавал собственное быстрое охлаждение поток воздуха, даже когда самолет неподвижен.
  • Преимущество в массе: роторные двигатели разделяют с другими двигателями радиальной конфигурации преимущество небольшого плоского картера. Превосходное воздушное охлаждение, обеспечиваемое движущимся двигателем, также означало, что цилиндры можно было делать с более тонкими стенками и более мелкими ребрами охлаждения. Их удельная мощность был дополнительно усовершенствован по сравнению с двигателями, которым для плавной работы требовался дополнительный маховик.

Конструкторы двигателей всегда знали о многих ограничениях роторного двигателя, поэтому, когда двигатели в статическом стиле стали более надежными и обеспечили лучшие удельный вес и расход топлива, дни роторного двигателя были сочтены.

  • Роторные двигатели имели принципиально неэффективную система смазки с полной потерей. Чтобы достичь всего двигателя, смазочная среда должна попасть в картер через полый коленчатый вал; но центробежная сила вращающегося картера была прямо противоположна любой рециркуляции. Единственное практическое решение заключалось в том, чтобы смазка всасывалась топливно-воздушной смесью, как в большинстве случаев. двухтактные двигатели.
  • Увеличение мощности также сопровождалось увеличением массы и размеров.[5], умножение гироскопическая прецессия от вращающейся массы двигателя. Это создавало проблемы с устойчивостью и управляемостью в самолетах, на которых были установлены эти двигатели, особенно для неопытных пилотов.
  • Выходная мощность все больше шла на преодоление сопротивления воздуха вращающегося двигателя.
  • Управление двигателем было сложным (см. Ниже) и приводило к потере топлива.

Конец Первой мировой войны Бентли BR2 как самый большой и самый мощный роторный двигатель, достиг точки, за которой этот тип двигателя не мог развиваться дальше,[6] и он был последним в своем роде, принятым на вооружение RAF.

Управление роторным двигателем

Моноупаковочные роторы

Часто утверждают, что роторные двигатели не имели дроссель и, следовательно, мощность могла быть уменьшена только прерывистое отключение зажигания с помощью переключателя "мгновенного сообщения". Это было почти буквально верно в отношении «Моносупап» (одноклапанный) тип, который забирал большую часть воздуха в цилиндр через выпускной клапан, который оставался открытым в течение части хода поршня вниз. Таким образом, насыщенность смеси в цилиндре нельзя было контролировать через впускное отверстие картера. «Дроссельная заслонка» (топливный клапан) моносупапа обеспечивала лишь очень ограниченную степень регулирования скорости, так как его открытие делало смесь слишком богатой, а закрытие - слишком бедной (в любом случае быстро заглохнув двигатель или повредив цилиндры. ). Ранние модели отличались новаторской формой изменение фаз газораспределения в попытке дать больший контроль, но это привело к возгоранию клапанов, и поэтому от него отказались.[7]

Единственным способом плавной работы двигателя Monosoupape на пониженных оборотах был переключатель, который изменял нормальную последовательность зажигания, так что каждый цилиндр запускался только один раз за два или три оборота двигателя, но двигатель оставался более или менее сбалансированным.[8] Как и в случае чрезмерного использования переключателя «мигающий»: работа двигателя на такой настройке в течение слишком долгого времени приводила к появлению большого количества несгоревшего топлива и масла в выхлопе и скоплению в нижнем кожухе, где это представляло печально известную опасность пожара.

«Нормальные» роторы

Большинство роторов имели нормальные впускные клапаны, так что топливо (и смазочное масло) подавалось в цилиндры уже в смеси с воздухом - как в обычном четырехтактном двигателе. Хотя обычному карбюратору, способному поддерживать постоянное соотношение топливо / воздух в диапазоне открытия дроссельной заслонки, препятствовал вращающийся картер; можно было регулировать подачу воздуха через отдельную заслонку или «блочную трубку». Пилоту нужно было установить дроссельную заслонку на желаемую настройку (обычно полностью открытую), а затем отрегулировать топливно-воздушную смесь в соответствии с требованиями с помощью отдельного рычага «точной настройки», который управлял клапаном подачи воздуха (в манере ручного управления воздушной заслонкой). . Из-за большой инерции вращения роторного двигателя можно было отрегулировать соответствующую топливно-воздушную смесь методом проб и ошибок, не останавливая ее, хотя это варьировалось для разных типов двигателей, и в любом случае требовалось много практики, чтобы получить необходимая сноровка. После запуска двигателя с известной настройкой, позволяющей ему работать на холостом ходу, воздушный клапан открывался до достижения максимальной скорости двигателя.

Обратное дросселирование работающего двигателя для снижения оборотов стало возможным путем закрытия топливного клапана в требуемое положение при повторной регулировке топливно-воздушной смеси в соответствии с требованиями. Этот процесс также был сложным, поэтому снижение мощности, особенно при посадке, часто вместо этого достигалось путем прерывания зажигания с помощью переключателя.

Резка цилиндров с помощью переключателей зажигания имела недостаток, заключающийся в том, что топливо продолжало проходить через двигатель, смазывая свечи зажигания и затрудняя плавный перезапуск. Кроме того, в кожухе может скапливаться неочищенная топливно-масляная смесь. Поскольку это могло вызвать серьезный пожар при отпускании переключателя, стало обычной практикой вырезать часть или всю нижнюю часть в основном круглого кожуха на большинстве роторных двигателей или снабдить дренажными пазами.

К 1918 г. Clerget В руководстве рекомендовалось поддерживать весь необходимый контроль с помощью регуляторов подачи топлива и воздуха, а также запускать и останавливать двигатель, включая и выключая подачу топлива. Рекомендуемая процедура посадки включала отключение топлива с помощью рычага подачи топлива, при этом выключатель оставался включенным. Ветряной винт заставлял двигатель продолжать вращаться, не передавая никакой мощности, когда самолет снижался. Было важно оставить зажигание включенным, чтобы свечи зажигания продолжали зажигать искру и предохраняли их от смазывания, чтобы двигатель (если все пойдет хорошо) можно было перезапустить, просто повторно открыв топливный клапан. Пилотам посоветовали не использовать выключатель зажигания, так как это может привести к повреждению двигателя.[7]

Пилоты уцелевших или воспроизводимых самолетов, оснащенных роторными двигателями, по-прежнему считают, что импульсный переключатель полезен при посадке, поскольку он обеспечивает более надежный и быстрый способ включения питания, если это необходимо, вместо риска внезапной остановки двигателя или выхода из строя ветряной мельницы. двигатель перезапустить в самый неподходящий момент.

История

Просо

Мотоцикл Félix Millet 1897 года выпуска.

Феликс Милле показали 5-цилиндровый роторный двигатель, встроенный в колесо велосипеда, на Выставка Universelle в Париже в 1889 году. Милле запатентовал двигатель в 1888 году, поэтому его следует считать пионером роторного двигателя внутреннего сгорания. Машина с его двигателем участвовала в гонке Париж-Бордо-Париж 1895 года, и система была запущена в производство. Даррак и компания Лондон в 1900 г.[9]

Hargrave

Лоуренс Харгрейв впервые разработал роторный двигатель в 1889 году с использованием сжатого воздуха, намереваясь использовать его в полете с двигателем. Вес материалов и отсутствие качественной обработки не позволили ему стать эффективным силовым агрегатом.[10]

Balzer

Стивен М. Бальцер из Нью-Йорка, бывший часовщик, сконструировал роторные двигатели в 1890-х годах.[11] Его интересовала поворотная компоновка по двум основным причинам:

  • Для выработки 100 л.с. (75 кВт) на низком об / мин на которых работали двигатели того времени, импульс, возникающий в результате каждого такта сгорания, был довольно большим. Чтобы гасить эти импульсы, двигателям требовался большой маховик, что добавило веса. В роторной конструкции двигатель действовал как собственный маховик, поэтому роторные двигатели могли быть легче обычных двигателей аналогичного размера.
  • Цилиндры имели хороший поток охлаждающего воздуха над ними, даже когда самолет находился в состоянии покоя, что было важно, поскольку низкая скорость самолетов того времени обеспечивала ограниченный поток охлаждающего воздуха, а сплавы того времени были менее совершенными. В ранних конструкциях Бальцера даже не было охлаждающих ребер, хотя последующие роторы имели эту общую черту: с воздушным охлаждением двигатели.

Бальцер произвел 3-цилиндровый автомобиль с роторным двигателем в 1894 году, затем Лэнгли с Аэродром попытки, которые обанкротили его, пока он пытался сделать гораздо более крупные версии своих двигателей. Роторный двигатель Бальцера позже был преобразован в статический радиальный режим помощником Лэнгли, Чарльз М. Мэнли, создавая заметные Двигатель Мэнли-Бальцера.

Де Дион-Бутон

Известный Де Дион-Бутон Компания произвела экспериментальный 4-цилиндровый роторный двигатель в 1899 году. Хотя он предназначался для использования в авиации, он не устанавливался ни на одном из самолетов.[9]

Адамс-Фарвелл

Основная статья: Адамс-Фарвелл
Пятицилиндровый роторный двигатель Adams-Farwell адаптирован для экспериментов на вертолете

В Адамс-Фарвелл автомобили фирмы с первыми прокатными прототипами фирмы, использующими 3-цилиндровые роторные двигатели, разработанные Фэй Оливером Фарвелл в 1898 году, привели к производству автомобилей Адамса-Фарвелла сначала с 3-цилиндровыми, а вскоре после этого и с 5-цилиндровыми роторными двигателями в конце 1906 г. как еще один ранний американский автопроизводитель, использующий роторные двигатели, специально предназначенные для использования в автомобилях. Эмиль Берлинер спонсировал разработку 5-цилиндрового роторного двигателя Адамса-Фарвелла в качестве легкого силового агрегата для своих неудачных экспериментов с вертолетом. Позднее двигатели Адамса-Фарвелла приводили в действие самолеты с неподвижным крылом в США после 1910 года. Также утверждалось, что конструкция Gnôme была заимствована из Adams-Farwell, поскольку автомобиль Adams-Farwell, как сообщается, был продемонстрирован французской армии в 1904. В отличие от более поздних двигателей Gnôme и очень похоже на более поздние Clerget 9B и Бентли BR1 роторные двигатели Адамса-Фарвелла имели обычные выпускные и впускные клапаны, установленные в головках цилиндров.[9]

Гном

Виды в разрезе движка Gnome

Двигатель Gnome был разработан тремя братьями Сегенами, Луи, Лораном и Огюстеном. Это были талантливые инженеры и внуки известного французского инженера. Марк Сегин. В 1906 году старший брат Луи сформировал Société des Moteurs Gnome[12] строить стационарные двигатели для промышленного использования, имея лицензию на производство Гном одноцилиндровый стационарный двигатель от Motorenfabrik Oberursel - которые, в свою очередь, строили лицензионные двигатели Gnome для немецких самолетов во время Первой мировой войны.

К Луи присоединился его брат Лоран, который разработал роторный двигатель специально для самолетов, используя Гном цилиндры двигателя. Говорят, что первый экспериментальный двигатель братьев был 5-цилиндровым двигателем, который развивал 34 л.с. (25 кВт) и был скорее радиальным, чем роторным двигателем, но фотографии пятицилиндрового экспериментального образца не сохранились. Затем братья Сегуин обратились к роторным двигателям в интересах лучшего охлаждения и к первому в мире серийному роторному двигателю - 7-цилиндровому воздушному охлаждению мощностью 50 л.с. (37 кВт) ».Омега "был показан на Парижском автомобильном салоне 1908 года. Первый построенный Gnome Omega существует до сих пор и сейчас находится в коллекции Смитсоновского института. Национальный музей авиации и космонавтики.[13] Компания Seguins использовала самый прочный из доступных материалов - недавно разработанный сплав никелевой стали - и снизила вес за счет обработки деталей из твердого металла с использованием лучших американских и немецких станков для создания компонентов двигателя; Стенка цилиндра Gnome мощностью 50 л.с. имела толщину всего 1,5 мм (0,059 дюйма), в то время как шатуны были фрезерованы с глубокими центральными каналами для уменьшения веса. Несмотря на небольшую мощность в единицах мощности на литр, его удельная мощность составляла выдающиеся 1 л.с. (0,75 кВт) на кг.

В следующем 1909 году изобретатель Роджер Раво приспособил один к его Aéroscaphe, комбинация подводное крыло / самолет, на котором он участвовал в соревнованиях моторных лодок и авиации в Монако. Генри Фарман Использование Gnome на знаменитом авиалайнере в Реймсе в том году принесло ему известность, когда он выиграл Гран-при за самую большую беспосадочную дальность полета - 180 километров (110 миль) - а также установил мировой рекорд по продолжительности полета. . Самый первый успешный полет на гидросамолете Анри Фабр с Le Canard, питался от Gnome Omega 28 марта 1910 г. Марсель.

Производство роторных двигателей Gnome быстро росло, и до Первой мировой войны было произведено около 4000 роторных двигателей, и Gnome также произвела двухрядную версию (100-сильная Double Omega), более мощная 80-сильная. Гном Лямбда и двухрядный Double Lambda мощностью 160 л.с. По стандартам других двигателей того периода, Gnome считался не особенно темпераментным и считался первым двигателем, способным проработать десять часов между капитальными ремонтами.[нужна цитата ]

В 1913 году братья Сегуин представили новый Моносупап («Одноклапанный»), который заменил впускные клапаны в поршнях, использовав по одному клапану в каждой головке блока цилиндров, который выполнял функции впускного и выпускного клапана. Скорость двигателя контролировалась изменением времени открытия и степени открытия выпускных клапанов с помощью рычагов, воздействующих на ролики толкателей клапанов, от системы позже отказались из-за сгорания клапанов. Вес Monosoupape был немного меньше, чем у более ранних двухклапанных двигателей, и он использовал меньше смазочного масла. Monosoupape мощностью 100 л.с. был построен с 9 цилиндрами и развивал номинальную мощность при 1200 об / мин.[14] Более поздний девятицилиндровый роторный двигатель Gnome 9N мощностью 160 л.с. использовал конструкцию клапана Monosoupape, добавляя при этом коэффициент безопасности двойное зажигание система и была последней известной конструкцией роторного двигателя, в которой использовался такой формат клапана головки блока цилиндров.

Немецкий двигатель Oberursel U.III на выставке в музее

Роторные двигатели производства Clerget и Le Rhône компании использовали обычные клапаны с толкателем в головке блока цилиндров, но использовали тот же принцип протяжки топливной смеси через коленчатый вал, при этом Le Rhônes имел выступающие медные впускные трубки, идущие от картера к верхней части каждого цилиндра, чтобы впускать всасываемый заряд. .

Семицилиндровый двигатель Gnome мощностью 80 л.с. (60 кВт) был стандартом в начале Первой мировой войны, как Gnome Lambda, и быстро нашел свое применение в большом количестве конструкций самолетов. Он был настолько хорош, что получил лицензию у ряда компаний, включая немецкую Motorenfabrik Oberursel фирма, которая разработала оригинальный движок Gnom. Оберурзель позже был куплен Фоккер, чья копия Gnome Lambda мощностью 80 л.с. была известна как Oberursel U.0. Это не было чем-то необычным для французских Gnôme Lambdas, использовавшихся в самых ранних примерах Бристольский скаут биплан, чтобы встретить немецкие версии, питание Фоккер Э.И. Айндекеры в бою со второй половины 1915 года.

Единственные попытки производить двухрядные роторные двигатели в любом объеме были предприняты Gnome с их четырнадцатицилиндровым двигателем Double Lambda мощностью 160 л.с. и с клоном конструкции Double Lambda, созданным немецкой фирмой Oberursel в начале Первой мировой войны, U.III такой же мощности. В то время как в сентябре 1913 года на примере двойной лямбды один из гоночных самолетов Deperdussin Monocoque достиг мирового рекорда скорости почти 204 км / ч (126 миль / ч), известно, что на него был установлен только Oberursel U.III. в несколько немецких серийных военных самолетов Фоккер Е.IV истребитель-моноплан и Фоккер Д.III Истребители-бипланы, оба из которых не смогли стать успешными боевыми типами, частично объяснялись плохим качеством немецкой силовой установки, которая была подвержена износу уже через несколько часов боевого полета.

Первая Мировая Война

А Сименс-Хальске Ш.III сохранено в Технический музей Вены (Венский технологический музей). Этот двигатель использовался в некоторых типах немецких истребителей к концу Первой мировой войны.

Благоприятный удельная мощность роторных машин было их самым большим преимуществом. В то время как более крупные и тяжелые самолеты полагались почти исключительно на обычные рядные двигатели, многие конструкторы истребителей предпочитали роторные вплоть до конца войны.

Роторные двигатели имели ряд недостатков, в частности, очень высокий расход топлива, частично из-за того, что двигатель обычно работал на полностью открытой дроссельной заслонке, а также из-за того, что фазы газораспределения часто были не идеальными. Расход масла тоже был очень высоким. Из-за примитивной карбюрации и отсутствия настоящего картера смазочное масло добавлялось в топливно-воздушную смесь. Это сделало пары двигателя тяжелыми из-за дыма от частично сгоревшего масла. касторовое масло был предпочтительным смазочным материалом, так как на его смазывающие свойства не влияло присутствие топлива, а его склонность к образованию смол не имела отношения к системе смазки с полной потерей. Прискорбным побочным эффектом было то, что пилоты Первой мировой войны вдыхали и проглатывали значительное количество масла во время полета, что приводило к постоянным понос.[15] Летная одежда пилотов роторных двигателей обычно пропитывалась маслом.

Вращающаяся масса двигателя также делала его, по сути, большим гироскоп. В горизонтальном полете эффект не был особенно заметен, но при повороте гироскопическая прецессия стало заметно. Из-за направления вращения двигателя повороты влево требовали усилия и происходили относительно медленно, в сочетании с тенденцией к подъему носа, в то время как повороты вправо были почти мгновенными с тенденцией к опусканию носа.[16] В некоторых самолетах это может быть полезно в таких ситуациях, как воздушный бой. В Сопвит Кэмел пострадали до такой степени, что требовалось левое рулевое управление как для левого, так и для правого поворотов, и было бы чрезвычайно опасно, если бы пилот использовал полную мощность в верхней части петли на низких скоростях полета. Пилоты-стажеры Camel были предупреждены, что делать первые резкие повороты вправо следует только на высоте более 1000 футов (300 м).[17] Самый известный немецкий враг верблюда, Fokker Dr.I триплан, также использовал роторный двигатель, обычно клон Oberursel Ur.II французской постройки. Le Rhone 9J Силовая установка мощностью 110 л.с.

Еще до Первой мировой войны были предприняты попытки преодолеть проблему инерции роторных двигателей. Еще в 1906 году Чарльз Бенджамин Редруп продемонстрировал Королевский летающий корпус в Hendon «Безреагентный» двигатель, в котором коленчатый вал вращаются в одном направлении, а блок цилиндров - в противоположном, каждый из которых приводит в движение винт. Более поздним развитием этого был безреакционный двигатель Hart 1914 года, разработанный Редрупом, в котором был только один пропеллер, соединенный с коленчатым валом, но он вращался в направлении, противоположном блоку цилиндров, тем самым в значительной степени нейтрализуя негативные эффекты. Это оказалось слишком сложным для надежной работы, и Редруп изменил конструкцию на статический радиальный двигатель, который позже был опробован в экспериментальном Виккерс Ф. Б. 12b и F.B.16 самолет,[18] к сожалению, безуспешно.

По мере того, как война прогрессировала, авиаконструкторы требовали все большего количества энергии. Рядные двигатели смогли удовлетворить этот спрос за счет улучшения их верхних пределов оборотов, что означало большую мощность. Улучшения в фазах газораспределения, системах зажигания и облегчении материалов сделали эти более высокие обороты возможными, и к концу войны средний двигатель увеличился с 1200 до 2000 об / мин. Роторный не смог сделать то же самое из-за сопротивления вращающихся цилиндров по воздуху. Например, если модель начала войны на 1200 об / мин увеличивала обороты до 1400, сопротивление цилиндров увеличивалось на 36%, поскольку сопротивление воздуха возрастало пропорционально квадрату скорости. На более низких оборотах сопротивление можно было просто игнорировать, но по мере того, как число оборотов росло, роторный двигатель вкладывал все больше и больше мощности в вращение двигателя, а оставалось меньше энергии для обеспечения полезной тяги через винт.

Анимация внутренней работы Siemens-Halske Sh.III

Двухроторные конструкции Сименс-Хальске

Одна умная попытка спасти конструкцию, аналогичную британской концепции «безреакционного» двигателя Редрупа, была предпринята Siemens AG. Картер (с пропеллером, все еще прикрепленным непосредственно к его передней части) и цилиндры вращались против часовой стрелки со скоростью 900 об / мин, если смотреть снаружи с точки зрения «носа впереди», в то время как коленчатый вал (который, в отличие от других конструкций, никогда не «выходил» из картера, ) и другие внутренние части вращались по часовой стрелке с той же скоростью, поэтому установка эффективно работала со скоростью 1800 об / мин. Это было достигнуто за счет использования конической зубчатой ​​передачи в задней части картера, что привело к созданию 11-цилиндрового двигателя. Сименс-Хальске Ш.III, с меньшим сопротивлением и меньшим крутящим моментом.[19] Используется на нескольких типах поздней войны, особенно на Сименс-Шукерт Д.IV fighter, низкая скорость вращения нового двигателя в сочетании с большими гребными винтами с крупным шагом, иногда с четырьмя лопастями (как на SSW D.IV), обеспечивала типам, оснащенным его двигателем, выдающуюся скороподъемность, с некоторыми примерами позднего производства Sh. Силовая установка IIIa, по слухам, выдает 240 л.с.[20]

Один новый винтовой самолет, собственный самолет Fokker D.VIII, был разработан, по крайней мере, частично, чтобы обеспечить некоторое использование накопившихся на заводе в Оберурзеле резервных 110 л.с. (82 кВт) Ur.II двигатели, сами клоны Le Rhône 9J поворотный.

Из-за блокады судоходства союзниками немцы все больше не могли получить касторовое масло, необходимое для смазки их роторных двигателей. Заменители никогда не были полностью удовлетворительными, вызывая повышение рабочих температур и сокращение срока службы двигателя.[21][22][23]

Послевоенный

К моменту окончания войны роторный двигатель устарел и довольно быстро исчез из употребления. Британский королевские воздушные силы вероятно, использовал роторные двигатели дольше, чем большинство других операторов. Стандартный послевоенный истребитель ВВС Великобритании Сопвит Снайп, использовал Бентли BR2 роторный как самый мощный (около 230 л.с. (170 кВт)) роторный двигатель, когда-либо построенный Союзники Первой мировой войны. Стандартный учебно-тренировочный самолет РАФ первых послевоенных лет, 1914 г. Авро 504 K имел универсальное крепление, позволяющее использовать несколько различных типов маломощных роторных двигателей, из которых было много излишков. Точно так же шведские FVM Ö1 Туммелиса Учебно-тренировочный самолет, оснащенный роторным двигателем Le-Rhone-Thulin мощностью 90 л.с. (67 кВт), прослужил до середины тридцатых годов.

Конструкторам приходилось балансировать между дешевизной излишков военных двигателей и их бедностью. эффективность топлива и эксплуатационные расходы на их систему смазки с полными потерями, и к середине 1920-х роторы были более или менее полностью вытеснены даже в британских службах, в основном за счет нового поколения "стационарных" радиальных двигателей с воздушным охлаждением, таких как Армстронг Сиддели Ягуар и Бристоль Юпитер.

Эксперименты с концепцией роторного двигателя продолжились.

Первая версия 1921 г. Двигатель Michel, необычный оппозитный поршень кулачковый двигатель, использовавший принцип роторного двигателя, в котором вращался его «блок цилиндров». Вскоре он был заменен версией с такими же цилиндрами и кулачком, но со стационарными цилиндрами и кулачковой дорожкой, вращающейся вместо коленчатого вала. Более поздняя версия полностью отказалась от кулачка и использовала три соединенных коленчатых вала.

К 1930 году советские пионеры вертолетной техники Борис Н. Юрьев и Алексей М. Черемухин, оба работали в Центральный Аэрогидродинамический институт (ЦАГИ, Центральный аэрогидродинамический институт) построил одну из первых практических одноподъемных роторных машин с их ЦАГИ 1-ЭА одновинтовой вертолет, оснащенный двумя роторными двигателями советской разработки и производства М-2, которые сами по себе являются улучшенными копиями Гном Моносупап Роторный двигатель времен Первой мировой войны. ЦАГИ 1-ЭА установил неофициальный рекорд высоты в 605 метров (1985 футов), а Черемухин пилотировал его 14 августа 1932 года на своих сдвоенных роторных двигателях М-2.[24]

Использование в автомобилях и мотоциклах

Хотя роторные двигатели в основном использовались в самолетах, некоторые автомобили и мотоциклы были построены с роторными двигателями. Возможно, первым был Мотоцикл просо 1892 года. Знаменитый мотоцикл, выигравший множество гонок, был Мегола, у которого внутри переднего колеса находился роторный двигатель. Еще один мотоцикл с роторным двигателем был Чарльз Редруп 1912 год Redrup Radial, который представлял собой трехцилиндровый роторный двигатель объемом 303 куб. см, устанавливаемый на ряд мотоциклов Redrup.

В 1904 г. Двигатель Барри также разработанный Redrup, был построен в Уэльсе: вращающийся 2-цилиндровый оппозитный двигатель весом 6,5 кг.[3] был установлен внутри рамы мотоцикла.

Немецкое начало 1920-х гг. Мегола мотоцикл использовал пятицилиндровый роторный двигатель в конструкции передних колес.

В 1940-е годы Кирилл Пуллин разработал Powerwheel, колесо с вращающимся одноцилиндровый двигатель, схватить и барабанный тормоз внутри концентратора, но в производство он так и не поступил.

Другие роторные двигатели

Помимо конфигурации цилиндров, движущихся вокруг неподвижного коленчатого вала, также называют несколько различных конструкций двигателей. роторные двигатели. Самый заметный беспоршневой роторный двигатель, то Роторный двигатель Ванкеля использовался НГУ в Ro80 машина, по Mazda в различных автомобилях, таких как серия RX, и в некоторых экспериментальных авиационных приложениях.

В конце 1970-х концептуальный двигатель под названием Bricklin-Turner Роторный Vee был протестирован.[25][26] Rotary Vee по конфигурации аналогичен локоть паровой двигатель. Поршневые пары соединяются как сплошные V-образные элементы, причем каждый конец плавает в паре вращающихся групп цилиндров. Пары вращающихся цилиндров расположены так, что их оси расположены под большим углом V.Поршни в каждом блоке цилиндров движутся параллельно друг другу, а не в радиальном направлении. Двигатель этой конструкции не производился. Rotary Vee был предназначен для питания Бриклин СВ-1.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Наум, Эндрю (1999). Роторный авиационный двигатель. NMSI Trading Ltd. стр. 40. ISBN  1-900747-12-X.
  2. ^ Видео Vimeo Музея Воздуха "вращающийся / радиальный" показ попеременной кинетической модели поперечного сечения авиации.
  3. ^ а б "Чарльз Бенджамин Редруп". Получено 2008-04-11.
  4. ^ Технические заметки Air Board, RAF Air Board, 1917, перепечатано Camden Miniature Steam Services, 1997
  5. ^ например, сравните Гном Моносупап к Бентли BR2
  6. ^ Ганстон, Билл (1986). Всемирная энциклопедия авиационных двигателей. Веллингборо: Патрик Стивенс. С. 22–26.
  7. ^ а б Наум, Эндрю (1999). Роторный авиационный двигатель. НМСИ Трейдинг Лтд. С. 44–45. ISBN  1-900747-12-X.
  8. ^ Донован, Фрэнк; Фрэнк Роберт Донован (1962). Ранние орлы. Додд, Мид. п. 154.
  9. ^ а б c Наум, Эндрю (1999). Роторный авиационный двигатель. NMSI Trading Ltd. стр. 20. ISBN  1-900747-12-X.
  10. ^ Харгрейв, Лоуренс (1850-1915). Австралийский биографический словарь в Интернете.
  11. ^ "Автомобильные патенты Balzer". Национальный музей американской истории. 2016-11-02.
  12. ^ "САФРАН" (На французском). Получено 2009-09-14. 6 июля 1905 г., Луи и Лоран Сеген основали общество моторов Gnome à Gennevilliers
  13. ^ "Роторный двигатель Gnome Omega № 1". Смитсоновский институт. Получено 14 апреля 2012.
  14. ^ Вивиан, Э. Чарльз (2004). История воздухоплавания. Kessinger Publishing. п. 255. ISBN  1-4191-0156-0.
  15. ^ Артур Гулд Ли (2012). Открытая кабина: пилот Королевского летного корпуса. Grub Street. ISBN  978-1-908117-25-0.
  16. ^ Маккатчен, Кимбл Д. "Gnome Monosoupape Type N Rotary" (PDF). Историческое общество авиационных двигателей. Архивировано из оригинал (PDF) на 2008-07-06. Получено 2008-05-01.
  17. ^ Abzug, Malcolm J .; Э. Юджин Ларраби (2002). Устойчивость и управляемость самолета. Издательство Кембриджского университета. стр.9. ISBN  0-521-80992-4.
  18. ^ Фэрни, Уильям (2007). Человек с ножом и вилкой - Жизнь и творчество Чарльза Бенджамина Редрапа. Издательство Дизель. ISBN  978-0-9554455-0-7.
  19. ^ Грей, Питер Л. (1966). Самолет в профиле № 86 - Siemens Schuckert D.III и IV. Leatherhead, Surrey, England: Profile Publications, Ltd., стр. 4 и 5. Получено 7 августа, 2013.
  20. ^ Грей, Питер Л. (1966). Самолет в профиле № 86 - Siemens Schuckert D.III и IV. Лезерхед, Суррей, Англия: Profile Publications, Ltd. стр. 12. Получено 7 августа, 2013.
  21. ^ Гилмартин, Джон Ф., младший (1994). «Технология и стратегия: каковы пределы?». Два историка в области технологий и войны. Военный колледж армии США, Институт стратегических исследований. п. 10. ISBN  1428915222.
  22. ^ Фишер, Сюзанна Хейз (1999). «Самолет, производство во время войны». У Спенсера К. Такера; Лаура Матысек Вуд; Джастин Д. Мерфи (ред.). Европейские державы в Первой мировой войне: энциклопедия. Тейлор и Фрэнсис. п. 10. ISBN  081533351X.
  23. ^ Комиссия по тарифам США (1921 г.). Обзоры тарифной информации по статьям пунктов 44 и 45 Закона о тарифах 1913 года. Вашингтон, округ Колумбия: Правительственная типография. п. 40.
  24. ^ Савин, Александр. «ЦАГИ 1-ЭА». ctrl-c.liu.se, 24 марта 1997 года. Проверено 12 декабря 2010 года.
  25. ^ Популярная наука, август 1974 г.
  26. ^ Popular Science апрель 1976 г.

внешняя ссылка